干细胞百科

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干细胞移植技术在下肢缺血中的应用

2018-02-01 11:42:24 本文行家:倍生植发医院

自体骨髓和外周血干细胞移植治疗下肢缺血性疾病是近几年刚刚开展的一项新技术,尽管还有很多尚未解决的问题,但这一技术已展现了美好的前景。

自体骨髓和外周血干细胞移植治疗下肢缺血性疾病是近几年刚刚开展的一项新技术,尽管还有很多尚未解决的问题,但这一技术已展现了美好的前景。首都医科大学宣武医院血管外科在国内最早开展了这一技术,于2004年6月成功举办了第一届全国干细胞移植学习班。并且于2004年9月22日-25日举办的“第五届国际血管外科和腔内血管外科大会暨第一届国际糖尿病与血管病学术大会”上专门开辟了“自体干细胞移植论坛”,取得了巨大的成功。下面简要介绍自体骨髓和外周血干细胞移植治疗下肢缺血性疾病这一新技术,内容包括一些干细胞基础知识、自体骨髓的抽取、骨髓干细胞的提取技术,外周血干细胞的提取技术以及干细胞移植的具体方法和注意事项。

一、干细胞基础知识简介:

干细胞(stem cell)是指具有无限或较长期的自我更新能力,并能分化出至少一种高度分化子代细胞的细胞。在个体发育的不同阶段以及成体的不同组织中均存在着干细胞,但随着年龄的增长,干细胞的数量逐渐减少,其分化潜能也逐渐变窄。在干细胞的发育过程中,还有一种中间类型的细胞称为祖细胞(progenitor cells),祖细胞具有有限的增殖和分化能力,但它没有自我更新能力,在经过几轮细胞分裂周期后产生的两个子代细胞均为终末分化细胞。

根据分化潜能的宽窄可以将干细胞分为:全能干细胞 、三胚层多能干细胞、单胚层多能干细胞和单能干细胞。

受精卵具有分化成体内200多种不同细胞类型的潜能,并能发育成为一个完整个体,细胞的这种潜能称为全能性,相应地,具有这种潜能的细胞则称为全能干细胞。受精卵分裂到8-16个细胞时成为桑椹胚,每个细胞仍保持这种全能性。桑椹胚进入子宫后不久,分裂成为由32-64个细胞组成的早期囊胚(blastula),开始出现囊胚腔。囊胚腔由一层细胞围成,这层细胞称为滋养外胚层(trophtoderm),一端为内细胞团(inner cell mass, ICM),内细胞团细胞失去了发育成完整个体的能力,但仍具有分化成个体中包括生殖细胞在内的各种细胞的潜能,即为多胚层多能干细胞:单胚层多能干细胞只能分化成几种特定类型的细胞,如间充质干细胞通常只能分化形成骨、肌肉、软骨、脂肪及其它结缔组织,却不能分化为除此以外的其它组织。有的干细胞如神经元干细胞只能分化成神经元,而不能分化为显形胶质或少突胶质细胞,这种细胞称为单能干细胞。

根据细胞来源还可以将干细胞分成:胎性干细胞和成体干细胞。胚胎干细胞通常是指源自囊胚内细胞团的ES细胞(embryonic stem cells),而成体干细胞是指那些组织或器官特异性干细胞,主要用于维持细胞功能的稳态。近年来的研究结果表明除了在一些经常更新的组织,如血液、小肠粘膜、表皮等中存在着干细胞,负责机体的更新与创伤的愈合外,一些成熟后不再进行分裂的组织,如脑、肝中也存在着干细胞。并且发现有干细胞存在的组织类型也越来越广泛,这些组织包括:骨髓、外周血、脑、血管、骨骼肌、肝、胰、皮肤和胃肠道的上皮及脂肪等。

成体干细胞究竟源于何处尚未有定论。目前较流行的说法有两种:一种说法是成体干细胞是在个体发育过程中残留下来的胚胎干细胞,另一种说法是成体干细胞是成体细胞在某些情况下(如外伤等)经过重新编程(reprograming)后形成的,甚至是细胞间自发融合的结果,究竟哪种说法是正确的,还有待于进一步的研究证明。

干细胞有其共同属性:1.干细胞是能自我维持的细胞群体,它的数目是维持恒定的。2.在总的细胞构成上干细胞只占很小一部分;3.干细胞是相对未分化的细胞。

目前用于科学研究和临床应用的干细胞主要是成体干细胞,主要包括骨髓干细胞、外周血干细胞和脐血干细胞三种。本文主要介绍前两种干细胞移植技术在下肢缺血中的应用。

二、自体干细胞移植的适应症和禁忌症:

1.适应症:慢性下肢缺血病人,包括:

  1)有间歇跛行且静息状态下踝肱指数(ABI)< 0.6~0.8;或已有静息痛、溃疡、坏疽者;

2)保守治疗无好转且不适合外科搭桥手术的病人;

