陳雅婷，張建成，李 泱

目前，對(duì)于病態(tài)竇房結(jié)綜合征等嚴(yán)重緩慢性心律失常的治療策略主要是植入人工心臟起搏器，通過(guò)人工產(chǎn)生的電脈沖來(lái)控制心臟的跳動(dòng)。雖然拯救了無(wú)數(shù)病人的生命并提高了其生命質(zhì)量，但仍存在一些缺點(diǎn)和局限性，包括感染、金屬過(guò)敏、電極脫位、電子干擾和缺乏神經(jīng)激素反應(yīng)性。因此，“心臟生物起搏”已成為探究緩慢性心律失常治療的新方向。本研究結(jié)合近年來(lái)國(guó)內(nèi)外最新文獻(xiàn)報(bào)道，對(duì)干細(xì)胞與生物起搏的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 干細(xì)胞的研究現(xiàn)狀與進(jìn)展

心臟生物起搏是指利用細(xì)胞分子生物學(xué)及其相關(guān)技術(shù)，對(duì)機(jī)體受損的自律性節(jié)律點(diǎn)或特殊傳導(dǎo)系統(tǒng)的細(xì)胞進(jìn)行修復(fù)或替代，從而構(gòu)建“生物起搏器”，得以恢復(fù)心臟的起搏和傳導(dǎo)功能，并從心臟生理功能和人體適應(yīng)性的角度，避免了傳統(tǒng)電子起搏器的缺陷和嚴(yán)重并發(fā)癥，是邁向基于自體干細(xì)胞更理想的療法[1]。心臟生物起搏器的構(gòu)建是今后的重要發(fā)展方向，其基礎(chǔ)和關(guān)鍵是找到理想的種子細(xì)胞。目前，用于構(gòu)建心臟生物起搏的細(xì)胞主要為干細(xì)胞：包括胚胎干細(xì)胞(embryonic stem cells，ESCs)、間充質(zhì)干細(xì)胞(mesenchymal stem cells，MSCs)和誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞(induced pluripotent stem cells，iPSCs)。為了能夠從干細(xì)胞中分離獲得更多、更純的起搏樣細(xì)胞，大量研究聚焦于轉(zhuǎn)化因子促進(jìn)干細(xì)胞向起搏樣細(xì)胞的誘導(dǎo)分化和階段性調(diào)控相關(guān)竇房結(jié)發(fā)育生物學(xué)信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)誘導(dǎo)干細(xì)胞分化為起搏樣細(xì)胞。

2 干細(xì)胞與生物起搏

2.1 ESCs與生物起搏 ESCs作為原始胚胎中的一類(lèi)細(xì)胞，具有多向分化、無(wú)限增殖且自我更新的特性[2]。當(dāng)ESCs誘導(dǎo)分化為具有起搏功能的心肌細(xì)胞時(shí)，有效地提高ESCs衍生心肌細(xì)胞的總產(chǎn)量和富集純的心肌細(xì)胞變得尤為重要。ESCs來(lái)源的心肌樣細(xì)胞一般是從胚狀體中跳動(dòng)區(qū)域分離得到的，這些早期的心肌細(xì)胞具有起搏細(xì)胞的特性，可作為構(gòu)建生物起搏器的種子細(xì)胞，但這些細(xì)胞的數(shù)量少、純度不理想。為了能夠從ESCs中分離獲得更多、更純的起搏樣細(xì)胞，ESCs誘導(dǎo)分化的研究陸續(xù)展開(kāi)。

