冠動脈疾患における慢性心不全に対する幹細胞移植を併用した冠動脈バイパス移植術の中間成績
機能低下を伴う重症心筋梗塞後に生存心筋細胞数が減少し.その後慢性心不全を発症することは.予後不良の重症末期症状である。 内科的.外科的治療により冠血流を改善し.虚血心筋を救済することはできるが.壊死した心筋に対する解決策はまだない [1] [2]。 従来の治療では.病変や壊死した心筋細胞を再生・修復することができないため.心不全の進行を根本的に回復させることは困難でした。 幹細胞は多方向の分化が可能であり.幹細胞移植は心筋虚血壊死に対する有効な治療法となる可能性がある[3]。 近年.損傷した心筋の修復を目的とした細胞再生の臨床研究が世界中で数多く行われ.その中には急性心筋梗塞に対する細胞移植の安全性と有効性が確認されているものもあります[4]。 外科的治療を必要とする心不全を有する旧型冠動脈梗塞患者を選び.冠動脈バイパス術と同時に自家骨髄単核細胞移植を適用し.自家骨髄単核細胞移植の有害事象の評価と患者の生存期間および長期生存の質の追跡調査を行った。
材料と方法
古い冠動脈梗塞の患者19名が.自発的に冠動脈バイパス術と同時に自家骨髄単核細胞移植を受け.インフォームドコンセントに署名した。 17名が男性.2名が女性であった。 年齢は40歳から71歳までで.平均年齢は57±9歳であった。 術前診断は冠動脈疾患.左室機能不全を伴う古い梗塞.術前高血圧6例.高脂血症12例.糖尿病3例であった。 冠動脈造影の結果，冠動脈病変はすべて3枝病変であり，6例は心室壁動脈瘤を合併し，2例は中等度以上の僧帽弁逆流を合併していた． 術前の冠動脈造影は2名の上級心臓外科医により検討され.カテゴリーIの適応については「冠動脈バイパス術に関する2004年米国改訂新ガイドライン」に合致していた。 術前の核医学評価では大きな心筋梗塞を呈していた。 術前の心エコー図では.左室駆出率は25％〜45％.平均36±5.6％（二次元超音波Simpson法）.左室拡張末期径は46〜80mmで.平均60.8±7.8 mmです。
19名の患者さん全員に.冠動脈バイパス術と自家骨髄細胞幹細胞移植を.手術室で全身麻酔.低体温体外循環で行いました。 手術室にて全身麻酔後.前上腸骨稜を無菌的に穿刺し.骨髄血約60mlを吸引し.密度勾配遠心法により骨髄単核細胞懸濁液を10ml得た。正常に得られた骨髄単核細胞懸濁液を10mlシリンジで手術台上に吸引した。 前下行枝40％.右冠動脈30％.左冠動脈30％の割合で経吻合型の血管内ブリッジグラフトが行われた。 手順は.左内乳頭動脈から前下行枝の吻合部まで細胞懸濁液4mlを1分以上かけてゆっくり注入し.その間.内乳頭動脈を短時間開通して通気し.内乳頭動脈の流れを再び遮断し.吻合部の縫合部を結び.5分間前下行枝の血流がない状態に保つ.右冠状動脈橋血管の近位端から細胞懸濁液を3ml.1分以上ゆっくり注入して終了する.である。 橋渡し血管に残った細胞液を生理食塩水で心筋内に押し込み.近位端をクランプして5分間無血流を保つ。引き続き.右冠動脈橋渡し血管の細胞注入に続いて.左冠動脈内細胞移植を完了し.細胞浮遊量3mlをゆっくり注入し.近位端をクランプして5分間無血流を維持する。 フルセルグラフト手術終了後.大動脈ブロッククランプを開き.近位吻合を行ってCABG術を完成させることができます。 遠位吻合は心停止下で.近位吻合は橋渡し血管と吻合部を介して幹細胞懸濁液を注入して完了する。 僧帽弁形成術や心室壁腫瘍切除術など他の手術を同時に行う場合は.同時進行の手術を先に行い.細胞移植を最後に行う。
すべての患者は.心機能および狭心症の等級付けの臨床評価を完了する。 また.冠動脈疾患を評価する冠動脈造影.生存心筋を評価する核医学画像.左心室機能を評価する心エコー.術前リズムを評価するホルターが手術前2週間以内に終了していた。
心エコー図は術後も経過観察として繰り返された。 心エコー図はHP SONOS 5500カラー心電計を用い，プローブ周波数2.5/2.0MHzで左心室の長軸像，僧帽筋の水平像，左心室頂部4室像，5室像，2室像とし，頂部4室像では拡張末期，等容性収縮期の左心室心筋内をトレースし，頂部2室像では，等容性収縮期の左心室心筋内もトレースした． の方法で.左室駆出率を自動的に計算することができます。
心機能の改善.狭心症の改善.心不全の再発の有無.悪性不整脈の発生.MACCEイベントの発生を評価するためにフォローアップ評価を行った。 この研究プロトコルは.倫理委員会の承認を受け.同意の上で進められた。 得られたデータは.統計ソフトSPSS 10.0を適用して分析した。 測定データは.平均値±標準偏差で表した。 このグループでは.術前データデータと術後成績の直接比較が行われ.測定データはStudent t-testを用いて分析された。 p < 0.05は統計的に有意な差とみなされた。
