自体骨髓干细胞移植治疗心肌梗死患者心肌代谢及收缩功能的变化 - 国内文献区干细胞之家



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发表于 2009-3-3 12:17 |只看该作者 |倒序浏览 |打印

作者：张宇燕，丁志坚，张馥敏，杨志健，王新，陈解中，孙勇，徐龙保，徐宇红 # ^- |; i2 k" R! \$ D6 S



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      【关键词】干细胞;,骨髓;,干细胞移植;,心肌梗死0 V  e, I0 N) d: Y
   　　［摘要］目的:探讨自体骨髓间充质干细胞（BMSCs）和单个核细胞（BMMNCs）经梗死相关冠状动脉（IRA）移植对冠心病心肌梗死患者近、中期心功能、心肌代谢的影响及其安全性。方法:对14例冠心病伴心肌梗死史1～35个月的患者。细胞移植组8例，通过冠脉系统将BMSCs和BMMNCs植入心肌梗死区，余6例常规治疗。两组患者均于术前和术后3，8个月行SPECT双核素心肌显像、二维超声心动图、6 min步行试验及动态心电图检查。结果:移植组患者在梗死相关冠脉开通后注入干细胞，8例心功能从Ⅱ～Ⅳ级提高至Ⅰ～Ⅱ级，6 min步行试验从（320.72±60.47）m提高至（406.88±68.31）m，6个月后又提高至（484.79±81.00）m。6例前壁心梗患者3，8月后LVEF由术前的42.5% 提高至49.5%和54%;术后3，8月心肌双核素检查缺损区占整个心肌体积由术前的45.5%减少至39%和25%。6例对照组患者术后3月EF较术前提高，心肌双核素检查缺损区占心肌体积减少，术后8月与术后3月无明显改变。2例下壁心肌梗死患者经干细胞移植临床效果不明显。结论:自体BMSCs和BMMNCs经冠脉移植治疗冠心病心肌梗死，可以显著改善前壁心肌梗死患者左室收缩功能和心肌代谢。
　　［关键词］干细胞; 骨髓; 干细胞移植; 心肌梗死
　　Impact of autologous mononuclear bone marrow cells transplantationon early and med-term outcomes on the cardiac function andmyocardial metabolic in patients with myocardial infaction- ?) o+ E1 j5 u3 `
　　ZHANG Yu-yan，DING Zhi-jian， ZHANG Fu-min， YANG Zhi-jian， WANG Yin ，CHEN Jie-zhong， SUN Yong ， XU Long-bao1， XU Yu-hong( ~/ w+ ?( I" ^7 }: f9 N
　　（1.Department of Cardiology， No.2 People′s Hospital of Changzhou ，Nanjing Medical Univerty， Changzhou Jiangsu 213003;2. Department of Cardiology，No.1 Affiliated Hospital of Nanjing Medical Univerty， Nanjing Jiangsu 210029， China）　　　　［Abstract］ Objective: To evaluate the early and med-term outcomes of trans- plantation of autologousbone marrow mesenchymal stem cell（BMSCs） and monoucleus cells（ BMMNCs） for treating coronany heartdisease. Methods: Fourteen patients who had suffered from coronary heart disease with myocardial infarc-tion ，were enrolled in this prospective， nonrandomized ，control study （8 patients in cell transplantationgroup;6 in control group） .Autologous BMSCs BMMNCs were transplanted into the myocardial infractedarea in the cell transplantation group through intracoronary way.All patients underwent 3-month and 8-month follow-up，6 minutes test， 2D Doppler echocardiogram， SPECT. Results: After 3 months and 8months follow-up，cardiac function were improved :6 minuts distance was prolonged from 320.72±60.47 mto 406.88±68.31 and 484.79±81.00 m. left ventricular ejection fraction （LVEF） was increased by 49.5% and 54% vs 42.5% ，the infarct defected regions was redused by39% and 25% vs 45.5% beforetransplantation in 6 patients with anterior myocardial infarction.In control group ， 2D Doppler echocardio-gram， SPECT were improved in 3 mounths but not improved further in 8 mounths after PCI .In cell trans-plantation group 2 patients with inferior myocardial infarction was not changed significactly . Conclusion:The preliminary study showed that in the patients who suffered from coronary heart disease compliatedwith anterior myocardial infarction， transplantation of BMSCs BMMNCs could improve cardiac fuctionand cardiac metabolism.