2.1.1 ESCs分化與轉(zhuǎn)化因子 為了能夠從ESCs中分離獲得更多、更純的起搏細(xì)胞，大量研究聚焦于操縱Shox2、Tbx、HCN等轉(zhuǎn)錄因子及起搏基因的表達(dá)來(lái)促進(jìn)ESCs向起搏樣細(xì)胞的誘導(dǎo)分化。Ionta等[3]直接將Shox2基因轉(zhuǎn)染至小鼠ESCs(mESCs)，誘導(dǎo)分化獲得起搏樣細(xì)胞并成功構(gòu)建了生物起搏器。Scavone等[4]研究發(fā)現(xiàn)，ESCs中CD166+的細(xì)胞可發(fā)育為竇房結(jié)樣細(xì)胞，這些細(xì)胞可高表達(dá)參與竇房結(jié)細(xì)胞發(fā)育的相關(guān)基因Tbx18、Tbx3、Isl-1和Shox2等，以及相關(guān)功能基因Cx30.2、HCN4、HCN1、CaV1.3等，并低表達(dá)心室肌基因Cx43、Kv4.2、HCN2、Nkx2.5，且與小鼠的竇房結(jié)細(xì)胞形態(tài)相似并具有起搏特性，與新生大鼠心室肌細(xì)胞共培養(yǎng)表現(xiàn)出更快的跳動(dòng)頻率，這揭示了CD166+可作為篩選竇房結(jié)樣細(xì)胞的重要細(xì)胞外標(biāo)志蛋白。Hoffmann等[5]在此研究基礎(chǔ)上，為了驗(yàn)證竇房結(jié)細(xì)胞中Shox2依賴(lài)性的發(fā)育機(jī)制，通過(guò)5種不同的竇房結(jié)樣細(xì)胞誘導(dǎo)方案，從分離出Shox2+CD166+和Shox2-CD166+竇房結(jié)樣細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)，Shox2+CD166+竇房結(jié)樣細(xì)胞表達(dá)有更多的竇房結(jié)標(biāo)志基因，表明僅以CD166+作為有效富集純化竇房結(jié)樣細(xì)胞的標(biāo)記仍有不足，且目前尚未有CD166+ESCs的在體動(dòng)物研究結(jié)果，值得進(jìn)一步的探究。Jung等[6]將人Tbx3和Myh6啟動(dòng)子相結(jié)合構(gòu)建穩(wěn)定的組成型Tbx3過(guò)表達(dá)mESCs，其衍生的心肌細(xì)胞聚集體中>80%在蛋白質(zhì)表達(dá)和電生理參數(shù)上具有起搏器表型所需的功能特征，且每分鐘的搏動(dòng)頻率達(dá)300～400次。Saito等[7]將兔HCN4基因轉(zhuǎn)染至小鼠ESCs，誘導(dǎo)分化為mESC-CMs，產(chǎn)生快速的自發(fā)搏動(dòng)和起搏電流，且對(duì)起搏電流抑制劑伊伐布雷定和激動(dòng)劑異丙腎上腺素有生物反應(yīng)性，在體外與其他可興奮細(xì)胞共培養(yǎng)具有同步收縮起搏能力，可用于生物起搏器的構(gòu)建。

