骨髓CD34陽性干細(xì)胞治療冠狀動脈粥樣硬化性心臟病心絞痛

1、【關(guān)鍵詞】 冠狀動脈粥樣硬化性心臟病骨髓干細(xì)胞CD34 冠狀動脈粥樣硬化性心臟病(冠心病)是一組常見和多發(fā)的疾病。盡管介入治療和外科搭橋手 術(shù)的開展使冠心病的治療水平有了較大提高，仍有約50%的患者只能進(jìn)行不完全的血運(yùn)重 建，約20%的冠心病患者根本無法進(jìn)行上述治療，治療后常無心肌細(xì)胞水平血流灌注改善， 最終發(fā)展為心力衰竭等，預(yù)后極差。骨髓多種干細(xì)胞被用來治療冠心病心肌梗死并取得較好 療效。目前研究已經(jīng)初步顯示出干細(xì)胞治療冠心病可能在于其分化成為血管內(nèi)皮細(xì)胞、平滑 肌細(xì)胞、心肌細(xì)胞，分泌細(xì)胞因子和與心肌細(xì)胞融合等機(jī)制。骨髓各種類型干細(xì)胞具有促進(jìn) 血管新生作用，極有可能成為冠心病心絞痛臨床治療的

2、有效方法。目前認(rèn)為，骨髓CD34 陽性干細(xì)胞是包含有內(nèi)皮祖細(xì)胞(EPCs)在內(nèi)的一組較純化的干細(xì)胞群，具有釋放細(xì)胞因子， 改善血管內(nèi)皮功能，促進(jìn)血管新生等作用，是目前極有潛力的治療干細(xì)胞類型。1臨床對治療性血管再生的需要1.1近年來，血管相關(guān)性疾病發(fā)病率逐年上升。在各種致病因素的作用下，血管內(nèi)皮層 的完整性受到破壞，各種物質(zhì)在血管壁沉積、炎性細(xì)胞浸潤、血管壁硬化和脆化、血管腔狹 窄是其最基本的病理改變。目前的藥物治療和介入治療不能完全恢復(fù)血管的解剖結(jié)構(gòu)，且心 血管疾病仍會復(fù)發(fā)。1.2隨著冠心病內(nèi)科介入治療和外科搭橋手術(shù)的發(fā)展和普及，已能夠迅速地解決部分 嚴(yán)重狹窄甚至閉塞的冠狀動脈病變，在一定程

3、度上預(yù)防了該類患者病情進(jìn)展和猝死。但也有 相當(dāng)一部分患者不能進(jìn)行冠狀動脈的完全血運(yùn)重建，特別是對那些全程彌漫、小血管和微血 管病變，利用上述方法常不能達(dá)到心肌細(xì)胞水平的有效血流灌注1。有些嚴(yán)重病變則根 本不能采用冠脈介入和外科搭橋手術(shù)，或者患者不愿在體內(nèi)放置異物支架和進(jìn)行創(chuàng)傷大的開 胸手術(shù)，僅愿接受保守的藥物治療，病情常常不斷進(jìn)展。用于干細(xì)胞移植的骨髓單個核細(xì)胞 中干細(xì)胞數(shù)量常不足1%，效果較差；間充質(zhì)干細(xì)胞和內(nèi)皮祖細(xì)胞需要較長時間的培養(yǎng)、分 化，且體外培養(yǎng)不易控制，有基因突變可能，實(shí)際應(yīng)用價值較低。1.3動物試驗(yàn)和臨床研究都表明外周血中血管EPCs數(shù)目和冠心病的眾多危險因素(年 齡、性別、高

4、血壓、糖尿病、高脂血癥等)之間存在著密切的關(guān)系。隨著對血管形成機(jī)制的 深入研究，Isner等2提出了“治療性血管新生”概念，為缺血性疾病的治療提供了新思路， 因其在冠心病治療中的潛力愈來愈受到關(guān)注，EPCs以及血管新生作用成為目前研究的熱 點(diǎn)。2干細(xì)胞治療冠心病現(xiàn)狀2.1如何更好地逆轉(zhuǎn)高危冠狀動脈病變，治療急性心肌梗死、急性冠脈綜合征(ACS) 和缺血性心肌病等仍是擺在心血管醫(yī)師面前的一道難題。Orlic等3將骨髓提取的骨髓單 個核細(xì)胞注射到結(jié)扎了冠狀動脈前降支的小鼠梗死心肌區(qū)域內(nèi)，發(fā)現(xiàn)9 d后其心肌梗死區(qū)域 心肌收縮功能改善，梗死面積縮小約68%，因此認(rèn)為是移植的干細(xì)胞轉(zhuǎn)化成了心肌細(xì)胞。 隨

