干细胞移植治疗心肌梗塞：临床应用未到“火候”
http://www.100md.com
2002年11月12日
目前，关于利用干细胞治疗促使心肌缺血组织再生的临床研究已初见报道。但在正式步入临床应用前，这一技术存在许多尚待解决的问题。在近期举办的第24届欧洲心脏病学会会议上，在心肌损伤基因治疗研究方面处于领先地位的欧洲心脏病学学术新闻发布会主席、英国布里斯托尔大学的Bristo博士提出，干细胞移植这项极具临床治疗前景的技术仍面临三个棘手的问题：1.移植细胞将如何重塑急性心肌梗塞(AMI)患者的心脏；2.干细胞的来源以及如何获得；3.干细胞移植治疗临床心肌梗塞的真正效果如何。
移植干细胞，如何修复受损心脏
美国德克萨斯州Baylor大学的Entman教授在会议上报告，以“自然界的各种进化及其后果都不会毫无理由”的观点为前提，推论炎症或许能促进心肌康复。
重新恢复血液灌注是治疗心肌梗塞的原则，但是再灌注后可出现由嗜中性粒细胞和单核细胞参与的剧烈炎症反应，并可导致心肌损伤面扩大，肥大细胞在梗塞区域的聚集并释放与炎症性损伤密切相关的上游细胞因子——肿瘤坏死因子α(TNF-α)。Entman等决定研究肥大细胞是否对心肌损伤修复起着潜在的作用。肥大细胞是一个重要的纤维和血管生成因子，研究者假定肥大细胞增生是形成有效心脏疤痕的一个关键因素。在研究中，他们惊讶地发现，肥大细胞的数量在心肌内膜明显增加，并证实这并非是因为肥大细胞增生的缘故，而是由来自于骨髓的肥大细胞前体所致。在心肌损伤6小时后，一些巨噬细胞子系也聚集至再灌注梗塞区域，而巨噬细胞分泌的干细胞因子(SCF)正是引起肥大细胞聚集的关键因素。因观察到干细胞因子在再灌注心肌内膜的大量增加，研究者进一步研究骨髓前体细胞是否也参与了再灌注修复过程。通过照射破坏c57 BL/6小鼠骨髓，然后植入取自不同血统小鼠的被“蓝色标记”的骨髓干细胞，在移植后的第12周对小鼠行心肌梗塞和再灌注术。结果研究者如愿地发现移植分化的内皮细胞和心肌细胞已经成功植入到梗塞心肌的边缘带。该项用干细胞促进缺血心肌修复的研究简报公布后，又提出了一个新的问题：用于治疗坏死心肌的移植细胞从哪里获得。
, 百拇医药
干细胞从哪里获得
在会议上，波兰学者Siminiak针对移植细胞来源的问题作了回答(见表1)。
表1 移植细胞来源
自体同源肌细胞
异体肌细胞
干细胞
免疫抑制性
无
有
有
致癌性
, 百拇医药
无？
有
有效性
有？？
伦理问题
无
有
有
Siminiak认为，移植候选细胞应来自于以下两种细胞：骨骼成肌细胞或干细胞。然而，虽然成功地移植和培养骨骼成肌细胞可改善肌细胞功能，增加肌球蛋白纤维表达百分率，但这些成肌细胞却没有转变成心肌细胞。而干细胞具有转成心肌细胞的可塑性。Siminiak对促心肌细胞再生的潜在细胞来源进行了概述(见表2)。
表2 促心肌细胞再生的潜在细胞来源来源
, http://www.100md.com
评论
新鲜自体同源骨髓
未见益处
未分离骨髓
效果降低
造血祖细胞
存在正确的定向亚群分化和足够的细胞数量问题
基质/间质细胞
在驱使分化为各型肌细胞时，须注入5-氮胞苷，这将引起细胞表型改变
间质细胞
培养时可能勿须使用5-氮胞苷；似乎属多能造血
, 百拇医药
干细胞，可以分化为功能性肌细胞
法国学者Vilquin概述了实验性细胞移植的步骤：首先，建立一个实验性梗塞模型，然后将培养的自体同源细胞植入。几个月后，取样做组织学鉴定，观察移植细胞是否分化为所期望的衍生细胞以及是否已建立细胞电机制偶联。Vilquin的组织学鉴定显示：内皮细胞构建成新生血管；成肌细胞及其小管形成骨骼肌组织；胚胎干细胞分化，但可能形成畸胎瘤。
法国学者Menasché提出，作为一项临床治疗手段，建立细胞移植技术有4个关键要点：1.选择患者对象和人群指标必须谨慎；2.所用的细胞种类须明确(即干细胞或骨骼成肌细胞，但具体哪种细胞类型更适合产生心肌细胞或内皮细胞仍难确定)；3.细胞数量必须离体培养，大量扩增，细胞达到90%的死亡率时立即移植；4.通过细致周全的设计，严格执行临床试验操作过程。针对第2个要点，Menasché作了特别补充说明：虽然Entman认为注入培养细胞至梗塞周边可以实施其功能，但目前仍没有证据证实直接将干细胞注入到缺血部位可产生健康组织细胞。时相把握也相当重要，因为损伤后若过早将移植细胞注入，可能会妨碍组织修复和重塑；反之若太迟，移植将不能成功地促进心脏重塑。最后，Menasché提出了一个合理的治疗选择方案：1.如果是梗塞壁运动障碍，最好的办法依然是通过旁路血管手术以使心肌供血再建；2.如果是梗塞壁运动不能，应实施血管再形成术；3.细胞移植只有在上述两种治疗手段都不可能成功实行时，方考虑采用。