2.1.2 ESCs分化與發(fā)育生物學(xué)信號(hào)通路的調(diào)控 研究表明，通過(guò)調(diào)控竇房結(jié)發(fā)育生物學(xué)的相關(guān)信號(hào)通路來(lái)誘導(dǎo)ESCs分化為竇房結(jié)樣細(xì)胞。Zhu等[8]通過(guò)調(diào)控NRG-1β/ErbB信號(hào)傳導(dǎo)來(lái)調(diào)節(jié)hESC-CMs分化培養(yǎng)物中的竇房結(jié)樣細(xì)胞與工作型心肌細(xì)胞的比例，發(fā)現(xiàn)NRG-1β/ErbB信號(hào)的抑制可增加具有竇房結(jié)樣細(xì)胞的比例，同時(shí)降低工作型心肌細(xì)胞。Birket等[9]發(fā)現(xiàn)在誘導(dǎo)ESCs分化為心肌細(xì)胞過(guò)程中，可分為Nkx2.5陽(yáng)性表達(dá)(Nkx2.5+)的工作心肌細(xì)胞和Nkx2.5陰性表達(dá)(Nkx2.5-)的竇房結(jié)樣起搏細(xì)胞，后者表達(dá)高水平竇房結(jié)發(fā)育相關(guān)基因及起搏離子通道基因，電生理檢測(cè)記錄到竇房結(jié)細(xì)胞樣的動(dòng)作電位及起搏電流，當(dāng)培養(yǎng)到30 d，Nkx2.5-細(xì)胞群依然保持著起搏細(xì)胞的特征和搏動(dòng)頻率。Protze等[10]通過(guò)骨形成蛋白-4(BMP4)、視黃酸(RA)和成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子抑制劑(FGFi)的序貫誘導(dǎo)提高Nkx2.5-hESCs的比例，且在Nkx2.5-hESCs中記錄到舒張期去極化的動(dòng)作電位，起搏電流If、ICa，T、Ik，ATP，其對(duì)β受體激動(dòng)劑和抑制劑具有良好的生物反應(yīng)性，將富集到的Nkx2.5-hESCs移植到大鼠的左室心尖部，能夠成功起搏用藥物誘導(dǎo)出房室傳導(dǎo)阻滯的心臟，并用Optical mapping技術(shù)記錄到起搏點(diǎn)源于移植部。Liang等[11]通過(guò)添加激活經(jīng)典Wnt/β-catenin信號(hào)傳導(dǎo)的外源性Wnt3a配體，可增加起搏器樣心肌細(xì)胞的產(chǎn)量，起搏器表型伴隨著竇房結(jié)樣細(xì)胞的特異性基因和基因產(chǎn)物的表達(dá)而增強(qiáng)，同時(shí)減少肌鈣蛋白T(cTnT)陽(yáng)性心肌分化，此結(jié)果表明Wnt/β-catenin途徑是ESCs分化過(guò)程中心肌亞型發(fā)生的關(guān)鍵決定因素：內(nèi)源性Wnt信號(hào)傳導(dǎo)的激活有利于起搏器譜系的表達(dá)，而其抑制則促進(jìn)了室性心肌細(xì)胞譜系。此外，研究表明，蘇拉明、內(nèi)皮素-1和鈣激活的鉀通道可促進(jìn)胚胎干細(xì)胞誘導(dǎo)分化為竇房結(jié)樣細(xì)胞，竇房結(jié)特異性標(biāo)志物表達(dá)水平顯著上調(diào)[12-15]。

關(guān)于ESCs的研究證實(shí)了ESCs可以誘導(dǎo)分化為起搏樣心肌細(xì)胞，并用于心臟生物起搏器的構(gòu)建，但這些細(xì)胞始終存在倫理學(xué)的問(wèn)題，且免疫原性、成瘤性問(wèn)題也一直受到關(guān)注。此外，精確調(diào)控ESCs定向誘導(dǎo)分化、純化等問(wèn)題尚需解決。

2.2 MSCs MSCs是一種非造血的基質(zhì)細(xì)胞，根據(jù)來(lái)源主要分為骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(bone-marrow mesenchymal stem cells，BMSCs)和脂肪干細(xì)胞(adipose-derived stem cells，ADSCs)，具有自我更新和多向分化潛能，且獲取相對(duì)容易，可取自病人自身，不存在組織相容性問(wèn)題，適宜自體移植等優(yōu)點(diǎn)，成為生物起搏的種子細(xì)胞。然而，MSCs不具有電生理活性但表達(dá)縫隙連接蛋白，向起搏細(xì)胞的分化相對(duì)困難，更多的研究將MSCs作為一種目的基因的載體，通過(guò)轉(zhuǎn)染起搏基因或調(diào)控竇房結(jié)分化的轉(zhuǎn)錄因子可獲得起搏樣細(xì)胞，與周?chē)募⌒纬呻娕悸?lián)發(fā)揮生物起搏功能[16]。

