细胞移植治疗病态窦房结综合征的研究状况

张丽 刘立夏

（河南护理职业学院 河南安阳 455000）

细胞移植治疗病态窦房结综合征的研究状况

张丽 刘立夏

（河南护理职业学院 河南安阳 455000）

病态窦房结综合征简称病窦（sick sinus syndrome，SSS） 是一种常见的缓慢型心律失常，其发病率很高并缺乏有效的治疗措施，严重威胁着人民健康。目前，SAN疾病治疗上无重大突破，本文在广泛查阅文献的基础上综述了细胞移植治疗病态窦房结综合征的研究现状及存在的问题，并展望其前景。

细胞移植 病态窦房结综合征 起搏

正常窦房结是实现心脏泵血功能的先决条件。不管是缺血、退行性病变还是变性损伤,都可以引起窦房结或其周围组织器质性病变,导致病态窦房结综合征（sick sinus syndrome,SSS）,这是一种常见的缓慢型心律失常,表现为心动过缓、窦性停搏、窦房传导阻滞、房性心律失常等［1］。目前临床上采用植入人工心脏起搏器的治疗方法,但它并不是最理想的治疗方法,研究表明植入人工心脏起搏器只能改善患者症状而不能提高生存率［1］,且应用起搏器治疗病窦仍有其很大局限性：包括电池寿命问题、需永久性植入电极导线、对自主神经系统的调节缺乏反应等。

目前随着分子生物学技术的发展,病态窦房结综合征治疗方法又开启了一个全新的领域—生物起搏［2］。它是利用细胞分子生物学及其相关技术,对受损的传导系统细胞进行修复、替代,使心脏的起搏和传导功能恢复。当前构建生物心脏起搏器主要包括基因转染、细胞移植等方法。外源基因在体内能否长期稳定表达及难以有效调控等,限制了基因转染的推广。临床研究已证实细胞疗法用于治疗心脏疾病的安全性和实用性。所以细胞移植特别是寻找新的种子细胞,是心脏生物起搏器研究的当务之急。

1 窦房结细胞

与心室肌细胞相比,窦房结细胞具有更高的自律性,而且窦房结中含有起搏细胞及丰富的神经纤维,其功能受交感及副交感神经的控制。理论上讲,窦房结细胞是最理想的生物起搏细胞。可以假设,把具有完整结构功能的窦房结细胞移植到心室后,在心室能形成具有较高频律的逸搏心律,从而驱使心室搏动。但目前国内外的研究很少。2008年,赵壁君等［3］将兔窦房结组织移植于同体右心室心外膜下,观测右心室心电生理及移植后的窦房结组织学及超微结构变化,结果显示移植组15只动物中除3只因故死亡外,剩余的12只动物标本中移植窦房结组织可以存活,并与周围心肌细胞建立桥粒连接,但只有2例发现了窦房结细胞和心肌细胞的桥粒连接,移植的窦房结也不能起搏心室, 说明这种连接建立的比例不高。推测可能与组织移植数量有关,也可能是窦房结细胞的电生理特点在心室环境中发生改变。2011年张浩等［4］将分离得到的自体窦房结细胞注射到6只完全性房室传导阻滞的狗的右心室游离壁心外膜下,同时安装电子起搏器保证犬的存活,研究显示,在24h内,其中4只犬的心脏发放冲动的位置至少有一半时间起源于移植位点,且对儿茶酚胺反应敏锐。但其与原有的窦房结的起搏特性有明显的差异,这可能与移植窦房结细胞未与周围的心室细胞相互作用有关。理论上讲,将结构功能完整的窦房结细胞或者窦房结组织移植到受损的窦房结部位,如果能在体内存活,替代受损的细胞,形成良好的电-械偶联,来恢复其功能。由于窦房结细胞来源有限,这成为治疗心律失常相关疾病的关键。寻找来源广泛、且与窦房结细胞特性最为相近的细胞迫在眉睫。

2 心肌干细胞

各种动物实验和临床试验显示,将心肌干细胞与窦房结组织共同培养,可诱导心肌干细胞转化为窦房结细胞。目前使用成年人干细胞治疗心肌梗死能改善心肌的整体功能。故心肌干细胞是治疗心律失常最好的细胞来源［5］。2003年心肌干细胞第一次被分离出来［6］,其细胞膜表面C-kit表达阳性［7］。2013年Williams等人将Yorkshire猪的左冠状动脉前降支行球囊阻断后再灌注损伤造成心肌梗死模型,在梗死发生第14天,将c-kit（+）的人心肌干细胞（hCSCs）与人骨髓间充质干细胞（hMSCs）（1万个细胞/200万细胞）、hCSCs（1万个细胞）、hMSCs（200万细胞）及安慰剂（磷酸盐缓冲生理盐水）分别注入梗死区边缘,研究表明（1）与安慰剂组比较,其余三组均能减小心肌梗死面积,（2）与单一注射心肌干细胞或骨髓间充质干细胞组比较,心肌干细胞与骨髓间充质干细胞混合注射组能显著减少梗死面积,左心室顺应性明显改善、收缩力显著增强。这表明c-kit（+）的人心肌干细胞（hCSCs）与人骨髓间充质干细胞（hMSCs）之间建立了重要的细胞联系,这种联系能增强细胞治疗效果［8］。

