Ảnh minh họa.

Bệnh tim mạch là bệnh chiếm tỷ lệ tử vong và các biến chứng hàng đầu ở các nước phát triển và cũng đang trở thành bệnh có tỷ lệ tử vong hàng đầu ở các nước đang phát triển, trong đó có Việt Nam. Mặc dù tiến bộ của khoa học kỹ thuật hiện đại đã cho phép chữa khỏi rất nhiều bệnh tim mạch hoặc cải thiện đáng kể tiên lượng bệnh, nhưng vẫn có nhiều bệnh nhân tim mạch tiến triển tới giai đoạn muộn khó có biện pháp can thiệp hoặc không can thiệp được. Các biện pháp điều trị thường quy như thuốc, tái tưới máu cơ tim, phẫu thuật, dùng thiết bị hỗ trợ, hay ghép tim,… hoặc không thể tiến hành được hoặc có chỉ định hết sức hạn chế. Trong hoàn cảnh đó, các tiến bộ trong Y sinh học đặc biệt là tế bào gốc đã thúc đẩy một hướng tiếp cận mới trong điều trị những vấn đề nan giải trên với giả thiết là liệu pháp này có thể làm tăng sinh, khôi phục tế bào cơ tim, mạch máu nuôi tim đã bị mất chức năng không?

Đã 18 năm kể từ khi Strauer và cộng sự đã lần đầu tiên ứng dụng công nghệ tế bào gốc trên người, cho một bệnh nhân nam 46 tuổi bị suy tim sau nhồi máu cơ tim cấp. Cho tới nay, đã có hàng trăm nghiên cứu với các quy mô khác nhau được tiến hành trên hàng triệu bệnh nhân tim mạch sử dụng nhiều loại tế bào gốc có nguồn gốc đa dạng. Bước đầu cho thấy tính an toàn của biện pháp điều trị này, tuy nhiên tính hiệu quả còn nhiều tranh cãi, các nhà khoa học vẫn đang trên con đường tìm kiếm loại tế bào gốc nào là tối ưu, cũng như liều lượng, đường đưa vào cơ thể nào giúp đạt kết quả tốt nhất.

Với những bằng chứng khoa học hiện tại, tế bào gốc cho thấy hiệu quả trong điều trị suy tim sau nhồi máu cơ tim cấp, suy tim mạn tính do bệnh động mạch vành, bệnh lý động mạch chi dưới mạn tính giai đoạn thiếu máu chi trầm trọng, bệnh cơ tim giãn.

ế bào gốc phôi (embryonic stem cell): Các tế bào này lấy từ phôi 3-5 ngày tuổi. Ở giai đoạn này phôi được gọi là blastocyst và có khoảng 150 tế bào.

Các tế bào này là tế bào gốc vạn năng, nghĩa là chúng có thể phân chia thành nhiều tế bào gốc hơn hoặc biệt hóa thành bất kỳ loại tế bào nào của cơ thể.

Tuy nhiên có nhiều nghi ngờ về khả năng biệt hoá của dòng tế bào này, về nguy cơ xung đột với vật chủ theo cơ chế thải ghép và miễn dịch mạn tính, về khả năng tạo u quái khi cấy vào những cơ thể nhậy cảm, về sự không đồng bộ điện học và rối loạn nhịp tim khi biệt hoá thành cơ tim.

Tế bào gốc trưởng thành (adult stem cell): Tế bào gốc trưởng thành có mặt với số lượng ít ở hầu hết các tổ chức của cơ thể, như tủy xương và mô mỡ. Khi so sánh với tế bào gốc phôi, tế bào gốc trưởng thành hạn chế hơn về khả năng tạo ra các loại tế bào khác nhau của cơ thể.

Các dòng tế bào gốc trưởng thành đã được sử dụng trên thực tế bao gồm: tế bào gốc tuỷ xương (bone marrow stem cells), tế bào trung mô gốc (mesenchymal stem cells), nguyên bào cơ vân (skeletal myoblasts), tế bào cơ tim gốc (cardiac stem cells). Trong số đó, tế bào gốc không chọn lọc từ tủy xương (bone marrow stem cells) là nguồn tế bào gốc được ưu chuộng và sử dụng nhiều nhất là do đây là nguồn chứa sẵn nhiều dòng tế bào rất đa dạng, chưa biệt hoá như tế bào tạo máu gốc, tế bào nội mạc mạch non và tế bào trung mô gốc, do khả năng lấy tuỷ dễ dàng, không cần những thiết bị đắt tiền, phức tạp để sử dụng trên lâm sàng, rất phù hợp để cấy vào cơ tim nhờ khả năng phát triển theo nhiều kiểu khác nhau (theo đường trung mô) để hình thành tế bào cơ trơn, cơ tim, mạch máu non - vốn là ba loại tế bào chủ chốt của quả tim. Tế bào gốc từ tuỷ xương cũng rất phù hợp để ứng dụng rộng rãi trong lâm sàng do: khả năng tách trực tiếp từ dịch chọc tủy hoặc thu thập từ máu ngoại vi truyền hoàn hồi đều dễ dàng, mức độ tăng sinh cao trong môi trường nuôi, đặc tính sinh lý/hoá sinh có thể xác định chi tiết trước khi đem cấy.

