OBJETIVO: Este estudo tem por objetivo avaliar os efeitos, no seguimento de 6 meses, do transplante autólogo, transendocárdico, de células mononucleares da medula óssea (TACMMO), sobre os sintomas, capacidade de exercício, perfusão e contratilidade miocárdica nos portadores de cardiopatia isquêmica grave. MÉTODOS: Vinte e um pacientes foram incluídos neste estudo prospectivo (os 14 primeiros pacientes, grupo tratado; os 7 últimos pacientes, grupo controle). Inicialmente todos os indivíduos foram submetidos à avaliação clínica e laboratorial, teste ergométrico, ecocardiograma, cintilografia miocárdica e Holter de 24 horas. As CMMO foram isoladas, lavadas e diluídas em salina 0,9% para injeção transendocárdica em áreas de miocárdio viável no grupo tratado, (15 injeções de 0,2 ml). Todos os pacientes foram reavaliados ao final de 2 e 6 meses de acompanhamento. RESULTADOS: Os dados demográficos e demais características não diferiram significativamente entre os grupos na avaliação inicial. Não foram observados eventos adversos maiores relacionados ao TACMMO. Ao final de 6 meses, houve redução da área isquêmica na imagem de perfusão nuclear (p=0,05) e melhora significativa dos sintomas, da capacidade funcional e da função global do ventrículo esquerdo. CONCLUSÃO: Este estudo demonstra a segurança da realização de injeções transendocárdicas de CMMO em humanos com cardiopatia isquêmica associada a grave disfunção ventricular. Os efeitos observados em curto prazo foram mantidos até 6 meses de acompanhamento.
Melhora sintomática e da capacidade de exercício após o transplante autólogo, transendocárdico, de células mononucleares da medula óssea em pacientes com cardiopatia isquêmica grave, sustentada até o sexto mês de evolução
Rio de Janeiro, RJ - Houston, TX - USA
Hospital Pró-Cardíaco, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Texas Heart Institute, CAPES do Brasil
Em função do aprimoramento das diversas técnicas de revascularização miocárdica, percutâneas ou cirúrgicas, permitir resultados cada vez mais efetivos quanto à redução da morbidade e mortalidade de coronariopatas agudos e crônicos, o número de pacientes com cardiomiopatia isquêmica cresce progressivamente e é responsável por mais da metade de todas as internações por insuficiência cardíaca, gerando no Brasil, segundo dados do DATASUS, mais de 400.000 internações/ano 1.
A taxa de mortalidade entre os pacientes com cardiomiopatia isquêmica é elevada e torna-se ainda maior no subgrupo de pacientes com insuficiência cardíaca, superando a taxa de 30% ao ano2. Devido à elevada morbidade e mortalidade, estes casos consomem uma grande quantia dos recursos do sistema de saúde.
Entender as características clínicas desta população é fundamental para que possamos identificar e desenvolver novas técnicas capazes de suprir as necessidades desta parcela de pacientes.
Várias estratégias terapêuticas vêm sendo testadas para o tratamento tanto dos secundários à disfunção ventricular quanto daqueles secundários ao déficit perfusional, crônico e refratário às técnicas disponíveis de revascularização miocárdica. Estas estratégias incluem o uso intermitente ou em longo prazo de uroquinase3-5; neuroestimulação6; revascularização transmiocárdica por laser, radiofreqüência ou mecânica7-12 e neoangiogênese através do implante de fatores de crescimento endoteliais 13-20. Nenhuma destas técnicas, no entanto, a despeito de alguns anos de desenvolvimento, demonstrou efetividade no sentido de alterar o mau prognóstico destes pacientes, de forma a justificar seu emprego clínico rotineiro7-12.
Mais recentemente, alternativas relacionadas à terapia celular começaram a ser desenvolvidas. Vários estudos recentes vêm sugerindo que células originadas na medula óssea (MO) também participam intensamente da regeneração de várias estruturas do sistema cardiovascular.
O implante de células para o tratamento de doenças cardiovasculares encontra-se sob investigação em vários centros no mundo. Várias linhagens celulares têm sido investigadas em modelos experimentais21-26 e as primeiras séries de casos em humanos já foram descritas27-31.