　　［Key words］cell transplantation; stem cell; bone marrow; myocardial infarction
　　冠心病是威胁大众健康的重要疾病，有着很高的发病率和死亡率。心肌梗死常引起不可逆转的心肌细胞坏死，随着心肌梗死区域的纤维化和瘢痕形成，发生左室重构并最终导致心力衰竭。近年来全世界在如何修复坏死心肌方面做了许多研究，干细胞具有诱导新生血管生成和组织替代的能力成为治疗心血管疾病的可能方法［1，2］。目前越来越多的证据表明干细胞移植可以改善缺血心肌的灌注，提高收缩功能［3-6］。因此干细胞移植对于那些无法做标准治疗的冠心病患者提供了一种新的选择。但是目前临床上尚未有大型前瞻性试验对此进行论证。因此我院于2004年开始对冠心病心肌梗死患者进行自体骨髓间充质干细胞（Bone mesenchymal stemcell，BMSC）和单个核细胞（BMMNC）经冠脉移植治疗缺血性心肌病进行了临床研究，现将已随访3～8月的8例患者报告如下。
　　1 资料和方法
　　1.1 病例选择
　　入选标准为符合WHO急性心肌梗死（AMI）诊断标准，但入院时错过急诊溶栓及直接经皮冠状动脉介入治疗（PCI）的患者，共14例，男性9例，女性5例;年龄54～79岁;心肌梗死时间为1～35个月; 心功能Ⅱ～Ⅳ级。所有患者签署知情同意书，并经医院论理委员会论证同意。根据患者意愿分为移植组8例和对照组（仅行PCI）6例。所有患者均排除其他疾病如心肌病、恶性肿瘤、出血性疾病、严重肝肾功能不全。移植组中男6例，女2例;高血压6例;糖尿病4例;高脂血症6例;吸烟3例;搭桥史1例;室壁瘤2例。8例患者均常规使用氯吡格雷、β受体阻滞剂、血管紧张素转化酶（ACE）抑制剂等药物。8例中第3例手术前1.5年曾行旁路移植，此次为单纯干细胞移植，其余均在梗死相关血管行PCI术后进行干细胞移植。冠状动脉病变及介入情况比较:移植组8例，其中单支病变4例，双支病变2例，3支以上病变2例。其临床表现及冠脉造影结果见表1。移植的BMSCs为（1.3～2.5）×10 10 ，BMMNCs为（2.0～4.0）×1010 。对照组6例，单支病变3例，双支病变2例，三支病变1例，对照组患者均为前壁心肌梗死，IRA为前降支，均仅作前降支PCI。/ 表1 8例心肌梗死骨髓干细胞移植组患者的临床资料（略）
　　1.2 骨髓抽取及骨髓干细胞的分离和培养
　　5%碘伏常规消毒，1%利多卡因局麻，无菌条件下从患者髂后上嵴穿刺抽取骨髓20～40 ml，采用Ficoll密度梯度离心法进行BMSCs和BMMNCs的分离;将分离后的骨髓干细胞接种于含20%胎牛血清的IMDM细胞培养液中，37 ℃、5%CO2 孵箱中进行培养;待细胞密度达到70%左右时进行传代培养，培养2～3周，经体外扩增培养总数达106级。移植前收集细胞，悬浮于10 ml含肝素、无胎牛血清的IMDM细胞培养液中。骨髓干细胞分离前和干细胞培养结束时均分别行病原学检测。# \, _3 a& J; @/ V2 M
　　1.3 术前评价
　　心肌双核素（DISA）检查:术前1周将患者血糖控制在7.8～8.8 mmol/L后，采用单光子发射计算机体层摄影（SPECT）于静息状态下注射心肌灌注显像剂99mTc-MIBI（99m锝-甲氧异丁基异腈）20 mCi （1Ci=3.7×1010Bq）和18F-FDG（18F-脱氧葡萄糖）8mCi，然后进行双核素断层采集（DISA），经图像处理重建左室HAS、HLA、VLA三维断层图像评价心肌灌注、代谢活性。同步断层心肌血流灌注显像呈放射性分布缺损，同时心肌代谢显像呈放射性分布缺损，此现象即所谓的“灌注-代谢”匹配，匹配区域即认定为无存活心肌。用半定量方法计算缺损区占整个心肌体积的百分比。术前1周检查二维超声心动图、6 min步行试验及24 h动态心电图评价患者室壁运动、心功能及心律失常情况。8 F9 h0 ~1 c6 u, \; [# B/ I
