NEW UPDATES

ข่าวสารและกิจกรรม

Heart Diseases and Stem Cell Therapy

โรคหัวใจ คือ โรคหัวใจและหลอดเลือดซึ่งรวมไปถึงโรคความดันโลหิตสูง โรคหลอดเลือดหัวใจ (Coronary Artery Disease: CAD หรือ Coronary Heart Disease: CHD) ก็คือ โรคที่เกิดจากหลอดเลือดหัวใจ ‘Coronary Artery’ ตีบแคบหรือตีบตัน ส่งผลให้กล้ามเนื้อหัวใจขาดเลือดหรือกล้ามเนื้อหัวใจตาย หัวใจจึงทำงานผิดปกติส่งผลถึงอวัยวะต่างๆ ขาดเลือดไปด้วย ทำให้เกิดมีอาการต่างๆ โรคหลอดเลือดหัวใจเป็นโรคของผู้ใหญ่ตั้งแต่วัยหนุ่มสาวไปจนถึงในผู้สูงอายุ

สาเหตุของโรคหลอดเลือดหัวใจเกิดจาก Plaque ซึ่งเป็นไขมันในเลือดไปเกาะตามผนังของหลอดเลือดหัวใจเป็นระยะเวลานาน ทำให้มีการเกาะของเกล็ดเลือด และเม็ดเลือดขาว ส่งผลให้ผนังหลอดเลือดแข็งหนาและตีบแคบ และยังก่อให้เกิดการอักเสบของผนังหลอดเลือดทำให้มีการอุดตันของหลอดเลือดแดง ทำให้เลือดไปหล่อเลี้ยงกล้ามเนื้อหัวใจไม่เพียงพอ จนเกิดเป็น ‘โรคกล้ามเนื้อหัวใจขาดเลือด และกล้ามเนื้อหัวใจตาย (Myocardial Infarction: MI) ในที่สุด’ ซึ่งอาจเกิดได้อย่างเฉียบพลัน และเมื่อรุนแรงจะเป็นสาเหตุให้หัวใจหยุดทำงานทันที จึงเสียชีวิตได้ทันทีกะทันหัน

อาการพบบ่อยของโรคหลอดเลือดหัวใจ เช่น ไม่มีอาการเมื่อเริ่มเป็นโรคหรือเมื่อหลอดเลือดยังตีบไม่มาก เหนื่อยง่ายเมื่อออกแรงหรือออกกำลัง เจ็บแน่นหน้าอกเมื่อใช้กำลังเพิ่มขึ้นหรือเมื่อมีความเครียด อาการอาจร้าวไปที่ขากรรไกร ไหล่ และ/หรือ แขนด้านใดก็ได้ แต่มักเป็นด้านซ้าย อาการของโรคหัวใจล้มเหลว (Heart Failure: HF) เช่น เหนื่อยง่าย หัวใจเต้นเร็ว บวมหน้าแขน/ขา ความดันโลหิตสูง ตรวจเลือดพบไขมันในเลือดสูง


รูปที่ 1 หัวใจที่ปกติจะมีกล้ามเนื้อหัวห้องล่างซ้าย (Left Ventricle) หนา (A) หลังจากเกิดภาวะกล้ามเนื้อหัวใจขาดเลือด กล้ามเนื้อหัวใจขาดออกซิเจนไปเลี้ยงและตายในที่สุด (B) ส่งผลให้กล้ามหัวใจบางลงและมีการขยายของหัวใจห้องล่างซ้ายมากขึ้น (C) https://stemcells.nih.gov/info/Regenerative_Medicine/2006Chapter6.htm

การรักษาโรคหัวใจและหลอดเลือด คือใช้ยาขยายหลอดเลือด ยาต้านแข็งตัวของเลือดเพื่อลดการเกาะตัวของเกล็ดเลือด เช่น Aspirin ยาลดไขมันในเลือดอย่าง Statin ยาลดความดันโลหิต เป็นต้น รวมไปถึงปรับพฤติกรรมการกินและการออกกำลังกายให้สอดคล้องกับโรค