Duas fontes de células foram utilizadas em humanos até o momento: a musculatura esquelética (origem dos mioblastos)29 e a medula óssea (fonte de células tronco nos adultos)31,32.
É consistente na literatura internacional, a utilização de células originadas da MO em experimentos de neovascularização utilizando a via intracoronariana, a transendocárdica e a transepicárdica. Em modelos experimentais de isquemia miocárdica aguda e crônica22,33-43, o implante de células mononucleares de medula óssea (CMMO) foi capaz de melhorar a contração e a perfusão miocárdica22,41,42,44,45. Tais resultados foram reproduzidos em estudo clínicos recentes, de fase 1, em humanos30,31,46-49, incluindo nossa publicação anterior quando avaliamos a segurança deste procedimento50.
Este estudo tem por objetivo avaliar a evolução clínica até seis meses após o TACMMO, sob a hipótese de que este tratamento é capaz de promover neovascularização e, conseqüentemente, resultar em melhora sintomática e da capacidade de exercício em pacientes com cardiopatia isquêmica grave, sem indicação para outras alternativas de revascularização48.
Estudo prospectivo, não randomizado, de 21 pacientes com cardiopatia isquêmica grave e sem outra opção de terapia de revascularização miocárdica, percutânea ou cirúrgica (
Os critérios de inclusão foram: 1) doença arterial coronariana crônica com defeito de perfusão reversível detectado pela cintilografia miocárdica (SPECT); 2) fração de ejeção (FE) do ventrículo esquerdo (VE) < 40%; 3) inelegibilidade para revascularização miocárdica percutânea ou cirúrgica, avaliada pela coronariografia; 4) termo de consentimento livre e esclarecido assinado. A inelegibilidade para procedimentos de revascularização miocárdica cirúrgica ou percutânea foi determinada por 2 comitês: um comitê cirúrgico composto por 2 cirurgiões cardiovasculares e um cardiologista clínico, e um comitê intervencionista formado por 2 cardiologistas intervencionistas e um cardiologista clínico. Os critérios de exclusão foram: 1) dificuldade em obter acesso vascular para procedimentos percutâneos; 2) história de neoplasia ou outra co-morbidade prévia ou concomitante que pudesse ter impacto na sobrevida em curto prazo deste paciente; 3) arritmias ventriculares malignas; 4) aneurisma do VE; 5) anormalidades laboratoriais inexplicadas; 6) tecido ósseo com aspecto radiológico anormal; 7) doença hematológica primária; 8) infarto agudo do miocárdio nos 3 meses prévios a inclusão no protocolo; 9) presença de trombo intraventricular; 10) instabilidade hemodinâmica no momento do procedimento; 11) fibrilação atrial; ou 12) qualquer condição que, no julgamento do investigador, pudesse colocar o paciente em risco.
Os sintomas de angina e insuficiência cardíaca seguiram a Classificação da Sociedade Canadense de Cardiologia (CSCC) e da Associação do Coração de Nova Iorque (NYHA, do inglês
As seguintes avaliações foram realizadas: teste ergométrico (protocolo de rampa), com utilização do pico de VO2 para avaliação do consumo máximo de oxigênio; ecocardiograma uni e bidimensional com Doppler, utilizando a técnica de Simpson; cintilografia miocárdica com estresse farmacológico com dipiridamol, dosagem de peptídeo natriurético cerebral (BNP, do inglês
Os pacientes do grupo tratado foram submetidos à avaliação invasiva através de coronariografia, ventriculografia esquerda e mapeamento eletromecânico imediatamente antes do procedimento de injeção e 4 meses após. O sistema
Os pacientes do grupo controle foram submetidos somente aos exames não invasivos descritos neste protocolo. Ambos os grupos tratado e controle foram submetidos à reavaliação no seguimento de 2 e 6 meses, utilizando os mesmos procedimentos realizados na avaliação inicial. Cabe ressaltar que todos os pacientes estavam com o tratamento clínico pleno, na dose máxima tolerada, no momento da inclusão no protocolo, sendo que 50% dos pacientes do grupo controle e 70% dos pacientes do grupo tratado estavam em tratamento com betabloqueador no início do protocolo (p=NS) (
A caracterização dos marcadores de diferenciação leucocitária por citometria de fluxo e a avaliação funcional também foram realizadas em uma fração das células obtidas. A capacidade clonogênica dos progenitores hematopoiéticos foi avaliada pelas unidades formadoras de colônias de granulócitos e macrófagos, conforme previamente descrito51. Culturas de bactérias e fungos das preparações de células clinicamente utilizadas foram realizadas.