　　1.4 手术过程9 k) R) H" O, N0 f
　　患者在DSA行常规PTCA及支架植入治疗后，在IRA中送入over-the-wire球囊，将10 ml含干细胞的培养液分3次注入冠脉中，每次移植细胞时间1 min，间隔3 min后进行下一次移植。低压充盈球囊封堵血流共3 min，严密监测患者有无胸痛及心电图和腔内压力改变。
　　1.5 术后随访+ M+ E* [  j: t; g1 M6 f
　　术后CCU病房监护24～48 h，常规心电血压监护;术后6，12，24 h抽血测定肌钙蛋白I（cTnI）。术后每月电话随访患者1次，并在3月、8月复查心肌双核素显像、心脏超声、24 h动态心电图和6 min步行试验。
　　1.6 统计学处理- T: U% m: C& ]8 ]4 y5 O
　　结果数据采用均数±标准差（ˉ x±s）表示。由于例数少，观察两组均值与标准差，如标准差远小于均值，则行概率分析（应用 t 检验）。
　　2 结果6 C5 W! w  S* i8 M
　　2.1 临床心功能评价
　　3个月后根据临床表现评价心功能NYHA分级，移植组心功能从Ⅱ～Ⅳ级提高至Ⅰ～Ⅱ级，6 min步行试验从（320.72±60.47）m提高至（406.88±68.31）m，有统计学差异（P0.05）。
　　2.2 二维超声心动图随访结果( K* r4 R# i% C  k4 {5 U. R
　　所有患者随访均已超过8个月，移植组中6例前壁心梗患者3个月后左室射血分数LVEF较术前增加了16.47% ，术后8个月较术后3个月又上升了9.1%，因样本量少，差异尚无显著性;对照组3个月后较术前增加了15.7% ，但术后8个月较术后3个月增加2.0%。两组患者左心室舒张末期内径（LVDd）与术前比较无明显变化。移植组中两例下壁心梗LVEF和LVDd与术前比均无变化。% O1 a  g5 c/ d$ b- s& [8 S9 ~
　　2.3 核素检测结果
　　所有患者均在术前、后3，8月检查双核素心肌灌注-代谢显像，通过比较细胞移植前与移植后99mTc-MIBI心肌灌注图像，观察到6例前壁心梗患者原先的分布稀疏区核素摄取逐渐增强，原有的缺损区部分放射性填充，缺损面积逐渐缩小，提示左心室心肌灌注明显改善。18F-FDP图像显示所有患者术前梗死的缺损区心肌均无存活的心肌，3个月后，6例前壁心肌梗死患者的原梗死区内开始出现有代谢活力的心肌，缺损区占整个心肌体积术后3个月较术前减少了14.29%，术后8个月较术后3个月减少了35.90%。对照组3个月后较术前减少了14.1%，8个月后较术后3个月减少10.3%。图 1示例6心肌梗死患者，细胞移植后3，8个月核素心肌显像与术前比较，前壁及心尖核素分布稀疏区核素摄取较前增强。缺损面积较前缩小，心肌灌注及代谢改变与心超心功能改变基本一致（表2）。2例下壁心肌梗死效果不明显。5 h4 v6 ]* g2 ]* o9 O3 ^
　　2.4 安全性2 c9 B- ~* k6 I, Z
　　8例患者经冠状动脉内注入骨髓间充质干细胞和单个核细胞后即刻复查冠状动脉造影，未发现冠状动脉内血栓形成和血流缓慢或无血流现象。术后6，12，24 h测定肌钙蛋白I（cTnI）未见升高。24 h心电血压监测未见恶性心律失常及异常血压波动。术后一周内未出现发热（体温>37.5℃）。表2前壁心梗细胞移植组与对照组心功能及心肌存活比较（略）
　　3 讨论
