当干细胞遇上心衰——关于干细胞移植治疗AMI后心力衰竭的辩论

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2007年11月30日至12月2日，第三届全国干细胞移植在心血管疾病临床应用研讨会暨第四届全国干细胞治疗终末期心血管疾病研讨会(SCIENCE-Ⅳ) 在杭州召开。该研讨会由中华医学会心血管病学分会、中华心血管病杂志编委会主办。会上，来自复旦大学附属中山医院的葛均波教授和浙江大学医学院附属第二医院的王建安教授进行了一场精彩辩论，议题是“干细胞治疗心力衰竭的安全性和有效性”。这是两位教授继上届研讨会上的“干细胞治疗缺血性心脏病的相关问题”辩论后，针对干细胞在心血管疾病领域应用的再次对话。" Z2 M2 \9 T+ h5 T2 A7 W+ Z  ~0 J
    随着REPAIR-AMI、TOPCARE-AMI(12个月随访)、BOOST(18个月随访)等众多随机对照研究结果的先后公布，干细胞移植治疗心肌梗死的安全性和有效性已获初步证实。但是，TOPCARE-CHD等临床研究将干细胞移植的可能适应证范围扩展到心力衰竭，相关结果的公布却又带来了诸多新问题。如何看待这些临床研究结果以及相关基础研究进展，已经成为目前心内科医生和干细胞领域研究者共同关心的热点话题之一。葛均波教授和王建安教授的辩论也许会对我们有所启发。
- s1 S+ n# E% b# e    正方
0 h- @: I% K# \4 l* t3 e$ d) z    干细胞治疗 恰柳暗花明5 Q( c( y, T; r
    复旦大学附属中山医院 上海市心血管病研究所 葛均波
% v! q$ `4 B3 P' V; h1 Y    心力衰竭已经成为危害人民健康的主要原因之一。流行病学调查显示，我国心衰患病率约为1%，入院率和病死率仍居高不下。近年来，干细胞移植技术在心血管疾病领域的应用为急性心梗(AMI)后心衰提供了全新的治疗策略。在动物实验的基础上，多家医学中心开展了小规模临床探索性试验。尽管这些研究大多缺乏严格的随机化对照设计，但其初步结果使干细胞治疗心衰的有效性和安全性初见端倪。5 v  _  h. C! S5 m' |
    论据1 骨骼肌成肌细胞奠定基础
3 Q; P) u# X, ?8 A: F: p0 o    骨骼肌成肌细胞由于来源广泛、获取简单而成为首类用于心衰治疗的干细胞。初期有研究称该细胞群可分化为心肌细胞并显著改善动物模型的左室功能，随后小样本临床研究证实了该疗法的有效性。; I, z2 `/ i; w; }& r4 F
    Menasche等对10例缺血性心衰患者行骨骼肌成肌细胞注射治疗后，患者左室射血分数(LVEF)和纽约心脏学会(NYHA)心功能分级显著改善。但有4例患者发生严重室性心律失常。同样，Smits等对8例严重心衰患者行成肌细胞移植后，有3例患者出现严重室性心律失常，其中2例发生心源性猝死。但仔细分析这些临床资料发现,对这些临床不良事件高发人群的治疗有两个共同特征：其一，只进行单纯瘢痕部位移植而未行瘢痕周围区注射；其二，未建立良好的血运重建。( B+ B0 A% a6 B$ ^: V5 Z
    此后，修正了上述两种设计缺陷的临床研究均证实,成肌细胞在心衰治疗中安全有效。一项研究纳入了12例严重AMI后心衰患者，在冠脉搭桥(CABG)的同时于梗死及梗死周围区行骨骼肌成肌细胞注射治疗，其LVEF和室壁运动分数显著改善且充盈缺损明显缩小，未见恶性不良事件发生。Dibet等对24例终末期患者行成肌细胞注射治疗后，随访2年发现患者LVEF、左心室舒张末期容积(LVEDV)和左心室收缩末期容积(LVESV)显著改善，仅1例患者死亡。