Cada ponto de injeção foi cuidadosamente avaliado antes das injeções, utilizando-se os seguintes critérios: 1) posição perpendicular do cateter na parede do ventrículo esquerdo; 2) excelente estabilidade do cateter (
As diferenças nas características demográficas, entre os grupos, foram avaliadas através do teste qui-quadrado. Teste exato de Fisher e Teste T foram utilizados para as variáveis discretas e contínuas, respectivamente. A comparação das mudanças ocorridas entre a fase inicial e o seguimento de 2 e 6 meses no grupo tratado e no grupo controle foi feita através do teste ANOVA para medidas repetidas. A avaliação das mudanças ocorridas ao longo do seguimento de 6 meses do grupo tratado em relação ao grupo controle foi feita através do modelo ANOVA para medidas repetidas, incluindo a interação entre os dois grupos, com análise Pos hoc de Kruskal-Wallis para variáveis não paramétricas e para variáveis contínuas com distribuição assimétrica. Análise Pos hoc com correção de Bonferroni foi realizada para variáveis contínuas, com distribuição normal. Um valor de p<0,05 foi considerado estatisticamente significativo.
O Comitê de Ética em Pesquisas envolvendo seres humanos do Hospital Pró-Cardíaco e a Comissão Nacional de Ética em Pesquisa (CONEP) aprovaram o protocolo de pesquisa.
Não houve diferenças quanto às características clínicas entre os grupos (
As características da população celular estão descritas na
Não houve complicações maiores relacionadas ao procedimento. Um paciente teve um episódio transitório de congestão pulmonar que foi tratado com diuréticos e dobutamina. Nenhuma arritmia sustentada foi observada durante o procedimento. Não foi detectado caso algum de derrame pericárdico nos exames seriados de ecocardiografia realizados nas 48 horas após o procedimento. Todos os pacientes tiveram alta hospitalar 48 horas após o procedimento de injeção conforme previsto no protocolo.
Um paciente do grupo controle morreu 2 semanas após a entrada no estudo e não foi incluído na análise. Um paciente do grupo tratado morreu na 14ª semana de seguimento por morte súbita, precedida por precordialgia de forte intensidade. Os familiares recusaram a necropsia.
Os pacientes do grupo tratado apresentaram menos sintomas de insuficiência cardíaca e angina após 2 e 6 meses de seguimento quando comparados ao grupo controle (p=0,0001 e 0,008, respectivamente).
Não houve incidência de arritmias ventriculares graves na análise pelo holter realizado nas 24 horas imediatamente após o procedimento e nos seguimentos de 2 e 6 meses. Houve uma tendência à redução no número de extra-sístoles ventriculares de 4.445±8.512/24h para 941±1.244/24h (p=0,08) mantendo este padrão até o 6º mês de seguimento. O percentual de ESV variou não significativamente de 3,8±6,8% para 0,9±1,14% em 2 meses e para 0,95±1,28% em 6 meses.
No acompanhamento de 6 meses, dentre todos os valores laboratoriais (
Na avaliação iniciada a geometria ventricular diferiu significativamente entre os grupos. O grupo controle apresentou volumes sistólico e diastólico finais menores (p<0,001) assim uma FE inicial maior (p=0,054). No entanto, no seguimento de 6 meses a FE diminuiu de forma significativa no grupo controle (p=0,05), o que não aconteceu no grupo tratado. Os volumes cavitários se mantiveram inalterados em ambos os grupos.
