干细胞根据其来源分为传统多能干细胞和诱导性多能干细胞(induced pluripotent stem cell,iPSC)两大类,前者又包括胚胎干细胞(embryonic stem cell,ESC)和成体干细胞两类。目前应用于治疗心衰及心肌梗死的成体干细胞主要包括骨髓干细胞(bone marrow stem cell,BMC)、间充质干细胞(mesenchymal stem cell,MSC)和心脏干细胞(cardiac stem cell,CSC)等。本文将对各类干细胞治疗前景逐一展开评述。
王建安 浙江大学医学院附属第二医院 主任医师、教授、博士生导师 浙江大学医学院附属第二医院院长、心脏中心主任,浙江省特级专家,美国心脏学院成员。
兼任中华医学会心血管病学分会常务委员、浙江省心血管病诊治重点实验室主任等职。任《中华心血管病杂志》副总编及国内外多种心血管专业杂志主编或编委。参与并主持国家“863”研究项目、国家科技重大专项课题、卫生部行业基金项目等省市级科研项目30余项,获国家科技进步奖二等奖1项,浙江省科技进步奖一等奖1项、二等奖2项、三等奖1项,申请国家发明专利4项。曾获得“白求恩奖章”、卫生部及浙江省突出贡献中青年专家。
干细胞根据其来源分为传统多能干细胞和诱导性多能干细胞(induced pluripotent stem cell,iPSC)两大类,前者又包括胚胎干细胞(embryonic stem cell,ESC)和成体干细胞两类。目前应用于治疗心衰及心肌梗死的成体干细胞主要包括骨髓干细胞(bone marrow stem cell,BMC)、间充质干细胞(mesenchymal stem cell,MSC)和心脏干细胞(cardiac stem cell,CSC)等。本文将对各类干细胞治疗前景逐一展开评述。
目前充血性心力衰竭发病率逐年升高,是65岁以上人群的首位住院原因,也是心血管疾病死亡的主要原因[1]。心力衰竭多因心肌梗死等疾病使有功能的心肌细胞受损所致,心肌梗死也是常见多发的致死性疾病。我国平均每年有200万新发心肌梗死患者,且以每年10.42%的速度递增,成为严重危害人类健康的难治性疾病之一[2-3]。目前国内外都高度关注心肌梗死发生、发展与转归的成因与对策,临床上也采取了药物、介入和器械治疗等综合措施[4],心肌梗死的临床处理已显示一定的治疗效果,但仍有相当部分患者出现心脏衰竭,其5年生存率与恶性肿瘤相似[5],这与心肌组织损伤的后续修复及保护未能有效解决密切相关。因此,提高心肌梗死的有效治疗,解决心肌梗死后心肌组织损伤的修复和功能重建已成为心血管研究领域的关键科学问题。
如何促进心肌梗死后心肌组织修复和功能重建是心血管领域的研究热点和难点。介入治疗可以使血管再通,但不能修复坏死心肌;而心脏移植由于供体的问题存在种种局限性。基因治疗是促进心肌修复的新手段,但因转染载体、转染效率以及转染后致瘤性等种种问题,至今还未能在临床上得到应用。外源性细胞因子是修复心肌的另一种方法,但因细胞因子作用时间短、容易扩散、价格昂贵、治疗效果不佳等因素也难以在临床上得以应用[6]。而细胞移植疗法可促进梗死局部血管新生和心肌再生,多重机制修复衰竭心脏,成为目前最有前景的治疗手段之一[7]。然而可供移植的细胞中胚胎心肌细胞增殖能力有限、取材不便,骨骼肌成肌细胞不能与心肌细胞形成缝隙连接且有致心律失常作用。因此,以干细胞为种子资源的细胞治疗成为进行损伤心肌组织修复和替代的重要手段[7]。
成功建立干细胞治疗需要以下几大要素:具备自我更新,多向分化潜能以及免疫调节等特性的干细胞群体;来源广泛;移植后不发生并发症和肿瘤形成[8]。干细胞根据其来源分为传统多能干细胞和诱导性多能干细胞(induced pluripotent stem cell,iPSC)两大类,前者又包括胚胎干细胞(embryonic stem cell,ESC)和成体干细胞两类。目前应用于治疗心衰及心肌梗死的成体干细胞主要包括骨髓干细胞(bone marrow stem cell,BMC)、间充质干细胞(mesenchymal stem cell,MSC)和心脏干细胞(cardiac stem cell,CSC)等。本文将对各类干细胞的治疗前景逐一展开评述。
骨髓干细胞
2001年3月30日,首例利用骨髓单个核干细胞经冠脉移植治疗急性心肌梗死后的左室功能障碍正式开展。自此,BMC已广泛应用于治疗多种急性和慢性心脏疾病,如急性心肌梗死、慢性心力衰竭等。BMC包括多种具有增殖迁移分化的干细胞群,如造血干细胞、间充质干细胞、内皮祖细胞及侧群细胞等。16个大型临床试验(患者数达1598)证实BMC移植治疗急性心肌梗死(一般梗死后8~14天移植)将有助于改善左室功能,射血分数(EF)提高3%~36%(平均提高11.4%),梗死面积减少1%~60%(平均减少34%),有效提高患者6分钟步行路程;对于治疗慢性心力衰竭,BMC移植结合冠状动脉旁路移植术(CABG)也有助于提高左室射血分数(LVEF)10%左右。通过冠脉注入的手段移植自体BMC已被证实是安全有效的,尤其在心肌梗死的急性期,炎性细胞的浸润及介质的参与致缺血损伤区血管通透性增加,干细胞更易趋化至损伤心肌内进行修复[9]。
目前还有一些临床试验正在开展,如PERFECT旨在研究需要施行CABG术的冠状动脉病变患者心肌内注射BMC,观察治疗心肌梗死后心肌的疗效;PROMETHEUS则是第一个旨在研究CABG术中通过心肌内注射间充质干细胞的治疗效果和安全性的临床试验[9]。最近,Perin等从骨髓中分离获得一类乙醛脱氢酶高表达[ALDH(br)]的造血干细胞,证实其具有较强的血管新生能力,有助于减少缺血造成的损伤。通过临床实验,发现接受ALDH(br)造血细胞移植的10位心力衰竭患者并无明显的不良反应,六个月后其左室收缩末期容积(LVESV)显著下降,并伴有提高最大耗氧量的趋势[10]。