黃曉燕，方福珍，王 沙，張國安，魏 濤，邵展社，蔡振杰

·綜 述·

骨髓單個核細胞在急性心肌梗死臨床治療中的進展

黃曉燕，方福珍，王 沙，張國安，魏 濤，邵展社，蔡振杰

骨髓單個核細胞；急性心肌梗死；臨床治療；血管新生

急性心肌梗死（acute myocardial infarction，AMI）是由于冠狀動脈的急性閉塞引起心肌細胞缺血缺氧，從而導致急性循環(huán)功能障礙。近年來AMI發(fā)病率逐年升高，被認為是21世紀醫(yī)學亟待解決的難題之一［1］。心肌梗死部位血管新生、內(nèi)皮修復和心肌再生是AMI改善預后的關鍵。目前治療AMI的一般原則是盡快恢復灌注，常規(guī)治療方法包括以溶栓、抗血小板等為目標的藥物治療、以經(jīng)皮冠狀動脈介入療法（percutaneous coronary intervention，PCI）等為主的介入治療和冠狀動脈旁路移植術（coronary artery bypass grafting，CABG）等手術治療，但這些治療方法均不能從根本上拯救已經(jīng)壞死的心肌細胞和血管內(nèi)皮細胞。心臟移植雖能修復壞死的心肌細胞和內(nèi)皮細胞，但存在供體來源有限、免疫排異反應強烈及手術操作復雜等問題，限制了其應用。近年來自體骨髓單個核細胞（bone marrow－mononuclear cells，BM－MNCs）移植這種新的治療方法在該領域倍受矚目，本文就BM－MNCs在急性心肌梗死的臨床治療研究作一綜述。

1 BM－MNCs概述

BM－MNCs是骨髓中細胞核為單個的細胞總稱，包括骨髓間充質(zhì)干細胞（mesenchymal stem cells，MSCs）、造血干細胞（hematopoietic stem cells，HSCs）、內(nèi)皮祖細胞（endothelial progenitor cells，EPCs）和基質(zhì)細胞等多種細胞成分。BM－MNCs可為細胞之間相互依賴、分化的誘導提供微環(huán)境，在壞死心肌的修復及血管新生中起著舉足輕重的作用。

2 BM－MNCs歸巢

移植BM－MNCs到心肌梗死區(qū)域可通過旁分泌作用誘導多種生長因子分泌，促進新血管的形成，并有效補充心肌細胞［2］，使心肌梗死瘢痕區(qū)血管和心肌再生，增加缺血心肌血供，改善心臟功能。BMMNCs歸巢是內(nèi)源性或外源性BM－MNCs在機體多種因素作用下，遷移至靶向組織并定植存活的過程。向缺血組織或損傷組織歸巢是BM－MNCs重要的特征［3］。目前，關于BM－MNCs歸巢機制有兩種推測：①機體組織缺血損傷時，強烈的炎性介質(zhì)（如白介素、TNF－β等）及信號因子（如干細胞因子、基質(zhì)源因子1、整合素、黏附分子等）的釋放，使其他活性物質(zhì)（如基質(zhì)金屬蛋白酶、血管內(nèi)皮細胞生長因子等）的表達增加，動員骨髓池單個核細胞至外周血，同時損傷組織表達特異性受體或配體，引導對應的干細胞移動并黏附于損傷處；②正常情況下，BM－MNCs動態(tài)循環(huán)于各組織間，當機體發(fā)生損傷時離開血循環(huán)滲入損傷處。但是，對于在心肌損傷后移植BMMNCs，這些細胞能否長期定位于受損部位及定位數(shù)量等問題仍然存在爭議［4］。