O pico de VO2 foi semelhante entre os 2 grupos na avaliação inicial e ocorreu aumento significativo após 2 meses no grupo tratado (de 17,96±8,78 para 23,40±8,30, p=0,01), que se manteve (24,20±7,50) aos 6 meses de seguimento (p=0,05), o que não foi observado no grupo controle (
O tamanho do total de defeito de perfusão reversível (TDPR) (isquemia) e o percentual de defeito de perfusão em repouso (PDPR) com 50% de atividade (cicatriz) foi semelhante entre os grupos na avaliação inicial. Não houve variação do PDPR 50% em 2 ou 6 meses, em ambos os grupos. No grupo tratado houve redução absoluta, significativa, de 10% do DPRT (p=0,022) ao final de 2 meses (redução relativa de 73%) diferindo de forma significativa em relação ao grupo controle. Ao final de 6 meses, esta redução absoluta da área isquêmica perdeu 4% do seu impacto inicial, porém, mantendo uma redução absoluta (em relação à avaliação inicial) de 6% (
Este estudo descreve, pela primeira vez, a evolução de médio prazo (6 meses) de pacientes submetidos ao transplante transendocárdico com células autólogas mononucleares da medula óssea por meio de injeções transendocárdicas em pacientes com grave disfunção ventricular. Estes resultados sugerem que a injeção de CMMOs é uma terapia segura, tanto no curto prazo 50, quanto em sua evolução de 6 meses.
Existem estudos em modelos experimentais na literatura que embasam a possibilidade da neovascularização em tecidos isquêmicos com o transplante de CMMO. Nosso grupo demonstrou em ratos a capacidade de células da medula óssea gerarem um processo angiogênico, o que ficou demonstrado através de dados funcionais e histopatológicos55. Outros grupos obtiveram resultados semelhantes, incluindo Fuchs e Kawamoto que estudaram porcos com isquemia miocárdica crônica induzida por implante de constritores na coronária e que a seguir foram submetidos ao transplante de CMMO. Os animais foram avaliados antes de 1 mês, incluindo a análise histopatológica, e os autores observaram melhora da perfusão miocárdica relacionada ao desenvolvimento de novos vasos22,40. Portanto, neste estudo, a melhora da perfusão miocárdica observada nas áreas injetadas no grupo de pacientes tratados pode ter como um de seus mecanismos a angiogênese. Embora não descrito nos resultados, a maioria dos pacientes referiu melhora dos sintomas a partir da segunda semana, o que só pôde ser demonstrado em 8 semanas conforme o desenho do estudo.
A demonstração objetiva da melhora de perfusão é fundamental quando estamos lidando com técnicas de angiogênese, as quais contam com dados da literatura demonstrando serem altamente suscetíveis a efeito placebo13-19. Recentemente foram descritos relatos de melhora sintomática de pacientes submetidos a revascularização direta por laser7-12, que no entanto não foram confirmadas, em estudo randomizado e duplo-cego56,57. É importante lembrar, no entanto, que ao contrário do observado com a terapia celular, a revascularização direta com laser não foi capaz de demonstrar nenhuma melhora dos exames de perfusão miocárdica por cintilografia. De forma diferente, nosso grupo, assim como outros, já relatou melhora do padrão de perfusão miocárdica dos pacientes submetidos ao transplante de células tronco monucleares da medula óssea48-50.
Resultados clínicos preliminares em pacientes com infarto agudo do miocárdio recente sugerem uma redução na área de fibrose após terapia com células mononucleares de medula óssea30,31. No entanto, não há nenhum dado clínico que sugira este tipo de efeito no modelo de pacientes, com grave disfunção ventricular, apresentado no nosso estudo. Ao contrário, além do fato destes pacientes não terem apresentado melhora do defeito da cintilografia em repouso, o que sugeriria um possível efeito miogênico, devemos observar que houve melhora do VSF e não do VDF sugerindo um melhor desempenho contrátil das áreas viáveis e não o surgimento de novas áreas viáveis. Uma vez que as células foram injetadas somente em áreas de miocárdio isquêmico, é razoável imaginar que aquele meio (micro) ambiente oferecesse forte sinalização angiogênica para as células transplantadas, como, por exemplo, pela presença do Fator de Hipóxia Tecidual (HIF-1, do inglês
Embora o pequeno número de pacientes e o desenho aberto do estudo possam justificar diferenças estatísticas observadas na comparação de algumas variáveis (efeito
Neste estudo inicial prospectivo, não randomizado, em pacientes com doença arterial coronária com grave disfunção ventricular e sem outra opção de tratamento, não observamos efeitos adversos graves relacionados ao procedimento, seja na fase de internação, seja no seguimento de 6 meses. Neste período de acompanhamento não observamos deterioração de parâmetros mecânicos e de perfusão nas áreas injetadas, assim como não observamos qualquer sinal de disfunção do sistema de condução. Houve melhora dos sintomas, da função cardíaca e da perfusão miocárdica no grupo tratado em relação ao grupo controle. Nós acreditamos que possa existir um enorme potencial clínico para esta técnica. Investigações futuras conduzidas em estudos maiores e randomizados são necessárias.