สําหรับบทบาทของสเต็มเซลล์ในการรักษาโรคหัวใจ ได้มีการศึกษาวิจัยโดยนําสเต็มเซลล์มา พัฒนาเป็นเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจและหลอดเลือด เพื่อรักษาผู้ป่วย หรือโรคทางระบบหลอดเลือดหัวใจเป็นต้น การรักษาด้วยการปลูกถ่ายหัวใจสามารถทำให้คุณภาพชีวิตของผู้ป่วยดีขึ้นได้ แต่มีข้อจำกัดคือการขาดแคลนผู้บริจาคอวัยวะ ด้วยเหตุนี้จึงมีความพยายามที่จะนำเซลล์ต้นกำเนิดมาใช้ในการรักษา โดยมีความคาดหวังว่าเซลล์ต้นกำเนิดจะสามารถซ่อมแซมเซลล์ส่วนที่เสียหาย ยับยั้งการดำเนินของโรค และเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของหัวใจได้ มีข้อมูลเกี่ยวกับการศึกษาวิจัยการนำเซลล์ต้นกำเนิดมาใช้ในการรักษาโรคกล้ามเนื้อหัวใจตาย จนถึงปัจจุบันมีการทดลองทางคลินิกจำนวนมาก ซึ่งมีการใช้สเต็มเซลล์และวิธีการให้แตกต่างกัน โดยชนิดของเซลล์ต้นกำเนิดที่มีการศึกษา ได้แก่ Bone Marrow-Derived Stem Cells, Skeletal Myoblasts, Cardiac Progenitor Cells, Embryonic Stem Cells และ MSCs จาก Bone Marrow หรือ Umbilical Cord มีการให้เซลล์ต้นกำเนิดด้วยวิธีการต่างๆ ได้แก่ การให้ทางหลอดเลือดดำ การให้ทางหลอดเลือดหัวใจ และการฉีดเข้าผนังกล้ามเนื้อหัวใจโดยตรง ผลการศึกษาส่วนใหญ่พบว่า การรักษาด้วยเซลล์ต้นกำเนิดค่อนข้างปลอดภัย แต่ประสิทธิภาพของการรักษา ยังไม่สอดคล้องกันในการศึกษาต่างๆ ทำให้ยังไม่ได้ข้อสรุปที่แน่ชัด ในรายที่ได้ผลดีจากการรักษาก็ยังไม่ชัดเจนว่าเกิดจากการที่เซลล์ต้นกำเนิดเปลี่ยนไปเป็นเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจ หรือเกิดจากสารบางชนิดที่หลั่งจากเซลล์ต้นกำเนิดไปมีผลทั้งทางตรงและทางอ้อมในการเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของหัวใจ ล่าสุดมีรายงานการวิจัยที่ใช้ Allo-MSCs ในกล้ามเนื้อหัวใจตายเฉียบพลัน และ โรคหัวใจวาย พบว่ามีความปลอดภัยและเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของหัวใจ มีการเพิ่มเปอร์เซ็นต์ของเลือดที่ถูกบีบออกจากหัวใจต่อการบีบตัวของหัวใจ 1 ครั้ง (Eject Fraction) และ การทำงานของ Left Ventricular Function ดีขึ้น องค์การอาหารและยาของอเมริกา (FDA) ได้อนุมัติการใช้ Allo- MSCs ในการรักษาป้องกัน ภาวะหัวใจวายที่เป็นผลจาก ภาวะกล้ามเนื้อหัวใจตายใน Clinical Trial Phase I โดยบริษัท Osiris Therauptics Inc. ซึ่งพบว่าผู้ป่วย 53 ราย ได้รับ Allogeneic Mesenchymal Stem Cells (Allo-MSCs) ทางหลอดเลือดดำภายใน 7 วันหลังมีอาการกล้ามเนื้อหัวใจตายในครั้งแรก โดยผู้ป่วยถูกติดตามอาการไปถึง 2 ปี ผลการศึกษาพบว่าทำให้การบีบเลือดออกจากหัวใจได้มากขึ้น และการทำงานของหัวใจดีขึ้น คุณภาพชีวิตของคนไข้โรคหัวใจดีขึ้น



รูปที่ 2 ผลการศึกษา Preclinical (A) และ Clinical Trial (B) พบว่าสเต็มเซลล์ทำให้กล้ามเนื้อหัวใจมีความหนาขึ้น เมื่อเปรียบเทียบกับกลุ่มควบคุม และมีผลทำให้หัวใจบีบเลือดออกจากหัวใจ (% Left Ventricular Ejection Fraction) ได้มากขึ้น การทำงานของหัวใจดีขึ้น (Chen et al., 2004; Ge et al., 2006)