, 百拇医药
干细胞移植治疗，真正的效果如何
迄今为止，最先进的细胞移植工作仅停留在临床试验第一阶段。本次会议报告了第一阶段的Ⅱ期试验结果(测试其安全性和可行性，但未提及至关重要的功效性评估)。Siminiak报告了试验第一阶段对9名男性和1名女性实施移植的结果。所有患者均存在左心室1～3个部位运动不能，在疤痕处完全丧失恢复的可能。在5个月内，多数病灶发展到1度，从运动障碍到运动不能或从运动不能到功能减退。仅1例患者死亡，死因是左心室离先前治疗的病灶部位较远处发生急性心肌梗塞。此外，两例患者曾并发房颤，但用胺碘酮治疗后缓解。5个月后该试验结束时，再无患者服用胺碘酮。Siminiak的研究虽然包含非常小的样本数，但仍表明该项操作是较为安全的，且随后得到了权威人士的肯定性评价。他们也注意到，虽然缺乏功效性评估，在5个月中所有患者的左心室射血分数是增加的，显示细胞移植的确能显著恢复心肌梗塞心脏的功能。
最后，德国学者Zeiher陈述了一项规模较大的干细胞移植治疗心肌梗塞的第一阶段临床试验评估。从2001年9月开始，研究人员陆续对52例患者的梗塞动脉区域直接注入自体同源骨髓干细胞。对最先实施的21例患者的研究报告称，未发现严重的并发症，包括炎症和微血管闭塞。和Siminiak一样，他们也发现干细胞移植能提高左心室射血分数，平均超过基线水平达9%，但这项试验也未涉及到功效性评估。
这些第一阶段的临床试验资料预示了干细胞移植治疗心肌梗塞的较好的临床应用前景。虽然，移植细胞是如何恢复组织功能的确切机制仍未完全明了(因为迄今为止，所有成功的移植试验均只证明了移植细胞有生存活力和表型转化，但仍未证实有细胞电机制偶联)，然而，这项新技术已显示出极大的优势，并朝向随机临床试验阶段发展，目前研究人员已经在着手设计和实施这一阶段的临床研究。 -香港麦迪信医学出版有限公司-, http://www.100md.com
移植干细胞，如何修复受损心脏
美国德克萨斯州Baylor大学的Entman教授在会议上报告，以“自然界的各种进化及其后果都不会毫无理由”的观点为前提，推论炎症或许能促进心肌康复。
重新恢复血液灌注是治疗心肌梗塞的原则，但是再灌注后可出现由嗜中性粒细胞和单核细胞参与的剧烈炎症反应，并可导致心肌损伤面扩大，肥大细胞在梗塞区域的聚集并释放与炎症性损伤密切相关的上游细胞因子——肿瘤坏死因子α(TNF-α)。Entman等决定研究肥大细胞是否对心肌损伤修复起着潜在的作用。肥大细胞是一个重要的纤维和血管生成因子，研究者假定肥大细胞增生是形成有效心脏疤痕的一个关键因素。在研究中，他们惊讶地发现，肥大细胞的数量在心肌内膜明显增加，并证实这并非是因为肥大细胞增生的缘故，而是由来自于骨髓的肥大细胞前体所致。在心肌损伤6小时后，一些巨噬细胞子系也聚集至再灌注梗塞区域，而巨噬细胞分泌的干细胞因子(SCF)正是引起肥大细胞聚集的关键因素。因观察到干细胞因子在再灌注心肌内膜的大量增加，研究者进一步研究骨髓前体细胞是否也参与了再灌注修复过程。通过照射破坏c57 BL/6小鼠骨髓，然后植入取自不同血统小鼠的被“蓝色标记”的骨髓干细胞，在移植后的第12周对小鼠行心肌梗塞和再灌注术。结果研究者如愿地发现移植分化的内皮细胞和心肌细胞已经成功植入到梗塞心肌的边缘带。该项用干细胞促进缺血心肌修复的研究简报公布后，又提出了一个新的问题：用于治疗坏死心肌的移植细胞从哪里获得。
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干细胞从哪里获得
在会议上，波兰学者Siminiak针对移植细胞来源的问题作了回答(见表1)。
表1 移植细胞来源
自体同源肌细胞
异体肌细胞
干细胞
免疫抑制性
无
有
有
致癌性
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无？
有
有效性
有？？
伦理问题
无
有
有