O sistema de mapeamento NOGA e os cateteres foram fornecidos pela
Este artigo é referente ao prêmio de melhor tema livre julgado pela Comissão Científica, do 58º Congresso da Sociedade Brasileira de Cardiologia, realizado em 28 de setembro de 2003.
Hans Fernando R. Dohmann Av. N. Sra. de Copacabana, 2/602 22010-120 - Rio de Janeiro, RJ E-mail:
Recebido em 28/06/2004 - Aceito em 11/02/2005
OBJECTIVE: This study aimed at assessing the effects of autologous transendocardial transplantation of bone marrow mononuclear cells (ATTBMMC) on symptoms, exercise capacity, myocardial perfusion and contractility in patients with severe ischemic heart disease during a 6-month follow-up period. METHODS: This prospective study comprised 21 patients as follows: the first 14 patients forming the treated group, and the last 7 patients forming the control group. Initially, all patients underwent clinical and laboratory assessment, treadmill testing, echocardiography, myocardial scintigraphy, and 24-hour Holter. The bone marrow mononuclear cells (BMMC) were isolated, washed, and diluted in 0.9% saline solution for transendocardial injection in areas of viable myocardium in the treated group, (15 0.2-mL injections). All patients were reassessed in the end of 2 and 6 months of follow-up. RESULTS: The demographic data and other characteristics did not significantly differ between the groups in the initial evaluation. No major adverse events related to the ATTBMMC were observed. In the end of 6 months, a reduction in the ischemic area was observed on nuclear perfusion imaging (P=0.05), as was a significant improvement in symptoms, functional capacity, and left ventricular overall function. CONCLUSION: This study showed that transendocardial injections of BMMC are safe in human beings with ischemic heart disease associated with severe ventricular dysfunction. The effects observed in the short run were maintained up to the sixth month of follow-up.
Sustained improvement in symptoms and exercise capacity up to six months after autologous transendocardial transplantation of bone marrow mononuclear cells in patients with severe ischemic heart disease
Rio de Janeiro, RJ - Brazil - Houston, TX - USA
Hospital Pró-Cardíaco, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Texas Heart Institute, CAPES do Brasil
Refinement of several techniques of myocardial revascularization, both percutaneous and surgical, has produced increasingly effective results regarding the reduction in morbidity and mortality due to acute and chronic heart diseases. Therefore, the number of patients with ischemic heart disease has progressively increased, accounting for more than half of all hospitalizations due to heart failure, representing more than 400,000 hospitalizations/year in Brazil according to data of the DATASUS (database of the Brazilian Public Health System) 1.
The mortality rate among patients with ischemic heart disease is high, and becomes even higher in the subgroup of patients with heart failure, exceeding the rate of 30% per year 2. Due to their elevated morbidity and mortality, these cases consume a large amount of the health system resources.
Knowledge of the clinical characteristics of that population is fundamental to the identification and development of new techniques to fulfill the needs of those patients.
Several therapeutic strategies have been tested for the treatment of patients with disease secondary to both ventricular dysfunction and chronic perfusion deficit refractory to the available myocardial revascularization techniques. Those strategies comprise the following: intermittent or long-term use of urokinase 3-5; neurostimulation 6; transmyocardial revascularization by use of laser or radiofrequency, or mechanical transmyocardial revascularization 7-12; and neoangiogenesis through implantation of endothelial growth factors 13-20. However, none of those techniques, despite some years of development, has proved to be effective in changing the poor prognosis of those patients to justify its routine clinical use 7-12.