結果
19人の患者で得られた骨髄単核細胞数は1.8〜12 x 107.平均8.23 ± 4.03 x 107で.生細胞の割合は99%以上であった。 微生物検査を行い.無菌的に培養した細胞を使用した。 この骨髄細胞を試験管内で培養したところ.培養10日目で初代細胞が徐々にクローン状に増殖し.12〜14日目で世代交代を果たした。
19名の患者が冠動脈バイパス術と自家骨髄単核細胞移植を受け.同時に心室壁動脈瘤切除術6例と僧帽弁形成術2例が施行された。 バイパス枝の平均数は4.3±0.8本であった。 平均体外循環時間は126±38分，平均ブロックタイムは73±19分であった． 手術中にIABPを4例に植え込み.全員無事に退院した。 左心補助は7例に植え込み.BVS5000左心補助を適用した。 左心補助3日目に突然脳塞栓症を発症し.1例が死亡に至った。
術後の人工呼吸器の使用期間は24時間未満が12例，24時間以上72時間未満が4例，72時間以上が3例であり，術後のICU滞在期間は3日以内が5例，3日以上7日未満が8例，7日以上が6例であった． CKの平均値は術前79.2±41.3 IU/L.術後449.1±430.1 IU/L.CK-MBの平均値は術前12.6±3.9 IU/L.術後29.2±3.9 IU/Lである。 手術後のMB平均値は29.2±24.8IU/Lであった。
術前GOTは37±19 IU/L，術前GPTは28±11 IU/L，術後GOTは53±45 IU/L，術後GPTは49±28 IU/Lで，全例で腎不全は発生しなかった． 術前の血中クレアチニンの平均値は88±17mmol/L，術後の血中クレアチニンの平均値は118±40mmol/Lであり，全例で肺塞栓症は認めなかった．
術後ICU滞在中に悪性心室性不整脈（心室頻拍.心室細動）は全例で発生しなかった。
生存している18名全員が1年以上の臨床経過観察を終了し.経過観察期間中の死亡率はゼロ.12カ月から40カ月.平均26.3±9.0カ月であった。 術後の心エコー検査では.左室駆出率（LVEF）が術前の36.0±5.6％から42.6±7.0％に増加し.統計学的検定でP=0.0044と有意に増加した。左室拡張末期径（LVEDD）が術前の60.8±7.6mmから57.7±9.6mmと減少し.統計学的に有意で.P=0.0044.統計学的に有意で.P=0.0044であった。 0.3964であり.統計的に有意ではなかった。
狭心症は術後5例で消失，11例で有意に消失（カナダ狭心症分類1），胸部圧迫感は1年後に2例で再発したが，硝酸塩の増量で消失した． ノンパラメトリック検定では.術前術後の心機能分類の改善を解析し.P<0.001で.統計的に有意であった。ノンパラメトリック検定では.術前術後の狭心症の分類の改善を解析し.P<0.001で.統計的に有意であった。
全18例では術後梗塞を発症せず.再灌流治療も行わなかった。 全例で脳塞栓症や脳出血などの神経症状は認められなかった．1例に症候性不整脈が発生し，ホルター検査で心室性早発4163例，ペア心室164例，心室性頻拍249例，心室性早発1000分の51，上室性頻拍6，上室性早発253例を認めた． この患者は定期的な抗不整脈療法を行わずに退院し.術後26ヶ月の時点でも超音波検査で左室拡張末期径75mmを維持していた。術後16ヶ月にこの患者は末梢性肺腫瘍が発見され.肺葉の楔状切除術を受けた。
ディスカッション
心筋梗塞の修復を目的とした細胞移植は.近年.国内外を問わず研究が進められている。 本研究は.心筋梗塞後の心不全に対する自己骨髄単核細胞移植を同時に行った冠動脈バイパス術の臨床的安全性を観察し.その有効性を予備的に解析するために行われた。 冠動脈を開いての冠動脈内注入による細胞移植は.臨床研究において最もよく用いられる方法である[5]。 移植された細胞は橋渡し血管から標的部位に注入することができ.細胞は均一に分布し.損傷部や梗塞部の冠動脈微小血管に局所的に有効な治療法が開発されます。 しかし.治療中に付着した移植細胞は冠動脈内血流によって洗い流され.移植細胞の心筋生存率は低く.異なる文献では梗塞部に1～3％しか残らなかったと報告されている[6]。 本研究では.心停止状態で橋渡し血管から細胞懸濁液をゆっくり注入した。 心停止状態では.冠動脈には血流がなく.細胞は内皮との接触時間が長く.接着能力が高まる。同時に.停止状態では.毛細血管は血流圧のない拡張期状態であり血管透過性が高く.内皮に接着した移植細胞は血管壁から心筋組織へ入る割合が高くなる。
