Bài viết Ứng dụng liệu pháp tế bào gốc trong điều trị các bệnh lý tim mạch nan giải: Chúng ta đang ở đâu năm 2019? trình bày đại cương về tế bào gốc trong điều trị các bệnh lý tim mạch; Kết quả các thử nghiệm lâm sàng sử dụng liệu pháp tế bào gốc trong điều trị các bệnh lý tim mạch nan giải; Ứng dụng liệu pháp tế bào gốc trong điều trị các bệnh tim mạch tại Việt Nam.
CHUYÊN ĐỀ Ứng dụng liệu pháp tế bào gốc điều trị bệnh lý tim mạch nan giải: Chúng ta đâu năm 2019? Phan Tuấn Đạt, Phạm Mạnh Hùng, Nguyễn Lân Việt Viện Tim mạch Việt Nam, Bệnh viện Bạch Mai Bộ môn Tim mạch, Trường Đại học Y Hà Nội ĐẶT VẤN ĐỀ Bệnh tim mạch bệnh chiếm tỷ lệ tử vong biến chứng hàng đầu nước phát triển trở thành bệnh có tỷ lệ tử vong hàng đầu nước phát triển, có Việt Nam Mặc dù tiến khoa học kỹ thuật đại cho phép chữa khỏi nhiều bệnh tim mạch cải thiện đáng kể tiên lượng bệnh, có nhiều bệnh nhân tim mạch tiến triển tới giai đoạn muộn khó có biện pháp can thiệp không can thiệp Các biện pháp điều trị thường quy thuốc, tái tưới máu tim, phẫu thuật, dùng thiết bị hỗ trợ, hay ghép tim,… khơng thể tiến hành có định hạn chế Trong hồn cảnh đó, tiến Y sinh học đặc biệt tế bào gốc thúc đẩy hướng tiếp cận điều trị vấn đề nan giải với giả thiết liệu pháp làm tăng sinh, khôi phục tế bào tim, mạch máu nuôi tim bị chức không? Đã 18 năm kể từ Strauer cộng lần ứng dụng công nghệ tế bào gốc người, cho bệnh nhân nam 46 tuổi bị suy tim sau nhồi máu tim cấp [1] Cho tới nay, có hàng trăm nghiên cứu với quy mơ khác tiến hành hàng triệu bệnh nhân tim mạch sử dụng nhiều loại tế bào gốc có nguồn gốc đa dạng Bước đầu cho thấy tính an tồn biện pháp điều trị này, nhiên tính hiệu nhiều tranh cãi, nhà khoa học đường tìm kiếm loại tế bào gốc tối ưu, liều lượng, đường đưa vào thể giúp đạt kết tốt Với chứng khoa học tại, tế bào gốc cho thấy hiệu điều trị suy tim sau nhồi máu tim cấp, suy tim mạn tính bệnh động mạch vành, bệnh lý động mạch chi mạn tính giai đoạn thiếu máu chi trầm trọng, bệnh tim giãn ĐẠI CƯƠNG VỀ TẾ BÀO GỐC TRONG ĐIỀU TRỊ CÁC BỆNH LÝ TIM MẠCH Khái niệm phân loại tế bào gốc Tế bào gốc loại tế bào có hai khả đặc biệt: Có thể tự tái tạo mới, sinh tế bào giống hệt chúng Có thể biệt hố thành loại tế bào chun biệt điều kiện định Tế bào gốc chia làm loại: tế bào gốc phôi, tế bào gốc trưởng thành tế bào gốc cảm ứng vạn Tế bào gốc phôi (embryonic stem cell): Các tế bào lấy từ phôi 3-5 ngày tuổi Ở giai đoạn TẠP CHÍ TIM MẠCH HỌC VIỆT NAM - SỐ 90.2019 CHUYÊN ĐỀ phôi gọi blastocyst có khoảng 150 tế bào Các tế bào tế bào gốc vạn năng, nghĩa chúng phân chia thành nhiều tế bào gốc biệt hóa thành loại tế bào thể Tuy nhiên có nhiều nghi ngờ khả biệt hố dịng tế bào này, nguy xung đột với vật chủ theo chế thải ghép miễn dịch mạn tính, khả tạo u quái cấy vào thể nhậy cảm, không đồng điện học rối loạn nhịp tim biệt hoá thành tim Tế bào gốc trưởng thành (adult stem cell): Tế bào gốc trưởng thành có mặt với số lượng hầu hết tổ chức