2.2.1 MSCs分化與起搏基因 早期研究多轉(zhuǎn)染單個(gè)起搏基因構(gòu)建生物起搏器，Cheng等[17]將小鼠的HCN4轉(zhuǎn)染至犬間充質(zhì)干細(xì)胞(cMSCs)，從而產(chǎn)生Cs+敏感的起搏電流，將所轉(zhuǎn)染的3×106cMSCs注射至右心室心外膜下，發(fā)現(xiàn)注射部位自發(fā)產(chǎn)生心室節(jié)律，搏動(dòng)頻率為(45±9)次/min，表明基因修飾的cMSCs可以在體外和體內(nèi)表達(dá)功能性HCN4離子通道，作為心臟傳導(dǎo)系統(tǒng)重要的起搏基因。Darche等[18]將起搏HCN4轉(zhuǎn)導(dǎo)入人類(lèi)BMSCs和ADSCs并與新生大鼠心室肌細(xì)胞共培養(yǎng)以促進(jìn)起搏樣細(xì)胞的誘導(dǎo)分化，2周后，轉(zhuǎn)染的人類(lèi)ADSCs表現(xiàn)出更早的自發(fā)性收縮和更快的搏動(dòng)速率且具有規(guī)律性和同步性，同時(shí)產(chǎn)生具有心臟起搏器組織特征的離子通道(CaV1.2，NCX1)、轉(zhuǎn)錄因子(Tbx3，Tbx18，Shox2)和縫隙連接蛋白(Cx31.9，Cx45)。Wei等[19]用同樣的方法獲得竇房結(jié)樣細(xì)胞，在Ⅲ度房室傳導(dǎo)阻滯模型犬左室前壁進(jìn)行注射，連續(xù)6周觀(guān)察后發(fā)現(xiàn)，起源于移植部位的平均自主節(jié)律[(59±5)次/min]較未移植對(duì)照組[(38±2)次/min]明顯上升，且具有心律變異性。但是，隨著時(shí)間的推移，源自移植部位的自主節(jié)律開(kāi)始逐漸下降。究其原因，可能與移植細(xì)胞的凋亡、流失或未能與周?chē)募〖?xì)胞形成良好的電機(jī)械偶聯(lián)有關(guān)。Yang等[20]用攜帶小鼠鈣激活鉀通道的SK4基因的重組腺病毒載體轉(zhuǎn)導(dǎo)ADSCs，體外培養(yǎng)5～7 d后將轉(zhuǎn)導(dǎo)的ADSCs植入大鼠左心室游離壁，2周后，在離體的灌流大鼠心臟中建立完全性房室傳導(dǎo)阻滯，移植部位產(chǎn)生了異位節(jié)律并承擔(dān)了生物起搏器的

功能；同時(shí)，SK4在A(yíng)DSCs中的穩(wěn)定地表達(dá)促進(jìn)ADSCs的分化，Shox2和HCN4的表達(dá)上調(diào)，產(chǎn)生起搏電流且可被CsCl所抑制，以及誘導(dǎo)了p-ERK1/2和p-p38 MAPK的表達(dá)。這揭示了p38-MAPK和ERK1/2信號(hào)通路的激活可促進(jìn)起搏樣細(xì)胞的誘導(dǎo)分化，為心臟生物起搏器的構(gòu)建提供了新思路。

