冠状动脉旁路移植术同期干细胞移植治疗冠心病慢性心衰的中期结果

  冠心病严重心肌梗死后存活心肌细胞数量下降伴功能低下，而后发生的慢性心力衰竭是终末期的表现，其病情严重，预后不良。尽管内外科的治疗手段可以改善冠脉供血、挽救缺血心肌，但对坏死心肌仍无办法【1】【2】。由于传统治疗方法不能使病变坏死的心肌细胞再生修复，因此难以从根本上逆转心衰的发展进程。干细胞具有多向分化潜能，干细胞移植技术可能成为治疗心肌缺血坏死的有效措施【3】。近年来全世界开展了多项细胞再生修复受损心肌的临床研究，部分研究证实了细胞移植治疗急性心梗的安全性和有效性【4】。我们选择需要外科治疗的冠心病陈旧心梗伴心功能不全患者，应用冠状动脉旁路移植术同期自体骨髓单个核细胞移植，评价自体骨髓单个核细胞移植的不良事件，随访患者生存时间和远期生存质量。

资料与方法

　　19例冠心病陈旧心梗患者自愿接受冠状动脉旁路移植术同期自体骨髓单个核细胞移植治疗，并签署知情同意书。其中患者男17例，女2例。年龄从40岁至71岁，平均年龄为57±9岁。术前诊断均为冠心病，陈旧心梗伴左室功能不全，术前合并高血压病6例，高血脂12例，糖尿病3例。冠状动脉造影显示冠脉病变均为3支病变，6例合并室壁瘤，2例合并中度以上二尖瓣返流。术前冠状动脉造影资料均由2名高年心脏外科医师阅片，符合“美国2004年新修订冠状动脉旁路移植手术指南”的Ⅰ类适应症，暂无心脏移植手术适应症，并无影响手术的禁忌症。术前核素评估患者均有较大范围梗死心肌。纽约心功能分级2～4级，平均2.9±0.8；心绞痛分级2～4级，平均2.7±0.7。术前超声心动图显示，左室射血分数25％～45％，平均36±5.6％(二维超声Simpson’s法)；左室舒张末直径46～80mm，平均60.8±7.8mm。

　　19例患者均在手术室全麻低温体外循环下进行了冠状动脉旁路移植术和自体骨髓细胞干细胞移植术。在手术室全麻后，消毒穿刺髂前上嵴，抽取骨髓血约60ml，利用密度梯度离心法分离骨髓单个核细胞，获得骨髓单个核细胞悬液10ml。将成功获取的骨髓单个核细胞悬浊液共10ml以一10ml注射器抽入手术台上备用。按照前降支40％、右冠状动脉30％、左冠状动脉30％的比例进行经吻合的桥血管内移植。具体操作如下：经左内乳动脉到前降支吻合口注入细胞悬液4ml，缓慢注入，时间持续1分钟以上，而后短暂开放内乳动脉排气，再次阻断内乳动脉血流，吻合口缝线打结，保持前降支内无血流5分钟；由右冠桥血管近端注入细胞悬液3ml，缓慢注射时间1分钟以上，结束后用1ml生理盐水将桥血管内残留细胞液推入心肌内，夹闭近端保持无血流5分钟；继续按照右冠桥血管注射细胞方式完成左冠内细胞移植，缓慢注射细胞悬液量3ml，夹闭近端保持无血流5分钟。完成全部细胞移植操作后，可以开放主动脉阻断钳，并进行近端吻合口吻合，完成CABG手术。在心脏停跳下完成远端吻合口，经桥血管及吻合口注入干细胞悬液，再完成近端吻合。如同期合并二尖瓣成型或室壁瘤切除等其他手术，则先进行同期手术，最后进行细胞移植。

　　所有患者完成临床心功能和心绞痛分级评估。并在手术前2周内完成冠状动脉造影评价冠状动脉病变，核素检查评价存活心肌，超声心动图评价左室功能，Holter评价术前心律情况。

