細胞移植治療病態(tài)竇房結(jié)綜合征的研究狀況

張麗 劉立夏

（河南護理職業(yè)學(xué)院 河南安陽 455000）

細胞移植治療病態(tài)竇房結(jié)綜合征的研究狀況

張麗 劉立夏

（河南護理職業(yè)學(xué)院 河南安陽 455000）

病態(tài)竇房結(jié)綜合征簡稱病竇（sick sinus syndrome，SSS） 是一種常見的緩慢型心律失常，其發(fā)病率很高并缺乏有效的治療措施，嚴重威脅著人民健康。目前，SAN疾病治療上無重大突破，本文在廣泛查閱文獻的基礎(chǔ)上綜述了細胞移植治療病態(tài)竇房結(jié)綜合征的研究現(xiàn)狀及存在的問題，并展望其前景。

細胞移植 病態(tài)竇房結(jié)綜合征 起搏

正常竇房結(jié)是實現(xiàn)心臟泵血功能的先決條件。不管是缺血、退行性病變還是變性損傷,都可以引起竇房結(jié)或其周圍組織器質(zhì)性病變,導(dǎo)致病態(tài)竇房結(jié)綜合征（sick sinus syndrome,SSS）,這是一種常見的緩慢型心律失常,表現(xiàn)為心動過緩、竇性停搏、竇房傳導(dǎo)阻滯、房性心律失常等［1］。目前臨床上采用植入人工心臟起搏器的治療方法,但它并不是最理想的治療方法,研究表明植入人工心臟起搏器只能改善患者癥狀而不能提高生存率［1］,且應(yīng)用起搏器治療病竇仍有其很大局限性：包括電池壽命問題、需永久性植入電極導(dǎo)線、對自主神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)缺乏反應(yīng)等。

目前隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展,病態(tài)竇房結(jié)綜合征治療方法又開啟了一個全新的領(lǐng)域—生物起搏［2］。它是利用細胞分子生物學(xué)及其相關(guān)技術(shù),對受損的傳導(dǎo)系統(tǒng)細胞進行修復(fù)、替代,使心臟的起搏和傳導(dǎo)功能恢復(fù)。當前構(gòu)建生物心臟起搏器主要包括基因轉(zhuǎn)染、細胞移植等方法。外源基因在體內(nèi)能否長期穩(wěn)定表達及難以有效調(diào)控等,限制了基因轉(zhuǎn)染的推廣。臨床研究已證實細胞療法用于治療心臟疾病的安全性和實用性。所以細胞移植特別是尋找新的種子細胞,是心臟生物起搏器研究的當務(wù)之急。

1 竇房結(jié)細胞

與心室肌細胞相比,竇房結(jié)細胞具有更高的自律性,而且竇房結(jié)中含有起搏細胞及豐富的神經(jīng)纖維,其功能受交感及副交感神經(jīng)的控制。理論上講,竇房結(jié)細胞是最理想的生物起搏細胞。可以假設(shè),把具有完整結(jié)構(gòu)功能的竇房結(jié)細胞移植到心室后,在心室能形成具有較高頻律的逸搏心律,從而驅(qū)使心室搏動。但目前國內(nèi)外的研究很少。2008年,趙壁君等［3］將兔竇房結(jié)組織移植于同體右心室心外膜下,觀測右心室心電生理及移植后的竇房結(jié)組織學(xué)及超微結(jié)構(gòu)變化,結(jié)果顯示移植組15只動物中除3只因故死亡外,剩余的12只動物標本中移植竇房結(jié)組織可以存活,并與周圍心肌細胞建立橋粒連接,但只有2例發(fā)現(xiàn)了竇房結(jié)細胞和心肌細胞的橋粒連接,移植的竇房結(jié)也不能起搏心室, 說明這種連接建立的比例不高。推測可能與組織移植數(shù)量有關(guān),也可能是竇房結(jié)細胞的電生理特點在心室環(huán)境中發(fā)生改變。2011年張浩等［4］將分離得到的自體竇房結(jié)細胞注射到6只完全性房室傳導(dǎo)阻滯的狗的右心室游離壁心外膜下,同時安裝電子起搏器保證犬的存活,研究顯示,在24h內(nèi),其中4只犬的心臟發(fā)放沖動的位置至少有一半時間起源于移植位點,且對兒茶酚胺反應(yīng)敏銳。但其與原有的竇房結(jié)的起搏特性有明顯的差異,這可能與移植竇房結(jié)細胞未與周圍的心室細胞相互作用有關(guān)。理論上講,將結(jié)構(gòu)功能完整的竇房結(jié)細胞或者竇房結(jié)組織移植到受損的竇房結(jié)部位,如果能在體內(nèi)存活,替代受損的細胞,形成良好的電-械偶聯(lián),來恢復(fù)其功能。由于竇房結(jié)細胞來源有限,這成為治療心律失常相關(guān)疾病的關(guān)鍵。尋找來源廣泛、且與竇房結(jié)細胞特性最為相近的細胞迫在眉睫。