0 r2 z  S1 G" ?, @- Z& o    论据2 骨髓干细胞扩展应用前景; e2 s( Y0 b( n1 h! J' b. b$ Q
    目前，在AMI后心衰治疗中应用最广泛的干细胞为骨髓干细胞，主要有骨髓单个核细胞和骨髓间质细胞，其应用范围包括多种病因引起的心衰，涉及各种移植途径。' k' c9 @2 b$ t* D) O
    已有多项随机对照研究显示，对于较为年轻(<60岁)、基础LVEF较好(>45%)且成功实施了急诊再灌注治疗的患者，骨髓干细胞移植可使AMI后LVEF提高约5%～8%。对于低LVEF的患者，该疗法效果如何? REPAIR-AMI亚组分析发现，基础LVEF≤48.9%的患者接受骨髓干细胞移植后，LVEF显著增加，而LVEF>48.9%亚组移植前后LVEF无显著差异。最近西班牙一项随机对照研究也显示，基础LVEF为37%的心梗患者接受移植后LVEF显著增加超过20%。国内高连如和王建安等分别探讨了缺血性心衰和心肌病性心衰移植疗效，两项研究均表明移植后血浆B型钠尿肽(BNP)水平降低，6分钟步行距离显著延长，唯一不同在于前者观察到LVEF显著改善，而后者LVEF出现下降趋势。- |  |9 W, Y+ @: L( t" B) j
    不同移植途径的骨髓干细胞治疗亦证实了该技术的有效性和安全性。Perin等进行了一项非随机化研究，21例终末期缺血性心衰患者中，通过NOGA系统经心内膜注射骨髓单个核细胞后LVEF可比对照组提高约9%，充盈缺损降低约30%，且无主要不良心脏事件的发生。Assmus等开展的一项更大规模的经冠脉骨髓干细胞移植随机对照研究亦显示了移植后LVEF显著改善。Patel等对10例缺血性心衰患者在行CABG同时给予骨髓单个核细胞心外膜注射治疗，随访6个月显示，与仅行CABG的对照组10例患者相比，LVEF显著提高约9%。最近一项动物实验也表明，经静脉移植骨髓间质细胞治疗心梗后慢性心衰，梗死面积可显著减少，同时左室功能显著改善。以上研究均无恶性心律失常和心源性猝死发生的报告，初步显示了骨髓干细胞移植治疗缺血性心衰的安全性。此外，2007年公布的TOPCARE-CHD研究远期安全性结果显示，经冠脉骨髓单个核细胞移植可显著降低血清N端脑钠肽前体(NT-proBNP)水平，干细胞的集落形成能力与4年生存率显著正相关。
; O) t; y& y, \  x    另外，关于粒细胞集落刺激因子(G-CSF)动员后外周血干细胞移植治疗心衰的临床研究较少，且多在CABG的基础上进行。初步研究证实外周血干细胞移植安全有效，如Ozbaran等采用该疗法治疗6例基础LVEF≤25%的缺血性终末期心衰患者，移植后4个月患者LVEF显著改善，充盈缺损显著减少。8 K% I$ t2 {0 X5 m( D2 I
    论据3 问题不掩希望
: N) y# ]2 q: A$ s    在AMI后心衰的干细胞移植治疗中，目前有几个问题值得商讨：
( j9 H7 S9 P. v% ~+ v  ~    1.干细胞在心衰治疗中的地位问题。在当前对干细胞的认识仍不成熟的情况下，干细胞移植只能起辅助治疗的作用。因此不能按主导治疗的标准看待其疗效。在当前技术水平下，中等疗效是可以接受的。
9 E: F, R$ T, x: V$ }3 N) [% i9 E% r    2.有效的标准是什么?应从心脏指标改善、症状改善和预后改善三个层面去理解。在不影响预后这一硬终点的前提下，客观指标或症状的改善是可以接受的(在临床实践中这种例子较多见)。