　　术后复查超声心动图作为随访评价手段。超声心动应用HP SONOS 5500彩色超声心动图仪，探头频率2.5/2.0MHz，取左室长轴切面、二尖瓣乳头肌水平切面、心尖左室四腔切面、五腔切面及两腔切面，分别在心尖四腔图和心尖两腔图上描记左室舒张末期和等容收缩期的心内膜，输入自动分析系统，根据双平面Simpson’s法自动求出左室射血分数。

　　随访评价心功能改善情况，心绞痛改善情况，有无再次心衰发作，有无恶性心律失常发生，MACCE事件发生。此研究方案经伦理委员会批准，同意进行。所得数据应用SPSS10.0统计软件对收集的数据进行分析。计量资料用均值±标准差的形式表示。直接比较本组术前数据资料和术后结果，计量资料用Student T检验进行分析。分级计数资料用非参数检验分析。P＜0.05认为差异具有统计学意义。

结 果

　　19例患者获得骨髓单个核细胞数1.8～12×107个，平均8.23±4.03×107个，存活细胞比例＞99％。微生物学检测，细胞培养均无菌生长。骨髓细胞体外培养，原代细胞培养10天时逐渐形成克隆样生长，12～14天后传代形成一代细胞。

　　19例患者接受冠状动脉旁路移植手术和自体骨髓单个核细胞移植，其中同期进行室壁瘤切除6例，二尖瓣成型2例。平均搭桥支数4.3±0.8支。平均体外循环时间126±38分钟，平均阻断时间73±19分钟。手术中4例患者植入IABP，均顺利脱机出院；植入左心辅助7例，应用BVS5000型左心辅助，其中1例患者在左心辅助的第三天突发脑栓塞，脑卒终导致患者死亡。

　　术后12例患者呼吸机辅助时间小于24小时，4例患者呼吸机辅助时间在24～72小时，3例患者超过72小时；术后ICU停留时间3天内5例，3天到7天8例，7天以上6例。19例患者手术后早期无心肌梗塞发生，心电图无新发Q波。除1例植入左心辅助患者外，18位患者术后第一天心肌酶CK均小于800 IU/L，CK-MB均小于80 IU/L。手术前CK均值为79.2±41.3 IU/L，手术后CK均值为449.1±430.1 IU/L；手术前CK-MB均值为12.6±3.9 IU/L，手术后CK-MB均值为29.2±24.8 IU/L。

　　全组患者无肝功能衰竭发生，术前GOT平均为37±19 IU/L，术前GPT平均为28±11 IU/L；术后GOT平均为53±45 IU/L，术后GPT平均为49±28 IU/L。全组患者无肾功能衰竭发生。本组患者术前血肌酐平均为88±17mmol/L，术后血肌酐平均为118±40 mmol/L。全组患者无肺栓塞发生。

　　全组患者术后在ICU期间无恶性室性心律失常（室速、室颤）发生。

　　18例存活患者均完成了1年以上的临床随访观察，随访无死亡，随访时间从12～40个月，平均26.3±9.0个月。术后应用超声心动图进行随访检查，左室射血分数（LVEF）由术前的36.0±5.6％提高到42.6±7.0％，经统计学检验P=0.0044，具有统计学意义；左室舒张末径（LVEDD）由术前的60.8±7.6mm下降到57.7±9.6mm，经统计学检验P=0.3964，没有统计学意义。

　　术后4例患者再次出现心衰发作，经治疗后缓解，心功能分级1～3级，平均1.9±0.6。术后5例患者心绞痛症状消失，11例明显缓解（加拿大心绞痛分级为1级）；2例患者在随访1年后再次出现胸闷发作，加大硝酸酯剂量后症状得以缓解。非参数检验分析手术前后心功能分级改善，P<0.001，具有统计学意义；非参数检验分析手术前后心绞痛分级改善，P<0.001，具有统计学意义。