Tế bào gốc cảm ứng vạn năng (induced pluripotent stem cells (iPSC)): Các kỹ thuật mới cho phép các nhà nghiên cứu tái lập trình bộ gen của các tế bào trưởng thành để tạo ra loại tế bào gốc có khả năng tương tự như tế bào gốc phôi. Đây là dòng tế bào gốc rất hứa hẹn với đặc tính biệt hoá vạn năng của chúng mang lại. Tuy nhiên, các yếu tố sao chép tham gia trong quá trình tạo tế bào mới như cMyc, Oct4 và Klf4 được phát hiện có liên quan đến quá trình hình thành u quái. Ngoài ra, hiệu lực sản sinh của tế bào gốc cảm ứng vạn năng không cao, và không đồng nhất giữa các dòng tế bào gốc dẫn đến hiệu quả không tiên đoán được. Mặc dù vậy, với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ, các nhược điểm này có thể sẽ sớm được khắc phục và mang lại những ứng dụng vô cùng triển vọng của dòng tế bào gốc cảm ứng vạn năng.

Các phương thức cấy ghép tế bào gốc trong điều trị các bệnh lý tim mạch

Mục đích của bất kỳ phương thức cấy nào đều nhằm đưa đến mô đích một lượng tế bào đủ lớn và duy trì tối đa hiện diện của chúng tại chỗ, vì thế rất cần tính tới vị trí cấy ghép (ảnh hưởng đến khả năng sống ngắn hạn và cả khả năng biệt hoá), khả năng kết dính, xuyên thành mạch và vào mô. Thực tế, các nghiên cứu hiện nay thường áp dụng các đường cấy ghép tế bào gốc như sau:

Truyền qua đường động mạch vành

Truyền qua đường động mạch vành chọn lọc được thực hiện bằng cách bơm căng một bóng nong động mạch vành (ĐMV) (over-the-wire balloon) để gây tắc tạm thời, sau đó truyền tế bào gốc qua lòng của quả bóng nong nói trên nhằm kéo dài tối đa thời gian tiếp xúc giữa các tế bào gốc và mạng lưới vi mạch tận của ĐMV. Số lượng mỗi lần truyền khoảng 3-5 ml, chứa khoảng 10 triệu tế bào gốc đơn nhân. Trong một lần tiến hành thủ thuật có thể tiến hành truyền nhiều lần, với mỗi lần lên bóng khoảng 3 phút và nghỉ 3 phút.

Kỹ thuật này tương đối đơn giản, có thể thực hiện nhanh chóng trong chưa đầy một giờ. Các nghiên cứu hiện nay cho thấy đây là phương pháp hiệu quả, khá đơn giản và tiện dụng.

Tuy nhiên, nhược điểm là tỷ lệ tế bào gốc cư trú lại được cơ tim thấp, tác giả Hofman đã tiến hành đánh dấu các tế bào gốc tuỷ xương bằng 18 - fluorodeoxyglucose trước khi tiêm vào động mạch vành, kết quả cho thấy chỉ có khoảng 1,3% đến 2,6% số lượng tế bào này đến và cư trú lại được vào cơ tim. Có thể có hiện tượng tắc vi mạch khi nguồn tế bào gốc là những tế bào có kích thước lớn như tế bào trung mô gốc hoặc nguyên bào cơ vân, và không thể truyền tế bào gốc với những mạch đã tắc mà không thể tái thông.

Cơ chế hoạt động của tế bào gốc trong điều trị các bệnh lý tim mạch Biệt hoá thành các tế bào cơ tim

Về mặt lý thuyết, sự biệt hoá của tế bào gốc thành tế bào cơ tim, mạch máu có vẻ là cách giải thích hợp lý nhất. Tuy nhiên, qua theo dõi, 90% tế bào sẽ bị rửa trôi trong vòng 24 giờ đầu, và có tới 90% các tế bào còn bám trụ lại được sẽ bị chết trong tuần đầu. Vì vậy, chỉ có dưới 1% các tế bào gốc được tiêm vào có thể được gắn kết vào vùng cơ tim tổn thương trong thời gian dài sau đó.

Tương tự, tế bào cơ tim gốc – là tế bào gốc đa năng, có thể biệt hoá thành tế bào cơ tim, tế bào nội mô và tế bào cơ trơn mạch máu qua các thử nghiệm in vitro. Tuy nhiên, trên các thử nghiệm trên chuột và lợn là các đối tượng nghiên cứu bị suy tim mãn tính sau NMCT, kết quả cho thấy sự cải thiện chức năng thất trái và số lượng tế bào được biệt hoá là không tương xứng. Chính vì vậy, các cơ chế khác đóng vai trò chủ chốt hơn được trình bày ngay sau đây.

