Автореферат и диссертация по медицине (14.03.03) на тему:Oцeнкa эффeктивнocти интpaмиoкapдиaльнoгo ввeдeния aутoлoгичныx мoнoнуклeapoв кpacнoгo кocтнoгo мoзгa и иx гoмoгeнизaтa нa peгeнepaцию миoкapдa пpи ocтpoм инфapктe миoкapдa

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет

им. Х.М. Бербекова

04201454779

Борукаев Ислам Заудинович

Оценка эффективности интрамиокардиального введения аутологичных мононуклеаров красного костного мозга и их гомогенизата на регенерацию миокарда при остром инфаркте миокарда.

14.03.03 - патологическая физиология ^ 14.01.05-кардиология

Диссертация На соискание ученой степени кандидата медицинских наук.

Научный руководитель: доктор медицинских наук, профессор Уметов Мурат Анатольевич.

Нальчик - 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ_5

ВВЕДЕНИЕ_6

ГЛАВА 1.

Современные достижения и перспективы в лечении острого инфаркта миокарда и профилактики хронической сердечной недостаточности_12

1.1. Основные подходы в лечении ИБС и их недостатки_ 12

1.2. Альтернативные методы лечения ИБС_ 14

1.2.1. Терапевтический ангиогенез_15

1.2.2. Клеточная регенеративная терапия_ 16

1.3. Клеточная кардиомиопластика - новое направление в лечении

острого ИМ и профилактике ХСН_ 18

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ_30

2.1. Экспериментальная часть:_ 30

2.1.1. Получение мононуклеаров красного костного мозга (МККМ)_30

2.1.2. Получение гомогенизата (цитокинов, факторов роста) красного костного мозга_ 30

2.1.3. Моделирование ИМ и введение МККМ и гомогенизата ККМ лабораторным животным_31

2.1.4. Определяемые клинические параметры и критерии их оценки_ 32

2.2. Клиническая часть_36

2.2.1. Дизайн исследования_37

2.2.2. Критерии включения и исключения_38

2.2.3. Распределение пациентов по группам_38

2.2.4. Клеточная терапия_ 39

2.2.5. Определяемые клинические параметры и критерии их оценки_40

2.3. Статистическая обработка материала_44

ГЛАВА 3. Результаты собственных исследований_ 46

3.1. Экспериментальные исследования_46

3.1.1. Течение ИМ у крысы_46

3.1.2. Морфометрическая характеристика миокарда крыс 48

3.1.3. Морфологическая характеристика миокарда крыс контрольной и опытной группы_51

3.1.4. Оценка влиния интрамиокардиального введения МККМ и цитокинов, факторов роста на функции автоматизма и проводимости сердца крысы_58

3.2. Клинические исследования_ 63

3.2.1. Влияние трансплантации МККМ на частоту неблагоприятных событий и течение ХСН через 3 и 6 месяцев после ИМ_63

3.2.2. Лекарственная терапия через 3 и 6 месяцев после острого ИМ_70

3.2.3. Влияние клеточной кардиомиопластики аутологичными МККМ на показатели общего анализа крови через 6 месяцев после ИМ_72

3.2.4. Динамика показателей липидного спектра_73

3.2.5. Оценка повреждающего эффекта интрамиокардиальной трансплантации МККМ_74

3.2.6. Оценка влияния клеточной терапии на насосную функцию сердца_75

3.2.7. Динамика некоторых параметров геометрии, линейных размеров сердца после острого ИМ_79

3.2.8. Динамика сократительной функции сердца после острого ИМ по данным эхокардиографии, стресс-эхокардиографии_82

3.2.9. Влияние клеточной кардиомиопластики аутологичными МККМ на частоту возникновения злокачественных аритмий у больных, перенесших ИМ_88