　　全组18例患者术后无心梗发生，没有接受再次血管化治疗。全组患者随访期间未出现脑栓塞及脑出血等神经系统意外。1例患者出现症状性心律失常，Holter显示：室早4163次，成对164次，室速249次，室早发生比例51‰，室上速6次，室上早253次。此患者出院后未接受正规抗心律失常治疗，术后26个月复查超声左室舒张末径仍为75mm。此患者在术后16个月发现肺部周围型肿瘤，并接受肺叶楔型切除，病理证实为肺腺癌，随访至今36个月，仍存活。

讨 论

　　细胞移植修复梗死心肌是近年来国内外学者研究的焦点。本研究是针对心肌梗死后心力衰竭，观察冠状动脉旁路移植术同期自体骨髓单个核细胞移植的临床安全性，并初步分析其临床疗效。经开通的冠状动脉内注射进行细胞移植是目前临床研究中最常使用的细胞移植方法【5】。移植细胞可以通过桥血管输注到目标区域，细胞均匀分布，并在损伤区或梗死区的冠状动脉微血管局部形成有效治疗。但治疗过程中，附壁的移植细胞会被冠脉内血流冲刷，移植细胞心肌存留量少，不同文献报道仅有1％～3％的细胞滞留在心梗区【6】。本组研究在心脏停跳下，经桥血管缓慢注入细胞悬液，在停跳状态，冠脉内无血流，细胞与血管内皮接触时间长、黏附能力增大；同时在停跳状态，毛细血管在无血流压力情况下处于舒张状态，血管通透性强，黏附在血管内皮的移植细胞通过血管壁进入心肌组织的比例更大。

　　冠心病心肌梗死继发的心室重塑、泵衰竭是冠心病治疗中的一个棘手问题。单纯的血运重建仅能解决心肌顿抑和冬眠心肌，而大范围变性、坏死和纤维化斑痕组织对血运重建无效果。文献报道：陈旧心梗伴左室功能低下的患者接受单纯CABG治疗，1年生存率为87％，3年生存率为80％【2】。干细胞移植治疗冠心病陈旧心梗严重心功能不全患者，可以提高LVEF 5％～10％【5】。本组患者手术后左室射血分数平均值由术前的36.0％提高到42.6％，LVEF较术前提高18.3％，心功能分级由术前的2.9±0.8下降到1.6±0.7。此结果由于掺杂了CABG对左室功能的改善，因而并不能由此肯定干细胞移植对此类病人具有改善心功能的作用，必须进行严格的随机对照研究进行干细胞移植疗效的评判。

　　细胞移植的安全性一直受到学者的关注。由于移植途径、移植细胞种类的不同可能会引起不同的并发症，尤其受到重视的是移植后引起的恶性室性心律失常。本研究中重点观察了患者心律失常的发生情况。全组病人在术后ICU未观察到任何持续性室速、室颤发生。18例术后存活病人平均随访25个月，无1例出现室速和室颤。1例患者在细胞移植后出现症状性心律失常，但未针对心律失常进行药物治疗。Holter显示频发室性早搏。此患者术前左室舒张末径80mm，Holter：频发室性早搏。患者术后26个月超声复查左室舒张末径仍为75mm。分析频发室早可能与心脏增大，心功能低下相关。文献报道干细胞移植相关的心律失常是主要发生在骨骼肌成肌细胞心肌内注射移植后【7】【8】。部分学者认为心律失常的发生是由于骨骼肌成肌细胞不能形成细胞之间的缝隙连接，不能与原位的细胞以同样的速度传导电活动，产生同步性的失调所导致，也可能与成肌细胞和心肌内注射移植有关系【9】。但发病原因可能是多方面的，成肌细胞与心肌细胞离子通道的差异性、注射局部的炎症介质的释放等。而在使用骨髓细胞和外周血前体细胞的研究中均未发现明显的心律失常。

