張麗 劉立夏

（河南護(hù)理職業(yè)學(xué)院 河南安陽 455000）

細(xì)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(hù)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(yán)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(xiàn)的基礎(chǔ)上綜述了細(xì)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(xì)胞移植 病態(tài)竇房結(jié)綜合征 起搏

正常竇房結(jié)是實(shí)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(dòng)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(gè)全新的領(lǐng)域—生物起搏［2］。它是利用細(xì)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(xì)胞進(jìn)行修復(fù)、替代,使心臟的起搏和傳導(dǎo)功能恢復(fù)。當(dāng)前構(gòu)建生物心臟起搏器主要包括基因轉(zhuǎn)染、細(xì)胞移植等方法。外源基因在體內(nèi)能否長期穩(wěn)定表達(dá)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(shí)細(xì)胞療法用于治療心臟疾病的安全性和實(shí)用性。所以細(xì)胞移植特別是尋找新的種子細(xì)胞,是心臟生物起搏器研究的當(dāng)務(wù)之急。

1 竇房結(jié)細(xì)胞

與心室肌細(xì)胞相比,竇房結(jié)細(xì)胞具有更高的自律性,而且竇房結(jié)中含有起搏細(xì)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(xì)胞是最理想的生物起搏細(xì)胞?？梢约僭O(shè),把具有完整結(jié)構(gòu)功能的竇房結(jié)細(xì)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(dòng)。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(dòng)物中除3只因故死亡外,剩余的12只動(dòng)物標(biāo)本中移植竇房結(jié)組織可以存活,并與周圍心肌細(xì)胞建立橋粒連接,但只有2例發(fā)現(xiàn)了竇房結(jié)細(xì)胞和心肌細(xì)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(xì)胞的電生理特點(diǎn)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(xì)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(shí)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(dòng)的位置至少有一半時(shí)間起源于移植位點(diǎn),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(xì)胞未與周圍的心室細(xì)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(xì)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(xì)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(xì)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(xì)胞特性最為相近的細(xì)胞迫在眉睫。

2 心肌干細(xì)胞

各種動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床試驗(yàn)顯示,將心肌干細(xì)胞與竇房結(jié)組織共同培養(yǎng),可誘導(dǎo)心肌干細(xì)胞轉(zhuǎn)化為竇房結(jié)細(xì)胞。目前使用成年人干細(xì)胞治療心肌梗死能改善心肌的整體功能。故心肌干細(xì)胞是治療心律失常最好的細(xì)胞來源［5］。2003年心肌干細(xì)胞第一次被分離出來［6］,其細(xì)胞膜表面C-kit表達(dá)陽性［7］。2013年Williams等人將Yorkshire豬的左冠狀動(dòng)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(xì)胞（hCSCs）與人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（hMSCs）（1萬個(gè)細(xì)胞/200萬細(xì)胞）、hCSCs（1萬個(gè)細(xì)胞）、hMSCs（200萬細(xì)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(xì)胞或骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞組比較,心肌干細(xì)胞與骨髓間充質(zhì)干細(xì)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(qiáng)。這表明c-kit（+）的人心肌干細(xì)胞（hCSCs）與人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（hMSCs）之間建立了重要的細(xì)胞聯(lián)系,這種聯(lián)系能增強(qiáng)細(xì)胞治療效果［8］。

3 骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞

除了心肌干細(xì)胞,骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞是另一個(gè)多能干細(xì)胞群的代表,這些細(xì)胞具有再生、促進(jìn)血管生成、抗細(xì)胞凋亡、免疫原性等優(yōu)點(diǎn)。大量實(shí)驗(yàn)研究證明骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞能夠分化成多種細(xì)胞,包括c-kit（+）的心肌干細(xì)胞,故理論上骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞也可分化成具有起搏功能的竇房結(jié)細(xì)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(xì)胞進(jìn)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(xì)胞用溴脫氧尿嘧啶核苷（BrdU）標(biāo)記后自體移植到竇房結(jié)區(qū),實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)竇房結(jié)功能明顯改善,移植的骨髓干細(xì)胞與宿主細(xì)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(xì)胞與血管內(nèi)皮細(xì)胞的趨勢。在一項(xiàng)研究中,69例急性心肌梗死患者接受經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈注射自體骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞,同時(shí)以標(biāo)準(zhǔn)的生理鹽水作為對照組［10］。結(jié)果表明,都沒有出現(xiàn)嚴(yán)重的不良事件,移植骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的患者心功能顯著改善［11-15］,而且3個(gè)月后移植的細(xì)胞仍能發(fā)揮功能。骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞來源豐富,是移植較佳的干細(xì)胞,各種動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床試驗(yàn)證實(shí)在急性心肌梗死時(shí),通過經(jīng)皮肌內(nèi)注射骨髓干細(xì)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(xì)胞尚未見報(bào)道,骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的定向分化能力、表達(dá)是否穩(wěn)定、是否會(huì)引起心律失常問題,還有待進(jìn)一步研究。

4 胚胎干細(xì)胞

現(xiàn)有研究表明,胚胎干細(xì)胞具有分化成多種細(xì)胞的潛力,比如心房、心室、竇房結(jié)和浦肯野細(xì)胞。早在上世紀(jì)九十年代初,Maltsev等［16］將多能胚胎干細(xì)胞（D3）通過胚芽樣集聚,在體外分化成具有自發(fā)搏動(dòng)的心肌細(xì)胞,通過膜片鉗技術(shù)記錄發(fā)現(xiàn)細(xì)胞表型與竇房結(jié)細(xì)胞、心房肌或者心室肌細(xì)胞一致,這些細(xì)胞在早期分化階段表現(xiàn)出類似起搏細(xì)胞動(dòng)作電位的特點(diǎn)。2006年,Caspi等［17］將胚胎干細(xì)胞來源的心肌細(xì)胞移植到心肌梗死區(qū)域,移植細(xì)胞不僅存活,而且與宿主細(xì)胞建立連接,對照組將未分化的胚胎干細(xì)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(xì)胞轉(zhuǎn)化為心肌細(xì)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(jìn)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(qiáng),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(xì)胞間進(jìn)行細(xì)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(shí)驗(yàn)表明,本來不參與控制心律的心肌在細(xì)胞重組后的細(xì)胞轉(zhuǎn)化為“起搏器細(xì)胞”,并且生物起搏點(diǎn)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(dòng)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(xì)胞種類很多,但存在諸多問題。干細(xì)胞分化為終末細(xì)胞時(shí)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(xì)胞本身存在的相關(guān)問題,如免疫排斥,大多數(shù)細(xì)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(fēng)險(xiǎn)。而心肌細(xì)胞移植尤其是竇房結(jié)起搏細(xì)胞的移植,可直接與心肌有效地整合,是較為理想的移植細(xì)胞來源。

綜上所述,從動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中可以看到,細(xì)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(rèn)識(shí)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(xì)胞的最佳類型,移植細(xì)胞的數(shù)量、活性,最佳移植途徑及移植時(shí)間,移植后的免疫排斥反應(yīng),移植細(xì)胞與宿主細(xì)胞間能否實(shí)現(xiàn)電-械偶聯(lián),是否有致心律失常的危險(xiǎn),表達(dá)是否穩(wěn)定持久等,這些都還需更深入細(xì)致地研究,以便為今后應(yīng)用于臨床提供大量的可信的實(shí)驗(yàn)資料和理論依據(jù)。為了實(shí)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(xì)胞,也有學(xué)者嘗試?yán)媒M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。