Siminiak认为，移植候选细胞应来自于以下两种细胞：骨骼成肌细胞或干细胞。然而，虽然成功地移植和培养骨骼成肌细胞可改善肌细胞功能，增加肌球蛋白纤维表达百分率，但这些成肌细胞却没有转变成心肌细胞。而干细胞具有转成心肌细胞的可塑性。Siminiak对促心肌细胞再生的潜在细胞来源进行了概述(见表2)。
表2 促心肌细胞再生的潜在细胞来源来源
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评论
新鲜自体同源骨髓
未见益处
未分离骨髓
效果降低
造血祖细胞
存在正确的定向亚群分化和足够的细胞数量问题
基质/间质细胞
在驱使分化为各型肌细胞时，须注入5-氮胞苷，这将引起细胞表型改变
间质细胞
培养时可能勿须使用5-氮胞苷；似乎属多能造血
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干细胞，可以分化为功能性肌细胞
法国学者Vilquin概述了实验性细胞移植的步骤：首先，建立一个实验性梗塞模型，然后将培养的自体同源细胞植入。几个月后，取样做组织学鉴定，观察移植细胞是否分化为所期望的衍生细胞以及是否已建立细胞电机制偶联。Vilquin的组织学鉴定显示：内皮细胞构建成新生血管；成肌细胞及其小管形成骨骼肌组织；胚胎干细胞分化，但可能形成畸胎瘤。
法国学者Menasché提出，作为一项临床治疗手段，建立细胞移植技术有4个关键要点：1.选择患者对象和人群指标必须谨慎；2.所用的细胞种类须明确(即干细胞或骨骼成肌细胞，但具体哪种细胞类型更适合产生心肌细胞或内皮细胞仍难确定)；3.细胞数量必须离体培养，大量扩增，细胞达到90%的死亡率时立即移植；4.通过细致周全的设计，严格执行临床试验操作过程。针对第2个要点，Menasché作了特别补充说明：虽然Entman认为注入培养细胞至梗塞周边可以实施其功能，但目前仍没有证据证实直接将干细胞注入到缺血部位可产生健康组织细胞。时相把握也相当重要，因为损伤后若过早将移植细胞注入，可能会妨碍组织修复和重塑；反之若太迟，移植将不能成功地促进心脏重塑。最后，Menasché提出了一个合理的治疗选择方案：1.如果是梗塞壁运动障碍，最好的办法依然是通过旁路血管手术以使心肌供血再建；2.如果是梗塞壁运动不能，应实施血管再形成术；3.细胞移植只有在上述两种治疗手段都不可能成功实行时，方考虑采用。
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干细胞移植治疗，真正的效果如何
迄今为止，最先进的细胞移植工作仅停留在临床试验第一阶段。本次会议报告了第一阶段的Ⅱ期试验结果(测试其安全性和可行性，但未提及至关重要的功效性评估)。Siminiak报告了试验第一阶段对9名男性和1名女性实施移植的结果。所有患者均存在左心室1～3个部位运动不能，在疤痕处完全丧失恢复的可能。在5个月内，多数病灶发展到1度，从运动障碍到运动不能或从运动不能到功能减退。仅1例患者死亡，死因是左心室离先前治疗的病灶部位较远处发生急性心肌梗塞。此外，两例患者曾并发房颤，但用胺碘酮治疗后缓解。5个月后该试验结束时，再无患者服用胺碘酮。Siminiak的研究虽然包含非常小的样本数，但仍表明该项操作是较为安全的，且随后得到了权威人士的肯定性评价。他们也注意到，虽然缺乏功效性评估，在5个月中所有患者的左心室射血分数是增加的，显示细胞移植的确能显著恢复心肌梗塞心脏的功能。
最后，德国学者Zeiher陈述了一项规模较大的干细胞移植治疗心肌梗塞的第一阶段临床试验评估。从2001年9月开始，研究人员陆续对52例患者的梗塞动脉区域直接注入自体同源骨髓干细胞。对最先实施的21例患者的研究报告称，未发现严重的并发症，包括炎症和微血管闭塞。和Siminiak一样，他们也发现干细胞移植能提高左心室射血分数，平均超过基线水平达9%，但这项试验也未涉及到功效性评估。
这些第一阶段的临床试验资料预示了干细胞移植治疗心肌梗塞的较好的临床应用前景。虽然，移植细胞是如何恢复组织功能的确切机制仍未完全明了(因为迄今为止，所有成功的移植试验均只证明了移植细胞有生存活力和表型转化，但仍未证实有细胞电机制偶联)，然而，这项新技术已显示出极大的优势，并朝向随机临床试验阶段发展，目前研究人员已经在着手设计和实施这一阶段的临床研究。 -香港麦迪信医学出版有限公司-, http://www.100md.com