概述：心血管疾病是全世界男性和女性的頭號死因，每年奪去超過1700萬人的生命。急性心肌梗塞（心臟病發(fā)作）和充血性心力衰竭的影響對醫(yī)生和研究人員等提出了巨大挑戰(zhàn)。心臟病發(fā)作會對心肌造成損害，使其在整個循環(huán)系統(tǒng)中泵血的效率降低。心臟的再生能力極低，因此失去的肌肉被疤痕組織取代。這使得患者的心臟功能下降，通常會發(fā)展為心力衰竭，心臟無法滿足身體對血流的需求。
目前治療心力衰竭的重點是控制癥狀（如降低血壓），但沒有解決根本問題：心臟失去了太多功能性心肌細胞。盡管在如何控制心臟病方面取得了重大進展，但心臟病是進行性的。心臟細胞一旦受損，就無法被身體替代。需要新的治療策略來恢復功能，而不是控制這種慢性疾病。
在這個部分：
- 什么是急性心肌梗塞？
- 什么是充血性心力衰竭？
- 目前如何治療急性心肌梗塞和充血性心力衰竭？
- 我們如何使用干細胞來了解心臟功能和疾病？
- 干細胞治療心血管疾病的臨床案例
- 查詢干細胞治療心臟病的臨床研究進展鏈接
什么是急性心肌梗塞？
急性心肌梗塞或心臟病發(fā)作發(fā)生在為心臟供血的血管被阻塞時，通常是在斑塊上形成的血凝塊，斑塊是由脂肪、膽固醇、鈣和其他發(fā)現的元素組成的積聚物在血液中。如果血液中沒有氧氣和其他營養(yǎng)物質，心臟細胞就會死亡，并且大片的心臟組織會受損。
心臟病發(fā)作后，疤痕組織通常會取代心肌的受損部分，而這種疤痕組織會削弱心臟保持正常跳動和有效泵血的能力。心臟最終會更加努力地工作，這會削弱心臟剩余的健康部分，隨著時間的推移，患者會遇到更多與心臟相關的健康問題。
什么是充血性心力衰竭？
心力衰竭是一種心臟泵血功能比正常情況下弱的病癥。血液循環(huán)變慢，心臟壓力增加，因此心臟無法向全身輸送足夠的氧氣和其他營養(yǎng)物質。為了補償，心臟的腔室可能會伸展以容納更多的血液，或者腔室的壁可能會變厚并變得僵硬。最終，腎臟通過保留更多的水和鹽來應對較弱的血液泵送作用，并且液體會在手臂、腿、腳踝、腳甚至肺部周圍積聚。這種一般的臨床表現稱為充血性心力衰竭。
許多情況會導致充血性心力衰竭。其中最常見的是心臟病發(fā)作、高血壓、瓣膜病和稱為心肌病的遺傳病。
目前如何治療急性心肌梗塞和充血性心力衰竭？
建議改變生活方式，例如降低鹽和脂肪的攝入量、定期鍛煉、減少飲酒和戒煙，以減少心臟病發(fā)作和充血性心力衰竭早期階段的幾率。目標是減緩疾病的任何進展、減輕癥狀和改善生活質量。
為治療急性心肌梗死，醫(yī)生經常使用一種稱為血管成形術的手術來破壞血凝塊并擴大阻塞的動脈。血管成形術包括將一個小氣球插入受影響的動脈并為其充氣。血管成形術可以與稱為支架的小金屬絲網管的插入相結合，這有助于保持動脈暢通并減少再次阻塞的機會。
其他心臟病發(fā)作后治療包括定期使用血液稀釋劑（例如，低劑量阿司匹林）以防止形成新血塊，以及使用其他藥物幫助控制血壓和血膽固醇水平。β 受體阻滯劑通常在心臟病發(fā)作后開具處方或用于治療高血壓，而 ACE 抑制劑可以防止心力衰竭的進展。
對于中度至重度充血性心力衰竭，可能需要手術來修復或更換心臟瓣膜或用移植物繞過冠狀動脈。在嚴重的情況下，患者可能會植入心臟起搏器或除顫器來控制心律。
我們如何使用干細胞來了解和治療心臟功能和疾病？
研究人員正在以兩種重要方式使用干細胞來改善心臟健康。首先，他們正在將干細胞轉化為“培養(yǎng)皿中的心肌”。如果患者有心臟病的遺傳原因，他們的干細胞來源的心肌也會有這種疾病，這種心肌可以用來發(fā)現新的藥物。