thể, tủy xương mô mỡ Khi so sánh với tế bào gốc phôi, tế bào gốc trưởng thành hạn chế khả tạo loại tế bào khác thể Các dòng tế bào gốc trưởng thành sử dụng thực tế bao gồm: tế bào gốc tuỷ xương (bone marrow stem cells), tế bào trung mô gốc (mesenchymal stem cells), nguyên bào vân (skeletal myoblasts), tế bào tim gốc (cardiac stem cells) Trong số đó, tế bào gốc khơng chọn lọc từ tủy xương (bone marrow stem cells) nguồn tế bào gốc ưu chuộng sử dụng nhiều là nguồn chứa sẵn nhiều dòng tế bào đa dạng, chưa biệt hoá tế bào tạo máu gốc, tế bào nội mạc mạch non tế bào trung mô gốc, khả lấy tuỷ dễ dàng, không cần thiết bị đắt tiền, phức tạp để sử dụng lâm sàng, phù hợp để cấy vào tim nhờ khả phát triển theo nhiều kiểu khác (theo đường trung mơ) để hình thành tế bào trơn, tim, mạch máu non - vốn ba loại tế bào chủ chốt tim Tế bào gốc từ tuỷ xương phù hợp để ứng dụng rộng rãi lâm sàng do: khả tách trực tiếp từ dịch chọc tủy thu thập từ máu ngoại vi truyền hoàn hồi dễ dàng, mức độ tăng sinh cao môi trường ni, đặc tính sinh lý/hố sinh xác định chi tiết trước đem cấy Tế bào gốc cảm ứng vạn (induced pluripotent stem cells (iPSC)): Các kỹ thuật cho phép nhà nghiên cứu tái lập trình gen tế bào trưởng thành để tạo loại tế bào gốc có khả tương tự tế bào gốc phơi Đây dịng tế bào gốc hứa hẹn với đặc tính biệt hố vạn chúng mang lại Tuy nhiên, yếu tố chép tham gia trình tạo tế bào cMyc, Oct4 Klf4 phát có liên quan đến q trình hình thành u qi Ngoài ra, hiệu lực sản sinh tế bào gốc cảm ứng vạn không cao, không đồng dòng tế bào gốc dẫn đến hiệu khơng tiên đốn Mặc dù vậy, với phát triển nhanh chóng cơng nghệ, nhược điểm sớm khắc phục mang lại ứng dụng vơ triển vọng dịng tế bào gốc cảm ứng vạn Hình Các nguồn tế bào gốc sử dụng chế hiệu điều trị suy tim sau nhồi máu tim cấp Các phương thức cấy ghép tế bào gốc điều trị bệnh lý tim mạch Mục đích phương thức cấy nhằm đưa đến mơ đích lượng tế bào đủ lớn trì tối đa diện chúng chỗ, cần tính tới vị trí cấy ghép (ảnh hưởng đến khả sống ngắn hạn khả biệt hố), khả TẠP CHÍ TIM MẠCH HỌC VIỆT NAM - SỐ 90.2019 CHUYÊN ĐỀ kết dính, xun thành mạch vào mơ Thực tế, nghiên cứu thường áp dụng đường cấy ghép tế bào gốc sau: Truyền qua đường động mạch vành Truyền qua đường động mạch vành chọn lọc thực cách bơm căng bóng nong động mạch vành (ĐMV) (over-the-wire balloon) để gây tắc tạm thời, sau truyền tế bào gốc qua lịng bóng nong nói nhằm kéo dài tối đa thời gian tiếp xúc tế bào gốc mạng lưới vi mạch tận ĐMV Số lượng lần truyền khoảng 3-5 ml, chứa khoảng 10 triệu tế bào gốc đơn nhân Trong lần tiến hành thủ thuật tiến hành truyền nhiều lần, với lần lên bóng khoảng phút nghỉ phút Kỹ thuật tương đối đơn giản, thực nhanh chóng chưa đầy Các nghiên cứu cho thấy phương pháp hiệu quả, đơn giản tiện dụng Tuy nhiên, nhược điểm tỷ lệ tế bào gốc cư trú lại tim thấp, tác giả Hofman tiến hành đánh dấu tế bào gốc tuỷ xương 18 - fluorodeoxyglucose trước tiêm vào động mạch vành, kết