　　文献报道，在冠状动脉内注射骨髓间充质干细胞的动物试验中发现将骨髓间充质干细胞注入狗冠状动脉后出现急性心肌缺血和亚急性微梗死。狗心脏病理切片可见由冠状动脉回旋支供应血流的心肌组织出现小范围的典型的心肌梗死灶，并可见纤维组织沉积和单核细胞浸润【10】。但临床试验并未出现此类报道。临床上使用的大部分是骨髓或外周血单个核细胞，未经培养的细胞直径在10μm左右，而且很少形成细胞团块，导致细小冠状动脉堵塞的可能性较小。我们应用原代骨髓单个核细胞，细胞直径小，这就能够避免微小梗死的发生。同时本组病例是陈旧心肌梗死患者，患者心脏已经接受缺血梗死打击，产生并建立了广泛的适应性侧枝循环，故停留在冠状动脉微小血管床的细胞不会引起心肌梗死的发生。本组研究早期结果发现，除1例左心辅助植入患者以外，其余16例患者手术后第1天心肌酶CK和CK-MB均未超过正常值的4倍，而同时未出现新发Q波或心电图ST-T抬高。

　　文献报道干细胞经冠状动脉移植后存留心脏比例约为5％，大部分分布到肺脏、肝脏和脾【11】。本组研究在手术后早期观察未出现肺栓塞；无肝功能衰竭发生，体外循环和左心辅助所致转氨酶升高均在正常标准2倍～3倍间；手术后早期无肾功能衰竭。本组研究随访过程中，发现1例患者在术后16个月患肺部周围型肿瘤，接受肺叶楔型切除，病理证实为肺腺癌，随访至今36个月，仍存活。国际上对干细胞移植能否增加肿瘤的发生，仍没有定论。更严密的观察评估仍有待进行。

参考文献

　　1、Mickleborough LL,Maruyama H,Takagi Y,et al.Results of revascularization in patients with severe left ventricular dysfunction.Circulation.1995 Nov 1;92(9 Suppl):II73-9.

　　2、Elefteriades JA,Tolis G Jr,Levi E,et al.Coronary artery bypass grafting in severe left ventricular dysfunction: excellent survival with improved ejection fraction and functional state.J Am Coll Cardiol.1993 Nov 1;22(5): 1411-7.

　　3、Fuster V,Sanz J.Gene therapy and stem cell therapy for cardiovascular diseases today: a model for translational research. Nat Clin Pract Cardiovasc Med. 2007 Feb;4 Suppl 1:S1-8.

　　4、Vassalli G, Vanderheyden M, Renders F. Bone marrow stem cell therapy for cardiac repair: challenges and perspectives. Minerva Cardioangiol. 2007 Oct; 55(5): 659-67.

　　5、Dohmann HF,Silva SA,Souza AL,et al.Bone-marrow mononuclear cell therapy of severe ischemic heart failure. C R Biol. 2007 Jun-Jul; 330(6-7):543-9.

　　6、Perin EC, Silva GV.Stem cell therapy for cardiac diseases.Curr Opin Hematol.2004 Nov;11(6):399-403.

　　7、Mesenche P,Hagege AA,Vilquin JT,et al.Autologous skeletal myoblast transplantation for severe postinfarction left ventricular dysfunction. J Am Coll Cardiol 2003; 41:1078-83.

　　8、Smit PC,M van Geuns R J,Poldermans D,et al.Catheter-based intramyocardial injection of autologous skeletal myoblasts as a primary treatment of ischemic heart failure.J Am Coll Cardiol 2003;42:2063-9.

　　9、Assmus B,Scha-Chinger V,Teupe C, et al.Transplantation of progenitor cells and regeneration enhancement in acute myocardial infarction (TOPCARE-AMI). Circulation 2002; 106: 3009C17.

　　10、Vulliet P R,Greeley M,Halloran S M, et al.Intra-coronary arterial injection of mesenchymal stromal cells and microinfarction in dogs, The Lancet 2004; 363:783-4.

　　11、Zhang H,Song P,Tang Y,Zhang XL,Zhao SH,Wei YJ,Hu SS.Injection of bone marrow mesenchymal stem cells in the borderline area of infarcted myocardium: heart status and cell distribution. J Thorac Cardiovasc Surg. 2007 Nov; 134(5): 1234-40.