3 BM－MNCs治療的可能機理

BM－MNCs的作用機制主要與細胞分化、血管新生、基因表達及核轉(zhuǎn)位有關，其中包括：①移植的BM－MNCs分化：移植的BM－MNCs在機體微環(huán)境的誘導下可以分化為血管內(nèi)皮細胞、心肌細胞、平滑肌細胞等［5］；有研究指出活化素、堿性成纖維細胞生長因子、Wnt抑制劑等能促進BM－MNCs中多能性干細胞向心肌細胞的分化［6］。②促進血管新生：移植的BM－MNCs通過自分泌或旁分泌的方式分泌一些細胞因子，通過這些細胞因子的調(diào)節(jié)作用促進缺血區(qū)域新生血管生成，從而改善心肌功能［7－8］。③調(diào)節(jié)基質(zhì)代謝：移植的BM－MNCs可合成基質(zhì)金屬蛋白酶及其抑制物，調(diào)節(jié)細胞外基質(zhì)的代謝，減少心室重構。④BM－MNCs促進血管新生可能是通過影響基因的表達來實現(xiàn)的。有研究發(fā)現(xiàn)，心梗后7天體內(nèi)血管緊張素2受體（Angiotensin Type 2 Recep?tor，AT2R）表達增加，而且 AT2R通過 AT2R／p－ERK／eN0S／N0途徑可增強BM－MNCs遷移及保護心肌的能力［9－10］。⑤ 與核轉(zhuǎn)位有關。有研究發(fā)現(xiàn)，沉默抑制氧化應激的核因子E2相關因子2（Nuclear factor erythroid 2 related factor 2，Nrf2）可促進MSCs發(fā)生凋亡，降低其缺氧耐受力以及對急性梗死心肌氧化應激環(huán)境的耐受能力；Nrf2也可通過降低MSCs的細胞活力抑制其增殖和遷移，向心肌梗死心臟內(nèi)移植一定數(shù)量的MSCs可在一定程度上改善心功能，這與Nrf2在所移植的MSCs中發(fā)生核轉(zhuǎn)位密切相關［11］。其具體的治療機制還需進一步研究。

4 BM－MNCs移植治療AMI的臨床研究

第一例冠脈移植自體BM－MNCs治療AMI的病例報道于2001年，由Strauer研究小組對一名46歲的心肌梗死患者心梗后7天進行BM－MNCs治療（平均細胞數(shù)2．8×107），10周后，左心室梗死面積由24．6%降低至15．7%，而射血分數(shù)、心指數(shù)和每搏輸出量升高20%～30%［12］，首次證實經(jīng)冠狀動脈自體BM－MNCs移植安全有效。之后，幾十個醫(yī)學研究臨床試驗在全世界陸續(xù)開展。

4．1 BM－MNCs治療AMI最佳時間的研究 2002年，Strauer研究小組再次對10例AMI發(fā)生后5～9天的患者進行細胞移植治療，將自體BM－MNCs經(jīng)冠狀動脈球囊導管注入梗死相關血管，3個月后發(fā)現(xiàn)細胞移植組患者心肌梗死面積顯著縮小，由30%縮小至12%，左室收縮末期容積縮小，心肌灌注改善而且未發(fā)生心律失常等不良反應，這證實在AMI發(fā)生后1周左右，BM－MNCs對其治療有療效［13］。

REPAIR－AMI試驗是為了確定AMI發(fā)生后早期治療時間，冠脈注射2．4×108未分選的骨髓單核細胞4個月后，發(fā)現(xiàn)AMI發(fā)生后4天之內(nèi)治療組左室射血分數(shù)（left ventricular ejection fractions，LVEF）值升高5．5%，AMI發(fā)生4天后治療組LVEF值增高3%，說明在AMI發(fā)生4天后，行BMC治療會減弱治療療效［14］。

TIME試驗是用來比較心肌梗死患者PCI術后3天和7天，分別移植1．5×108個BM－MNCs，并觀察其對左室心功能和LVEF影響。但結(jié)果發(fā)現(xiàn)無論是心肌梗死后3天還是7天進行細胞治療，在6個月時間點，左室心功能和 LVEF均沒有明顯的提高［15］。然后同一研究小組研究AMI患者PCI術后更長時間進行BM－MNCs移植治療，并觀察其療效，即LateTIME試驗，研究者發(fā)現(xiàn)PCI術后2～3周進行細胞移植，在6個月時間點，整體LVEF、梗死區(qū)域及梗死邊緣區(qū)域的室壁運動并未得到明顯改善［16］。此結(jié)果與TIME試驗結(jié)果類似。

