节译:干细胞治疗心肌梗死：从实验室走向临床
节 译 .
[Helge Mollmnn, Holger Nef, Albrecht Elsasser, et al. Heart, 2009, 95: 508-514(英文)]
急性心肌梗死（AMI）常导致充血性心力衰竭（CHF）。即使遵循指南进行药物治疗和植入自动除颤器，1年死亡率仍达13%。防止AMI后左室功能减低等并发症仍是主要挑战。研究表明，干细胞具有分化为心肌细胞的能力，这促进了用干细胞修复缺血损伤心肌的研究。本文就干细胞治疗AMI的主要研究综述如下：
1用哪种细胞治疗心肌梗死
1.1胚胎干细胞
胚胎干（ES）细胞最原始，发展潜力最广泛。ES细胞注入模型鼠缺损伤的心肌后，可表达心脏特异性蛋白并形成移植物。研究表明，在试管内可通过ES细胞产生功能完整的人类心肌细胞，而在动物活体内，ES细胞可改善心脏收缩功能。然而， ES细胞的永生性和多潜能性使它们的恶变潜力受到关注，伦理学和法律问题引发了对ES细胞在人体实际应用的怀疑。
1.2 成人骨髓干细胞
骨髓造血干细胞已应用于几个心肌梗死动物模型。试验表明，心肌内注射骨髓造血干细胞可促进心肌再生。但也有试验发现移植细胞没有获得心肌细胞表型，而是发展为造血细胞表型。这引起了对造血干细胞(治疗AMI)的疑问。然而研究还发现，尽管缺乏向心肌分化，但接受干细胞移植后，30天存活率却得以改善。另外，骨髓细胞可促成梗死重塑和具有潜在有益作用的瘢痕组织的形成。
1.3 心脏干细胞
心脏干细胞注入缺血损伤的心肌后，有助于形成平滑肌细胞和内皮细胞，促进坏死区再生，改善收缩功能和心室几何形状。由于这类细胞来源于自体心脏，伦理学担忧得以最小化。然而，获取心脏组织并分离细胞的技术尚待完善。
1.4 内皮祖细胞
内皮祖（EP）细胞存在于骨髓和体循环，研究表明循环中CD34＋KDR＋（激酶插入区域受体）内皮祖细胞数量是冠心病进展和心管疾病死亡的独立预测因素。在一个鼠类心肌梗死模型中，经遗传学标记的骨髓EP细胞通过融入梗死边缘区的小血管内皮促成新血管生成。试验表明：EP细胞与心肌细胞共同培养时可分化为心肌细胞；EP细胞可转分化为心肌细胞、内皮细胞和平滑肌细胞。这些都是EP细胞具有心肌再生作用的进一步证据。
1.5 骨骼肌细胞
骨骼肌细胞可在瘢痕内形成横纹肌管，但不能与心肌细胞形成细胞间联接。骨骼肌细胞取自自体，可避免伦理学和免疫学问题。另外骨骼肌细胞抗缺血能力较强，对移植入缺血区有利。然而，大多数应用骨骼肌细胞的研究是在患者植入左心室辅助装置或CABG期间实行的，很难将有益作用单独归于细胞移植。骨骼肌细胞疗法最明显的缺点是具有潜在致心律失常作用，机制不明，可能与缺乏细胞间联接有关。
2 干细胞治疗如何起作用
最初的细胞治疗修复心脏的假说是：新心肌细胞移入梗死区，取代坏死心肌，通过再肌化恢复心功能。但该理论已遭到质疑，首先，心肌梗死导致大量心肌细胞的丧失，但迄今尚无试验能够证实经细胞治疗能够产生同样水平的再生。第二，只有少数几个试验提供了梗死区内移植细胞电机械激活的可信证据。
但是，临床前试验提供了细胞治疗有益作用的强有力证据，因为再肌化似乎并不能单独引起所发现的效应，另外一些机制可能会起到重要的作用。
2.1 弱化重塑进程
梗死后重塑会对收缩功能产生有害的影响，最终导致心衰。一项给心肌梗死模型植入胚胎心肌细胞的研究发现，尽管存活的移植心肌细胞数量非常少，但瘢痕变小，心室扩张减轻了。与之相似的是，在植入骨骼肌细胞后，尽管并未发现移植细胞对收缩力的产生起作用，但心室扩张明显减轻了。细胞外基质（ECM）在瘢痕组织形成和梗死后重塑中起重要作用。干细胞能释放细胞活素类来调节基质重塑。这些发现显示了细胞治疗对梗死后重塑潜在的减弱作用。
2.2 血管发生/动脉形成
干细胞诱导的供血和心肌修复有两种不同的可能机制：首先，以局部血管增殖为特征的血管发生使局部血流增加；第二，动脉形成使流向缺血区的总血流量增加。然而，干细胞对血管生长直接起作用的报告受到了一些实验结果的挑战，这些结果表明BM细胞并不能融入生成的脉管系统，而是通过旁分泌作用间接影响动脉形成。