ГЛАВА 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ_91

ВЫВОДЫ_104

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ_105

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ_ 106

ПРИЛОЖЕНИЯ 119

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АД - артериальное давление

ИАПФ - ингибиторы ангиотензинпревращающего фермента

ИБС - ишемическая болезнь сердца

ИМ - инфаркт миокарда

ИСКА - инфаркт-связанная коронарная артерия

КДИ - конечный диастолический индекс

кдо - конечный диастолический объём

КСО - конечный систолический объём

КШ - коронарное шунтирование

лж - левый желудочек

мккм - мононуклеарные клетки костного мозга

св - сердечный выброс

ск - стволовая клетка

УО - ударный объём

ФВ - фракция выброса

ФК - функциональный класс

хсн - хроническая сердечная недостаточность

ЧКВ - чрескожное коронарное вмешательство

чсс - частота сердечных сокращений

ЧТКА - чрескожная транслюминальная коронарная ангиопластика

ЭКГ - электрокардиограмма

м среднее арифметическое

стандартное отклонение

ВВЕДЕНИЕ

Инфаркт миокарда (ИМ) - является одной из основных причин смертности и инвалидизации населения в развитых странах.

В России частота инфаркта миокарда в различных регионах колеблется от 2 до 5 на 1000 мужчин в год в возрасте от 25 до 64 лет. Ежегодно в Российской Федерации из 100 тысяч человек только от инфаркта миокарда умирают 330 мужчин и 154 женщины. Среди общей смертности сердечнососудистые заболевания составляют 57%. От хронической сердечной недостаточности (ХСН) умирают от 880 000 до 986 000 человек [14].

Современная фармакотерапия, включающая в себя фибринолитики, антиагреганты, ингибиторы ангиотензин-превращающих ферментов, ß-блокаторьт, антагонисты кальция и нитраты, дает позитивные клинические результаты [106]. Но, она оказывается недостаточно эффективной в предотвращении процессов ремоделирования миокарда, так как не обеспечивает фактическое замещение утраченных кардиомиоцитов. Сохраненный жизнеспособный миокард и симптомы рецидивирующей ишемии являются общепризнанными критериями, указывающими на необходимость выполнения коронарной реваскуляризации у больных с постишемической левожелудочковой дисфункцией [87].

Баллонная ангиопластика со стентированием коронарных артерий позволяет значительно улучшить состояние пациента, восстановить коронарный кровоток, но не решает проблему поврежденной инфарктом ткани миокарда [108]. Аорто-коронарное шунтирование, несмотря на значительную эффективность, имеет ограничения при дистальных поражениях и анатомически узких сосудах пациента, а также рассыпном типе кровоснабжения сердца [91].

Аллогенная трансплантация сердца показана при тяжелой хронической сердечной недостаточности при неэффективной фармакотерапии, но в связи с отсутствием достаточного количества доноров, применение данного метода ограничено [41]. Использование механических заменителей ЛЖ ограничено в связи с развитием множеств осложнений (тромбоз, тромбоэмболия).

В последнее время все большее внимание уделяется методу клеточного кардиомиогенеза в лечении больных с ИБС.

В связи с этим разрабатываются новые способы регенерации пораженного миокарда на основе современных достижений молекулярной и клеточной биологии. Таким новым направлением в кардиологии и кардиохирургии является использование клеток костного мозга. Клеточная кардиомиопластика - современный метод лечения инфаркта миокарда, нацеленный на замещение поврежденных кардиомиоцитов путем трансплантации и мобилизации стволовых клеток. Главная цель методики -улучшение сократительной функции поврежденного миокарда и усиление кровоснабжения миокарда за счет улучшения регионарной микроцикуляции. Данное обстоятельство возможно путем сохранения и увеличения количества здоровых кардиомиоцитов и улучшения перфузии ишимизированной зоны миокарда путем стимуляции неоангиогенеза и неоваскуляризации. По данным, полученным в 2004 Шаховым В.П.и Поповым C.B., это возможно за счет способности клеток костного мозга участвовать в регенерации поврежденного миокарда. В терапии инфаркта миокарда используют различные клетки костного мозга: гемолитические стволовые клетки, эндотелиальные прогениторные клетки, мезенхимальные стромальные клетки, мононуклеарные клетки костного мозга. Применяется как аллогенная, так и аутологичная трансплантация клеток, причем наиболее перспективным считается трансплантация аутологичных клеток в связи с отсутствием необходимости иммуносупрессивной терапии и отсутствием этических и юридических проблем. Наибольшую популярность получила аутотрансплантация мезенхимальных стромальных и мононуклеаров крастного костного мозга.