MYSTAR試驗將患者分為兩個組：早期組（AMI發(fā)作后21～42天）和晚期組（AMI發(fā)作90天后），通過單純經(jīng)皮冠狀動脈注射、以及經(jīng)皮冠狀動脈和心肌內(nèi)聯(lián)合注射，來確定AMI最佳治療時間和注射途徑。在3個月時間點發(fā)現(xiàn)早期組和晚期組梗死面積分別減少了3．5%和3．9%，LVEF分別升高了3．5%和3．4%，9～12個月后，兩組LVEF都顯著升高，且冠脈聯(lián)合心肌內(nèi)注射細胞效果更優(yōu)［17］。從此試驗結(jié)果看，早期組和晚期組治療效果均有明顯提高，但兩組之間并沒明顯差異。

Huang等分別對 ST段抬高的急性心肌梗死PCI術后24 h之內(nèi)和3～7天給予BM－MNCs移植治療，12個月后隨訪發(fā)現(xiàn)，兩組LVEF均明顯升高，左室末期舒張容量明顯降低，心肌灌注量明顯改善，但兩組之間無明顯差別［18］。

從以上結(jié)果看，大多數(shù)研究證實BM－MNCs對治療AMI有明顯療效，但最佳移植時間仍需進一步探討。

4．2 BM－MNCs治療最佳劑量的研究 BOOST研究通過冠脈注射2．5×109個BM－MNCs 6個月后，實驗組LVEF較對照組升高6．7%。但是在BOOST試驗18個月時間點，實驗組和對照組LVEF卻無統(tǒng)計學差異［19］。

在TOPCARE研究中，MI患者PCI術后分為三組，冠脈內(nèi)2×108個BM－MNCs灌注組和2×107個EPCs灌注組及對照組，3個月后發(fā)現(xiàn)，BM－MNCs灌注組的LVEF值比EPCs灌注組和對照組明顯升高［20］。

ASTAMI試驗是AMI患者PCI術后冠脈內(nèi)灌注7×107個BM－MNCs，半年后隨訪發(fā)現(xiàn)灌注組與對照組的LVEF并沒明顯差別［21］?？赡苁且驗楣嘧M－MNCs量過少。

CCTRN試驗是針對LVEF＜45%且已出現(xiàn)心衰癥狀的患者灌注1×108個BM－MNCs，與對照組相比，LVEF無明顯改變。

POSEIDON試驗是在AMI患者的左心室灌注自體或異體2×107～2×108個BM－MNCs，1年后發(fā)現(xiàn)自體和異體祖細胞均可以減少心肌梗死面積，且自體細胞移植可以提高6min步行試驗的結(jié)果，但兩者都不能升高LVEF值，異體MSCs能降低左室舒張末期容量且并沒有發(fā)生嚴重排斥反應［22］。最新的一項研究將2．5×107個間充質(zhì)前體細胞通過左心室輔助裝置移植，結(jié)果顯示移植部位的MSCs是安全的且有效的，并且治療組LVEF顯著提高［23］。經(jīng)過薈萃分析證實BM－MNCs移植治療AMI能夠顯著改善心臟功能，明顯提高LVEF，且移植BM－MNCs數(shù)量以108～109為佳［24－25］。

以上研究雖證實BM－MNCs能適當改善AMI患者左心功能，但都是短期內(nèi)療效評價。短期內(nèi)（＜6月）AMI患者接受BM－MNCs移植后LVEF可高于對照組，且有統(tǒng)計學意義，但遠期（18～36月）結(jié)果沒有統(tǒng)計學意義差異。

4．3 長期療效觀察（5年隨訪）的研究 BOOST試驗和TOPCARE－AMI都是隨訪AMI細胞治療后5年，觀察長期療效。BOOST試驗是選取60個ST段升高的急性心肌梗死患者，在其成功接受冠脈介入治療后，隨機分為BMC治療組和對照組，結(jié)果顯示冠脈內(nèi)只灌注BMCs不能長期持續(xù)改善LVEF，但確實可以減少心肌梗死面積［26］。TOPCARE－AMI隨機選取59個ST段升高的AMI患者，成功進行支架置入后，其中30人冠脈灌注循環(huán)EPC，29人冠脈灌注BM－MNCs，分別在4個月、1年和5年對這些患者進行隨訪，其結(jié)果顯示，4個月后兩組血清鈉尿肽（NT－proBNP）都大幅度降低，且5年后仍維持低水平，說明無心衰的發(fā)生。5年后，不良事件（如死亡、再梗率及心衰）的發(fā)生率只有3%，所有患者均無心肌內(nèi)鈣化或腫瘤的發(fā)生，兩組LVEF均升高，梗死面積均減少，說明冠脈內(nèi)灌注EPC和BMC對急性心肌梗死具有長期安全性和有效性，但BMC組治療效果更優(yōu)［27］。兩個試驗結(jié)果有區(qū)別可能與所用細胞數(shù)、BMC分離方法及灌注時間不同有關。

