冠心病的“生物搭橋”療法1）

郭春雨，王永志

冠心病治療目的在于改善缺血區(qū)血液供應(yīng)，保護(hù)心臟的功能和避免心臟病事件的發(fā)生。冠狀動(dòng)脈旁路移植術(shù)（CABG）和經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈腔內(nèi)成形術(shù)（PTCA）是目前應(yīng)用于臨床的有效的血管重建術(shù)，但這些方法主要是侵入式恢復(fù)冠脈血流，存在費(fèi)用高昂、術(shù)后再狹窄和無(wú)組織復(fù)流等問(wèn)題。伴隨血管新生分子生物機(jī)制研究的深入，生物因子注射、干細(xì)胞移植和中藥干預(yù)等多種干預(yù)方法應(yīng)用于促進(jìn)心肌血管再生和冠脈側(cè)支循環(huán)的建立，為冠心病治療帶來(lái)了新的希望。人們把這種通過(guò)生物因子、細(xì)胞及藥物促進(jìn)缺血心肌血管新生、增加側(cè)支循環(huán)的方法稱(chēng)為生物搭橋［1］。

1 生物搭橋概念的提出

心臟搭橋原指外科冠狀動(dòng)脈旁路移植手術(shù)。這種外科手術(shù)方法治療冠心病療效確切，但也存在并發(fā)癥多，不宜多次實(shí)施，搭橋血管再次閉塞率較高等缺點(diǎn)。因此，目前外科搭橋手術(shù)只適用于藥物治療效果不好，介入治療又屬禁忌證的患者。隨著人們對(duì)血管新生生物分子機(jī)制認(rèn)識(shí)的深入，一些相關(guān)生物因子或藥物治療手段也被納入心臟搭橋的范疇中。本文談及的“搭橋”包括外科搭橋和生物搭橋兩部分。通過(guò)生物搭橋，即治療性血管新生，能夠改善缺血心肌微循環(huán)，提高心肌代償能力，同樣可以達(dá)到促進(jìn)缺血心肌側(cè)支循環(huán)建立的目的。

2 生物搭橋的分類(lèi)與研究概況

生物搭橋主要通過(guò)刺激心肌缺血區(qū)小血管生長(zhǎng)和側(cè)支循環(huán)形成，達(dá)到恢復(fù)缺血心肌血供、改善患者癥狀和預(yù)后的目的。常見(jiàn)的方法有促血管生長(zhǎng)生物因子注射、干細(xì)胞移植及口服中藥干預(yù)等。

2.1 生物因子注射 在促血管新生因子中，最早被識(shí)別的主要有內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子（VEGF）、成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子（FGF）和肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子（HGF）等。在這些因子的刺激下，靜止的內(nèi)皮細(xì)胞可以降解細(xì)胞外基質(zhì)，遷移進(jìn)入間質(zhì)，增殖形成血管狀結(jié)構(gòu)，從而引發(fā)血管新生。多數(shù)的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，以蛋白形式導(dǎo)入VEGF到動(dòng)物缺血心肌中，新生血管形成明顯增強(qiáng)。給左冠狀動(dòng)脈回旋支狹窄的狗注射VEGF 4周后，可使側(cè)支循環(huán)增加40%，心肌內(nèi)分布的血管密度增加89%；給予慢性缺血心臟的豬注射VEGF還可明顯改善冠脈血流，減少2／3梗死面積。無(wú)論是肌肉內(nèi)注射還是血管內(nèi)直接給藥，效果均較明顯［2－4］。

蛋白形式的因子局部注射存在分解速度快，半衰期短，易出現(xiàn)過(guò)敏反應(yīng)和靶器官以外部位的血管新生，使?jié)撛诎┳兗耙暰W(wǎng)膜病變危險(xiǎn)性增高等不足。因而，為獲得高效特異的治療效果，研究者們將這些生物活性因子轉(zhuǎn)染到適合的質(zhì)粒中，使基因治療產(chǎn)生短期內(nèi)高濃度的持續(xù)表達(dá)，充分發(fā)揮療效。Ruixing等［5］報(bào)道，將VEGF165轉(zhuǎn)染單克隆抗體注射到心肌梗死模型大鼠的心肌上，通過(guò)對(duì)血流動(dòng)力學(xué)和微循環(huán)等指標(biāo)的觀察，發(fā)現(xiàn)基因轉(zhuǎn)染后的VEGF可有效促進(jìn)缺血心肌的血管新生，增加側(cè)支循環(huán)，挽救瀕死心肌。