Hiệu ứng cận tiết

Hiệu ứng cân tiết được coi là cơ chế quan trọng nhất tạo ra hiệu quả của tế bào gốc trong điều trị các bệnh lý tim mạch bằng cách tiết ra các chất tín hiệu như cytokin, chemokine, các yếu tố tăng trưởng, exosome và các tiểu phân tử trong tuần hoàn ra các mô xung quanh. Điều này giúp hoạt hoá quá trình tân tạo bao gồm hoạt hoá các tế bào cơ tim gốc nội sinh, tân tạo mạch máu, ức chế quá trình tự chết của tế bào theo chương trình (apoptosis), tái cấu trúc chất nền ngoại bào. Kết quả, chức năng thất trái được cải thiện, cơ tim được sửa chữa.

Hoạt hóa các tế bào cơ tim gốc nội sinh

Tang và cộng sự trong thử nghiệm lâm sàng với đối tượng nghiên cứu là chuột bị suy tim sau NMCT, đã tìm thấy tế bào cơ tim gốc được hoạt hoá không những ở vùng bị nhồi máu và cả vùng lân cận. Từ đó cho thấy giả thiết hiệu quả cận tiết giúp hoạt hoá các cơ tế bào cơ tim gốc. Chính các tế bào cơ tim gốc này lại tiết ra các yếu tố tăng trưởng làm thu hút các tế bào khác đến cư trú và biệt hoá thành cơ tim, mạch máu.

Khởi phát quá trình tân sinh mạch

Các tế bào gốc có thể khởi phát quá trình tân sinh mạch bằng cách tiết ra các chemokine - yếu tố bắt nguồn từ tế bào đệm (stromal cell–derived factor-1) và các yếu tố tăng sinh mạch máu (proangiogenic factors). Các tế bào tiền thân nội mạc (endothelia progenitor cells) di cư đến vùng cơ tim bị thiếu máu sẽ tiết ra enzyme tổng hợp Nitric oxide cảm ứng (inducible nitric oxide synthase) tại nội mô và kéo dài thời gian sống của tế bào này.

Đây là cơ chế đóng vai trò quan trọng trong các trường hợp tắc mạn tính động mạch vành, khi mà vùng cơ tim bị thiếu máu nhưng vẫn còn khả năng sống sót. Sự tăng sinh mạch giúp cải thiện tình trạng hệ thống mạch máu nghèo nàn ở những bệnh nhân này. Trên lâm sàng, việc cải thiện tuần hoàn bàng hệ này giúp cải thiện chức năng co bóp của cơ tim.

Ức chế quá trình tự chết của tế bào theo chương trình (apoptosis)

Hàng loạt các nghiên cứu đã cho thấy các yếu tố cận tiết như yếu tố tăng trưởng insulin-1 (insulin growth factor-1) được tiết ra bởi các tế bào gốc có thể giúp ức chế quá trình apoptosis. Nghiên cứu của Bonaros và cộng sự cho thấy khi kết hợp nguyên bào cơ vân và tế bào AC133+ giúp cải thiện chức năng cơ tim thông qua hạn chế apoptosis.

Kết quả nghiên cứu cho thấy, Liệu pháp tế bào gốc là một hướng tiếp cận có rất nhiều hứa hẹn trong điều trị các bệnh tim mạch nan giải (suy tim sau nhồi máu cơ tim cấp, đau ngực kháng trị ở BN bị hội chứng mạch vành mãn tính, suy tim mạn, bệnh cơ tim giãn, bệnh động mạch chi dưới giai đoạn thiếu máu chi trầm trọng,…). Tuy vậy, các kết quả trong các nghiên cứu còn chưa thống nhất do vẫn còn nhiều câu hỏi về những vấn đề mấu chốt như nên lựa chọn loại tế bào gốc nào, mật độ/số lượng tế bào tối ưu, đường cấy, thời gian cấy, vùng mô đích hiện vẫn đang được nghiên cứu, thử nghiệm. Trong đó, liệu pháp tế bào gốc trong điều trị suy tim nặng sau NMCT cấp là hướng có nhiều nghiên cứu và có kết quả khả quan nhất, hầu như đã sẵn sàng cho thực hành thường quy và đã được ứng dụng trên lâm sàng tại một số nước. Kết quả nghiên cứu tại Việt Nam cũng cho thấy lợi ích ở nhóm bệnh nhân này. Hiện nay chưa có khuyến cáo chính thức của các hiệp hội Tim mạch trên thế giới về sử dụng thường quy liệu pháp tế bào gốc trong điều trị các bệnh lý tim mạch.

dtphong