2.2.2 MSCs分化與轉(zhuǎn)錄因子 近年來(lái)的研究聚焦于轉(zhuǎn)染竇房結(jié)發(fā)育相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子，可促進(jìn)BMSCs或ADSCs向竇房結(jié)樣細(xì)胞誘導(dǎo)分化，竇房結(jié)特異性標(biāo)志物表達(dá)增加并產(chǎn)生起搏電流。張健等[21]將過(guò)表達(dá)胰島素基因增強(qiáng)子結(jié)合蛋白1(insulin gene enhancer binding protein-1，ISL-1)的ADSCs與乳鼠心室肌細(xì)胞共培養(yǎng)7 d促進(jìn)起搏樣細(xì)胞的誘導(dǎo)分化，發(fā)現(xiàn)竇房結(jié)特異性基因表達(dá)上調(diào)，同時(shí)工作心肌特異性基因表達(dá)下調(diào)，且大多數(shù)細(xì)胞可記錄到起搏電流，表明ADSCs經(jīng)單一轉(zhuǎn)錄因子ISL-1的基因修飾可在體外心肌微環(huán)境中，誘導(dǎo)產(chǎn)生竇房結(jié)樣細(xì)胞。Feng等[22]將Shox2轉(zhuǎn)染至犬BMSCs并與乳鼠心肌細(xì)胞共培養(yǎng)7 d以上，誘導(dǎo)分化為起搏樣細(xì)胞，高表達(dá)起搏基因Tbx3、HCN4、Cx45，而低表達(dá)心室基因Nkx2.5和Cx43，且可在體外快速起搏乳鼠心室肌細(xì)胞。Hu等[23]將Tbx18轉(zhuǎn)染至豬BMSCs促進(jìn)起搏樣細(xì)胞的誘導(dǎo)分化，細(xì)胞形態(tài)由紡錘形變化為條帶狀，在第10天，約7%的BMSCs-Tbx18中觀(guān)察到了搏動(dòng)，搏動(dòng)頻率約為90次/min，并且該搏動(dòng)可以在體外持續(xù)約3周，同時(shí)Tbx18、肌鈣蛋白I(cTnI)、HCN4、α-SA的表達(dá)增加，將轉(zhuǎn)導(dǎo)的BMSCs植入豬右心室并成功起搏竇房結(jié)功能障礙的心臟，且對(duì)β-腎上腺素能激動(dòng)劑有反應(yīng)性。Zhang等[24]通過(guò)將轉(zhuǎn)錄因子的組合(ISL-1和 Tbx18)共同轉(zhuǎn)染脂肪干細(xì)胞，再與新生大鼠心室肌細(xì)胞體外共培養(yǎng)7 d后，誘導(dǎo)ADSC成功分化為起搏樣細(xì)胞。更多的研究在體外證實(shí)，通過(guò)多種方法將Tbx18轉(zhuǎn)染至BMSCs或ADSCs可促進(jìn)其向竇房結(jié)樣細(xì)胞誘導(dǎo)分化，竇房結(jié)特異性標(biāo)志物表達(dá)增加并產(chǎn)生起搏電流。由于BMSCs和ADSCs不具有電生理活性，本身并不具備起搏細(xì)胞的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，鑒于竇房結(jié)電生理特征的復(fù)雜性，單一的導(dǎo)入起搏基因所構(gòu)建的起搏樣細(xì)胞特性與竇房結(jié)細(xì)胞仍有明顯的差異，但要更加接近生理性的竇房結(jié)細(xì)胞功能，需要轉(zhuǎn)導(dǎo)大量的離子通道基因和相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子，這是很大的工程，難以付諸實(shí)踐。

2.3 iPSCs iPSCs是通過(guò)導(dǎo)入特定的轉(zhuǎn)錄因子將終末分化的體細(xì)胞重編程為多能性干細(xì)胞。2007年Takahashi等[25]通過(guò)4種特定轉(zhuǎn)錄因子Oct3/4、Sox2、Klf4及c-Myc的轉(zhuǎn)染將人皮膚成纖維細(xì)胞重編程為iPSCs，自此揭開(kāi)了人體細(xì)胞重編程的帷幕，也迅速成為干細(xì)胞領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。iPSCs獲得方法相對(duì)簡(jiǎn)單并且穩(wěn)定，可取自自體細(xì)胞，不需要使用卵細(xì)胞或者胚胎，跨越了細(xì)胞移植所帶來(lái)的免疫排斥、倫理爭(zhēng)議等問(wèn)題。此外，iPSCs在形態(tài)學(xué)、表面標(biāo)志物及端粒酶活性等方面與ESCs具有相似性，且在多種轉(zhuǎn)化方法的應(yīng)用下，可大大降低非定向分化導(dǎo)致的致瘤性。這些特性使iPSCs相較于成體干細(xì)胞移植，能夠更好地整合到宿主心臟組織中。

Mandel等[26]對(duì)誘導(dǎo)iPSCs來(lái)源的心肌細(xì)胞(iPSC-CMs)進(jìn)行連續(xù)15 d的觀(guān)察記錄，發(fā)現(xiàn)其搏動(dòng)頻率非常穩(wěn)定，具有一定的節(jié)律變異性，對(duì)乙酰膽堿和β-腎上腺素刺激存在生物反應(yīng)性，但起搏頻率僅為30～50次/min，表明iPSC-CMs具有一定的起搏功能。Chauveau等[27]首次使用源自人的iPSC-CMs創(chuàng)造了一種生物起搏器，將40～75個(gè)由自發(fā)搏動(dòng)的iPSC-CMs組成的節(jié)律收縮的胚狀體注射到左心室，在完全性心臟傳導(dǎo)阻滯犬模型中可以在體內(nèi)與心室肌整合，從而構(gòu)建心臟生物起搏器，但iPSC-CMs心臟起搏器的速度和節(jié)奏仍有待優(yōu)化。