2 心肌干細胞

各種動物實驗和臨床試驗顯示,將心肌干細胞與竇房結(jié)組織共同培養(yǎng),可誘導(dǎo)心肌干細胞轉(zhuǎn)化為竇房結(jié)細胞。目前使用成年人干細胞治療心肌梗死能改善心肌的整體功能。故心肌干細胞是治療心律失常最好的細胞來源［5］。2003年心肌干細胞第一次被分離出來［6］,其細胞膜表面C-kit表達陽性［7］。2013年Williams等人將Yorkshire豬的左冠狀動脈前降支行球囊阻斷后再灌注損傷造成心肌梗死模型,在梗死發(fā)生第14天,將c-kit（+）的人心肌干細胞（hCSCs）與人骨髓間充質(zhì)干細胞（hMSCs）（1萬個細胞/200萬細胞）、hCSCs（1萬個細胞）、hMSCs（200萬細胞）及安慰劑（磷酸鹽緩沖生理鹽水）分別注入梗死區(qū)邊緣,研究表明（1）與安慰劑組比較,其余三組均能減小心肌梗死面積,（2）與單一注射心肌干細胞或骨髓間充質(zhì)干細胞組比較,心肌干細胞與骨髓間充質(zhì)干細胞混合注射組能顯著減少梗死面積,左心室順應(yīng)性明顯改善、收縮力顯著增強。這表明c-kit（+）的人心肌干細胞（hCSCs）與人骨髓間充質(zhì)干細胞（hMSCs）之間建立了重要的細胞聯(lián)系,這種聯(lián)系能增強細胞治療效果［8］。

3 骨髓間充質(zhì)干細胞

除了心肌干細胞,骨髓間充質(zhì)干細胞是另一個多能干細胞群的代表,這些細胞具有再生、促進血管生成、抗細胞凋亡、免疫原性等優(yōu)點。大量實驗研究證明骨髓間充質(zhì)干細胞能夠分化成多種細胞,包括c-kit（+）的心肌干細胞,故理論上骨髓間充質(zhì)干細胞也可分化成具有起搏功能的竇房結(jié)細胞。2004年,任曉慶等［9］在體外利用5-氮雜胞苷（5-aza）對骨髓間葉干細胞進行誘導(dǎo)分化,在建立犬病態(tài)竇房結(jié)綜合征模型后,將誘導(dǎo)分化的骨髓間葉干細胞用溴脫氧尿嘧啶核苷（BrdU）標記后自體移植到竇房結(jié)區(qū),實驗發(fā)現(xiàn)竇房結(jié)功能明顯改善,移植的骨髓干細胞與宿主細胞建立縫隙連接,而且在竇房結(jié)區(qū)有分化為竇房結(jié)細胞與血管內(nèi)皮細胞的趨勢。在一項研究中,69例急性心肌梗死患者接受經(jīng)皮冠狀動脈注射自體骨髓間充質(zhì)干細胞,同時以標準的生理鹽水作為對照組［10］。結(jié)果表明,都沒有出現(xiàn)嚴重的不良事件,移植骨髓間充質(zhì)干細胞的患者心功能顯著改善［11-15］,而且3個月后移植的細胞仍能發(fā)揮功能。骨髓間充質(zhì)干細胞來源豐富,是移植較佳的干細胞,各種動物實驗和臨床試驗證實在急性心肌梗死時,通過經(jīng)皮肌內(nèi)注射骨髓干細胞能顯著改善心功能,但是竇房結(jié)綜合征患者移植骨髓間充質(zhì)干細胞尚未見報道,骨髓間充質(zhì)干細胞的定向分化能力、表達是否穩(wěn)定、是否會引起心律失常問題,還有待進一步研究。

