经皮冠状动脉内途径骨髓间充质干细胞移植
治疗缺血性心力衰竭疗效观察
摘要：目的 观察经皮冠状动脉内途径骨髓间充质干细胞（BMMSCs）移植治疗缺血性心力衰竭的临床疗效。方法 本组26例，年龄42~73岁，冠心病史7个月~13年，心功能Ⅱ~Ⅳ级。在患者髂前上嵴抽取骨髓50ml，经培养、扩增后得到BMMSCs悬液，常规冠状动脉造影确认冠状动脉病变后，将自体BMMSCs悬液自冠状动脉注入病变区及其周围。观察移植后12周末患者症状改善、心脏形态和功能及血浆脑钠素（BNP）水平变化。结果 BMMSCs移植后无死亡，无低心排综合征、新的心肌损害及严重的心律失常；移植12周后，心绞痛发作次数较移植前明显减少（p<0.01），心功能提高Ⅰ~Ⅱ级，生活质量明显改善；与移植前相比，移植后12周末左心室收缩末直径缩短(p<0.05)，心脏收缩速度、射血分数及心排血量提高(p<0.01)，血浆BNP水平较移植前显著下降（p<0.01）。结论 经皮冠状动脉内途径自体BMMSCs治疗缺血性心力衰竭是安全、有效、可行的。
冠状动脉狭窄或阻塞引起心肌缺血损伤后，导致心肌细胞丢失、心室重构及心力衰竭。增加具有完整舒缩功能的心肌细胞数目是改善心功能的关键。骨髓间充质干细胞（bone marrow mesenchymal stem cells，BMMSCs）移植可替代受损的心肌细胞、重塑心肌结构、改善室壁顺应性及心功能。本文采用经皮冠状动脉内途径将自体骨髓干细胞移植到心肌缺血区，以观察其对心功能的影响。.
1 材料与方法
1．1 一般资料 本组26例，均为志愿参加本项治疗者，其中男17例，女9例，年龄42~73（平均57.3±4.8）岁。冠心病史7个月~13年（平均4.3±0.6年），合并高血压10例，糖尿病14例，高脂血症13例。心电图提示陈旧性心肌梗死14例，心肌缺血11例，无心肌缺血或梗死1例。超声心动图提示左心室壁运动幅度减弱18例，未见明显反常运动及心内血栓。冠状动脉造影提示冠状动脉3支病变12例，2支病变9例，单支病变5例。
1．2 术前处理 患者入院后根据病情选用硝酸酯类、强心剂、利尿剂、ACEI类、β阻滞剂、血小板抑制剂、降血脂类等药物进行治疗，心功能稳定后进行干细胞移植。移植后根据病情继续应用有关药物。
1．3 BMMSCs的分离、培养及移植 在患者髂前上嵴抽取骨髓50ml，经离心、弃上清液后加入DMEM完全培养基混悬细胞，移入培养瓶，放入37℃ 50ml/L CO2孵箱进行培养，纯化骨髓干细胞，用0.25%胰酶消化传代，得到较为均一的基质细胞。传至第3代骨髓干细胞 70%融合时，再用胰酶消化、离心后得到BMMSCs悬液，调整细胞浓度为1.5×107 个/ml。常规冠状动脉造影后，将制备好的自体BMMSCs悬液自左及（或）右冠状动脉缓慢注入病变区及其周围。
1．4 观察指标 对比BMMSCs移植前与移植后12周末心绞痛发作次数、心功能及心胸比率变化，观察移植后心律失常发生率等。分别于移植前及移植后12周末用美国ATL5000型彩色多普勒超声诊断仪测定患者左心室收缩末直径（LVEDs）、左心室舒张末直径(LVEDd)、心脏收缩速度(LVSV)、射血分数(LVEF)及心排血量(CO)，评价心功能。移植前及移植后12周末在空腹状态下抽血，用美国Biosite公司的干式快速心梗/心衰诊断仪测定血浆脑钠素（brain natriuretic peptides,BNP）水平。
1．5 统计学处理 结果用均数±标准差表示，干细胞移植前后差异显著性分析用配对t检验。使用统计软件SPSS10.0进行数据分析。
2 结果
BMMSCs移植后无死亡，没有出现低心排综合征、新的心肌损害及严重的心律失常。12个周，心绞痛发作次数明显减少(p<0.01)，心功能提高Ⅰ~Ⅱ级（NYHA心功能分级法），生活质量明显改善，而心胸比率无明显缩小（见表1）。干细胞移植前后LVEDs 、LVEDd、LVSV、 LVEF、CO及BNP水平对比见表2。
表1 干细胞移植前后心绞痛发作次数、心功能及心胸比率对比
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心绞痛次数（次/周） |