กลไกการทำงานของ MSCs เมื่อเข้าไปสู่ร่างกายทางหลอดเลือดดำ MSCs จะกระจายไปตามร่างกายไปกระตุ้นการทำงานของหัวใจ โดยกระตุ้นการทำงานของ Endothelial Cells และ Local Stem Cells ทำให้การทำงานของหลอดเลือดดีขึ้น ลดการอักเสบ เพิ่มความหนาแน่นของกล้ามเนื้อ นอกจากนี้ยังมี Paracrine Effect จาก MSCs ที่หลั่งสาร Soluble Factors ซึ่งเป็น Active Molecules ได้แก่ TGFb VEGF SDF-1 และ EGF ซึ่งไปกระตุ้นการทำงานของ Local Stem Cells ทำให้มีการกระตุ้นการซ่อมแซมเนื้อเยื่อกล้ามเนื้อหัวใจได้ดีขึ้น การหลั่ง Cytokine จาก MSCs สามารถกระตุ้นการซ่อมแซมเซลล์และเนื้อเยื่อหัวใจ (Regeneration) และกระตุ้นการสร้างหลอดเลือดใหม่ (Neovasculalization) ลดการตายของเซลล์เนื้อเยื่อหัวใจ กระตุ้นการทำงานการเพิ่มจำนวน Endogenous Stem Cells เพื่อซ่อมแซมและทดแทนเซลล์ที่ตายไป



References

1. Aggarwal S and Pittenger MF. (2005) Human Mesenchymal stem cells modulate allogenic immune cell responses. Blood. 105(4):1815-1822.

2. Bartolucci, J., Verdugo, F. J., Gonzalez, P. L., Larrea, R. E., Abarzua, E., Goset, C., et al. (2017). Safety and Efficacy of the Intravenous Infusion of Umbilical Cord Mesenchymal Stem Cells in Patients With Heart Failure: A Phase 1/2 Randomized Controlled Trial (RIMECARD Trial [Randomized Clinical Trial of Intravenous Infusion Umbilical Cord Mesenchymal Stem Cells on Cardiopathy]). Circ Res, 121(10), 1192-1204. doi:10.1161/circresaha.117.310712

3. Beeres S, Atsma DE, van der Larse A, Pijnappels DA, van Tuyn J, Fibbe WE et al. (2005) Human adult bone marrow stem cells repair experimental conduction block in rat cardiomyocytes cultures. Journal of American Collegd of Cardiology. 46(10):1943-1952.

4. Chang MG, Tung L, Sekar RB, Chang CY, Cysyk J, Dong P et al. (2006) Proarrhythmis potential of mesenchymal stem cell transplantation revealed in an invitro coculture model. Circulation. 113:1832-1841.

5. Chen S, Fang W, Ye F, Liu Y, Qian J, Shan S et al. (2004) Effect on left ventricular function of intracoronary transplantation of autologous bone marrow mesenchymal stem cells in patients with acute myocardial infarction. American Journal of Cardiology. 94:92-95.

6. Di Nicola M, Carlo-Stella C, Magni M, Milanesi M, Longoni PD, Matteucci P, et al. (2002) Human bone marrow stromal cells suppress T-lymphocyte proliferation induced by cellular or nonspecific mitogenic stimuli. Blood. 99(10):3838-3843.

7. Freyman T, Polin G, Osman H, Crary J, Lu M, Cheng L, et al. A (2006) quantitative randomized study evaluating three methods of mesenchymal stem cell delivery following myocardial infarction. European Heart Journal. 27(9):1114-1122.

8. Ge J, Li Y, Qian J, Shi J, Wang Q, Niu Y et al. (2006) Efficacy of emergent transcatheter transplantation of stem cells for treatment of acute myocardial infarction(TCT-STAMI). Heart. 92:1764-1767.

9. Hou M, Yang K, Zhang H, Zhu W, Duan F, Wang H, et al. (2007) Transplantation of mesenchymal stem cells from human bone marrow improves damaged heart function in rats. International Journal of Cardiology. In press 115(2), 220-228.