　　随着药物溶栓、PCI、冠脉搭桥等方法的日益完善，冠心病心肌梗死的治疗取得了巨大的进展，但上述治疗都无法挽救已经发生坏死和凋亡的心肌细胞。骨髓干细胞的心脏移植近年来逐渐成为研究的热点。自2001年Strauer等［7］首先将自体骨髓干细胞治疗应用于临床以来，已有多项临床试验，结果显示经自体骨髓干细胞移植后急性或陈旧性心肌梗死伴左心室扩大及收缩性心功能不全的患者的梗死面积减小，左室射血分数、心脏指数以及心搏量增加。经观察骨髓干细胞可以促进缺血组织的新生血管形成，提示心室功能的提高是通过刺激新生血管形成改善了心脏血流，挽救了冬眠心肌，从而防止以后发生心肌重构、限制心肌细胞分离、减少胶原沉淀和瘢痕形成［2］。国内周芳等［8］报道经冠状动脉移植BMSCs和BMMNCs后，左室射血分数（LVEF）较术前明显增加，心肌灌注明显改善。Wollwet等［9］研究结果显示骨髓干细胞移植组LVEF增加6.7%，优于单纯药物治疗组，但是左室舒张末容积没有减低。本研究是小样本的临床试验，并应用SPECT心肌双核素及心脏超声随访。虽然由于样本量小，但我们初步结果已发现细胞移植后3个月随访DISA，结果显示心肌灌注原缺损区部分放射性填充，所占百分比有所减少;同时6例前壁心肌梗死患者发现原心肌梗死区无存活心肌，细胞移植后3个月缺损区心肌18-FDG摄取增强，提示出现有代谢活力的心肌; 8个月后心肌活力较3个月时有进一步改善，左心功能也随之改善。而对照组尽管3个月后各项指标较术前好转，但8月后则改变不明显。左室容积经细胞移植后改变不大，与国内外报道结果相似。表明骨髓干细胞移植虽没有改善左室重构但可改善心功能，重建心肌效应一直持续到8个月以后。而2例下壁心肌梗死患者经干细胞移植后无论心肌代谢及左室收缩功能改善均不明显。FDG-PET心肌显像是判断冠心病心肌存活的金标准，此外，SPECT201TI及99mTc-MIBI硝酸酯类心肌显像也可探测心肌存活，但均不同程度地低估了存活心肌。但PET检查价钱昂贵，限制它在临床上的广泛应用。SPECT仪的发展及18F-FDG的应用使两者结合成为可能，在双探头SPECT仪上配备超高能准直器实现了18F-FDG正电子显像。据报道DISA-SPECT与FDG-PET比较对存活心肌检测的符合率达90%以上［10］，表明FDG-SPECT显像质量能满足临床要求。我们采用DISA法双核素断层采集，其显像优点为方法简单，费用低，实现一机多用，一次显像可同时得到灌注和代谢两种信息，节省时间。另外，SPECT视野大，比PET更适合心脏增大的患者。细胞移植的常用方法有经外周血管注射、直接心肌注射、经冠脉系统注射等。本研究采用OTW球囊经冠脉系统注射的方法，此法虽然可能因为短暂的阻断冠状动脉，而加重心肌缺血，但是，可以最大程度地保证骨髓细胞进入冠状动脉微循环，有可能增加效果。当然，为了避免心肌缺血的发生，本研究将阻断冠状动脉时间限定于1 min之内，每次注入细胞的体积为3～4 ml 。从8例患者的治疗过程来看，没有出现身体不适、心电图的缺血表现以及心肌酶学增高等情况。解除对冠状动脉的阻断后，复查冠状动脉造影，亦未出现慢血流或无血流现象。术后未出现任何与移植相关的不良反应，如发热、恶性心律失常等有报道经冠脉注射自体骨髓干细胞可能引起心肌组织的微梗死［11］。我们对接受细胞移植的患者进行心肌酶学的监测，没有发现心肌酶谱的变化。本研究对经冠状动脉内注射BMSCs和BMMNCs治疗心肌梗死患者进行初步观察，认为此治疗方法具有较好的安全性和良好的可行性，初步的随访结果提示了心脏功能的改善与心肌存活的一致性，尤其对前壁心肌梗死患者。观察疗效8月优于3月。由于本研究样本量较小，所以大样本、随机对照的临床试验对于明确骨髓干细胞移植对于心肌梗死治疗的安全性和有效性是十分必需的。
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　　［作者简介］张宇燕（1973-），女，江苏常州人，主治医师，主要从事冠心病研究
　　1.南京医科大学附属常州第二人民医院心内科，江苏常州 213003;
　　2.南京医科大学第一附属医院心内科，江苏南京 210029

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