More recently, some alternatives related to cell therapy have begun to be developed. Several recent studies have suggested that cells originating from the bone marrow (BM) also participate intensely in the regeneration of several structures of the cardiovascular system.
Cell implantation for the treatment of cardiovascular diseases is currently under investigation in several centers worldwide. Several cell lineages have been investigated in experimental models 21-26, and the first human case series have already been described 27-31.
Two cell sources have been used in human beings so far: skeletal muscle (origin of myoblasts) 29 and bone marrow (source of stem cells in adults) 31,32.
The use of cells originating from the BM in experiments of neovascularization with the intracoronary, transendocardial, and transepicardial routes has been consistent in the international literature. In experimental models of acute and chronic myocardial ischemia 22,33-43, the implantation of bone marrow mononuclear cells (BMMC) has been able to improve myocardial contraction and perfusion 22,41,42,44,45. Such results have been reproduced in a recent clinical phase-1 study in human beings 30,31,46-49, including our previous publication when the safety of that procedure was assessed 50.
This study aimed at assessing clinical evolution up to 6 months after autologous transendocardial transplantation of bone marrow mononuclear cells (ATTBMMC) based on the hypothesis that that treatment can cause neovascularization, and, consequently, result in improvement of the symptoms and exercise capacity in patients with severe ischemic heart disease and contraindication to other alternatives of revascularization 48.
This prospective nonrandomized study comprised 21 patients with severe ischemic heart disease and no other therapeutic option of percutaneous or surgical myocardial revascularization (
The inclusion criteria were as follows: 1) chronic coronary artery disease with reversible perfusion defect detected on myocardial scintigraphy (SPECT); 2) left ventricular ejection fraction (LVEF) < 40%; 3) ineligibility for percutaneous or surgical myocardial revascularization assessed on coronary angiography; and 4) signed written informed consent. Ineligibility for the surgical or percutaneous myocardial revascularization procedures was determined by the following 2 committees: a surgical committee formed by 2 cardiovascular surgeons and one clinical cardiologist, and an interventional committee formed by 2 interventional cardiologists and one clinical cardiologist. The exclusion criteria were as follows: 1) difficulty in obtaining vascular access for percutaneous procedures; 2) history of neoplasia or any other previous or concomitant comorbidity that could impact on the short-term survival of the patient; 3) malignant ventricular arrhythmias; 4) LV aneurysm; 5) unexplained laboratory abnormalities; 6) bone tissue with an abnormal radiological aspect; 7) primary hematological disease; 8) acute myocardial infarction in the 3 months preceding the inclusion in the protocol; 9) presence of intraventricular thrombus; 10) hemodynamic instability during the procedure; 11) atrial fibrillation; or 12) any condition that, according to the investigator, could jeopardize the patient's health.
The symptoms of angina and heart failure were categorized according to the Canadian Cardiovascular Society Classification (CCSC) and the New York Heart Association (NYHA) classification, respectively.
The following assessments were performed: treadmill testing, using the peak VO2 for evaluating maximum oxygen consumption; uni- and 2-dimensional Doppler echocardiography, using the Simpson technique; myocardial scintigraphy with pharmacological stress with dipyridamole; measurement of the Brain Natriuretic Peptide (BNP) level; electrocardiography; and clinical evaluation.
The patients in the treated group underwent invasive assessment by using coronary angiography, left ventriculography, and electromechanical mapping immediately before the injection procedure and 4 months after it. The NOGA® mapping system (Cordis®, Miami Lakes, Fla, USA) was used for the electromechanical mapping aiming at identifying the viable myocardial areas (unipolar voltage > 6.9 mV) and guiding the injection of the solution of the mononuclear cells.
The patients in the control group underwent only the noninvasive examinations described in this study. Both the treated and control groups underwent reevaluation in the 2-month and 6-month follow-ups, by using the same procedures of the initial evaluation. It is worth emphasizing that all patients were on full clinical treatment at the maximum tolerated doses at the time of inclusion in the protocol.