盡管促血管新生因子的基因治療有著廣闊的前景，相關(guān)研究也到了臨床試驗(yàn)階段［6］。但是，局部給予促血管新生因子，可能會(huì)激發(fā)遠(yuǎn)處組織病理性血管生長(zhǎng)，且存在基因轉(zhuǎn)染效率低、機(jī)體對(duì)病毒載體和外來(lái)轉(zhuǎn)基因蛋白的免疫反應(yīng)問(wèn)題［7］。VEGF、FGF和HGF還可以加速粥樣斑塊的擴(kuò)張或破裂，通過(guò)刺激成纖維細(xì)胞及血管內(nèi)層平滑肌細(xì)胞的增生而促進(jìn)冠狀動(dòng)脈狹窄的發(fā)展，二者均可加重冠狀動(dòng)脈的病變［8，9］。

2.2 干細(xì)胞移植 對(duì)于缺血心肌，由于血管合成分泌內(nèi)源性生長(zhǎng)因子的能力降低，而且對(duì)外源性生長(zhǎng)因子的反應(yīng)性也降低，人們開(kāi)始考慮移植各種干細(xì)胞，以促進(jìn)血管生長(zhǎng)因子的合成和分泌，最終促進(jìn)缺血組織局部血管新生［10］。胚胎干細(xì)胞能夠分化為真正的心肌細(xì)胞，是心肌修復(fù)治療中一種理想的細(xì)胞來(lái)源，但其受到免疫和倫理學(xué)方面的限制；成體干細(xì)胞作為自體細(xì)胞移植治療對(duì)研究者來(lái)說(shuō)具有很大吸引力，但其分化潛能則不如胚胎干細(xì)胞。目前，應(yīng)用于基礎(chǔ)和臨床研究的成體干細(xì)胞主要來(lái)源于骨髓，且認(rèn)為只有骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）能分化為心肌細(xì)胞［11］。

新近報(bào)道，Goodchild等［12］將自體骨髓干細(xì)胞經(jīng)導(dǎo)管注射至慢性心肌缺血豬模型的心肌中，發(fā)現(xiàn)注射7周后豬心肌總磷酸激酶（CPK）恢復(fù)到缺血造模前水平，電生理及組織病理圖片提示豬缺血心肌的微血管密度和血流增加。同時(shí)，干細(xì)胞的注入并不會(huì)誘發(fā)藥物干預(yù)相關(guān)的心律失常及死亡。由此證明在與臨床較為接近的大動(dòng)物心肌缺血模型中，導(dǎo)入自體骨髓干細(xì)胞是相對(duì)安全有效的。另一方面，為提高干細(xì)胞促血管新生因子增殖的效率，Norol等［13］在靈長(zhǎng)動(dòng)物狒狒心肌梗死模型，聯(lián)合使用了干細(xì)胞因子（SDF）和粒細(xì)胞－巨噬細(xì)胞集落刺激因子（GM－CSF）。結(jié)果顯示30d心肌灌注增加26%，心臟中檢測(cè)到內(nèi)皮細(xì)胞但未分化為肌表型，研究者認(rèn)為動(dòng)員劑主要作用在于血管新生。Duan等［14］則將HGF過(guò)表達(dá)的 MSCs注入大鼠梗死心肌邊緣和中心，4周后缺血面積顯著減少，毛細(xì)血管密度顯著增加，膠原沉積減少，移植細(xì)胞表達(dá)心肌表型，心功能得到改善。

臨床試驗(yàn)方面，Perin等［15］選用21例冠心病所致的慢性嚴(yán)重心力衰竭患者，隨機(jī)分為兩組，采用經(jīng)皮穿刺導(dǎo)管介入心內(nèi)膜注射自身骨髓單核細(xì)胞，2個(gè)月時(shí)，單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯像（SPECT）顯示干預(yù)組的左室功能較對(duì)照組改善；4個(gè)月時(shí)，干預(yù)組患者值由20%上升至29%，且左室收縮末期容積減小，注射區(qū)域血供改善。試驗(yàn)表明在嚴(yán)重心力衰竭患者中實(shí)施心內(nèi)膜下心肌注射骨髓干細(xì)胞治療是相對(duì)安全、可靠、操作簡(jiǎn)單的，且可有效改善局部心肌血供和心肌收縮功能。