4．4 其它研究 也有學者用Meta法分析了BMMNCs治療療效與AMI患者年齡的關系。Ronnak等做的關于經(jīng)冠脈灌注BM－MNCs治療ST段升高的急性心肌梗死的Meta分析顯示：16個臨床研究，一共1 641個ST段升高的急性心肌梗死患者，包括984個通過冠脈治療組和657個對照組。相對于對照組而言，BM－MNCs治療組LVEF升高且左室舒張容量降低，年輕者（＜55歲）相較于年長者（≥55歲）治療療效更佳且患者治療前LVEF＜40%者，治療效果更顯著［28］。

還有，關于BM－MNCs中心臟干細胞移植治療急性心肌梗死患者的臨床研究有SCIPIO［31］和CA?DUCEUS［29］試驗，這些研究均提示通過冠脈內(nèi)移植自體MSCs治療AMI可減少心肌梗死面積，改善心臟功能，增強局部室壁運動，在臨床上安全可行［30］。但是心肌干細胞移植的最佳方式、時機以及治療急性心肌梗死的機制有待進一步研究和完善。

最后，關于BM－MNCs中EPCs移植治療AMI患者的臨床研究發(fā)現(xiàn)冠狀動脈內(nèi)注射EPCs能恢復梗死相關動脈的微血管功能［31］。另一研究用粒細胞集落刺激因子（granulocyte colony stimulating fac? tor，G－CSF）加強骨髓來源的祖細胞的動員，募集及游走至血管損傷處加強治療。AMI一周后給予祖細胞治療，結(jié)果顯示G－CSF對AMI治療療效并不大。但同時也證實G－CSF是安全的，并不會增強支架內(nèi)新內(nèi)膜再生［31－32］。接下來的試驗在AMI發(fā)作37 h內(nèi)給予G－CSF刺激EPC治療，治療效果顯著。心功能得到明顯改善［33］。由此看來，用 G－CSF在AMI發(fā)病早期動員EPC，其療效更好。

5 總結(jié)與展望

總而言之，臨床試驗應用BM－MNCs治療急性心肌梗死，不管采用何種細胞移植方式，其結(jié)果都具備著較高的安全性以及有效性，可以有效提升心臟射血分數(shù)，降低心肌梗死面積。然而，目前BM－MNCs在臨床的使用仍有一些問題亟待解決。首先，BMMNCs治療急性心肌梗死的最佳時機及時間窗仍無明確定論；其次，選擇適當?shù)闹委焺┝靠赡苁沁_到最佳治療效果的關鍵。再者，致瘤性風險的評估。比如BM－MNCs是否會導致心肌鈣化及腫瘤發(fā)生，心律失常等［34－35］。另外，如何提高BM－MNCs在心肌梗死移植區(qū)的存活，雖有報道用溶血磷脂酸預處理能夠顯著提高移植MSCs的存活率及促進移植區(qū)毛細血管密度［36］，但能否在臨床上使用，尚待進一步證實。最后，BM－MNCs的運輸、試驗儀器等都要保持足夠的清潔，確保BM－MNCs最終產(chǎn)品的純度、穩(wěn)定性、安全性和有效性，防止細胞濫用帶來的危害。

［1］ Gajos G．Optimal treatment for patients aftermyocardial infarction some current concepts and controversies［J］．Pol Arch Med Wewn，2008，118（1－2）：43－51．

［2］ Pittenger MF，Mackay AM，Beek SC，et al．Multilineage poten?tial of adult human mesenchymal stem cells［J］．Science，1999，284（5411）：143－147．