研究表明，不同的誘導(dǎo)方法獲得的iPSC-CMs的搏動(dòng)頻率也不盡相同；同時(shí)也有研究表明，在干細(xì)胞衍生的心肌中，存在著一些細(xì)胞具有竇房結(jié)細(xì)胞的特征，但這種細(xì)胞的比例較少，甚至是一過(guò)性的[28]。因此，尋找新的誘導(dǎo)方法促進(jìn)iPSCs分化為高表達(dá)竇房結(jié)特異性基因、高純度且具有起搏功能的竇房結(jié)樣細(xì)胞，已成為構(gòu)建生物起搏器亟須解決的問(wèn)題。

2.3.1 iPSCs分化與轉(zhuǎn)錄因子 胚胎期的轉(zhuǎn)錄因子能夠從竇房結(jié)發(fā)育的上游信號(hào)通路調(diào)控細(xì)胞的發(fā)育，導(dǎo)入竇房結(jié)細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子可調(diào)控iPSCs更多地向竇房結(jié)樣細(xì)胞分化。王蕓等[29-30]分別將Tbx18用不同的方式轉(zhuǎn)染至hiPSC-CMs促使其向起搏樣細(xì)胞誘導(dǎo)分化，發(fā)現(xiàn)起搏特異性基因HCN4表達(dá)上調(diào)，心室肌特異性基因如鈉電流(SCN5A，INa)、內(nèi)向整流鉀電流(Kir2.1，IK1)、CX43表達(dá)下調(diào)，從而表明Tbx18基因的傳遞具有開(kāi)發(fā)生物起搏的潛力，能夠促進(jìn)hiPSC-CMs分化為起搏樣細(xì)胞。Zhao等[31]將Tbx3和HCN2共同轉(zhuǎn)染hiPSC-CMs以重編程為起搏樣心肌細(xì)胞，工作型心肌細(xì)胞特異性標(biāo)志CX40、CX43、SCN5A、Kir2.1的表達(dá)下調(diào)，而竇房結(jié)細(xì)胞特異性標(biāo)志CX30.2和CX45的表達(dá)增加，并產(chǎn)生竇房結(jié)細(xì)胞樣的動(dòng)作電位和起搏電流。Tbx3和HCN2的共表達(dá)促使舒張期最大

去極化電位以及起搏電流的產(chǎn)生，其協(xié)同作用產(chǎn)生起搏細(xì)胞的最典型特征——自發(fā)性舒張期去極化，為構(gòu)建生物起搏器提供新策略。Gorabi等[32]將Tbx18轉(zhuǎn)染的hiPSC-CM產(chǎn)生的起搏樣細(xì)胞注射到大鼠的左心室前外側(cè)壁，進(jìn)行心臟離體實(shí)驗(yàn)構(gòu)建完全性心臟傳導(dǎo)阻滯后，心率顯著增加、心室纖顫持續(xù)時(shí)間較少，且上調(diào)HCN4表達(dá)及下調(diào)Cx43表達(dá)，故通過(guò)細(xì)胞和基因治療策略導(dǎo)入Tbx18基因后，可證明功能性起搏器的形成。