心功能（NYHA） |
心胸比率 |
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移植前 移植12周末 |
20.3±4.6 4.8±1.3** |
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 17 7 2 |
0.60±0.05 0.57±0.06Δ | |
注：**与移植前比，p<0.01；Δ与移植前比，p>0.05
表2 干细胞移植前后LVEDs 、LVEDd、LVSV、LVEF、CO及BNP水平对比
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LVEDs(mm) |
LVEDd(mm) LVSV(m/s) |
LVEF(%) CO(L/min) |
BNP(ng/L) |
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移植前 |
46.27±5.65 |
58.19±5.26 2.04±0.27 |
37.68±5.08 3.87±0.53 |
417.65±169.23 | |||
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移植12周末 |
37.56±5.38* |
57.16±7.60△ 3.34±0.32** |
50.72±5..33** 4.79±0.24** |
243.80±115.92** | |||
注：*与移植前相比，p<0.05; **与移植前相比，p<0.01；Δ与移植前比，p>0.05
3 讨论
心肌缺血损伤后，心肌细胞的丢失、斑痕的形成、心室的重构是引起心力衰竭甚至死亡的主要原因。尽管近几年药物治疗、介入治疗和外科手术取得了很大进展，使闭塞的血管再通，重建冠脉血液供应，改善了心肌缺血和心力衰竭的症状，一定程度上防止心肌梗死、降低死亡率、提高生活质量。但是梗死区血管再通虽能挽救缺血心肌，却无法使已坏死的心肌细胞再生，最终形成纤维化和瘢痕，造成梗死区心室壁变薄、形成室壁瘤、失去功能等，出现心力衰竭。心肌梗死后残留心肌代偿性肥厚，引起心室重构进而促使心力衰竭，是造成心肌梗塞患者远期死亡率增高的主要原因。因此促使梗死区心肌细胞再生、增加心肌细胞数目、防止心室重构，是防止患者心肌梗死后心力衰竭发生、降低远期死亡率、提高生活质量的关键。
骨髓干细胞是具有自我更新和分化潜能的细胞群体，通过表达生长因子和促血管生长因子提高移植细胞存活率，并诱导处于休眠状态下的心肌细胞重新发挥收缩功能, 促进心肌修复，使缺血区细胞凋亡减少，减轻心脏重塑；骨髓干细胞在特定的环境中能诱导分化为血管内皮细胞而使血管生成增加，分化成心肌细胞来修复损伤心肌，从而修复损伤坏死的心肌细胞，并能给心室壁提供一个强有力的支架，限制心肌纤维化及坏死后扩张，改善心功能及心肌梗死的预后。本研究结果提示，患者自体BMMSCs后12周末LVEDs 缩短(p<0.05)，LVSV 、LVEF及CO明显提高(p<0.01)；患者心绞痛次数减少，心功能提高，生活质量明显改善；无低心排血量、严重心律失常、新的心肌梗死、免疫排斥反应、感染及肿瘤等发生；且自体骨髓干细胞易于获得和体外培养扩增，移植到自体心脏易存活，同时避免了开胸手术带来的风险，说明经皮冠状动脉内途径自体BMMSCs治疗缺血性心力衰竭是安全、有效、可行的。
血浆BNP水平是评价患者心脏功能的方法之一，它与心脏超声所测左心室大小和功能明显相关，是诊断心力衰竭最敏感、特异的指标。BNP水平的升高反映了心室的张力和心室舒张末压的升高及左室舒张功能低下，且BNP水平增高的多少与力衰竭的严重程度有很明显的相关性。本研究结果提示，移植后12周末血浆BNP水平较移植前显著下降（p<0.01）, 进一步证明了BMMSCs治疗缺血性心力衰竭的有效性。BMMSCs将成为治疗缺血性心力衰竭的新方法，特别适用于那些弥漫性血管病变不宜进行外科干预或者PTCA的患者。但BMMSCs治疗缺血性心力衰竭的临床研究还处于探索阶段，很多问题有待进一步解决。