; u2 B) Z1 N2 G* N    3.证据不足不等于缺乏证据。当前的研究较少，且多为非随机化小样本研究，试验设计存在缺陷，虽仍不足以确立干细胞移植在心衰治疗中的地位，但这些初步研究结果已显示了干细胞移植的可行性和安全性。科学研究从来就不是一蹴而就的，有一个逐渐积累和大量证据交互验证的过程。我们坚信，经过艰苦卓绝的工作之后，干细胞移植治疗心衰将大有希望。
5 f5 j( Q9 a' @+ b" _    反方 / X2 K$ S! _: Y
    干细胞治疗 已山穷水尽: }& p, o" t5 c7 _6 M2 `
    浙江大学医学院附属第二医院 王建安
/ |8 ^8 Q+ ]$ l$ W: l9 `0 v    葛均波教授近期发表在Heart杂志上的TCT-STAMI临床试验表明，急性心肌梗死(AMI)患者接受冠脉内自体骨髓干细胞移植6个月后，其左室射血分数(LVEF)较移植前有所改善，但LVEF提高幅度仅4.8%左右。这样的改善足够有效吗？我们认为，从有效性、安全性及存在的问题等方面考虑，干细胞移植治疗心衰目前到了“山穷水尽”的地步。   
. }# U# Y6 G8 U/ o- u    论据1 有效性令人顾虑重重
7 e) T1 F& {# d- X0 [; F: O5 r    到目前为止，已经有不少临床试验对干细胞移植治疗AMI后心衰进行了有效性评价，虽然得出的结论不尽相同，但总体看干细胞移植的效果是非常差的。荟萃分析结果显示，干细胞移植组LVEF仅比对照组提高3.6%，有些临床试验甚至未观察到阳性结果。
! X' J! d0 A; a1 g/ e# P- X8 M    Hendrikx等2006年发表在Circulation上的一项临床研究表明，对于心肌梗死后存在无活力心肌瘢痕的患者，心肌内直接注射骨髓干细胞仅使局部节段性收缩功能改善，整体收缩功能并未显著提高。与对照组相比，干细胞移植组LVEF无显著增加(P=0.41)。同样在2006年，Lund等在N Engl J Med上发表的随机对照研究结果也类似，冠脉内注射骨髓单个核细胞后6个月，磁共振成像(MRI)、超声心动、单光子发射计算机体层摄影(SPECT)评价显示，细胞移植组LVEF变化与对照组无显著差异。正方指出中等程度的心衰(LVEF 40%～50%)患者接受干细胞细胞移植的效果最佳，上述两项研究的基础LVEF均在40%左右，但移植后心功能却无显著改善。! P/ X7 L. n. D
    REPAIR-AMI显示，干细胞移植后4个月，干细胞移植组心功能改善与对照组有统计学显著性差异，但两组间仅相差2.5%(干细胞移植组LVEF提高5.5%，对照组提高3%)。2.5%的LVEF提高对患者来说有意义吗？再从BOOST试验看干细胞移植的长期效果：移植后18个月，移植组和对照组LVEF的改变也无显著性差异。
! C$ Z* h. M7 P- J2 H* K* u2 a8 j    另外，MAGIC CELL-3-DES试验评价了粒细胞集落刺激因子(G-CSF)动员干细胞疗法的效果。虽然在AMI患者中，与对照组相比，干细胞治疗组LVEF的改善幅度有显著提高，但两组间也仅差别5%左右。而对于陈旧性心肌梗死患者，G-CSF动员的干细胞治疗无明显效果。
; p& m) h6 l, Q- s: R5 j$ K    因此，根据以上分析，我们认为干细胞移植治疗心衰的疗效是远远不够的。% w6 Q, [: g8 w1 w6 j