cho thấy có khoảng 1,3% đến 2,6% số lượng tế bào đến cư trú lại vào tim Có thể có tượng tắc vi mạch nguồn tế bào gốc tế bào có kích thước lớn tế bào trung mơ gốc nguyên bào vân, truyền tế bào gốc với mạch tắc mà tái thơng Hình truyền tế bào gốc qua đường động mạch vành chọn lọc 10 Tiêm trực tiếp vào thành tâm thất Đây cách thức cấy ưa chuộng bệnh nhân giai đoạn muộn, ĐMV tắc ngăn cản trình phân tán tế bào gốc theo đường mạch máu (bệnh ĐMV mạn tính) cịn tế bào cịn sót lại (mơ sẹo) đồng thời phù hợp với dịng tế bào gốc có kích thước lớn tế bào trung mô gốc nguyên bào vân, vốn dễ hình thành cục nghẽn nhỏ gây tắc mạch vành Biện pháp phù hợp với bệnh nhân có bệnh ĐMV mạn tính Tuy nhiên, nguồn tế bào gốc tiêm vào vùng tim mà nguồn tưới máu nghèo nàn làm giảm tỷ lệ sống sót cuả tế bào Đối với bệnh nhân NMCT cấp khó khăn kỹ thuật cần cấy vào vùng ranh giới ổ nhồi máu nguy gây thủng tim tiêm vào vùng tổn thương sau NMCT Bản thân phương pháp có cách là: Tiêm xuyên qua ngoại tâm mạc: Thường kết hợp thực bệnh nhân phẫu thuật bắc cầu nối chủ vành, cho phép nhìn trực tiếp tim, xác định rõ vùng sẹo nhồi máu và/hoặc vùng ranh giới sẹo nhồi máu Tiêm xuyên qua nội tâm mạc: Cấy tế bào gốc trực tiếp vào thành thất trái, xuyên qua nội tâm mạc hệ thống ống thông-kim tiêm, theo đường động mạch qua van ĐMC vào thất trái, tiêm vào vùng tim sống (thiếu máu sẹo hoá) xác định đồ điện-cơ học bề mặt nội tâm mạc (hệ thống NOGA) Hệ thống phân định vùng thiếu máu, vùng sẹo có tim cịn có khả hồi phục Tế bào gốc tiêm vào vùng vùng ranh giới, tế bào gốc phân bố vào vùng sẹo mặc cho động mạch vành ni dưỡng bị tắc hồn tồn So với phương pháp xuyên qua ngoại tâm mạc phương thức xâm lấn Thử nghiệm lâm sàng đánh giá tính an tồn hiệu TẠP CHÍ TIM MẠCH HỌC VIỆT NAM - SỐ 90.2019 CHUYÊN ĐỀ liệu pháp cải thiện tình trạng suy tim bệnh nhân thiếu máu tim cục mạn tính cơng bố năm 2003 Nhờ ưu điểm mà phương thức ứng dụng rộng rãi thử nghiệm lâm sàng Tuy nhiên, phương pháp đòi hỏi bác sĩ kỹ thuật viên phải có kinh nghiệm lập đồ điện - học, biến cố gặp tiêm sai vị trí, rối loạn nhịp thất tràn dịch màng tim A B Hình Hệ thống NOGA Bản đồ điện-cơ học bề mặt nội tâm mạc Các điểm đen vị trí tiêm tế bào gốc vào lớp nội tâm mạc Cơ chế hoạt động tế bào gốc điều trị bệnh lý tim mạch Biệt hoá thành tế bào tim Về mặt lý thuyết, biệt hoá tế bào gốc thành tế bào tim, mạch máu cách giải thích hợp lý Tuy nhiên, qua theo dõi, 90% tế bào bị rửa trôi vịng 24 đầu, có tới 90% tế bào bám trụ lại bị chết tuần đầu Vì vậy, có 1% tế bào gốc tiêm vào gắn kết vào vùng tim tổn thương thời gian dài sau Tương tự, tế bào tim gốc – tế bào gốc đa năng, biệt hố thành tế bào tim, tế bào nội mơ tế bào trơn mạch máu qua thử nghiệm in vitro Tuy nhiên, thử nghiệm chuột lợn đối tượng nghiên cứu bị suy tim mãn tính sau NMCT, kết cho thấy cải thiện chức thất trái số lượng tế bào biệt hố khơng tương xứng Chính vậy, chế khác đóng vai trị chủ chốt trình bày sau Hiệu