4 胚胎干細胞

現(xiàn)有研究表明,胚胎干細胞具有分化成多種細胞的潛力,比如心房、心室、竇房結(jié)和浦肯野細胞。早在上世紀九十年代初,Maltsev等［16］將多能胚胎干細胞（D3）通過胚芽樣集聚,在體外分化成具有自發(fā)搏動的心肌細胞,通過膜片鉗技術(shù)記錄發(fā)現(xiàn)細胞表型與竇房結(jié)細胞、心房肌或者心室肌細胞一致,這些細胞在早期分化階段表現(xiàn)出類似起搏細胞動作電位的特點。2006年,Caspi等［17］將胚胎干細胞來源的心肌細胞移植到心肌梗死區(qū)域,移植細胞不僅存活,而且與宿主細胞建立連接,對照組將未分化的胚胎干細胞注射到心梗區(qū)后,發(fā)現(xiàn)心功能惡化。Shiba等［18］通過激活素A和骨形態(tài)發(fā)生蛋白將人胚胎干細胞轉(zhuǎn)化為心肌細胞,再將其移植到心肌受損的雄性豚鼠（650g-750g）左心室內(nèi),采用直接注射法在受損心肌中心區(qū)和邊緣區(qū)進行移植,結(jié)果發(fā)現(xiàn),心肌受損豚鼠模型的左心室出現(xiàn)部分再肌化,泵血功能增強,心率不齊發(fā)生率降低。Hu等［19］將胚胎轉(zhuǎn)錄因子18的基因與心肌細胞間進行細胞重組后,將其移植到6只“完全心臟傳導(dǎo)阻滯”豬心內(nèi),實驗表明,本來不參與控制心律的心肌在細胞重組后的細胞轉(zhuǎn)化為“起搏器細胞”,并且生物起搏點源于注射部位的組織,在移植后2到14天豬心內(nèi)最為顯著,使原本應(yīng)該減慢的心跳恢復(fù)正常。這是首次在活體動物中通過基因重組來治療完全性心臟傳導(dǎo)阻滯疾病。

5 討論

目前用于移植的細胞種類很多,但存在諸多問題。干細胞分化為終末細胞時喪失起搏能力,如何控制其分化及定向誘導(dǎo)尚需解決,此外還存在致心律失常的可能,及應(yīng)用干細胞本身存在的相關(guān)問題,如免疫排斥,大多數(shù)細胞在移植后的最初幾天發(fā)生死亡,腫瘤形成和倫理學(xué)等,限制了其臨床應(yīng)用。以病毒為載體將基因發(fā)送到心的方法,在體內(nèi)亦有形成腫瘤的風險。而心肌細胞移植尤其是竇房結(jié)起搏細胞的移植,可直接與心肌有效地整合,是較為理想的移植細胞來源。

綜上所述,從動物實驗中可以看到,細胞移植能夠避免人工心臟起搏器的諸多缺陷,有可能成為臨床上新的心臟起搏技術(shù)。但必須充分認識到 ,目前這一技術(shù)的研究僅處于初級階段,要將此技術(shù)發(fā)展成熟并能廣泛應(yīng)用于臨床,仍需要克服許多問題。例如移植細胞的最佳類型,移植細胞的數(shù)量、活性,最佳移植途徑及移植時間,移植后的免疫排斥反應(yīng),移植細胞與宿主細胞間能否實現(xiàn)電-械偶聯(lián),是否有致心律失常的危險,表達是否穩(wěn)定持久等,這些都還需更深入細致地研究,以便為今后應(yīng)用于臨床提供大量的可信的實驗資料和理論依據(jù)。為了實現(xiàn)更為有效安全的起搏,近年來有學(xué)者提出聯(lián)合治療的方案,即移植轉(zhuǎn)基因后的干細胞,也有學(xué)者嘗試利用組織工程技術(shù)來構(gòu)建新的竇房結(jié)。

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Q2

A

1674-2060（2016）03-0137-02

張麗（1981—），女，湖北潛江，助理講師，解剖學(xué)專業(yè)碩士研究生，研究方向：心血管疾病。