Characterization of the markers of leukocytic differentiation by use of flow cytometry and functional assessment were also performed in a fraction of the cells obtained. The clonogenic capacity of the hematopoietic progenitors was assessed by the units forming colonies of granulocytes and macrophages, as previously described 51. Bacterial and fungus cultures of the cell preparations clinically used were performed.
Before the procedure, each injection point was carefully assessed by using the following criteria: 1) perpendicular position of the catheter in the left ventricular wall; 2) excellent stability of the catheter (loop stability < 4 mm); and 3) presence of ventricular extrasystole when the needle reached the myocardium. Fifteen 0.2-mL injections were performed (25.5±6.3 x 106 cells/patient).
The differences in the demographic characteristics between the groups were assessed by use of the chi-square test. The Fisher exact and T tests were used for the discrete and continuous variables, respectively. The changes occurring between the initial phase and the 2-month and 6-month follow-ups in the treated group and control group were compared by use of the repeated-measures ANOVA. Assessment of the changes occurring throughout the 6-month follow-up in the treated group as compared with those in the control group was performed by use of the repeated-measures ANOVA model, including the interaction between both groups with Kruskal-Wallis post hoc analysis for nonparametric variables and for continuous variables with asymmetric distribution. Post hoc analysis with Bonferroni adjustment was used for continuous variables with normal distribution. A P value < 0.05 was considered statistically significant.
The committee on ethics and research involving human beings of the Hospital Pró-Cardíaco and the National Committee on Ethics and Research (Comissão Nacional de Ética em Pesquisa - CONEP) approved the study protocol.
The clinical characteristics did not differ between the groups (
The characteristics of the cell population are described in
No major complications related to the procedure occurred. One patient had a transient episode of pulmonary congestion that was treated with diuretics and dobutamine. No sustained arrhythmia was observed during the procedure. No pericardial effusion was detected on the serial echocardiographies performed within the 48 hours following the procedure. All patients were discharged from the hospital 48 hours after the injection procedure as predicted in the protocol.
One patient in the control group died 2 weeks after being admitted into the study and was not included in the analysis. In the 14th week of follow-up, one patient in the treated group experienced sudden death, preceded by strong chest pain. The family did not consent to the autopsy.
The patients in the treated group had fewer symptoms of heart failure and angina after 2 and 6 months of follow-up as compared with those in the control group (P=0.0001 and 0.008, respectively).
No severe ventricular arrhythmia was observed on the 24-hour Holter monitoring performed immediately after the procedure and during the 2- and 6-month follow-up periods. The number of ventricular extrasystoles tended towards a reduction from 4.445± 8.512 during 24 hours to 941±1.244 during 24 hours (P=0.08), and this pattern was maintained until the sixth month of follow-up. The percentage of variation in VES was significant neither in the 2-month follow-up (from 3.8±6.8% to 0.9±1.14%), nor in the 6-month follow-up (from 3.8±6.8% to 0.95±1.28%).
During the 6-month follow-up, of all laboratory tests (
In the initial assessment, ventricular geometry differed significantly between both groups. The control group showed smaller end-systolic and diastolic volumes (P<0.001) and a greater initial EF (P=0.054). However, in the 6-month follow-up, EF significantly decreased in the control group (P=0.05), which did not occur in the treated group. The cavitary volumes remained unaltered in both groups.
The peak VO2 was similar in both groups in the initial assessment, and, after 2 months, a significant increase occurred in the treated group (from 17.96±8.78 to 23.40±8.30; P= 0.01), which remained (24.20±7.50) in the 6-month follow-up (P=0.05). This, however, was not observed in the control group (
The size of the total defect of reversible perfusion (TDRP) (ischemia) and the percentage of defect of rest perfusion (PDRP) with 50% activity (scar) was similar in both groups in the initial assessment. No variation in 50% PDRP was observed in the 2- month and 6-month follow-ups in both groups. In the treated group, a significant absolute reduction of 10% in the TDRP (P=0.022) was observed in the end of 2 months (73% relative reduction), which significantly differed from that in the control group. After 6 months, this absolute reduction in the ischemic area lost 4% of its initial impact, but maintained a 6% absolute reduction (in regard to the initial assessment) (
This study reports, for the first time, the medium-term evolution (6 months) of patients with severe ventricular dysfunction undergoing autologous transendocardial transplantation of bone marrow mononuclear cells by use of transendocardial injections. The results suggest that BMMC injection is a safe therapy, both in the short run 50 and in the 6-month follow-up.