5、即有許多類似的臨床和實(shí)驗(yàn)研究支持骨髓干細(xì)胞的心肌修復(fù)作用4, 5。但亦有研究 報告采用遺傳學(xué)的方法做標(biāo)志得出了完全不同的結(jié)論一一干細(xì)胞不能轉(zhuǎn)化為心肌細(xì)胞，而可能是細(xì)胞融合和移植干細(xì)胞分泌因子的刺激作用6-8。隨后，盡管有相關(guān)的研究報告不 斷發(fā)表，對移植干細(xì)胞轉(zhuǎn)化心肌細(xì)胞及其治療效果一直爭論不休9-12。隨著全世界各國 的基礎(chǔ)和臨床科學(xué)家的不斷努力，干細(xì)胞治療冠心病的安全性和有效性均得到了肯定。2.2近年來，有關(guān)干細(xì)胞，特別是EPCs治療性血管新生作用研究越來越多，并逐漸 為大家所認(rèn)可。由于冠心病、心絞痛是一個較心肌梗死人群更多的疾病，干細(xì)胞的血管再生 較心肌再生作用更明確，而目前干細(xì)胞的促血管

6、新生作用還未被廣泛認(rèn)可并應(yīng)用于臨床。因 此，干細(xì)胞治療冠心病、心絞痛已成為一個更具挑戰(zhàn)性的領(lǐng)域EPCs和純化的CD34陽性 細(xì)胞的血管新生作用已較明確，今后還需要對其治療機(jī)制，更有效的具體治療方法進(jìn)行進(jìn)一 步研究。3回顧干細(xì)胞的促血管新生作用骨髓干細(xì)胞移植首先被用于治療冠心病，急性心肌梗死，并取得較好療效4, 6。 目前認(rèn)為其機(jī)制可能為移植的骨髓干細(xì)胞轉(zhuǎn)化為心肌細(xì)胞;但也有部分學(xué)者對干細(xì)胞轉(zhuǎn)化成 心肌細(xì)胞持懷疑態(tài)度】7-12，并認(rèn)為大部分患者心功能改善是由于血管新生改善了心室的 重構(gòu)。而干細(xì)胞轉(zhuǎn)化成為血管內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞，促進(jìn)血管新生以及釋放細(xì)胞因子調(diào)節(jié) 血管舒縮功能的作用是確定和被廣泛接

7、受的7-9；干/祖細(xì)胞具有促血管新生作用13, 14，有關(guān)EPCs的再生血管作用，已有大量的基礎(chǔ)研究和臨床研究證實(shí)。4 EPCs具有確定的促血管新生作用4.1胚胎期第1315天，胚外造血啟動，卵黃囊的胚外中胚層的一些間充質(zhì)細(xì)胞逐漸 聚集成條索或團(tuán)塊狀，形成血島。這些細(xì)胞團(tuán)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步出現(xiàn)腔隙化改變，聚集在細(xì)胞群中 央的細(xì)胞分化成造血干細(xì)胞，而包繞血島的外周細(xì)胞則分化為原始的血管內(nèi)皮細(xì)胞即EPCs 15。因此，血島內(nèi)的造血干細(xì)胞與血管EPCs的發(fā)育關(guān)系十分密切，推測來源于同一 前體細(xì)胞即血液P血管母細(xì)胞。出生后它定居于骨髓組織中。以前觀點(diǎn)認(rèn)為，EPCs僅僅出 現(xiàn)于胚胎血管發(fā)生階段，參與人胚胎血管的

8、生成，人出生后即不存在,Asahara等16發(fā) 現(xiàn)，成人外周血中的CD34陽性細(xì)胞或血管內(nèi)皮生長因子受體（vascular endothelialgrowth factor receptor 2,VEGFR2,又稱KDR,Flt1），細(xì)胞離體培養(yǎng)后均能分化為內(nèi)皮細(xì)胞，并且 在成年個體體內(nèi)參與新血管形成。包括血管新生（指經(jīng)由現(xiàn)存血管的擴(kuò)展或重塑形成新血管） 和血管發(fā)生（指內(nèi)皮細(xì)胞在原位分化形成血管，伴有或不伴有EPCs的遷移），從而證實(shí)成年 個體中也存在EPCs。研究發(fā)現(xiàn)，骨髓、臍血、以及成人的外周血中都可以分離出EPCs。EPCs是一種來源于骨髓的原始細(xì)胞，與人類胚胎時期的成血管細(xì)胞和人臍帶靜

9、 脈內(nèi)皮細(xì)胞（human umbilical vein endothelial cells, HUVEC相似，在一定的條件下可誘導(dǎo) 分化成為成熟的內(nèi)皮細(xì)胞（endothelial cells, ECs）。它不僅僅參與胚胎時期的血管生成，而且 出生后，在微血管新生、損傷血管內(nèi)皮修復(fù)和功能維持中仍然有重要的作用。體內(nèi)外試驗(yàn)證 實(shí)，EPCs可以增殖分化為成熟的ECs，形成管腔樣結(jié)構(gòu)，因此EPCs移植逐漸被應(yīng)用于血 管相關(guān)性疾病的治療，被認(rèn)為是血管相關(guān)性疾病最有前景的治療措施之一。EPCs是一群具有游走功能并能增殖分化的幼稚細(xì)胞，缺乏成熟ECs的表面標(biāo)志， 且尚未形成管腔樣結(jié)構(gòu)，僅從形態(tài)學(xué)特征很難辨認(rèn)