    论据2 安全性仍是未知数/ b4 \  ], o8 F! M; z; m
    到目前为止，关干细胞移植治疗心衰安全性方面的研究还比较少。Europace杂志上最近发表了Villa等的研究,在72例AMI后接受骨髓单个核细胞冠脉内移植的患者中，有4例出现室性心动过速，其中2例出现在移植后2～3天，另2例出现在1个月内，总共有3例接受了埋藏式复律除颤器(ICD)置入。5 |/ l. q; d6 Y2 H# N
    另外，通过基因转染改造后的干细胞移植行得通吗？尽管动物实验及体外实验证明，Akt基因高表达的干细胞有更好的抗凋亡能力，但进行基因转染时采用的腺病毒或慢病毒有一定的毒性及免疫原性，基因改造后的细胞还可能有致肿瘤性。临床上如要运用基因转染的干细胞不得不考虑这些问题。   $ w4 Y2 W0 U9 @( G5 J! q! |
    论据3 移植环节问题多多
4 h% ]! z: t9 Z  _    在干细胞移植方面，目前还存在许多问题。移植后迁移到心肌组织的干细胞比例以及在心肌组织内存活的干细胞比例都非常低，而且骨髓干细胞是否能分化为心肌细胞也尚无定论。
3 o8 ]- D* s9 [7 ?) a/ }! e* w9 ?/ P    首先，移植后绝大部分干细胞不能存活。通过实时PCR和TUNEL染色检测移植后干细胞，结果显示90%左右干细胞在移植后24小时内死亡。如此高的细胞死亡率严重影响了疗效。
& b& x0 F( @3 l- {7 d    第二，骨髓干细胞是否真的能分化为心肌细胞，这仍是有争议的一个问题。有部分研究者认为干细胞能分化为心肌细胞，但大部分研究者认为不能，而是骨髓干细胞与宿主细胞发生融合。最近有研究报告，在移植后4周,不管是分化还是融合，其概率都是很低的。" Q. ^9 b  e7 }, ?$ v
    第三，迁移到心肌梗死区域的细胞数量很少。细胞迁移到梗死心肌，并在局部存活是干细胞移植发挥作用首要的、也是最关键的步骤。但是，氟脱氧葡萄糖(18F-FDG)标记的干细胞经冠脉内注射后，正电子发射体层摄影(PET)显示，注射后2小时仅2.1%左右的细胞迁移到了心肌组织，而大部分细胞迁至心肌外组织，包括肝脏、脾脏、肺、膀胱、脑等。20小时后定居在心肌组织内的干细胞则更少，只有1.49%左右。
/ K6 K' P7 v7 X4 O    根据上述分析可知，干细胞移植中关键步骤的效率如此低下，干细胞移植治疗心衰的最终疗效如何可想而知。
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    上届研讨会的辩论中，葛均波教授代表反方，王建安教授代表正方，而本届会上则刚好相反。这可能也反映了在心血管疾病领域干细胞治疗仍存在不少可思考之处。本届研讨会辩论后，主持人朱国英教授和谢鸿发教授作了点评。1 l/ d1 l, @8 W7 y
    葛教授和王教授的观点均来自干细胞治疗心衰的最新研究进展，其中部分数据来自两位教授领导的课题小组。总体来看，干细胞治疗心衰的具体机制还不是十分明确，细胞实验和动物研究的结果尚不能与临床研究完全吻合，尤其在临床研究中还面临诸多问题，如细胞类型、合适受试人群、细胞数量和效率、移植途径、移植后在体评价方法等尚缺乏量化规范。目前公布的小规模探索性研究由于入选人数偏少、随访时间短，尚不足以得出肯定性结论。因此，尽管目前大多数研究结果证实该疗法安全有效，但是我们仍需要审慎对待。相信作为一种心衰辅助治疗手段，干细胞移植终究会“山重水复疑无路，柳暗花明又一村”。