冠動脈疾患における心筋梗塞に続発する心室リモデリングとポンプ不全は.冠動脈疾患の治療において難しい問題である。 造血リモデリングだけでは心筋の狭窄や冬眠している心筋にしか対応できないが.広範な変性.壊死.線維化したプラーク組織は造血リモデリングに効果がない。 文献によると.左室低灌流を伴う陳旧性梗塞患者をCABG単独で治療した場合.1年生存率は87％.3年生存率は80％と報告されています[2]。 冠動脈疾患を伴う古い梗塞の重症心不全患者に対する幹細胞移植は.LVEFを5%から10%改善することができる[5]。 平均左室駆出率は36.0%から42.6%に増加し，LVEFは術前と比較して18.3%増加したが，心機能分類は2.9±0.8から1.6±0.7に減少した． この結果は，CABGによる左室機能改善と不純物が混入しており，幹細胞移植のこのグループの心機能改善効果は確認できない． 幹細胞移植の有効性は.厳密な無作為化比較試験で評価されなければなりません。
細胞移植の安全性は常に懸念されている。 移植の経路や移植される細胞の種類によって.さまざまな合併症が発生する可能性があり.特に移植後の悪性心室性不整脈に注意が必要です。 今回は.患者さんにおける不整脈の発生に着目しました。 細胞移植後に症候性不整脈を発症した患者が1名いたが.不整脈に対する薬物療法は行われず.ホルターでは頻回の心室性早期収縮が確認された。 この患者は術前の左室拡張末期径が80mmで.ホルターでは早発性心室収縮が頻繁に起こっていた。 この患者の左室拡張末期径は術後26ヶ月の超音波検査レビューでも75mmであり.心室性早期収縮の頻発は心臓肥大と心機能の低下に関連している可能性があると分析された。 幹細胞移植に伴う不整脈は.主に移植用骨格筋筋原細胞の心臓内注入後に発生すると文献に報告されている[7] [8]． 骨格筋の筋原細胞が細胞間ギャップ結合を形成し.in situの細胞と同じ速度で電気活動を行うことができないために不整脈が生じ.筋原細胞と心筋内注入グラフトも関係すると考える学者もいる[9]。 しかし.その病因は.筋原細胞と心筋細胞とのイオンチャネルの違いや.注射局所での炎症性メディエーターの放出など.多面的なものと考えられる。 一方.骨髄細胞および末梢血前駆細胞を用いた研究では.有意な不整脈は認められませんでした。
文献では.動物実験でイヌの冠動脈に骨髄MSCを注入したところ.急性心筋虚血と亜急性微小梗塞が認められたと報告されています。 犬の心臓の病理切片には.冠動脈の回旋枝から供給される心筋組織に線維性組織の沈着と単核細胞の浸潤を伴う小さな典型的な心筋梗塞の病巣が認められた[10]。 しかし.臨床試験において.そのような報告はありません。 臨床で使用される細胞の多くは骨髄や末梢血単核細胞であり.直径10μm程度の未培養細胞で細胞塊を形成することは少なく.細い冠動脈の閉塞を引き起こす可能性は低いと考えられる。 細胞径の小さな初代骨髄単核細胞を適用することで.微小な梗塞の発生を回避することができました。 また.古い心筋梗塞の患者であるこのグループの場合.患者の心臓はすでに虚血性梗塞の打撃を受け.広範な適応的側副血行を生成.確立しているので.小さな冠動脈床に留まった細胞は心筋梗塞を発症させないのです。 我々の研究の初期の結果では.左心補助人工心臓を植え込んだ1名を除いて.16名の患者のうち.術後1日目に心筋酵素CKとCK-MBが正常値の4倍を超えた患者はなく.心電図上では新たなQ波やST-Tの上昇を認めないことが判明した。
経皮的冠動脈移植後に心臓に残る幹細胞の割合は約5％と文献に報告されており.大部分は肺.肝臓.脾臓に分布しています[11]。 本研究では，術後早期の肺塞栓症は認められず，肝不全も発生せず，体外循環と左心補助によるトランスアミナーゼ上昇は正常値の2～3倍であり，術後早期の腎不全は認められなかった． 本試験の追跡調査中に.術後16ヶ月目に末梢型肺腫瘍が発見され.肺葉の楔状切除術を受けた1名の患者さんは.病理学的に肺腺癌と確定し.追跡調査36ヶ月目でも生存しています。 幹細胞移植が腫瘍の発生を増加させるかどうかについての国際的なコンセンサスは.まだ得られていない。 より厳密な観察評価はこれからです。
参考文献
1.ミクルボロ 2.エレフテリデス 3.フュースター 4,Vassalli（ヴァッサリ 5,Dohmann（ドーマン 6, Perin EC, Silva GV.Stem cell therapy for cardiac diseases.Curr Opin Hematol.2004 Nov;11(6):399-403. 7.メセンシュ 8.スミット 9.アスムス Circulation 2002; 106: 3009C17. 10, Vulliet 11.張