喬素玲，王建新，陳改玲

（1.北京中醫(yī)藥大學 研究生院，北京 100029；2.中日友好醫(yī)院 心內(nèi)科，北京 100029）

綜述

干細胞移植治療心力衰竭的研究進展

喬素玲1，王建新1，陳改玲2?

（1.北京中醫(yī)藥大學 研究生院，北京 100029；2.中日友好醫(yī)院 心內(nèi)科，北京 100029）

心肌梗死后正常心肌組織缺血壞死，逐漸由結締組織取代，心臟收縮功能減退，最終發(fā)展為心力衰竭。目前治療心肌梗死的方法主要包括藥物治療、經(jīng)皮冠狀動脈介入治療、手術治療、機械輔助裝置治療，這些治療方法雖可部分改善患者的臨床癥狀，但無法從根本上修復缺血壞死的心肌。成人心臟再生能力極其有限，受損的心肌組織由纖維化瘢痕所取代，心臟結構無法逆轉。對大部分終末期患者來說，心臟移植是其最后選擇。由于供體缺乏、移植后長期使用免疫抑制劑、預后的不確定性以及費用高昂等原因限制了心臟移植的大規(guī)模開展。隨著再生醫(yī)學的發(fā)展，干細胞移植對心力衰竭患者是一種富有前景的治療策略。

1 干細胞概述

1.1 干細胞定義、分類和來源

干細胞（stem cells，SCs）是具有自我更新和多向分化潛能并能無限增殖的細胞群。根據(jù)發(fā)育階段，干細胞分為2類：①胚胎干細胞（embryonic stem cells，ESCs）通過接種于滋養(yǎng)層細胞上或在培養(yǎng)液中加入白血病抑制因子等方法保持其未分化狀態(tài)，去除分化抑制因子后，胚胎SCs可分化為具有三胚層結構的擬胚體，擬胚體中的細胞可分化為多種細胞類型；②成體干細胞（adult stem cells，ASCs）包括神經(jīng)SCs、造血SCs、脂肪SCs、骨骼肌成肌細胞等。

根據(jù)分化潛能大小，SCs可分為4類：①全能SCs：指受精卵到卵裂期32個細胞前的所有細胞，具有無限分化潛能，能分化成所有組織和器官，能分化為完整個體；②亞全能SCs：能形成所有成體細胞類型，但不能分化為完整個體，胚胎SCs就屬于這一種；③多能SCs：具有分化為多種細胞組織的潛能，如造血SCs；④專能SCs：由多能SCs進一步分化而來，只能分化成某一類型的細胞，如某些肝臟細胞，骨髓造血SCs。目前用于治療心力衰竭的SCs包括：胚胎SCs、誘導多能干細胞 （induced pluripotent stem cells，iPSCs）、心臟干細胞（cardiac stem cells，CSCs）、骨髓干細胞、骨骼肌成肌細胞（skeletalmyoblasts，SMs）。

1.2 胚胎SCs

胚胎SCs具有無限增殖、自我更新和多向分化的特性。無論在體外還是體內(nèi)環(huán)境，胚胎SCs都能被誘導分化為機體幾乎所有的細胞類型。但由于倫理問題，胚胎干細胞相關研究進展較慢。

1.3 誘導多能SCs

iPSCs具有取材方便、無限增殖、無倫理問題等特性，可誘導分化為任何一種類型的細胞。iPSCs是通過對終末分化細胞如皮膚細胞、肌肉細胞或其他成熟細胞進行重編程而獲得。但由于逆轉錄過程需經(jīng)病毒轉染完成，因此增加形成腫瘤的風險。此外，iPSCs誘導分化產(chǎn)生心肌細胞的過程不穩(wěn)定和分化產(chǎn)生的心肌細胞存活率低，尚需進一步研究解決。近期一項研究[1]表明，通過同種異體皮膚細胞獲得的iPSCs誘導分化而產(chǎn)生的心肌細胞，移植到發(fā)生急性心梗的獼猴，結果顯示獼猴心臟收縮功能顯著改善。另一研究[2]表明可將成纖維細胞直接重編程為心肌樣細胞，無需通過獲得iPSCs來進行，從而避免形成腫瘤的風險。但目前直接重編程還處于初期研究階段，尚未成熟運用到臨床試驗中。

