1. Дилатационная кардиомиопатия у детей — это серьезный риск для здоровья детей, и специфического лечения не существует. Дилатационная кардиомиопатия (ДКМ) — это группа кардиомиопатий неизвестного происхождения, частота которых в Китае составляет около 84 случаев на 100 000 человек. Патология ДКМ характеризуется односторонним или двусторонним увеличением камер сердца, снижением систолической функции, гипертрофией волокон миокарда, уплотнением, деформацией или потерей ядер и увеличением фиброзной ткани.
Базовые препараты, включая дигиталис, диуретики, вазодилататоры, нейроэндокринные блокаторы, гормоны роста и иммуноглобулины в высоких дозах, могут улучшить прогноз для некоторых детей с ДКМ, но они не устраняют первопричину проблемы. Хотя некоторые исследователи считают, что декомпрессия левого желудочка значительно улучшает его функцию, внутрибольничная смертность по-прежнему составляет 10-20%, а 2-летняя выживаемость — всего 60%; почти 50% детей с симптоматической кардиомиопатией нуждаются в трансплантации сердца или умирают в течение 2 лет. Поэтому инновационное исследование новых подходов к лечению детского ДКМ имеет большое клиническое значение для улучшения прогноза детского ДКМ.
2. Клеточная кардиомиопластика дает новую терапевтическую надежду для лечения ДКМ у детей. Встраивая углерод 14 в ДНК кардиомиоцитов для определения возраста кардиомиоцитов, Бергманн и др. обнаружили, что не менее 50% кардиомиоцитов демонстрируют обмен углерода 14 в течение нормального жизненного цикла, подтверждая, что кардиомиоциты человека обладают способностью к самообновлению; это обеспечивает прочную теоретическую основу для терапии регенерации миокарда.
Обнадеживающие успехи были достигнуты в терапии регенерации миокарда при ишемических и неишемических заболеваниях сердца, включая трансплантацию стволовых клеток, перенос факторов роста и генов, а также генную инженерию сердечной ткани. Семенные клетки, используемые для трансплантации, включают миогенные клетки скелетных мышц, клетки костного мозга, циркулирующие в крови клетки-предшественники, МСК эндометрия, плюрипотентные стволовые клетки ткани яичек взрослого человека, мезотелиальные стволовые клетки, стромальные стволовые клетки, полученные из жировой ткани, эмбриональные стволовые клетки, индуцированные плюрипотентные стволовые клетки и МСК костного мозга.
Выбор затравочных клеток для трансплантации зависит от типа первичного заболевания; при остром инфаркте миокарда их следует выбирать за их способность уменьшать некроз миокарда и увеличивать кровоток, а при сердечной недостаточности — за их способность замещать или способствовать регенерации миокарда, обращать вспять апоптотические механизмы миокарда и активировать процессы стромальных клеток. Трансплантированные семенные клетки улучшают функцию желудочков, уменьшая степень рубцевания и фиброза инфаркта миокарда, улучшая активность миокарда, ограничивая локальное расширение желудочков, улучшая комплайнс желудочков и паракринные эффекты. Полученные данные свидетельствуют о значительной зависимости доза-эффект между улучшением сердечной функции и количеством трансплантированных семенных клеток, попавших в целевую ткань.
Процесс, в ходе которого пересаженные семенные клетки попадают в область ткани-мишени, называется хомингом клеток, и количество хоминга клеток определяет эффект трансплантации клеток; хоминг клеток в активную неоваскулярную область — это сложный процесс, который зависит от взаимодействия между хемоаттрактантами (например, стромальным клеточно-производным фактором-1), рецепторами хемоаттрактанта, межклеточной сигнализацией, молекулами адгезии и протеазами.
Гап-переходы и обмен электрической информацией между собственными кардиомиоцитами сердца и пересаженными затравочными клетками пока не наблюдались; кроме того, гибель пересаженных затравочных клеток сильно снижает эффективность клеточной трансплантации, что может быть связано с ишемией, апоптозом и воспалительными реакциями. Поэтому разработка методов улучшения выживаемости и дифференцировки клеток, таких как методы тканевой инженерии, методы преваскуляризации и методы предварительной адаптации, имеет большое значение для улучшения результатов трансплантации клеток.