［3］ Devine SM，Bartholomew AM，Mahmud N，et al．Mesenchymal stem cells are capable of homing to the bone marrow of nor－h(huán)u?man primates following systemic infusion［J］．Exp Hematol，2001，29（2）：244－255．

［4］ 孫林，楊達寬，張戈．骨髓單個核細胞移植治療急性心肌梗死的研究進展［J］．醫(yī)學綜述，2009，15（8）：1149－1152．

［5］ Orlic D，Kajstura J，ChimentiS，etal．Bonemarrow cells regenerate infarcted myocardium［J］．Nature，2001，410（6829）：701－705．

［6］ 王帥飛，王軍，郎希龍，等．誘導多能性干細胞在心臟疾病領域的研究和應用［J］．中國體外循環(huán)雜志，2014，12（3）：186－189．

［7］ Angoulvant D，F(xiàn)azel S，Li RK．Neovascularization derived from cell transplantation in ischemic myocardium［J］．Mol Cell Bio?chem，2004，264（1－2）：133－142．

［8］ Burchfield JS，Iwasaki M，Koyanagi M，et al．Interleukin－10 from transplanted bone marrow mononuclear cells contributes tocardiac protection after myocardial infarction［J］．Circ Res，2008，103（2）：203－211．

［9］ Yokokura Y，Hayashida N，Okazaki T，etal．Influence of angio?genesis by implantation of bone marrow mononuclear cells in the rat ischemic heart［J］．Kurume Med J，2007，54（3－4）：77－84．

［10］ Xu Y，Hu X，Wang L，et al．Preconditioning via angiotensin type 2 receptor activation improves therapeutic efficacy of bone marrow mononuclear cells for cardiac repair［J］．PLoS One，2013，8（12）：e82997．

［11］ LiW，Wu M，Tang L，et al．Novel curcumin analogue 14p pro?tects againstmyocardial ischemia reperfusion injury through Nrf2－activating anti－oxidative activity［J］．Toxicol Appl Pharmacol，2015，282（2）：175－183．

［12］ Strauer BE，Brehn M，Zeus T，et al．Intracoronary，human au?tologous stem cell transplantation for myocardial regeneration fol?lowingmyocardial infarction［J］．Dtsch Med Wochenschr，2001，126（34－35）：932－938．

［13］ Strauer BE，Brehm M，Zeus T，etal．Repair of infarctedmyocar?dium by autologous intracoronary mononuclear bone marrow cell transplantation in humans［J］．Circulation，2002，106（15）：1913－1918．

［14］ Erbs S，Linke A，Schachinger V，et al．Restoration ofmicrovas?cular function in the infarct－related artery by intracoronary trans?plantation of bone marrow progenitor cells in patients with acute myocardial infarction：the Doppler Substudy of the Reinfusion of Enriched Progenitor Cells and Infarct Remodeling in Acute Myo?cardial Infarction（REPAIR－AMI）trial［J］．Circulation，2007，116（4）：366－374．

［15］ Traverse JH，Henry TD，Pepine CJ，et al．Effect of the use and timing of bonemarrowmononuclear cell delivery on left ventricular function after acute myocardial infarction：the TIME randomized trial［J］．JAMA，2012，308（22）：2380－2389．

［16］ Traverse JH，Henry TD，Ellis SG，et al．Effect of intracoronary de?livery of autologous bonemarrow mononuclear cells 2 to 3 weeks fol?lowing acute myocardial infarction on left ventricular function：the LateTIME randomized trial［J］．JAMA，2011，306（19）：2110－2119．

［17］ Nyolczas N，Gyongyosi M，Beran G，et al．Design and rationale for the Myocardial Stem Cell Administration After Acute Myocardi?al Infarction（MYSTAR）Study：amulticenter，prospective，ran?domized，single－blind trial comparing early and late intracoronary or combined（percutaneous intramyocardial and intracoronary）administration of nonselected autologous bonemarrow cells to pa?tients after acute myocardial infarction［J］．Am Heart J，2007，153（2）：212．

［18］ Huang R，Yao K，Sun A，et al．Timing for intracoronary admin?istration of．bonemarrow mononuclear cells after acute ST－eleva?tion myocardial infarction：a pilot study［J］．Stem Cell Res Ther，2015，6：112．