10、出EPCs。CD34分子、CD133分子和 VEGFR2是現(xiàn)在最常用的鑒定EPCs的表面分子抗原組合，但任何一個單獨(dú)表面分子對 EPCs都沒有特異性17。CD34還可以在骨髓來源的干細(xì)胞如造血干細(xì)胞(HSCs)和循環(huán) 內(nèi)皮細(xì)胞(CECs)上表達(dá)18，即EPCs只代表骨髓和外周血中CD34陽性細(xì)胞群的一部 分。4.4后肢和心肌缺血的動物模型實(shí)驗(yàn)證實(shí)，EPCs移植能明顯提高組織內(nèi)毛細(xì)血管密度, 增加組織的血流量，改善預(yù)后。Kawamoto等18將體外擴(kuò)增的EPCs注射到結(jié)扎冠狀動 脈前降支引起的心肌缺血模型后發(fā)現(xiàn)，缺血心肌的血液供應(yīng)顯著增加，缺血面積減少，左心 功能改善明顯。Kalka等19將體外

11、培養(yǎng)擴(kuò)增的單個核細(xì)胞移植到后肢缺血的裸鼠動物模 型，4周后與對照組比較發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)組小鼠的后肢壞死率和截肢率明顯低于對照組(PV0.01)， 缺血區(qū)域組織內(nèi)的毛細(xì)血管密度和血流量明顯高于對照組(PV0.01)。4.5 EPCs的表面標(biāo)志EPCs 一群具有游走特征并能進(jìn)一步增殖分化的幼稚內(nèi)皮細(xì) 胞，缺乏成熟內(nèi)皮細(xì)胞的特征性表型，且在培養(yǎng)的不同時期可呈橢圓形、長梭形或紡錘形，在 形態(tài)上無法與其他細(xì)胞區(qū)分開來，所以區(qū)分和純化EPCs主要靠其表面標(biāo)志20。Asahara 等16用免疫磁珠細(xì)胞分選的方法從成人外周血中分離出一種表達(dá)CD34的單個核細(xì)胞， 在體外培養(yǎng)能轉(zhuǎn)化成具有內(nèi)皮細(xì)胞特征的細(xì)胞，因此將這種

12、CD34陽性的細(xì)胞命名為EPCs。 在后來的研究中，人們又發(fā)現(xiàn)早期的EPCs表達(dá)3種特征性的表面標(biāo)記：CD133、CD34 和 VEGFR2。5 CD34陽性干細(xì)胞成為最有潛力的促血管新生種子細(xì)胞5.1由于EPCs需要體外培養(yǎng)較長時間，可能出現(xiàn)基因突變，且技術(shù)要求高，故EPCs 在臨床上的使用不實(shí)際。CD34抗原是表達(dá)于造血祖細(xì)胞表面的糖蛋白，在正常骨髓、臍血、 動員外周血中均有此類分子表達(dá)，隨著幼稚細(xì)胞的逐漸分化成熟，這種抗原的表達(dá)水平逐漸 降低】21。因此，CD34抗原被認(rèn)為是分離純化EPCs的合適標(biāo)志物之一。CD34分子、CD133分子和VEGFR2是現(xiàn)在最常用的鑒定EPCs的表面分子抗

13、原 組合，但任何一個單獨(dú)表面分子對于EPCs都沒有特異性22CD34還可以在骨髓來源 的干細(xì)胞如HSCs和CECs上表達(dá)23，即EPCs實(shí)際為骨髓和外周血中CD34陽性細(xì) 胞群的一部分。CD34陽性干細(xì)胞是一種較強(qiáng)的改善血管內(nèi)皮，促進(jìn)血運(yùn)重建的種子細(xì)胞，且可以 及時采集、分離、純化和移植，便于臨床應(yīng)用。骨髓CD34陽性干細(xì)胞移植是一種極有潛 力地治療冠心病心絞痛的方法24-26。國外有人曾嘗試用CD34陽性干細(xì)胞治療冠心病 心絞痛，并取得較好療效17。我們自己采用這種方法治療8例冠心病心絞痛，均取得 較明顯療效。因此深入研究CD34陽性干細(xì)胞移植治療冠心病的機(jī)制，探討其促血管新生， 重建冠狀動

14、脈網(wǎng)的作用，對選擇最佳適應(yīng)癥，選擇干細(xì)胞的移植時機(jī)和途徑，更好地開展臨 床治療具有重要意義。但目前對自體骨髓CD34陽性干細(xì)胞在活體狀態(tài)下移植后的歸巢、血管新生作用尚不清楚，預(yù)計(jì)今后將加強(qiáng)該方面的基礎(chǔ)和臨床研究，進(jìn)一步闡明其治療機(jī)制， 并可能與CD133陽性細(xì)胞對比，進(jìn)行療效觀察，為大規(guī)模臨床治療奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】Huang PH,Chen YH,Chen YL,et al.Vascular endothelial function and circulating endothelial progenitor cells in patients with cardiac syndro

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