細(xì)胞移植治療的出現(xiàn)為眾多心肌梗死患者帶來(lái)了新的希望。但是，合適的移植時(shí)機(jī)、理想的移植途徑、移植方法的有效性和安全性、副反應(yīng)和遠(yuǎn)期療效評(píng)價(jià)等諸多問(wèn)題卻限制了這種治療方法的臨床應(yīng)用的推廣［16，17］。

2.3 中藥干預(yù) 由心肌梗死所導(dǎo)致的心肌缺血，屬中醫(yī)學(xué)“心痹”、“真心痛”范疇，治則以益氣活血、祛瘀生新，臨床應(yīng)用被證實(shí)行之有效。治療性血管新生概念的引入，有助于闡明中醫(yī)理論祛瘀生“新”的物質(zhì)基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)，一些臨床改善心肌缺血行之有效的中藥單味藥、有效組分、復(fù)方均可促進(jìn)冠狀動(dòng)脈側(cè)支血管生長(zhǎng)，保護(hù)缺血心肌，減小梗死范圍。

丹參是一種頗具代表性的活血化瘀中藥，劉啟功等［18］報(bào)道，應(yīng)用犬梗死模型研究丹參注射液的血管新生效果。冠脈造影等結(jié)果提示丹參可促進(jìn)犬冠脈側(cè)支循環(huán)的開(kāi)放和形成，改善微循環(huán)，限制梗死范圍。鄒凡等［19］以沙土鼠造模，研究腦缺血后VEGF和細(xì)胞周期蛋白（cyclinD1）表達(dá)及當(dāng)歸注射液預(yù)處理的影響。發(fā)現(xiàn)當(dāng)歸注射液可促進(jìn)VEGF高表達(dá)，同時(shí)又可抑制缺血組織的損傷。張如升等［20］研究證實(shí)，三七總甙Rg1可減少SD乳鼠心肌細(xì)胞缺血／再灌注的損傷，其作用機(jī)制可能與激活蛋白激酶C途徑有關(guān)。王振濤等［21］報(bào)道，川芎嗪注射液有促心肌梗死后大鼠缺血心肌血管新生的作用，其機(jī)制可能與促進(jìn)VEGF、bFGF、血小板衍生生長(zhǎng)因子β（PDGF－β）、胰島素樣生長(zhǎng)因子1（IGF－1）的表達(dá)有關(guān)。劉啟功等［22］發(fā)現(xiàn)葛根素能促進(jìn)心肌梗死犬急性缺血心肌側(cè)支循環(huán)的開(kāi)放和形成，對(duì)缺血心肌具有保護(hù)作用。朱理波等［23］研究認(rèn)為，血管生成是一個(gè)復(fù)雜過(guò)程，單就內(nèi)皮細(xì)胞主要有游走、增殖及分化形成管腔等步驟。這一過(guò)程受許多因素特別是細(xì)胞外基質(zhì)及整合素與鈣依賴(lài)黏連分子活性的調(diào)控。黃芪能不同程度地促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞游走與增殖，認(rèn)為這與其提高內(nèi)皮促進(jìn)血管生成作用有關(guān)。金巖等［24］通過(guò)對(duì)Wistar大鼠急性心肌梗死模型對(duì)照組與人參治療組的比較，發(fā)現(xiàn)人參皂苷Rg1可促進(jìn)大鼠心肌梗死區(qū)VEGF、低氧誘導(dǎo)因子－1α（HIF－1α）的表達(dá)明顯增加，有利于心肌組織的血管再生和側(cè)支循環(huán)的建立，研究還證明治療組梗死區(qū)微血管密度明顯增加，不同劑量組間存在顯著差異，即量效關(guān)系呈正比，人參皂苷Rg1可以增加梗死區(qū)的血管生成以改善血供。