［19］ Wollert KC1，Meyer GP，Lotz J，et al．Intracoronary autologous bone－marrow cell transfer aftermyocardial infarction：the BOOST randomised controlled clinical trial［J］．Lancet，2004，364（9429）：141－148．

［20］ Assmus B，F(xiàn)ischer－Rasokat U，HonoldJ，et al．Transcoronary transplantation of functionally competent BMCs is associated with a decrease in natriuretic peptide serum levels and improved sur? vival of patients with chronic postinfarction heart failure：results of the TOPCARE－CHD Registry［J］．Circ Res，2007，100（8）：1234－1241．

［24］ Fisher SA，Zhang H，Doree C，et al．Stem cell treatment for a?cute myocardial infarction［J］．Cochrane Database Syst Rev，2015，30；（9）：CD006536．

［25］ Tian T，Chen B，Xiao Y，et al．Intramyocardial autologous bone marrow cell transplantation for ischemic heart disease：a systemat?ic review and meta－analysis of randomized controlled trials［J］．Atherosclerosis，2014，233（2）：485－492．

［26］ Meyer GP，Wollert KC，Lotz J，et al．Intracoronary bonemarrow?cell transfer aftermyocardial infarction：5－year follow－up fromthe randomized－controlled BOOST trial［J］．Eur Heart J，2009，30（24）：2978－2984．

［27］ Leistner DM，F(xiàn)ischer－Rasokat U，Honold J，et al．Transplanta?tion of progenitor cells and regeneration enhancement in acutemy?ocardial infarction（TOPCARE－AMI）：final 5－year results sug?gest long－term safety and efficacy［J］．Clin Res Cardiol，2011，100（10）：925－934．

［28］ Delewi R，Hirsch A，Tijssen JG，et al．Impact of intracoronary bonemarrowcell therapy on left ventricular function in the setting of ST－segment elevationmyocardial infarction：a collaborativeme?ta－analysis［J］．Eur Heart J，2014，35（15）：989－998．

［29］ Makkar RR，Smith RR，Cheng K，et al．Intracoronary cardio?sphere－derived cells for heart regeneration aftermyocardial infarc?tion（CADUCEUS）：a prospective，randomised phase1 trial［J］．Lancet，2012，379（9819）：895－904．

［30］ 孫萌，段維勛，劉金成，等．心臟干細胞研究進展與臨床應用［J］．中國體外循環(huán)雜志，2015，13（3）：189－192．

［31］ Ripa RS，Jorgensen E，Wang Y，etal．Stem cellmobilization in?duced by subcutaneous granulocyte－colony stimulating factor to improve cardiac regeneration after acute ST－elevation myocardial infarction：results of the double blind，randomized，placebo－con?trolled Stem Cells in Myocardial Infarction（STEMMI）trial［J］．Circulation，2006，113（16）：1983－1992．

［32］ Jorgensen E，Baldazzi F，Ripa RS，et al．Instent neointimal hy?perplasia after percutaneous intervention for ST－elevationmyocar?dial infarction and treatment with granulocyte－colony stimulating factor．Results from the stem cells in myocardial infarction（STEMMI）trial．Int JCardiol［J］，2010，139（3）：269－275．

［33］ Abdel－Latif A，BolliR，Zuba－Surma EK，etal．Granulocyte col?ony－stimulating factor therapy for cardiac repair after acutemyocar?dial infarction：a systematic review and meta－analysis of random?ized controlled trials［J］．Am Heart J，2008，156（2）：216－226．

［34］ Yoon YS，Park JS，Tkebuchava T，etal．Unexpected severe cal?cification after transplantation of bonemarrow cells in acutemyo?cardial infarction［J］．Circulation，2004，109（25）：3154－3157．

［35］ Vulliet PR，Creeley M，Halloran SM，etal．Intra－coronary arte?rial injection ofmesenchymal stromal cells and microinfarction in dogs［J］．Lancet，2004，363（9411）：783－784．

［36］ 侯劍峰，劉學彬，叢祥鳳，等．溶血磷脂酸預處理提高心肌梗死區(qū)移植干細胞存活的實驗研究［J］．中國體外循環(huán)雜志，2015，13（1）：57－60．

2016?02?29）

2016?03?28）

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