Клеточная кардиомиопластика включает в себя три основных подхода: - проведение локальной терапии цитокинами.

-введение колонийстимулирующих факторов для мобилизации выхода резидентных клеток костного мозга, -трансплантация стволовых клеток.

Многочисленные экспериментальные работы посвещенные данной проблеме показывают положительный эффект трансплантации этих клеток на регенерацию поврежденного миокарда. Однако, многие проблемы в этой области медицины остаются нерешенными и требуют дальнейшего исследования. К примеру, все еще не определен наиболее эффективный тип клеток и оптимальный способ их введения для восстановления миокарда.

Цель работы

Провести сравнительную оценку влияния аутологичных мононуклеа-ров красного костного мозга и гомогенизата из них на регенерацию миокарда при остром инфаркте миокарда в эксперименте на лабораторных животных и в клиническом исследовании.

Задачи исследования

1. Определить оптимальный способ получения мононуклеаров красного костного мозга и гомогенизата из них у крыс для последующей аутотрансплантации.

2. На модели инфаркта миокарда у крыс изучить эффект интра-миокардиальной доставки аутологичных мононуклеаров и гомогенизата из них, содержащего цитокины и факторы роста, в пограничную зону инфаркта миокарда.

3. Сравнить эффект клеточного и цитокинового воздействия на динамику образования постинфарктного рубца левого желудочка с помощью макроскопического и гистологического исследования.

4. Оценить влияние клеточной кардиомиопластики на динамику насосной функции сердца и формирование хронической сердечной недостаточности у больных, перенёсших острый инфаркт миокарда.

5. Изучить возможные негативные эффекты клеточной терапии ауто-логичными мононуклеарами у больных, перенёсших острый инфаркт миокарда.

Научная новизна исследования

Впервые на модели инфаркта миокарда проведено сравнение влияния трансплантации мононуклеаров красного костного мозга и гомогенизата из них, содержащего цитокины и факторы роста, при интрамиокардиальном введении на течение инфаркта миокарда у крыс. Полученные данные свиде-

тельствуют о негативном влиянии гомогенизата на течение инфаркта миокарда, в отличие от аутологичных мононуклеаров крас-ного костного мозга.

Впервые проведена оценка морфофункционального состояния миокарда крыс после трансплантации мононуклеарных клеток с ис-пользованием инструментальных методов обследования.

Впервые в клиническом исследовании показано достоверное снижение выраженности явлений ХСН и повышение качества жизни в течение 6 месяцев после клеточной терапии аутологичными МККМ у больных с ИМ.

Практическая значимость исследования

Данные, полученные в исследовании, являются теоретической основой для применения кле-точных технологий в лечении инфаркта миокарда и хронической сер-дечной недостаточности.

Результаты исследования доказывают положительное влияние аутологичными МККМ на процессы регенерации и ремоделирования миокарда у больных, перенёсших ИМ, что позволяет считать их трансплантацию эффективным и безопасным методом клеточной кардиомиопластики.

На основании полученных результатов определены рекомендемые сроки и оптимальный метод трансплантации МККМ больным, перенёсшим острый ИМ.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту

1. Введение мононуклеаров красного костного мозга оказывает выраженное положительное влияние на морфофункциональное состояние миокарда в разные сроки наблюдения после коронароокклюзии.

2. Применение гомогенизата из красного костного мозга приводит к увеличению размера зоны повреждения и ухудшению функционального состояния миокарда на модели инфаркта миокарда у крыс.

3. Интракоронарная трансплантация аутологичных мононуклеаров больным, перенёсшим острый инфаркт миокарда, является безопасным методом лечения, не обладает кардиотоксическим эффектом, не оказывает влияния на электрическую стабильность миокарда в послеоперационном

периоде, развитие рестеноза и степень выраженности коронарной недостаточности, не повышает летальность по результатам 6-месячного наблюдения.

4. Клеточная кардиомиопластика уменьшает выраженность явлений хронической сердечной недостаточности в ближайшем и отдалённом послеоперационном периоде.

Апробация работы и публикации

По теме диссертации опубликовано 9 научных работ, из них 4 - в журналах, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки Российской Федерации.

