心臟組織工程在冠心病中的應(yīng)用
作者：路英進(jìn) 丁彥春
文章來(lái)源：中華心血管病雜志,2017,45(5)
（接上文）
三、人工血管
冠狀動(dòng)脈旁路移植術(shù)(CABG)是冠心病治療的重要策略，但對(duì)需反復(fù)多次手術(shù)的患者，目前并沒(méi)有足夠的可供利用的血管移植物。SYNTAX研究顯示對(duì)特定患者CABG長(zhǎng)期療效優(yōu)于冠狀動(dòng)脈介入治療，因此對(duì)移植物的需求變得更大。
此外在過(guò)去的二十多年里科技發(fā)展已大大改善了冠心病患者行外科手術(shù)及經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈血運(yùn)重建的臨床預(yù)后。美國(guó)心臟協(xié)會(huì)及美國(guó)心臟病學(xué)學(xué)會(huì)于2011年在更新的CABG指南中介紹了雜交冠狀動(dòng)脈再血管化治療。即對(duì)左前降支行CABG，對(duì)其余血管進(jìn)行介入術(shù)，這已越來(lái)越多地應(yīng)用于冠心病治療。
技術(shù)的發(fā)展增加了對(duì)移植物的需求，移植物能否在術(shù)中應(yīng)用將更為重要。隨著組織工程的出現(xiàn)，Nerem開(kāi)始探索應(yīng)用細(xì)胞組織工程技術(shù)構(gòu)建血管替代物的方法。2001年，通過(guò)將靜脈壁細(xì)胞接種到可降解支架材料上構(gòu)建工程化肺動(dòng)脈首次應(yīng)用于臨床。而由Cytograft組織工程公司基于細(xì)胞片構(gòu)建的小口徑工程化人工血管，也成功應(yīng)用于心臟組織工程研究領(lǐng)域。
理想的工程化人工血管應(yīng)具備以下幾種特性，如充分內(nèi)皮化、抗血栓性及與天然血管組織相匹配的機(jī)械性能。預(yù)防血栓以及相匹配的機(jī)械性能是移植成功并維持血管長(zhǎng)期開(kāi)放的關(guān)鍵。包括體液以及機(jī)械信號(hào)在內(nèi)的生物學(xué)信號(hào)對(duì)移植后重塑過(guò)程起重要影響。
目前對(duì)血管組織工程主要有4種途徑：生物可降解支架、基于凝膠的支架、脫細(xì)胞支架及細(xì)胞片壘疊支架。前3種方法都是以支架材料作為人工血管的支持框架，是目前研究較多的方法。支架可定義為1個(gè)三維支持結(jié)構(gòu)并可促進(jìn)細(xì)胞黏附、浸潤(rùn)與增殖。
主要有人工合成材料及天然材料。合成支架材料主要有不可降解支架和可降解生物支架。而天然支架包括有同種移植物和細(xì)胞外基質(zhì)(凝膠及脫細(xì)胞支架)。工程化人工血管理想的支架應(yīng)當(dāng)具有較好的生物相容性及可降解性以適應(yīng)組織的生長(zhǎng)。此外支架材料尚需適當(dāng)?shù)目障兑约昂线m的機(jī)械強(qiáng)度、耐久性及順應(yīng)性。
Dohmen等在體外將血管內(nèi)皮細(xì)胞接種于聚四氟乙烯材料支架構(gòu)建人工血管，并將其用于CABG。6年的隨訪觀察顯示對(duì)沒(méi)有合適自體血管移植物的患者，接種有自體血管內(nèi)皮細(xì)胞的聚四氟乙烯小口徑移植物可改善其再通率。此后，得益于更好的止血方法，異種移植物也被用作為支架材料。血管組織工程的應(yīng)用前景巨大，對(duì)冠心病的治療有其獨(dú)特的意義，值得深入研究。
四、人工心臟
全器官灌流的出現(xiàn)推動(dòng)了心臟組織工程的快速發(fā)展。Ott等首次采用Langendorff心臟灌流裝置制備出全器官脫細(xì)胞心臟支架。研究團(tuán)隊(duì)先將心臟完整離體取出后，將其主動(dòng)脈連接到灌流裝置上。灌流液經(jīng)心臟脈管系統(tǒng)可高效且無(wú)死角的到達(dá)心臟各部位。
此后通過(guò)將心肌細(xì)胞以特定方式重新注入支架內(nèi)部培養(yǎng)一段時(shí)間后恢復(fù)了部分心臟功能(等同于成人2%或16周胎兒25%的心臟功能)。雖然研究團(tuán)隊(duì)所制作的人工心臟其功能與真實(shí)心臟相差甚遠(yuǎn)，但該研究成果使體外再造器官成為可能，對(duì)心臟組織工程具有里程碑般的意義。該研究也顯示出經(jīng)全器官灌流法制備脫細(xì)胞生物支架的具大潛能。
但大鼠心臟太小，如果考慮應(yīng)用于患者需要更大的心臟支架。Weymann等以與人類心臟類似大小的豬心作為研究目標(biāo)。通過(guò)全器官灌流去除去細(xì)胞成分。此后研究者將小鼠新生心肌細(xì)胞及內(nèi)皮細(xì)胞再接種于脫細(xì)胞支架上。
研究顯示脫細(xì)胞心臟支架經(jīng)再細(xì)胞化后其冠狀動(dòng)脈血管內(nèi)皮化，并且在10 d內(nèi)可測(cè)得其電活動(dòng)，器官維持培養(yǎng)達(dá)3周。再細(xì)胞化人或豬脫細(xì)胞心臟支架所需的心肌細(xì)胞數(shù)量遠(yuǎn)大于大鼠脫細(xì)胞心臟支架。此外尚需合適的人工反應(yīng)器以促使人工心臟的重構(gòu)及再生。
雖然目前心臟組織工程的治療策略尚有許多障礙需要克服，但作為新的治療方法，為冠心病患者康復(fù)帶來(lái)了新希望。
參考文獻(xiàn)【略】
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