ứng cận tiết Hiệu ứng cân tiết coi chế quan trọng tạo hiệu tế bào gốc điều trị bệnh lý tim mạch cách tiết chất tín hiệu cytokin, chemokine, yếu tố tăng trưởng, exosome tiểu phân tử tuần hồn mơ xung quanh Điều giúp hoạt hố q trình tân tạo bao gồm hoạt hoá tế bào tim gốc nội sinh, tân tạo mạch máu, ức chế trình tự chết tế bào theo chương trình (apoptosis), tái cấu trúc chất ngoại bào Kết quả, chức thất trái cải thiện, tim sửa chữa Hoạt hoá tế bào tim gốc nội sinh Tang cộng thử nghiệm lâm sàng với đối tượng nghiên cứu chuột bị suy tim sau NMCT, tìm thấy tế bào tim gốc hoạt hố khơng vùng bị nhồi máu vùng lân cận Từ cho thấy giả thiết hiệu cận tiết giúp hoạt hoá tế bào tim gốc Chính tế bào tim gốc lại tiết yếu tố tăng trưởng làm thu hút tế bào khác đến cư trú biệt hoá thành tim, mạch máu Khởi phát trình tân sinh mạch Các tế bào gốc khởi phát trình tân sinh mạch cách tiết chemokine - yếu tố bắt nguồn từ tế bào đệm (stromal cell–derived factor-1) yếu tố tăng sinh mạch máu (proangiogenic factors) Các tế bào tiền thân nội mạc (endothelia progenitor cells) di cư đến vùng tim bị thiếu máu tiết enzyme tổng hợp Nitric oxide cảm ứng (inducible nitric oxide synthase) nội mô kéo dài thời gian sống tế bào Đây chế đóng vai trị quan trọng trường hợp tắc mạn tính động mạch vành, mà vùng tim bị thiếu máu cịn khả sống sót Sự tăng sinh mạch giúp cải thiện tình trạng TẠP CHÍ TIM MẠCH HỌC VIỆT NAM - SỐ 90.2019 11 CHUYÊN ĐỀ hệ thống mạch máu nghèo nàn bệnh nhân Trên lâm sàng, việc cải thiện tuần hoàn bàng hệ giúp cải thiện chức co bóp tim Ức chế trình tự chết tế bào theo chương trình (apoptosis) Hàng loạt nghiên cứu cho thấy yếu tố cận tiết yếu tố tăng trưởng insulin-1 (insulin growth factor-1) tiết tế bào gốc giúp ức chế q trình apoptosis Nghiên cứu Bonaros cộng cho thấy kết hợp nguyên bào vân tế bào AC133+ giúp cải thiện chức tim thông qua hạn chế apoptosis KẾT QUẢ CÁC THỬ NGHIỆM LÂM SÀNG SỬ DỤNG LIỆU PHÁP TẾ BÀO GỐC TRONG ĐIỀU TRỊ CÁC BỆNH LÝ TIM MẠCH NAN GIẢI Suy tim sau nhồi máu tim cấp Các thử nghiệm hiệu tế bào gốc điều trị bệnh lý tim mạch tiến hành động vật cách 20 năm Sau thành công đối tượng động vật thí nghiệm, nghiên cứu thử nghiệm lâm sàng áp dụng người công bố năm 2002 Đức Tác giả Strauer cộng tiến hành cấy ghép tế bào gốc tủy xương tự thân tiêm vào động mạch vành cho 10 bệnh nhân suy tim sau nhồi máu tim, so sánh với 10 bệnh nhân nhóm chứng can thiệp ĐMV qua da thường quy Kết sau tháng theo dõi, nhóm cấy ghép tế bào gốc diện nhồi máu cải thiện kỹ thuật chụp thất đồ (từ 30 ± 13 giảm 12 ± 7%, p=0,005), cải thiện nhóm bệnh nhân nhiều nhóm chứng cách có ý nghĩa thống kê (p=0,04) Cũng năm 2002, thử nghiệm TOPCAREAMI [2], tiến hành 59 bệnh nhân nhồi máu tim tiêm tế bào gốc tủy xương tự thân sau khoảng 4,9 ± 1,5 ngày sau can thiệp ĐMV Sau tháng theo dõi, BN chụp buồng thất trái cho kết phân số tống máu thất trái (EF) cải 12 thiện rõ rệt có ý nghĩa thống kê (50 ± 10% tới 58 ± 10%; p