在中成藥促進(jìn)缺血組織血管新生研究方面，殷惠軍等［25］的研究結(jié)果表明，急性心肌梗死后應(yīng)用益氣活血方芪丹液（由黃芪和丹參組成）可上調(diào)促血管新生因子VEGF、bFGF基因與蛋白的表達(dá)，從而提高缺血心肌微血管密度，保護(hù)存活心肌。其作用在14d時(shí)并不隨模型組降低，14d心肌微血管密度（MVD）較7 d時(shí)有顯著增高。提示益氣活血方芪丹液可以將VEGF、bFGF水平維持較長(zhǎng)時(shí)間，進(jìn)一步促進(jìn)心肌側(cè)支循環(huán)的形成。戴國(guó)華等［26］運(yùn)用冠狀動(dòng)脈造影、免疫組化技術(shù)等，觀察心肌梗死模型大鼠缺血心肌側(cè)支血管的新生情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，祛風(fēng)生脈顆粒（由海風(fēng)藤、川芎、肉桂、黃芪、麥冬等組成）能夠促進(jìn)缺血心肌側(cè)支循環(huán)的建立和毛細(xì)血管的新生，發(fā)揮“血管自身搭橋”的作用。其機(jī)制可能與缺血心肌中VEGF表達(dá)上調(diào)有關(guān)。系列研究［27］表明麝香保心丸具有較明顯的促血管生成活性，它促血管生成的機(jī)制可能與其能使內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)VEGF和bFGF mRNA增高并釋放VEGF和bFGF增多有關(guān)，在體外能促進(jìn)微血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖并形成管腔結(jié)構(gòu)，能促進(jìn)雞胚絨毛尿囊膜模型的血管生成，在動(dòng)物模型的體內(nèi)試驗(yàn)?zāi)艽龠M(jìn)心肌缺血的血管新生。楊祖福等［28］應(yīng)用大鼠急性心肌梗死模型，通過(guò)分子生物學(xué)和免疫組化的方法探討雙龍丸（由地龍、全蝎、蜈蚣等蟲(chóng)類(lèi)藥物組成）對(duì)缺血心肌血管新生的影響和分子學(xué)機(jī)制。結(jié)果雙龍丸大、小劑量組各期的缺血心肌新生血管數(shù)均比對(duì)照組增多。表明雙龍丸具有促進(jìn)缺血心肌血管新生的作用，并且大劑量應(yīng)用對(duì)VEGF和bFGF均有明顯的上調(diào)作用，也反映了中藥作用位點(diǎn)的多樣性。

3 展 望

CABG和PTCA是目前應(yīng)用于臨床的有效的血管重建術(shù)，但這些方法主要靠手術(shù)侵入方式恢復(fù)冠脈血流，存在費(fèi)用高昂、有危險(xiǎn)性，尤其是術(shù)后再狹窄、無(wú)復(fù)流等問(wèn)題。由此，一些無(wú)創(chuàng)高效的促進(jìn)治療性血管再生的新療法——“生物搭橋”被引入冠心病的治療當(dāng)中，為缺血性心血管疾病的治療提供了新的途徑。經(jīng)過(guò)近幾年來(lái)從基礎(chǔ)研究、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)到臨床試驗(yàn)的不斷努力，生物搭橋各種療法的研究取得了積極的進(jìn)展。但是，治療性血管新生療法還有很多問(wèn)題亟待解決，其中最關(guān)鍵的是治療的安全性和可靠性問(wèn)題。已有研究發(fā)現(xiàn)促血管生長(zhǎng)因子的輸入可引起低血壓和蛋白尿，甚至由于轉(zhuǎn)基因的過(guò)度表達(dá)而直接導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)動(dòng)物死亡［29］。由病理性血管新生而誘發(fā)的諸如腫瘤、視網(wǎng)膜病變等亦不容忽視［30］。另外，雖然中藥特別是活血化瘀藥的多成分、多靶點(diǎn)，以及安全有效的雙向調(diào)節(jié)作用，使其在治療上顯示著一定的潛在優(yōu)勢(shì)。但在對(duì)不同中藥促血管再生的生物學(xué)效應(yīng)和作用機(jī)制研究還處于起步階段?？梢?jiàn)，運(yùn)用生物搭橋手段治療缺血性心臟病還任重而道遠(yuǎn)。

盡管如此，生物搭橋的各種療法正展示出巨大的應(yīng)用潛能。人們堅(jiān)信在不久的將來(lái)，采用更為優(yōu)化的生物細(xì)胞因子注射、干細(xì)胞移植和中藥干預(yù)等多種手段，實(shí)現(xiàn)冠狀動(dòng)脈的“自身搭橋”，將會(huì)為冠心病無(wú)創(chuàng)高效療法的研究帶來(lái)一場(chǎng)真正的革命。

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