Материалы диссертационного исследования доложены на студенческой научной конференции Санкт-Петербургского государственного медицинского университета им. акад. И.П. Павлова (Санкт-Петербург, 2011); конкурсе научно-исследовательских разработок молодых ученых до 30 лет Санкт-Петербургского Государственного медицинского университета им. акад. И.П. Павлова (Санкт-Петербург, 2011), Юбилейной научной конференции кафедры общей хирургии Санкт-Петербургской государственной медицинской академии им. И.И. Мечникова (Санкт-Петербург, 2011); научно-практической интернет-конференции Проект 8\\/ог1с1 «Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании» (Украина, 2011); Международной научно-практической конференции, посвященной памяти профессора А.О. Шомахова «Вопросы и перспективы развития медицинской науки и практики на современном этапе» (Нальчк, 2012); II конгрессе кардиологов Кавказа (Нальчк, 2012).

Апробация диссертации состоялась на совместном заседании кафедр пропедевтики внутренних болезней, факультетскойтерапии и госпитальной терапии медицинского факультета Кабардино-Балкарского государственного университета им. Х.М. Бербекова.

Внедрение результатов работы в практику

Результаты исследования внедрены в учебный процесс и практическую работу кафедр факультетской терапии медицинского факультета ГБОУ ВПО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова» Минздрава России и факультетской хирургии ГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им И.П. Павлова» Минздрава России, Государственного бюджетного учреждения министерства здравоохранения Кабардино-Балкарской республики «Кардиологический центр».

Личный вклад соискателя

Автором сформулированы цель, задачи и дизайн исследования, проведён анализ отечественных и зарубежных источников литературы по теме диссертации, обеспечены организация и реализация экспериментального и, совместно с коллегами, клинического этапов исследования. Диссертантом осуществлён анализ и интерпретация экспериментальных и клинических данных, выполнена математическая обработка результатов, их обсуждение, сформулированы выводы и практические рекомендации.

Объем и структура диссертации

Диссертация изложена на 125 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов собственных исследований и их обсуждения, выводов и списка литературы, включающего 22 отечественных и 93 иностранных источников. Работа иллюстрирована 22 таблицами и 34 рисунками.

ГЛАВА 1

Современные достижения и перспективы в лечении острого ИМ и

профилактики ХСН

Сердечно - сосудистые заболевания являются одной из главных причин смертности населения, превосходя экзогенные причины и онкологические заболевания. Основное место среди заболеваний сердечно-сосудистой системы у взрослых занимает ишемическая болезнь сердца. Острый инфаркта миокарда проявляется гибелью кардиомиоцитов с последующим замещением некротизированного участка соединительной тканыо, что приводит к снижению насосной функции сердца и развитию сердечной недостаточности. Ведущими факторами возникновения ХСН после инфаркта миокарда являются размер инфарцированного миокарда и состояние коронарного русла [39]. Гибель кардиомиоцитов, артериол и капилляров в зоне инфаркта миокарда необратима, что в последующем ведёт к формированию рубцовой ткани [88], ремоделированию сердца и, в конечном итоге, приводит к возникновению ХСН. Современные методы лечения ХСН, направленные на улучшение прогноза болезни, основаны на предотвращении гибели кардиомиоцитов (некроза и апоптоза); улучшении насосной функции сердца (повышение сердечного выброса и ресинхронизация сердечной деятельности); уменьшении ремоделирования сердца (дилатации камер); увеличении жизнеспособного миокарда (выход кардиомиоцитов из спячки или создание новых клеток). Для воздействия на эти мишени в настоящее время используют широкий спектр лекарственных препаратов и немедикаментозных методов лечения.

1.1. Основные подходы в лечении ишемической болезни сердца и их

недостатки

Существует 3 принципиальных подхода в лечении ИБС: - Профилактика ИБС: а именно - изменение образа жизни, условий окружающей среды, социальных и экономические аспектов жизни, борьба с

курением табака, борьба с избыточной массой тела и сидячим, малоактивным образом жизни);

- трансплантация донорского сердца или механического искусственного

ЛЖ.

- Ограничение зоны