1.4 心臟SCs

CSCs具有自我更新、克隆形成多種分化潛能SCs的特性，在體內(nèi)、外均可分化成心肌細胞、平滑肌細胞和內(nèi)皮細胞。參與調(diào)節(jié)心臟SCs的相關因子包括SCs因子（stem cell factor，SCF）、 粒細胞集落刺激因子 （granulocytemacrophage colony stimulating factor，G-CSF）[3]、胰島素樣生長因子[4]等。

1.5 骨髓SCs

包括骨髓單核細胞（bonemononuclear cells，MNCs）和骨髓間充質干細胞（marrow stem cells，MSCs），也被用于心肌梗死和心衰的細胞移植治療。①MNCs是將骨髓經(jīng)梯度離心而獲得的含間充質 SCs的混合細胞[5]，取材、培養(yǎng)方便，是目前較有前景的SCs類型[6]。②關于MSCs研究較多，從骨髓取材的造血SCs和間充質SCs能分泌多種細胞因子和趨化因子，它們通過血管活性、能夠促進細胞存活及血管生成、參與免疫調(diào)節(jié)的作用參與心肌修復和重建[7]。

1.6 骨骼肌成肌細胞

SMs具有取材方便、無排斥反應、無倫理問題等特性。但GandolfiF等[8]發(fā)現(xiàn)縫隙連接蛋白43（connexin43，CX43）缺乏會導致移植的SMs不能與周圍心肌細胞同步興奮、收縮，這可能導致SMs移植后心律失常的發(fā)生，使骨骼肌應用受到一定程度的限制。

2 SCs分化為心肌細胞機制

關于SCs分化為心肌細胞的具體作用機制目前尚不清楚，普遍認為直接分化、旁分泌、血管生成、免疫調(diào)節(jié)等協(xié)同作用。誘導SCs分化為心肌細胞的方法主要有化學誘導及生物誘導兩大類。這2種方法在誘導SCs分化為心肌細胞所存在的共同問題是分化效率低。近年有學者開始關注中藥在 SCs移植治療心力衰竭中的作用，有研究[9，10]發(fā)現(xiàn)丹參、人參等中藥既可以直接作用于體內(nèi)的SCs，促進其增殖、分化，也可以通過影響SCs所處的微環(huán)境，促進其存活與功能建立，調(diào)整機體的免疫功能，減輕或消除免疫排斥反應。另有研究[11]表明，MSCs與CSCs聯(lián)合移植時，MSCs可促進CSCs增殖、遷移和分化。

Van Berlo等[12]研究發(fā)現(xiàn)移植的心臟SCs直接分化為心肌細胞的數(shù)量有限，認為其心功能改善主要是通過多種間接機制發(fā)揮作用。近年來已逐漸證實旁分泌作用是細胞自我修復的重要分子調(diào)控機制，通過移植SCs的旁分泌作用或可為心力衰竭治療提供一種新方法。Tang等[13]研究發(fā)現(xiàn)移植的心臟SCs主要通過旁分泌途徑動員自體心臟SCs增殖、分化從而改善心功能。外泌體是細胞在生理和應激狀態(tài)下所產(chǎn)生的直徑介于30～100nm的膜狀小體，是SCs旁分泌效應的典型代表，其富含大量母體SCs來源的microRNA，mRNA及蛋白質。Lai等[14]從胚胎來源的MSCs培養(yǎng)液中提取出外泌體，并證實這些外泌體能夠減少小鼠急性心肌梗死的面積。有研究表明SCs與心肌細胞、淋巴細胞等相比其擴增能力，旁分泌效應更強、且可以分泌較高濃度的外泌體[15]。作為SCs旁分泌產(chǎn)物之一的外泌體在改善急性心梗后心功能時需要較高的濃度，因此需要足量的SCs以獲得高濃度的外泌體[16]。