Studies with experimental models have reported the possibility of neovascularization in ischemic tissues by use of BMMC transplantation. Our group has carried out a study in rats showing the capacity of bone marrow cells to generate an angiogenic process, which has been demonstrated by functional and histopathologic data 55. Similar results have been reported by other authors, such as Fuchs and Kawamoto 22, 40, who studied pigs with chronic myocardial ischemia induced by implantation of constrictors in the coronary artery, which then underwent BMMC transplantation. Before one month, the animals underwent assessment, which included histopathological analysis, and the authors reported an improvement in myocardial perfusion related to the development of new vessels. Therefore, in our study, angiogenesis may have been one of the mechanisms to explain the improvement in myocardial perfusion observed in the injected areas in the treated group. Although not described in the results, most patients reported an improvement in symptoms from the second week onwards, which could only be demonstrated after 8 weeks according to the study's design.
The objective demonstration of an improvement in perfusion is fundamental when dealing with techniques of angiogenesis, which, according to data in the literature, are highly susceptible to the placebo effect 13-19. Recently, improvement in the symptoms of patients undergoing transmyocardial laser revascularization have been reported 7-12; those data, however, could not be confirmed in randomized, double-blind studies 56,57. It is worth noting that, contrary to that which has been observed with cell therapy, no improvement has been found in myocardial perfusion scintigraphy after transmyocardial laser revascularization. Differently, our group and others have reported an improvement in the myocardial perfusion pattern in patients undergoing bone marrow mononuclear cell transplantation 48-50.
Preliminary clinical results in patients with recent acute myocardial infarction have suggested that a reduction in the area of fibrosis occurs after therapy with bone marrow mononuclear cells 30,31. However, no clinical data exist suggesting the occurrence of that type of effect in the model of patients with severe ventricular dysfunction reported in our study. On the contrary, in addition to the fact that those patients did not have an improvement in their defect on rest scintigraphy, which might suggest a myogenic effect, it is worth noting that an improvement occurred in ESV, but not in EDV, suggesting a better contractile performance of the viable areas rather than the appearance of new viable areas. Because the cells were injected only in areas of ischemic myocardium, it is reasonable to imagine that that microenvironment provided a strong angiogenic signal to transplanted cells, such as through the presence of the hypoxia inducible factor (HIF-1), generating the vascular endothelial growth factor (VEGF). If this hypothesis is confirmed, accuracy on the technique of cell delivery may be important to reach the therapeutic objectives of each patient.
Although the small number of patients and the open design of the study may justify the statistical differences observed when comparing some variables (Hawthorne effect) 58, data presented have suggested that the results found may have been secondary to an improvement in myocardial perfusion.
In this initial prospective, nonrandomized study in patients with coronary artery disease and severe ventricular dysfunction and no other treatment option, severe adverse effects related to the procedure were observed neither at the time of hospital admission nor in the 6-month follow-up. During the follow-up period, neither deterioration in the mechanical and perfusion parameters in the injected areas, nor any sign of dysfunction in the conduction system was observed. Improvement in symptoms, in cardiac function, and in myocardial perfusion was observed in the treated group as compared with that in the control group. We believe that a huge clinical potential exists for this technique. Further investigation conducted in larger randomized studies is required.
A NOGA mapping system and catheters were provided by Cordis Corporation (Miami Lakes, Fla, USA).
This article was awarded the best study prize by the scientific committee of the Brazilian Society of Cardiology in the 58th Brazilian Cardiology Meeting held on September 28th, 2003.
Hans Fernando R. Dohmann Av. N. Sra. de Copacabana, 2/602 Cep 22010-120 - Rio de Janeiro, RJ, Brazil E-mail:
Received for publication: 06/28/2004
Accepted for publication: 02/11/2005