3 骨髓间充质干细胞

除了心肌干细胞,骨髓间充质干细胞是另一个多能干细胞群的代表,这些细胞具有再生、促进血管生成、抗细胞凋亡、免疫原性等优点。大量实验研究证明骨髓间充质干细胞能够分化成多种细胞,包括c-kit（+）的心肌干细胞,故理论上骨髓间充质干细胞也可分化成具有起搏功能的窦房结细胞。2004年,任晓庆等［9］在体外利用5-氮杂胞苷（5-aza）对骨髓间叶干细胞进行诱导分化,在建立犬病态窦房结综合征模型后,将诱导分化的骨髓间叶干细胞用溴脱氧尿嘧啶核苷（BrdU）标记后自体移植到窦房结区,实验发现窦房结功能明显改善,移植的骨髓干细胞与宿主细胞建立缝隙连接,而且在窦房结区有分化为窦房结细胞与血管内皮细胞的趋势。在一项研究中,69例急性心肌梗死患者接受经皮冠状动脉注射自体骨髓间充质干细胞,同时以标准的生理盐水作为对照组［10］。结果表明,都没有出现严重的不良事件,移植骨髓间充质干细胞的患者心功能显著改善［11-15］,而且3个月后移植的细胞仍能发挥功能。骨髓间充质干细胞来源丰富,是移植较佳的干细胞,各种动物实验和临床试验证实在急性心肌梗死时,通过经皮肌内注射骨髓干细胞能显著改善心功能,但是窦房结综合征患者移植骨髓间充质干细胞尚未见报道,骨髓间充质干细胞的定向分化能力、表达是否稳定、是否会引起心律失常问题,还有待进一步研究。

4 胚胎干细胞

现有研究表明,胚胎干细胞具有分化成多种细胞的潜力,比如心房、心室、窦房结和浦肯野细胞。早在上世纪九十年代初,Maltsev等［16］将多能胚胎干细胞（D3）通过胚芽样集聚,在体外分化成具有自发搏动的心肌细胞,通过膜片钳技术记录发现细胞表型与窦房结细胞、心房肌或者心室肌细胞一致,这些细胞在早期分化阶段表现出类似起搏细胞动作电位的特点。2006年,Caspi等［17］将胚胎干细胞来源的心肌细胞移植到心肌梗死区域,移植细胞不仅存活,而且与宿主细胞建立连接,对照组将未分化的胚胎干细胞注射到心梗区后,发现心功能恶化。Shiba等［18］通过激活素A和骨形态发生蛋白将人胚胎干细胞转化为心肌细胞,再将其移植到心肌受损的雄性豚鼠（650g-750g）左心室内,采用直接注射法在受损心肌中心区和边缘区进行移植,结果发现,心肌受损豚鼠模型的左心室出现部分再肌化,泵血功能增强,心率不齐发生率降低。Hu等［19］将胚胎转录因子18的基因与心肌细胞间进行细胞重组后,将其移植到6只“完全心脏传导阻滞”猪心内,实验表明,本来不参与控制心律的心肌在细胞重组后的细胞转化为“起搏器细胞”,并且生物起搏点源于注射部位的组织,在移植后2到14天猪心内最为显著,使原本应该减慢的心跳恢复正常。这是首次在活体动物中通过基因重组来治疗完全性心脏传导阻滞疾病。

5 讨论

目前用于移植的细胞种类很多,但存在诸多问题。干细胞分化为终末细胞时丧失起搏能力,如何控制其分化及定向诱导尚需解决,此外还存在致心律失常的可能,及应用干细胞本身存在的相关问题,如免疫排斥,大多数细胞在移植后的最初几天发生死亡,肿瘤形成和伦理学等,限制了其临床应用。以病毒为载体将基因发送到心的方法,在体内亦有形成肿瘤的风险。而心肌细胞移植尤其是窦房结起搏细胞的移植,可直接与心肌有效地整合,是较为理想的移植细胞来源。

综上所述,从动物实验中可以看到,细胞移植能够避免人工心脏起搏器的诸多缺陷,有可能成为临床上新的心脏起搏技术。但必须充分认识到 ,目前这一技术的研究仅处于初级阶段,要将此技术发展成熟并能广泛应用于临床,仍需要克服许多问题。例如移植细胞的最佳类型,移植细胞的数量、活性,最佳移植途径及移植时间,移植后的免疫排斥反应,移植细胞与宿主细胞间能否实现电-械偶联,是否有致心律失常的危险,表达是否稳定持久等,这些都还需更深入细致地研究,以便为今后应用于临床提供大量的可信的实验资料和理论依据。为了实现更为有效安全的起搏,近年来有学者提出联合治疗的方案,即移植转基因后的干细胞,也有学者尝试利用组织工程技术来构建新的窦房结。

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Q2

A

1674-2060（2016）03-0137-02

张丽（1981—），女，湖北潜江，助理讲师，解剖学专业硕士研究生，研究方向：心血管疾病。