3 細胞移植途徑和治療時間窗及數(shù)量

目前SCs治療心力衰竭的移植途徑主要包括靜脈注射、冠狀動脈注射和心肌內(nèi)直接注射。經(jīng)靜脈內(nèi)注射的SCs主要被肝臟和肺臟截留，注射后4h僅有＜1%的SCs存留在心肌梗死區(qū)[17]。經(jīng)冠狀動脈內(nèi)注射操作簡便、技術成熟，可在病變血管部位注射，但該方法有導致冠狀動脈破裂的風險。心肌內(nèi)直接注射分為經(jīng)皮穿刺心肌內(nèi)注射和經(jīng)胸直視下心肌內(nèi)注射兩種技術，其中經(jīng)皮心肌注射技術通常使用專用注射器，利用心臟影像學技術，可將SCs準確注入心肌梗死區(qū)域，但該方法存在心臟穿孔、心包填塞以及誘發(fā)惡性心律失常的風險[18]。

有關細胞移植治療時間窗的研究較少，Daniel Sürder等[19]進行了多中心前瞻性研究——SWISS-AMI研究（Swiss multicenter intracoronary stem cells study in acute myocardial infarction），在急性心肌梗死早期（5～7d）和后期（3～4周）分別經(jīng)冠脈內(nèi)注射MNCs，結果發(fā)現(xiàn)無論是在心梗后早期還是后期，在第4個月隨訪時左室收縮功能無明顯改善。對于SCs移植的數(shù)量目前尚無明確標準，需進一步深入研究探索。

4 SCs移植治療心力衰竭的臨床研究

一項隨機、雙盲、安慰劑對照的TAC-HFT臨床研究試驗[20]，共納入65例缺血性心肌病伴左室射血分數(shù)＜50%患者，59例患者完成該項研究。治療組分別通過心內(nèi)膜下注射自體MSCs和MNCs。研究結果顯示，與安慰劑組相比，MSCs和MNCs組的明尼蘇達心衰生活量表得分（MLHFQ）均得到改善，但僅MSCs組6min步行距離（6MWD）、梗死面積、心功能得到改善。MSCs、MNCs和安慰劑組1年嚴重不良事件發(fā)生率分別為31.6%、31.6%和38.1%。該研究的結論是心內(nèi)膜下注射自體MSCs和MNCs是安全的。

TIME（timing inmyocardial infarction evaluation）[21]試驗是CCTR（cardiovascular cell therapy research network）試驗的一個分支研究，共納入120例患者，入組標準為ST段抬高型心肌梗死，急診PCI術后LVEF＜45%，在PCI術后3d和 7d經(jīng)冠脈內(nèi)注射1.5×108自體骨髓單核細胞，結果顯示6個月后實驗組與對照組左室收縮功能無顯著差異。

2016年美國心臟病學年會 （ACC）公布了ixCELLDCM試驗2B階段的研究結果[22]。該研究是隨機雙盲、安慰劑對照試驗，共納入126例患者，隨機分為ixmyelocel-T干細胞治療組和安慰劑組。入選標準為缺血性心肌病、NYHA心功能分級Ⅲ或Ⅳ級、LVEF≤35%、置入了心臟轉復除顫器、不適合于血運重建有癥狀的心力衰竭患者。研究的主要終點事件為全因死亡，因心血管事件及急性心力衰竭而再次住院或就診。結果顯示，12個月后心內(nèi)膜注射ixmyelocel-T干細胞組主要終點事件數(shù)顯著減少。

5 存在的問題和展望

SCs移植治療心力衰竭目前已取得一定進展，研究已證實SCs移植治療心力衰竭是安全的。但對于SCs移植治療心力衰竭的有效性，目前大型隨機、雙盲、對照的Ⅲ期臨床試驗得出的結果并不一致，其有效性有待進一步研究證實。SCs移植治療心力衰竭尚存在以下方面的問題：（1）SCs移植治療心力衰竭的作用機制尚不明確，移植后的SCs是通過分化為心肌細胞而發(fā)揮作用，還是通過旁分泌作用改善心衰患者的病情？中藥在SCs移植治療心力衰竭過程中是如何發(fā)揮作用的？（2）移植SCs的類型、最佳劑量、途徑、時機及頻次目前尚無統(tǒng)一標準；（3）如何進一步提高移植后SCs的滯留率和存活率。這些SCs移植治療心力衰竭存在的問題有待進一步臨床研究。

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R541.6

A

1001-0025-（2017）03-0182-02

10.3969/j.issn.1001-0025.2017.03.016

2* 本文通訊作者。

喬素玲（1987-），女，碩士研究生。

2016-11-02

2017-03-01