干細胞治療擴張型心肌病的研究進展

余 豪，應(yīng)樂倩，俞楷博，楊 棟，張邢煒,

(1.杭州師范大學 醫(yī)學院，浙江 杭州 310036； 2.杭州師范大學附屬醫(yī)院 心內(nèi)科，浙江 杭州310015)

擴張型心肌病(dilated cardiomyopathy，DCM)是一類以左心室或雙心室擴大伴收縮功能減退為特征的心肌病，目前尚缺乏特異的治療方法，內(nèi)科治療仍以治療心力衰竭為主，預后較差。近年來，通過干細胞補充損傷壞死的心肌細胞來治療DCM成為研究熱點。干細胞是形成機體各種組織器官的起源細胞，具有自我更新和多向分化的功能，按發(fā)育階段和是否具有分化全能性可分為胚胎干細胞(embryonic stem cells，ESCs)和成體干細胞兩大類，其中成體干細胞為多種組織和器官中存在的少量干細胞，如間充質(zhì)干細胞[1]、造血干細胞等。

1 干細胞治療DCM進展

1.1 治療可能機理 干細胞治療能改善心臟功能的可能原因為干細胞遷移到肌肉損傷部位參與損傷肌肉的修復及血管的再生；促進宿主細胞分泌促進血管生成的細胞因子；改善宿主心臟局部結(jié)構(gòu)。干細胞發(fā)揮治療效應(yīng)的機制主要有三種：分化[2-3]、旁分泌效應(yīng)[4-5]、細胞間融合[6]，其中旁分泌效應(yīng)目前被認為是干細胞發(fā)揮治療效應(yīng)的首要機制[7]。用作治療的干細胞分泌一系列細胞因子，如生長因子、趨化因子等促進組織特異性干細胞的分化，促進新生血管的生成。

1.2 胚胎干細胞治療DCM 胚胎干細胞來源于早期胚胎組織，具有多向分化和高度自我更新潛能，能向三個胚層中幾乎所有類型的細胞分化，是一種全能干細胞。Baba等[8]利用ESCs分化的Flk1+細胞可在體外有效轉(zhuǎn)化為收縮性心肌細胞，將分選的Flk1+細胞移植到DCM模型小鼠心臟中，發(fā)現(xiàn)其在體內(nèi)分化表達心臟標志物，并具有間隙連接且能產(chǎn)生心室動作電位。而Catelain等[9]將ESCs移植入具有漸進性和致命性DCM的小鼠心肌中，發(fā)現(xiàn)移植后小鼠心臟中未發(fā)現(xiàn)移植的ESCs及其分化細胞。Rupp等[10]診治1例2歲的DCM患者，經(jīng)常規(guī)治療無效后選擇干細胞移植，通過冠狀動脈內(nèi)注射患者自體骨髓祖細胞，發(fā)現(xiàn)左心室射血分數(shù)(left ventricular ejection fraction，LVEF)從干細胞治療1個月時的24%增加到治療3個月時的41%，治療6個月時為45%；腦鈉肽值從787 pg/mL降至191 pg/mL。Bergmane等[11]在7例患兒心肌內(nèi)植入骨髓來源的祖細胞，平均基礎(chǔ)LVEF為33.5%，6個月后 LVEF增加達54%，1年后達到54.5%；左心室舒張末期容積(left ventricular end-diastolic volume，LVEDV)平均下降13.05%；未觀察到副作用或心律失常等其他主要不良心腦血管事件(major adverse cardiac and cerebral vascular events, MACCE)，或許可以成為小兒DCM的常規(guī)治療手段。

1.3 骨髓干細胞治療DCM 骨髓干細胞(mesenchymal stem cells, MSCs)是骨髓中存在的一類具有自我復制能力的多分化潛能的成體干細胞。近年來，臨床做了大量的研究篩選合適的骨髓干細胞用于DCM移植，Hare等[12]將37 例DCM患者隨機分配為兩組，分別接受經(jīng)心內(nèi)膜自體/同種異體骨髓間充質(zhì)干細胞(bone mesenchymal stem cells, BMSCs)移植，對治療前后左心室射血分數(shù)、明尼蘇達州心力衰竭問卷調(diào)查表、6分鐘步行實驗(6 minute walking test, 6MWT)、主要不良心腦血管事件和免疫生物標志物進行分析，結(jié)果顯示兩組均較治療前有改善，且同種異體組治療效果優(yōu)于自體組。Mushtaq等[13]將36 例非缺血性DCM患者隨機分為兩組，分別接受通過NOGA注射導管系統(tǒng)經(jīng)心內(nèi)給予自體/同種異體人BMSCs，結(jié)果顯示同種異體BMSCs更為優(yōu)選。Xiao等[14]將53 例LVEF減少(<40%)的DCM患者隨機分為骨髓單核細胞(bone marrow mononuclear cell，BMMC)組、BMSC組以及對照組(等體積生理鹽水)，在3個月的隨訪中，BMSC組LVEF、紐約心臟病協(xié)會(New York Heart Association，NYHA)心功能分級和心肌灌注顯著改善；BMMC組LVEF和NYHA心功能分級與對照組相比有顯著性差異，但左心室舒張末期內(nèi)徑(left ventricular end-diastolic dimension，LVEDd)與對照組相比無顯著差異。

