干细胞疗法治疗心力衰竭的研究进展

黄纬凌 杨 俊 杨 简 杨 英

(三峡大学第一临床医学院心内科 三峡大学心血管病研究所，湖北 宜昌 443003)

干细胞疗法治疗心力衰竭的研究进展

黄纬凌 杨 俊 杨 简 杨 英

(三峡大学第一临床医学院心内科 三峡大学心血管病研究所，湖北 宜昌 443003)

间充质干细胞;心力衰竭;间充质前体细胞

尽管目前在心力衰竭(HF)的治疗有很大进展，然而由于HF患者的5年死亡率依旧超过50%，使其已经成为比癌症更致命的疾病〔1〕。过去的10年中，干细胞移植已成为一种在急性或慢性缺血性心肌病的治疗中极有前途的方法。多种类型的干细胞已被用于临床前动物模型和人类在修复因HF损伤的心肌细胞中〔2〕。本文总结了目前临床进行的围绕干细胞治疗HF的临床研究进展，包括骨髓间充质干细胞(MSC)、骨髓间质前体细胞(MPC)以及ixmyelocel-T治疗HF的作用及其机制，并对干细胞作为一种治疗HF的新药在前期临床试验中的结果进行简单综述。

1 干细胞在心肌细胞内作用机制

心脏修复过程目前有两个理论：①损伤后的心肌细胞重新进入细胞周期开始增殖、坏死组织的再生与修复；②某些内源性心肌干细胞生长和分化，通过调节炎症因子分泌或调节自分泌起效。上述两种机制可能共同参与了心脏细胞再生〔3〕。MSC的调节作用是靠T细胞和其他细胞的免疫系统，如树突状细胞和巨噬细胞相互作用的过程。MSC释放可溶性肿瘤坏死因子I(sTNFRI)抑制了凋亡信号通路在体内心肌细胞的激活，敲除TNF基因会阻断MSC的抑制效应而激活病理过程，这解释了为什么会发现肿瘤坏死因子(TNF)在健康的心脏浓度显著增高〔4〕。MSC是一种成体干细胞，它兼具再生及抗炎作用，关于它是否是能有效分化成非中胚层细胞，如少突胶质细胞和神经元细胞是有争议的〔5〕。目前尚无研究表明MSC具有显著的分化能力。当静脉注射MSC时干细胞并没有像预期那样抵达心脏组织内发挥作用，即使当MSC在急性心肌梗死后经冠状动脉给药，也只有6%的注入的细胞保持在心肌缺血部位，说明MSC很可能是通过旁分泌的方式改善心脏功能〔6〕。临床试验主要是利用MSC跨异基因屏障的能力定点到炎症部位。MSC还可以通过修改抑制促使炎症发生的细胞因子TNF-α、干扰素(IFN)-γ和增加抑制性细胞因子如白细胞介素(IL)-10的表达影响心脏修复〔7〕。

2 干细胞治疗HF的临床应用

2.1 MSC治疗HF临床进展 Bolli等〔8〕早在2011年对138例左心室射血分数<40%的HF患者进行试验性治疗发现，冠状动脉内注入干细胞可以有效改善左心室收缩功能，且在改善HF患者远期预后疗效极佳。随后在Heldman等〔9〕的一项对HF患者心肌内进行MSC注射安全性探讨的试验发现，给予19例患者MSC注射后没有出现治疗30 d以内的严重不良事件。1年以内的严重不良事件发生率为31.6%，明显低于对照组的38.1%，而且MSC注射到心肌内显著减少心肌细胞死亡(P=0.004)。然而MSC注射治疗并未降低患者1年内的再入院率(P=0.85)。Bartunek 等〔10〕也发现，MSC疗法在不产生心肌毒性的情况下显著提高左室射血分数〔(27.5±1.0)% vs (34.5±1.1)%，P<0.000 1〕；减少收缩末期容积(P<0.001)。增加6 min步行实验距离(P<0.01)；显著改善患者NYHA分级及生活质量。Mathiasen 等〔11〕对55例(37 例MSC与18例安慰剂)的重度HF患者完成了为期6个月的随访后发现，6个月内左心室收缩末期容积(LVESV)在MSC组降低7.6%(P=0.001)，每搏输出量增加(P<0.000 1)，但6 min步行试验的距离两组间无明显差异。不仅如此，给予MSC治疗后的患者中有6例(15%)因为心衰加重再入院，较对照组高。出现这一差异可能原因是，6 min步行实验是患者根据自己可以承受的运动负荷来决定，并不是最大运动负荷，这一结果可能受患者主观因素影响出现偏倚，两项临床实验均出现治疗后HF症状加重再入院可能与不是个体化给药剂量导致药物浓度低于患者需求引起心功能恶化有关。动物实验发现，转化生长因子(TGF)-β1可促进大鼠MSC向心肌表达，心肌内注入TGF-β1-MSC明显改善HF大鼠的心功能，不仅如此，TGF-β1还可以缩小心脏瘢痕组织面积。低浓度TGF-β1对MSC有协同作用，高浓度表现为抑制，其与MSC联合应用于HF患者治疗可能有广泛前景，有待下一阶段临床试验结果证实〔12〕。Askar等〔13〕将人的MSC细胞移植到小鼠的心肌细胞中进行电生理研究发现，增加MSC剂量会显著导致去极化的传导速度减慢(P<0.05)，这一过程可能促进心律失常发生，而有害影响的程度取决于MSC的剂量和分布格局。该研究认为应谨慎对心肌细胞移植的潜在不利影响，但到目前为止，围绕MSC的相关临床试验尚未发现其导致严重恶性心律失常的事件发生。