2.3 旁分泌作用
干细胞释放的细胞活素类物质能使心肌梗死鼠的心脏毛细血管密度增加，心功能改善和梗死面积缩小。但目前对旁分泌作用的了解尚不十分透彻，值得进一步研究。
2.4 心脏固有干细胞促进修复
多个不同研究独立报道了心脏固有干细胞的存在。虽然这些细胞在心肌梗死后表现为心脏样细胞表型，但心梗后并未发生显著的具有活力和功能的完整心肌细胞的再生。然而，最合乎需要的是这些细胞的再生力对治疗的促进作用。虽然我们可以推测移植某种细胞型是否可以影响心脏固有干细胞的动员和分化，但目前这种作用没有实验证据。
2.5 细胞融合
宿主细胞和移植细胞的融合可能产生细胞内容物的转导，包括遗传物质从移植物到宿主细胞的转导。这种现象发现于BM细胞移植，移植后，骨髓细胞与心肌细胞产生了融合。然而，这些融合事件只是偶然的，似乎不能产生心脏性能的再生作用。
3 如何将细胞递送到心脏
几种不同的方法可将干细胞递送至损伤的心肌，包括：应用粒细胞集落刺激因子（G-GSF）动员内源性干细胞，增加循环细胞定植于梗死区的数量；以导管为基础的细胞递送技术，包括冠脉内移植和经心内膜注射；直接心肌内注射细胞。
4 从实验室走向临床
动物试验获得的有希望的结果促进了早期非随机的人体试验，目前已有约40项非随机试验结果发布，大多得出了积极的结果。这些报告使人们对随机试验产生了高度预期。下面讨论5个有代表性的试验。
4.1 心肌梗死后骨骼肌细胞移植
MAGIC试验是第一个针对心肌梗死后左室功能不全并需冠脉手术者进行肌细胞移植的随机安剂对照试验。细胞移植没有改善心功能，反而增加心律失常的次数。该试由于安全监测数据不佳而提前结束。
4.2 心肌梗死后骨髓细胞移植
BOOST试验对进行了经皮再灌注的持续ST段抬高心肌梗死(STEMI)患者冠脉内移植自体BM细胞。与对照组相比，接受干细胞治疗组在6个月时心功能改善6%，梗死面积趋于缩小。但左室功能改善在随访18个月后没有持续存在。这提高了对BM细胞移植并不能转化为持续的心肌修复的关注程度。
ASTAMI试验有相似的设计。BM细胞治疗没有改变左室功能、梗死面积或瘢痕组织重塑。
REPAIR-AMI试验是目前干细胞移植领域最大的一项试验。细胞移植4个月后左室射血分数增加了2.5%， 1年时，死亡、再发心肌梗死和再血管化等的联合终点减少。有趣的是，基线心室功能和BM细胞移植的有益作用呈负相关。
LEUVEN-AMI试验在STEMI成功PCI 当日进行BM细胞移植。与对照组相比，BM细胞移植可显著减小梗死面积，更好地恢复局部收缩功能。然而，左室功能在4个月后却无显著差异。
除了这四项里程式碑式的试验，目前自体BM细胞移植领域公布的小型试验有大约20项。在进行过的多个meta分析中最全面的一项是AMI后BM细胞的影响分析。主要发现是干细胞治疗能使左室功能改善2.99%， 损伤面积缩减小3.55%。如此小的改善是否具有临床意义仍是一个重要问题。但是，许多在心梗后有挽救生命的循证医学证据的干预措施，包括用ß阻滞剂和血管紧张素转化酶抑制剂治疗，也只是提供了使左室功能中度的然而却是有临床意义的改善。
5 结论
早期动物试验报告了AMI后干细胞治疗非常有希望的结果，就是可使损伤心肌强力再肌化。主要机制不明。另外，干细胞在多大程度上有助心肌修复存在争论。这种认知不足催生了现有的临床试验。而这些试验只能部分复制动物试验的结果。因此需进行进一步的基础研究以阐明不同干细胞主要的再生特性，并开发应用于临床的有希望的方法。判定应用各种方法时死亡率的区别以及寻找最有益方法的临床试验迫切需要得到授权，以回答一个关键问题：干细胞移植是否会最终加入到AMI的标准治疗库中，从而降低死亡率，改善生活质量。
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