2.3.2 iPSCs分化與發(fā)育生物學(xué)信號(hào)通路的調(diào)控 Protze等[10]通過(guò)對(duì)發(fā)育信號(hào)通路的階段性調(diào)控，誘導(dǎo)人多能干細(xì)胞分化為竇房結(jié)樣起搏細(xì)胞，該研究基于Nkx2.5表達(dá)與否將心肌細(xì)胞進(jìn)行分類(lèi)，結(jié)果顯示Nkx2.5-的細(xì)胞可高表達(dá)竇房結(jié)細(xì)胞特異性標(biāo)志物，并可記錄到起搏電流，將其移植至房室傳導(dǎo)阻滯模型大鼠的心尖部位，可有效起搏心臟周?chē)慕M織，進(jìn)而證明其具有生物起搏功能。通過(guò)該方法誘導(dǎo)的起搏樣細(xì)胞數(shù)量多、純度高，為iPSCs成功構(gòu)建生物起搏提供了新的借鑒，但生物起搏的效果需要進(jìn)行大型動(dòng)物的相關(guān)研究。Ren等[33]揭示經(jīng)典的Wnt信號(hào)傳導(dǎo)在指導(dǎo)中胚層細(xì)胞命運(yùn)決定的基因調(diào)控上發(fā)揮作用，促使起搏細(xì)胞的分化。在斑馬魚(yú)中，起搏器心肌細(xì)胞衍生自Nkx2.5+中胚層的一個(gè)子集，該子集對(duì)典型Wnt5b信號(hào)做出響應(yīng)以啟動(dòng)心臟起搏器程序，包括心臟起搏器細(xì)胞分化轉(zhuǎn)錄因子Isl-1和Tbx18的激活以及Nkx2.5的沉默。通過(guò)發(fā)現(xiàn)起搏器心肌細(xì)胞的起源，揭示了進(jìn)化上保守的Wnt信號(hào)傳導(dǎo)機(jī)制，該機(jī)制協(xié)調(diào)了指導(dǎo)中胚層細(xì)胞命運(yùn)決定的基因調(diào)控變化，從而導(dǎo)致起搏器心肌細(xì)胞的分化。研究發(fā)現(xiàn)通過(guò)小分子抑制劑CHIR99021處理，在分化的第5天能重新激活心臟祖細(xì)胞經(jīng)典Wnt信號(hào)傳導(dǎo)，可促進(jìn)TNT2起搏樣心肌細(xì)胞的分化且起搏特異性基因表達(dá)增加，表明Wnt5b信號(hào)在體外可促進(jìn)hiPSC起搏樣心肌細(xì)胞的誘導(dǎo)分化，為心臟生物起搏治療提供了潛在的策略。與此同時(shí)，雖然此研究與協(xié)同操縱的多個(gè)信號(hào)通路誘導(dǎo)起搏樣細(xì)胞的研究不同，但在心臟發(fā)育過(guò)程中重新激活經(jīng)典的Wnt信號(hào)傳導(dǎo)，可能通過(guò)協(xié)調(diào)階段性的信號(hào)傳導(dǎo)級(jí)聯(lián)反應(yīng)來(lái)介導(dǎo)心臟起搏器細(xì)胞的發(fā)育，該信號(hào)傳導(dǎo)級(jí)聯(lián)反應(yīng)可能包括BMP信號(hào)傳導(dǎo)和其他信號(hào)傳導(dǎo)途徑(FGF和RA)指導(dǎo)心臟祖細(xì)胞趨向于心臟起搏器的命運(yùn)，且抑制了它們分化為其他心肌細(xì)胞類(lèi)型[10]。

3 小 結(jié)

心臟生物起搏器的構(gòu)建可通過(guò)轉(zhuǎn)化因子和竇房結(jié)發(fā)育生物學(xué)信號(hào)級(jí)聯(lián)的調(diào)控等方式促進(jìn)干細(xì)胞向竇房結(jié)樣細(xì)胞誘導(dǎo)分化，作為病態(tài)竇房結(jié)綜合征及Ⅲ度房室傳導(dǎo)阻滯等嚴(yán)重緩慢性心律失常一種新型的細(xì)胞治療手段，具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。如今，起搏樣細(xì)胞的誘導(dǎo)分化仍困難重重，探索路程漫長(zhǎng)而任重道遠(yuǎn)。但是，生物起搏器替代電子起搏器仍是未來(lái)的發(fā)展方向，相信在不遠(yuǎn)的將來(lái)，通過(guò)不斷的實(shí)驗(yàn)研究，心臟生物起搏器可以安全有效地應(yīng)用于緩慢型心律失常病人的臨床治療當(dāng)中，為人類(lèi)帶來(lái)福音。