1.4 CD34+干細胞治療DCM CD34+細胞在功能和特性上與BMMC類似，可最終分化為心肌細胞，促進造血祖細胞增殖。另外，CD34+細胞可通過結(jié)合L-選擇素而增加調(diào)節(jié)性淋巴細胞對血管內(nèi)皮的粘附，增強心肌新生的能力。Bervar等[15]對38 例非缺血性DCM患者進行心內(nèi)膜CD34+細胞移植，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其可改善該組患者的舒張功能。Vrtovec等[16]將55 例DCM患者隨機分為經(jīng)冠脈內(nèi)CD34+移植(移植組)和未接受干細胞治療(對照組)，發(fā)現(xiàn)移植組改善了心室重構(gòu)、獲得了更好的運動耐力和潛在地改善了患者的生存。Lezaic等[17]對21 例非缺血性DCM患者經(jīng)冠脈內(nèi)移植CD34+細胞，研究表明治療可改善非缺血性DCM患者心肌灌注，其反應(yīng)性與基線時心肌灌注損傷程度成反比。

1.5 人臍血間充質(zhì)干細胞(human umbilical cord blood mesenchymal stem cells，UCB-MSCs)治療DCM 臍帶血中含有大量非造血干細胞，此類干細胞很少表達人類白細胞抗原Ⅱ類抗原且免疫原性低，減少了出現(xiàn)排斥反應(yīng)的風險。Gong等[18]將培養(yǎng)的UCB-MSCs移植到cTnTR141W轉(zhuǎn)基因DCM小鼠中，發(fā)現(xiàn)小鼠心室擴張和收縮障礙得到改善，心肌細胞凋亡、纖維化及胞質(zhì)空泡化減輕，且移植心臟中VEGF和IGF-1的水平升高。

1.6 Ixmyelocel-T治療DCM Ixmyelocel-T是患者自體骨髓通過選擇性擴增兩種關(guān)鍵類型的骨髓單核細胞(CD90+間充質(zhì)干細胞和CD45+CD14+自身熒光+活化巨噬細胞)的多細胞療法，用于組織修復和再生。Patel等[19]將126 例由于缺血性DCM引起的NYHA分級III級或IV級癥狀性心力衰竭患者隨機分為兩組，分別接受經(jīng)導管的心內(nèi)膜注射ixmyelocel-T和安慰劑，發(fā)現(xiàn)兩組左心室收縮末期容積(left ventricular end-systolic volume，LVESV)和LVEDV或LVEF均無明顯變化，左心室腔尺寸無明顯改變。而Henry等[20]發(fā)現(xiàn)使用ixmyelocel-T的心肌內(nèi)注射可減少主要的MACCE，改善缺血性DCM患者的癥狀。Bartel等[21]的研究支持ixmyelocel-T擁有有效且安全治療缺血性心血管適應(yīng)癥(包括關(guān)鍵肢體缺血)和DCM嚴重心力衰竭的潛力。

2 干細胞治療DCM的移植方法

目前臨床用于治療DCM的干細胞移植方法主要有冠脈內(nèi)注射、心肌內(nèi)注射和經(jīng)靜脈注射等(見表1)。這些移植途徑都可以使干細胞移植歸巢至損傷的心肌組織, 但是又各有利弊。

表1 干細胞治療擴張型心肌病的移植方法

3 展望

干細胞治療中，骨髓干細胞自體采集后體外擴增可減少免疫排斥反應(yīng)，在一定條件下可誘導分化為心肌樣細胞，與宿主心肌細胞之間形成有效的耦聯(lián)；同時可避免胚胎干細胞研究所面臨的倫理問題；因此骨髓干細胞具有巨大的增殖潛力，可能是用于臨床DCM細胞治療的最佳種子細胞類型[14]。BMMC整合了幾乎所有類型骨髓干細胞的特征，是臨床中研究和使用最多的細胞類型。目前，胚胎干細胞與人臍血間充質(zhì)干細胞應(yīng)用于臨床的相關(guān)研究較少，有研究提示其對治療DCM有一定的促進作用[18]。在干細胞治療DCM的眾多移植方法中，以經(jīng)靜脈注射最為方便且安全，但需進一步研究使外周血干細胞定向遷移至心肌。干細胞治療面臨的另一挑戰(zhàn)是潛在的免疫細胞排斥反應(yīng)，Hare等[22]首次研究同種異體和自體MSCs治療的安全性和療效，發(fā)現(xiàn)同種異體MSCs可以減少心室重塑、改善患者心功能和生活質(zhì)量。

干細胞治療DCM從動物模型到成人臨床試驗，再發(fā)展到治療小兒DCM，干細胞治療作為一種嶄新的療法，為DCM治療提供了新的方向。未來的研究方向可以嘗試從新生兒期預防DCM，并從DCM相關(guān)遺傳基因著手進行早期干預治療。干細胞治療DCM目前仍處于探索階段，尚未有大規(guī)模、多中心、長期隨機對照結(jié)果，且治療中尚存許多問題，如輸入體內(nèi)的干細胞在心肌的“歸巢”、整合、分化、損傷修復以及不良反應(yīng)等，仍有待進一步研究。