10. Lee, J. W., Lee, S. H., Youn, Y. J., Ahn, M. S., Kim, J. Y., Yoo, B. S., . . . Hong, M. K. (2014). A randomized, open-label, multicenter trial for the safety and efficacy of adult mesenchymal stem cells after acute myocardial infarction. J Korean Med Sci, 29(1), 23-31. doi:10.3346/jkms.2014.29.1.23

11. Orlic D, Hill J M, Arai A E. Stem cells for myocardial regeneration. Circulation Research. 2002;91:1092-1102.

12. Osiris Therapeutics Inc. Provacel clinical trial infnrmation.Available at http://www.osiristx.com/clinical_trials_provacel.php. Accessed Feb 19, 2007.

13. Poh K, Sperry E, Young RG, Freyman T, Barringhaus KG, Thompson CA. Repeated direct endomyocardial transplantation of allogenic stem cells: Safety of “off-the-shelf” cellular cardiomyoplasty strategy. International Journal of Cardiology. In press 2006;

14. Ryan JM, Barry FP, Murphy JM and Mahon BP. (2005) Mesenchylal stem cells avoid allogenic rejection. Journal of Inflammation. 2(8):

15. Sato K, Ozaki K, Oh I, Meguro A, Hatanaka K, Nagai T, et al. (2007) Nitric oxide plays critical role in suppression of T cell proliferation my mesenchymal stem cells. Blood. 109(1):228-234.

16. Schaefer A, Meyer GP, Fuchs M, Klein G, Kaplan M, Wollert K, et al. (2006) Impact of intracoronary bone marrow cell transfer on diastolic function in patients after acute myocardial infarction: results from BOOST trial. European Heart Journal. 27:929-35.

17. Thorn T, Haase N, Rosamond W, Howard VJ, Rumsfeld J, Monalio T, et al. (2006) Heart disease and Stroke statidtics-2006 update: A report from the American Heart Association statistics committee and Stroke statistics subcommittee. Circulation. 113:85-151.

18. Tse WT, Pendelton JD, Beyer WM, Egalka MC And Guinan EC. (2003) Supression of allogenic T cell proliferation by human stromal marrow cells: implications in transplantation. Transplantation. 75(3):389-387.

19. Valiunas V, Doronin S, Valiuniene L, Potatpova I, Zuckerman J, Walcott B, et al. (2004) Human mesenchymal stem cells make cardiac connexins and form functional gap junctions. Journal of Physiology. 555(3):617-626.

20. Weissberg PL, Qasim Asif. (2005) Stem cell therapy for myocardial repair. Heart. 91:696-702.

21. Wolldrt KC, Drexler H. (2005) Clinical Applications of Stem Cells for the Heart. Circulation Research. 96:151-162.

22. Jackson KA, Majka SM, Wang H, et al. (2001) Regeneration of ischemic cardiac muscle and vascular endothelium by adult stem cells. J Clin Invest. 107:1395–1402.

23. Condorelli G, Borello U, De Angelis L, et al. (2001) Cardiomyocytes induce endothelial cells to transdifferentiate into cardiac muscle: implications for myocardium regeneration. Proc Natl Acad Sci USA. 98:10733–10738.

24. Orlic D, Kajstura J, Chimenti S, et al. (2001) Bone marrow cells regenerate infarcted myocardium. Nature. 410:701–705.

25. Kocher AA, Schuster MD, Szaboles MJ, et al. (2001) Neovascularization of ischemic myocardium by human bone-marrow derived angioblasts prevents cardiomyocyte apoptosis, reduces remodelling and improves cardiac function. Nat Med. 27:430–436.

26. Schuster MD, Kocher AA, Seki T, et al. (2004) Myocardial neovascularization by bone marrow angioblasts results in cardiomyocyte regeneration. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 287:H525-H532.

27. Gnecchi M, He H, Liang OD, et al. (2005) Paracrine action accounts for marked protection of ischemic heart by Akt-modified mesenchymal stem cells. Nat Med. 11:367–368.

Nygren JM, Jovinge S, Breitbach M, et al. (2004) Bone marrow-derived hematopoietic cells generate cardiomyocytes at low frequency through cell fusion, but not transdifferentiation. Nat Med. 10:494–501.