細胞移植治療病態竇房結綜合征的研究狀況

張麗 劉立夏

（河南護理職業學院 河南安陽 455000）

細胞移植治療病態竇房結綜合征的研究狀況

張麗 劉立夏

（河南護理職業學院 河南安陽 455000）

病態竇房結綜合征簡稱病竇（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上綜述了細胞移植治療病態竇房結綜合征的研究現狀及存在的問題，并展望其前景。

細胞移植 病態竇房結綜合征 起搏

正常竇房結是實現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,都可以引起竇房結或其周圍組織器質性病變,導致病態竇房結綜合征（sick sinus syndrome,SSS）,這是一種常見的緩慢型心律失常,表現為心動過緩、竇性停搏、竇房傳導阻滯、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線、對自主神經系統的調節缺乏反應等。

目前隨著分子生物學技術的發展,病態竇房結綜合征治療方法又開啟了一個全新的領域—生物起搏［2］。它是利用細胞分子生物學及其相關技術,對受損的傳導系統細胞進行修復、替代,使心臟的起搏和傳導功能恢復。當前構建生物心臟起搏器主要包括基因轉染、細胞移植等方法。外源基因在體內能否長期穩定表達及難以有效調控等,限制了基因轉染的推廣。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之急。

1 竇房結細胞

與心室肌細胞相比,竇房結細胞具有更高的自律性,而且竇房結中含有起搏細胞及豐富的神經纖維,其功能受交感及副交感神經的控制。理論上講,竇房結細胞是最理想的生物起搏細胞?？梢约僭O,把具有完整結構功能的竇房結細胞移植到心室后,在心室能形成具有較高頻律的逸搏心律,從而驅使心室搏動。但目前國內外的研究很少。2008年,趙壁君等［3］將兔竇房結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組織學及超微結構變化,結果顯示移植組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例發現了竇房結細胞和心肌細胞的橋粒連接,移植的竇房結也不能起搏心室, 說明這種連接建立的比例不高。推測可能與組織移植數量有關,也可能是竇房結細胞的電生理特點在心室環境中發生改變。2011年張浩等［4］將分離得到的自體竇房結細胞注射到6只完全性房室傳導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,其中4只犬的心臟發放沖動的位置至少有一半時間起源于移植位點,且對兒茶酚胺反應敏銳。但其與原有的竇房結的起搏特性有明顯的差異,這可能與移植竇房結細胞未與周圍的心室細胞相互作用有關。理論上講,將結構功能完整的竇房結細胞或者竇房結組織移植到受損的竇房結部位,如果能在體內存活,替代受損的細胞,形成良好的電-械偶聯,來恢復其功能。由于竇房結細胞來源有限,這成為治療心律失常相關疾病的關鍵。尋找來源廣泛、且與竇房結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組織共同培養,可誘導心肌干細胞轉化為竇房結細胞。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,在梗死發生第14天,將c-kit（+）的人心肌干細胞（hCSCs）與人骨髓間充質干細胞（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干細胞組比較,心肌干細胞與骨髓間充質干細胞混合注射組能顯著減少梗死面積,左心室順應性明顯改善、收縮力顯著增強。這表明c-kit（+）的人心肌干細胞（hCSCs）與人骨髓間充質干細胞（hMSCs）之間建立了重要的細胞聯系,這種聯系能增強細胞治療效果［8］。

3 骨髓間充質干細胞

除了心肌干細胞,骨髓間充質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、免疫原性等優點。大量實驗研究證明骨髓間充質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干細胞也可分化成具有起搏功能的竇房結細胞。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分化,在建立犬病態竇房結綜合征模型后,將誘導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區,實驗發現竇房結功能明顯改善,移植的骨髓干細胞與宿主細胞建立縫隙連接,而且在竇房結區有分化為竇房結細胞與血管內皮細胞的趨勢。在一項研究中,69例急性心肌梗死患者接受經皮冠狀動脈注射自體骨髓間充質干細胞,同時以標準的生理鹽水作為對照組［10］。結果表明,都沒有出現嚴重的不良事件,移植骨髓間充質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揮功能。骨髓間充質干細胞來源豐富,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,通過經皮肌內注射骨髓干細胞能顯著改善心功能,但是竇房結綜合征患者移植骨髓間充質干細胞尚未見報道,骨髓間充質干細胞的定向分化能力、表達是否穩定、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搏動的心肌細胞,通過膜片鉗技術記錄發現細胞表型與竇房結細胞、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后,發現心功能惡化。Shiba等［18］通過激活素A和骨形態發生蛋白將人胚胎干細胞轉化為心肌細胞,再將其移植到心肌受損的雄性豚鼠（650g-750g）左心室內,采用直接注射法在受損心肌中心區和邊緣區進行移植,結果發現,心肌受損豚鼠模型的左心室出現部分再肌化,泵血功能增強,心率不齊發生率降低。Hu等［19］將胚胎轉錄因子18的基因與心肌細胞間進行細胞重組后,將其移植到6只“完全心臟傳導阻滯”豬心內,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天豬心內最為顯著,使原本應該減慢的心跳恢復正常。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尚需解決,此外還存在致心律失常的可能,及應用干細胞本身存在的相關問題,如免疫排斥,大多數細胞在移植后的最初幾天發生死亡,腫瘤形成和倫理學等,限制了其臨床應用。以病毒為載體將基因發送到心的方法,在體內亦有形成腫瘤的風險。而心肌細胞移植尤其是竇房結起搏細胞的移植,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。但必須充分認識到 ,目前這一技術的研究僅處于初級階段,要將此技術發展成熟并能廣泛應用于臨床,仍需要克服許多問題。例如移植細胞的最佳類型,移植細胞的數量、活性,最佳移植途徑及移植時間,移植后的免疫排斥反應,移植細胞與宿主細胞間能否實現電-械偶聯,是否有致心律失常的危險,表達是否穩定持久等,這些都還需更深入細致地研究,以便為今后應用于臨床提供大量的可信的實驗資料和理論依據。為了實現更為有效安全的起搏,近年來有學者提出聯合治療的方案,即移植轉基因后的干細胞,也有學者嘗試利用組織工程技術來構建新的竇房結。

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Q2

A

1674-2060（2016）03-0137-02

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