Показаниями или потенциальными показаниями для клеточной кардиомиопластики являются инфаркт миокарда, идиопатическая ДКМ, диабетическая кардиомиопатия, болезнь Шагаса, ишемическая митральная регургитация, недостаточность денсификации миокарда, педиатрическая кардиомиопатия и хирургические заболевания, связанные с реконструкцией желудочков. Было установлено, что неишемические кардиомиопатии приносят больше пользы от цитомиокардиопластики, чем ишемические кардиомиопатии. Цитогенная кардиомиопластика была успешно применена и дала прекрасные результаты в моделях на мелких животных и в собачьих моделях идиопатической и адриамициновой ДКМ, а клинические испытания уже проводятся на пациентах с идиопатической ДКМ.
Пересаженные семенные клетки хорошо выживают в миокарде этих хозяев, предположительно потому, что перфузия миокарда при неишемической кардиомиопатии нарушена не так сильно, как у пациентов с ишемической кардиомиопатией. Учитывая, что этиология педиатрических пациентов с ДКМ отличается от этиологии взрослых, педиатрические пациенты с ДКМ являются идеальным показанием для цитогенной кардиомиопластики, и они с большей вероятностью получат пользу от этого метода. Исследования показали, что мезенхимальные стволовые клетки, эмбриональные стволовые клетки и индуцированные плюрипотентные дифференцированные стволовые клетки могут быть использованы в качестве затравочных клеток для пациентов с детской кардиомиопатией.
3. МСК пуповинной крови могут быть использованы в качестве затравочных клеток для клеточной кардиомиопластики у педиатрических пациентов с ДКМ.
Теоретически, эмбриональные стволовые клетки и индуцированные плюрипотентные дифференцированные стволовые клетки являются идеальными посевными клетками для клеточной кардиомиопластики у педиатрических пациентов с кардиомиопатией; однако первые имеют ограниченные источники и могут иметь этические проблемы, а вторые требуют добавления индукционных веществ в процессе культивирования, и влияние самой культуральной среды на посевные клетки, а также на кардиомиоциты пока не ясно, что значительно ограничивает их клиническое применение и в основном ограничивается экспериментами на животных. Последнее было ограничено исследованиями на животных. Мезенхимальные стволовые клетки (МСК) — это класс мультипотентных дифференцированных стволовых клеток, обладающих способностью к самообновлению и содержащихся в костном мозге и многих других тканях взрослых людей.
МСК могут быть выделены из костного мозга и способны дифференцироваться в различные клетки, такие как остеобласты, адипоциты, хондроциты, мышечные клетки и клетки сухожилий. По этой причине МСК в костном мозге известны как универсальные донорские клетки. В последние годы применение трансплантации МСК костного мозга для восстановления поврежденного миокарда стало актуальной темой исследований в стране и за рубежом; многочисленные исследования подтвердили, что трансплантация МСК может подавлять воспалительную реакцию в миокарде, тормозить апоптоз кардиомиоцитов и стимулировать внутримиокардиальную реваскуляризацию; на животных моделях ДКМ наблюдается очевидный терапевтический эффект, а в клинических исследованиях трансплантация МСК может значительно улучшить функцию желудочков у взрослых с ДКМ на ранней стадии. В клинических исследованиях трансплантация МСК значительно улучшила функцию желудочков у взрослых с ДКМ.
Однако источник МСК костного мозга ограничен, а доступ к ним инвазивен; количество МСК с дифференцировочным потенциалом в костном мозге уменьшается с возрастом; эффективность превращения индуцированных МСК костного мозга в кардиомиоциты низка. Аспирация костного мозга крайне неудобна для детей и не очень хорошо воспринимается детьми и родителями, а количество костного мозга, аспирированного у детей, невелико. Эти факторы значительно ограничивают использование МСК костного мозга для трансплантации у педиатрических пациентов с ДКМ, а также серьезно влияют на результаты трансплантации МСК костного мозга.