2.2 MPC治疗HF临床进展 Ascheim等〔14〕给30例HF患者注射MPC后发现早期MPC心内膜注射可能有比MSC更好的临床效果，因为MPCs分泌大量相关的生长因子和血管生成因子，如基质细胞衍生因子、肝细胞生长因子、胰岛素样生长因子、血管内皮生长因子。结果显示，无论是在90 d还是1年后不良心血管事件发生的概率均未降低(P=0.96)，作者认为出现这一现象的可能原因是剂量不够或样本量过小。随后进行的二期临床研究〔15〕，纳入60例HF患者，实验组给予MPC心内膜注射治疗，患者主要心脏不良事件(MACE)明显低于对照组(22% vs 33%)，其中实验组患者死亡率(4.4% vs 20%)较对照组也有明显降低。

2.3 Ixmyelocel-T治疗HF临床进展 ixmyelocel-T是由包括巨噬细胞、粒细胞、单核细胞、淋巴细胞和MSC的细胞混合物组成。ixmyelocel-T刺激血管生成因子分泌，增强心肌细胞的迁移、增殖和血管形成〔16〕。因为它是一个混合的细胞治疗，ixmyelocel-T被认为比起单细胞治疗具有更强的生物活性，包括组织重塑、免疫调节、血管生成及内皮保护作用〔17〕。临床前期的研究已经证实，ixmyelocel-T 通过多种机制联合发挥作用。Henry等〔18〕对22例患扩张型心肌病(DCM)后出现HF的患者通过心肌内小切口进行ixmyelocel-T给药，患者的NYHA心功能分级、6 min步行实验、生活质量均明显改善；而类似的趋势在对照组以及非HF患者中没有出现。同时ixmyelocel-T给药对于脑钠肽等反映心衰严重程度的指标也有较好改善作用。在一项随机双盲安慰剂对照试验中，对NYHA分级Ⅲ～Ⅳ级、左心室射血分数<35%、有症状的HF患者给予ixmyelocel-T治疗，发现心血管事件发生率较对照组下降37%(P=0.034 4)，严重不良事件发生显著减少(P=0.019 7)〔19〕。ixmyelocel-T在动脉粥样硬化疾病的发展中也有重要作用，它可以增强载脂蛋白介导的胆固醇流出保护心肌细胞〔20〕。目前正在进行的一项关于DCM导致HF患者的临床研究〔21〕，入选对象为NYHA心功能Ⅲ～Ⅳ级HF患者，伴左室射血分数≤35%和自动植入型心律转复除颤器，但不适合血管重建手术的患者，随机通过导管经心内膜注射ixmyelocel-T或安慰剂，研究终点为两组全因死亡率、治疗1年后因HF导致的非计划再入院次数。其研究结果同样值得期待。

3 结 论

虽然心脏移植和机械循环支持等治疗方法可在一定程度上改善HF患者症状，然而前者的缺陷在于不得不终身服用免疫抑制类药物，后者过高的成本花费及并发症极大地限制了此类治疗措施在临床上的应用。干细胞的治疗可以改善左心室收缩功能、明显减少严重不良事件发生，显著提高患者生活质量。但是在干细胞治疗的临床试验中发现仍有很多有许多因素阻碍干细胞治疗，包括细胞的存活、增殖和组织植入。随着技术难题的攻克以及越来越多的临床研究的开展，干细胞将会成为一种有效的HF治疗新方法。

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〔2016-11-04修回〕

(编辑 曲 莉)

国家自然科学基金(No.81570333，81470387)；湖北省科技支撑计划(No.2015BKA340);2016三峡大学研究生科技创新基金(No.SDYC2016093)

杨 俊(1962-)，男，教授，硕士生导师，主要从事心血管疾病的临床及基础研究。

黄纬凌(1991-)，男，在读硕士，主要从事心血管系统研究。

R54

A

1005-9202(2017)06-1538-03；

10.3969/j.issn.1005-9202.2017.06.104