其次，干細胞提供了替換受損心臟組織的方法。研究人員希望使用細胞療法修復或替換因充血性心力衰竭和心臟病發(fā)作而受損的心臟組織。與上面列出的治療不同，細胞療法可以為心臟缺陷提供持久的治療，而不是針對癥狀的治療。
細胞核用洋紅色標記。
您的心臟由多種類型的細胞構成。為了修復受損的心臟組織，研究人員通常關注三種特定的心臟細胞類型：
- 心肌細胞，構成心房的搏動肌肉細胞，血液進入心臟的腔室，以及血液從心臟泵出的心室。心肌細胞目前正成為心臟病細胞療法的目標。
- 心臟起搏器細胞，它發(fā)送和接收電信號以保持您的心臟有節(jié)律地跳動。
- 內皮細胞，排列在血管內并幫助向心肌細胞輸送氧氣。
研究人員正在試驗多種干細胞療法來移植新細胞，利用組織工程提高移植細胞的存活率或功能，并刺激現有細胞產生新的心肌細胞。
研究人員可以從以下來源在實驗室中培養(yǎng)心肌細胞：
- 胚胎干 (ES) 細胞，源自胚胎的細胞，可以產生體內的所有細胞。
- 誘導性多能干細胞 (iPS)是一種成人組織特異性細胞，在實驗室中經過重新編程，表現得像胚胎干細胞，并且有能力成為體內任何類型的細胞，包括心肌細胞。
引人注目的是，這些干細胞衍生的心肌細胞會在培養(yǎng)皿中一致跳動，就像它們在活的心肌中一樣。這一特性是必不可少的，因為研究人員正在探索他們是否有朝一日可以培育出用于移植到患者體內的替代組織。然而，尚不清楚實驗室培養(yǎng)的心肌細胞如果被移植到跳動的人類心臟中，是否會與周圍細胞整合或協(xié)調跳動。
由 iPS 細胞制成的心肌細胞對于創(chuàng)建人類心臟病模型以更好地準確了解問題所在以及測試不同藥物或其他治療方法也非常有用。它們還可用于幫助預測哪些患者可能因治療其他疾病（如癌癥）的藥物而產生心臟毒性副作用。
間充質干細胞治療心臟病的方法概述
由于心臟病發(fā)作后的心力衰竭是由心肌細胞死亡引起的，研究人員一直在制定使受損心壁“再肌化”的策略，以努力改善其功能。研究人員正在將不同類型的干細胞和祖細胞（見上文）移植到患者體內以修復受損的心肌。這些策略主要使用“成人”干細胞（存在于骨髓、脂肪或心臟本身）或“多能”（ES或iPS）細胞。
成人干細胞實驗的初步結果表明，盡管它們在移植后不久就死亡了，但它們似乎可以改善心臟功能。這導致了這樣的想法，即這些細胞可以釋放可以改善功能的信號，而無需更換丟失的肌肉。臨床試驗始于 2000 年代初，從骨髓移植成體干細胞，然后從心臟移植。這些試驗表明，將細胞移植到受損的心臟中是可行的，而且對患者來說通常是安全的。然而，隨機、盲法和安慰劑對照的大型試驗顯示功能改善的跡象較少。現在的共識是，成體干細胞對心臟功能具有適度的益處（如果有的話）。
研究表明，多能干細胞衍生的心肌細胞可以形成跳動的人類心肌細胞，這些細胞既可以釋放必要的信號，又可以替代因心臟病發(fā)作而失去的肌肉。從小鼠到猴子的心臟病動物模型中，多能干細胞衍生的心臟細胞移植已證明對心臟功能有顯著益處。最近，多能干細胞衍生的干預措施首次用于臨床試驗。來自干細胞的人類心肌細胞“補丁”被移植到衰竭心臟的表面。早期結果表明，這種方法是可行且安全的，但要知道是否有功能上的好處還為時過早。
正在進行的研究旨在通過結合不同類型的干細胞、重復移植或改善干細胞斑塊來測試細胞療法以治療心臟病發(fā)作。使用這些改進方法的臨床試驗目前定于2020年左右開始。
干細胞治療心臟病的臨床研究進展