4. обоснование трансплантации МСК пуповинной крови периферическим внутримышечным путем для лечения ДКМ у детей.
Было продемонстрировано, что введение семенных клеток через внутривенную систему не является полезным для регенерации миокарда, поскольку большинство введенных клеток остаются в легких, печени и селезенке и не попадают в ткань миокарда. В настоящее время основными способами трансплантации семенных клеток для клеточной кардиомиопластики являются эпикардиальный, эндокардиальный и интракоронарный способы. Эпикардиальный путь в основном достигается хирургическими, торакоскопическими и роботизированными методами, которые имеют преимущество в виде хорошей экспозиции области трансплантации, точных мест инъекций и возможности многократных инъекций; однако этот метод требует от пациента рисков, связанных с общей анестезией и самой процедурой, и особенно трудно выполним у педиатрических пациентов с ДКМ.
Как эндокардиальный, так и интракоронарный способы — это катетерные методы трансплантации клеток, которые являются менее инвазивными, относительно просты в исполнении и могут повторяться многократно, но оба требуют от педиатрических пациентов общей или местной анестезии и рисков, связанных с самой процедурой катетеризации, особенно осложнений, связанных с последней, таких как тяжелые аритмии и повреждение сосудов. При эндокардиальном способе относительно трудно определить местоположение трансплантируемой области внутри желудочка с помощью сердечного катетера, и существует высокий риск потери семенных клеток во время инъекции, что снижает эффективность трансплантации; в то время как при интракоронарном способе теоретически неясно, могут ли семенные клетки мигрировать через подкожную мембрану в миокард, и существует риск микроэмболии при этом способе.
Кроме того, все три пути могут привести к образованию новой и вредной рубцовой ткани и кальцификации в сердце, что может вызвать новые и тяжелые аритмии и еще больше ухудшить сердечную функцию. Поэтому существует острая необходимость в разработке методов имплантации семенных клеток, которые были бы менее инвазивными, не требовали анестезии, были просты в исполнении, повторяемы, безопасны и подходили для педиатрических пациентов с ДКМ.
Было показано, что внутримышечное введение МСК улучшает течение миотонической дистрофии, поэтому пациенты с дистрофией с кардиомиопатией больше подходят для внутримышечного введения МСК; предыдущие исследования подтвердили, что МСК, введенные внутримышечно в скелетную мышцу, не мигрируют в другие ткани. Недавно Шаббир и др. разработали новый неинвазивный метод введения стволовых клеток, полностью используя трофические эффекты МСК костного мозга на модели дилатационной кардиомиопатии у хомяка.
А именно, внутримышечное введение МСК и кондиционированных культур МСК показало увеличение укорочения оси сердца на 40%, увеличение плотности капилляров и ядер миокарда на 30% и 80%, соответственно, снижение апоптоза миокарда на 60% и фиброза миокарда на 50% через 1 месяц после трансплантации МСК; доказательством регенерации клеток миокарда явились маркеры клеточного цикла (Ki67 и фосфорилированный гистон H3). экспрессия была увеличена в 2 раза, а диаметр кардиомиоцитов уменьшился в среднем на 13%; циркулирующие уровни фактора роста гепатоцитов, фактора трансплантации лейкемии и моноклонального стимулирующего фактора макрофагов были значительно увеличены.
Yoo et al. не обнаружили существенных различий в секретируемых факторах между МСК, полученными из костного мозга взрослых, ткани яичек, пуповинной крови и ткани пуповины, а также изменений в экспрессии фактора роста гепатоцитов, трансформирующего фактора роста бета и циклооксигеназы-1 (COX-1) и COX-2. Это говорит о том, что МСК пуповинной крови и МСК костного мозга имеют схожие трофические эффекты. Таким образом, имплантация МСК пуповинной крови через периферические мышцы открывает большие перспективы для лечения ДКМ у детей за счет использования питательных и паракринных эффектов МСК пуповинной крови.