2.禁忌症:

1)控制不好的糖尿病病人;

2)过去5年内明确有恶性疾病的患者及血中肿瘤标记物水平明显升高者;

3)严重心、肝、肾、肺功能衰竭或一般状况很差不能耐受干细胞移植手术者。

三、干细胞的移植方法:

目前我们采用了2种方法进行干细胞移植:缺血肌肉局部注射移植和动脉腔内注射移植。术者可根据病人的实际情况选用不同的移植方法。前者一般采用腰麻或硬膜外麻醉。后者一般采用局部麻醉。这二种方法各有优缺点。主要根据病人的具体情况选用合适的方法。目前在我院已基本形成了一套常规。

四、自体外周血干细胞移植术:

进行自体外周血干细胞移植,首先需对入选病人注射一种叫粒细胞集落刺激因子(G-CSF)进行骨髓动员5~7天,以使骨髓干细胞充分动员到外周血中,然后应用CS3000血细胞分离机采集自体外周血干细胞,再进行干细胞移植,方法基本同上。

五、手术前后指标观察:

我们的观察指标包括:1)患肢紫绀及溃疡的面积和深度(mm),坏疽范围测量并标记;2)静息痛评分;3)肢体冷感评分;4) 测定静息状态下踝肱指数(ABI);5) 经皮氧分压测定TcPO2 (mmHg);6) 动脉造影(DSA):观察侧支血管形成情况并评分。7)间歇跛行者测定无痛步行时间(分)或跛行距离(米);

六、干细胞移植的效果及评价:

首都医科大学宣武医院自2003年3月在我国首先开展了自体骨髓干细胞移植治疗下肢缺血的临床研究以来,至目前为止,共完成了60多例患者的自体骨髓干细胞移植,取得了较好的效果。大多数患者达到了避免截肢或降低截肢平面的目的;在所有几例截肢患者中均由于疼痛或术前患肢有坏疽原因才被迫截肢,而且截肢患者的平面均较常规预测的截肢平面为低。在我们近期将发表的一篇总结的“治疗32例下肢严重缺血”的论文显示,二组患者总的疼痛缓解改善率分别为76.5%(13/17)和93.3%(14/15)。对缓解或改善患者的冷、凉感觉,二组患者总的有效率均为100%(16/16,14/14)。二组患者总的保肢率分别为83.3%(15/18,不包括1例足部截肢患者的术前足部已经坏死)和94.1%(16/17)。术后二组患者的踝肱比值(ABI) 增加的例数分别为44.4%(8/18)和41.2%(7/17)。有14例患者15条患肢接受了下肢动脉造影,发现均有不同程度的新生侧支血管形成。踝部经皮氧分压测定显示有20条患肢于术后增加到高于目前临床上截肢的最低临界值2.67Kb。

干细胞移植的安全性问题不容回避。对干细胞移植安全性的忧虑主要是免疫排斥和肿瘤生长的问题。采用自体干细胞移植将不存在免疫排斥的问题;但由于干细胞是未分化细胞,移植的干细胞是否会在移植部位分化为其他组织如骨组织或出现肿瘤样生长?我们的病人中有移植后未能避免截肢者,对截肢标本的病理学检查,并未发现移植部位有成骨现象和肿瘤征象;目前400余例未观察到严重不良反应。初步说明本技术方法是安全的。

自体干细胞移植治疗下肢缺血的机制尚不明了。研究表明,新生血管生成需要有内皮细胞和血管生长因子的共同参与和相互作用。组织的缺血、缺氧能增加微环境中血管生长因子的分泌,而骨髓中的干细胞含有多种细胞成分,其中CD34+干细胞中含有血管内皮祖细胞,这些细胞在缺血的组织中可以分化成血管内皮细胞。骨髓单个核细胞中的CD34-细胞在缺血的组织中能分泌多种血管生长因子,因而可以促进新生血管生成。自体骨髓干细胞移植后,干细胞在缺血肌肉内分化成内皮细胞,然后演变为毛细血管,再逐渐塑形为小的侧枝血管。只有在远端的足背动脉或胫后动脉本身没有病变,小腿上新生足够丰富的侧枝血管血流到达上述动脉后才可能使ABI增加。

自体骨髓干细胞移植治疗下肢缺血可能是一种简单、安全、有效的方法,尤其是对于下肢远端动脉流出道差无法进行搭桥,或者由于年老体弱和伴发其他疾病不能耐受手术搭桥的下肢缺血患者。但最终的结论还需要进一步增加病例数量和进行远期效果随访观察。

今后的研究方向主要应致力于如何提高临床疗效,包括适应症的选择,探索干细胞移植的有效数量与最佳移植方法等。同时开展干细胞移植的时机也需要进一步探索,目前所治疗的患者大都已到了疾病晚期,临床疗效相对较差,随着这项新技术的日趋成熟,预期治疗的适应症将会逐渐放宽,使更多的患者受益。

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