目前，全球多個干細胞治療心血管疾病臨床研究項目正在開展中，其中絕大多數采用的是間充質干細胞。在clinicaltrials.gov網站上注冊的間充質干細胞治療心血管疾病的臨床試驗有1172項，絕大多數處在臨床Ⅱ期。
在對23項臨床研究1148例患者（包括了528例急性心肌梗死和639例缺血性心力衰竭）的干細胞治療的安全性和有效性進行了評估后，結果發(fā)現接受間充質干細胞治療的患者總體左心室射血分數有顯著的改善。
臨床案例一：2015年，海軍總醫(yī)院發(fā)表了一項臍帶間充質干細胞治療急性心梗的雙盲隨機對照臨床實驗結果，治療組共58位患者接受了18個月的隨訪，發(fā)現治療組的心肌活力增加、梗死面積縮小，左室射血分數(LVEF)明顯升高，左室舒張末期容積(LVDSV)和左室收縮末期容積(LVESV)明顯減小。眾多臨床研究表明臍帶間充質干細胞治療心血管疾病是一種安全有效的方法。
臨床試驗二：2017年發(fā)表的一項靜脈輸注臍帶間充質干細胞（UC-MSC）治療心臟病的隨機臨床試驗中，心力衰竭和射血分數降低的患者被隨機分為兩組，每組n=15：靜脈輸注同種異體UC-MSCs (1×106細胞/kg)或安慰劑。UC-MSCs治療的患者未出現與細胞注射相關的不良事件。
在隨訪的第3、6和12個月時經胸超聲心動圖和心臟MRI評估，只有經臍帶間充質干細胞治療組顯示出左心室射血分數的顯著改善。兩組間超聲心動圖左心室射血分數從基線到第12個月的變化差異顯著。
結果表明心力衰竭和射血分數降低的患者靜脈輸注臍帶間充質干細胞是安全的，且可觀察到接受臍帶間充質干細胞治療心力衰竭患者在左心室功能、功能狀態(tài)和生活質量的改善。
臨床試驗三：2017年一篇研究中選擇2013年12月至2014年12月河南省人民醫(yī)院收治的59例擴張型心肌病合并收縮性心力衰竭患者，將患者分為治療組(30例)和對照組(29例)。治療組患者在藥物治療基礎上經冠狀動脈注入臍帶間充質干細胞；對照組患者在藥物治療基礎上經冠狀動脈注入等量生理鹽水。
治療后1、6個月觀察2組患者心功能變化、左心室射血分數(LVEF)、左心室舒張末期內徑(LVEDD)、6 min步行距離、血清氨基末端腦鈉肽前體(NT-proBNP)和再次住院率、病死率。2組患者治療后1、6個月紐約心臟病協(xié)會(NYHA)心功能分級較治療前均有所改善；治療后1、6個月治療組患者NYHA心功能分級均顯著優(yōu)于對照組。2組患者治療后1、6個月LVEDD、LVEF、血清NT-proBNP和6 min步行距離與治療前比較差異均有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)；治療后1個月治療組患者LVEF、6 min步行距離較對照組顯著增加，血清NT-proBNP水平較對照組顯著降低；治療后6個月治療組患者LVEDD、血清NT-proBNP水平較對照組顯著降低，LVEF、6 min步行距離較對照組顯著增加。
6個月隨訪結果顯示，對照組患者病死率為24.14％，治療組患者病死率為6.67％，治療組患者病死率顯著低于對照組。由此說明臍帶MSCs可改善慢性擴張型心肌病合并心力衰竭患者的心功能和心室重構，降低短期病死率。
查詢干細胞治療心臟病的臨床研究進展鏈接
干細胞治療心臟病的領域的前景潛力十足，能夠再生心肌細胞，促進心臟功能恢復等，將會為心臟疾病患者帶來新的希望。
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