細(xì)胞與基因治療

基因與細(xì)胞治療

由于現(xiàn)有的治療心律失常的局限性，近年出現(xiàn)了以基因工程和細(xì)胞工程為基礎(chǔ)的心律失常治療新方案?；蛑委熗ㄟ^對靶細(xì)胞內(nèi)某基因的修復(fù)和(或)替換來增強(qiáng)、補(bǔ)充、矯正或抑制該基因異常表達(dá),使其表達(dá)產(chǎn)物即相應(yīng)蛋白質(zhì)的數(shù)量增加或減少,蛋白質(zhì)功能增強(qiáng)或減低,從而影響疾病過程,最終達(dá)到治療目的。快速性心律失常的基因治療

治療室性心動過速的研究集中于縮短復(fù)極時間，以防止因QT間期明顯延長而導(dǎo)致的尖端扭轉(zhuǎn)型(TdP)室性心動過速等致死性心律失常的發(fā)生。

hERG(humanether-a-go-go-relatedgene)基因編碼延遲整合鉀通道的快速成分

IKr,hERG突變可使IKr通道外向鉀電流減少,QT間期延長,易于誘發(fā)室性心律失常。

在培養(yǎng)的兔心肌細(xì)胞(兔心肌細(xì)胞在體外培養(yǎng)幾天后通常出現(xiàn)APD延長,EAD發(fā)生率明顯增高)中轉(zhuǎn)入hERG基因,使APD明顯縮短,相對不應(yīng)期明顯增加,EAD發(fā)生率下降四倍多,且能抑制電交替。所以hERG基因可用于治療與QT間期延長和復(fù)極離散度增加相關(guān)的室性心動過速。APD↓EAD發(fā)生率↓緩慢性心律失常的基因治療1.增強(qiáng)起搏細(xì)胞的變時功能2.生物性的起搏細(xì)胞

增強(qiáng)起搏細(xì)胞的變時功能編碼β2腎上腺素能受體的質(zhì)粒注入約克豬的右房的起搏部位,上調(diào)腎上腺素能受體的表達(dá)。電生理的檢測顯示,心房組織的局部過表達(dá)腎上腺素能受體可以明顯增強(qiáng)起搏組織的變時效應(yīng)，使現(xiàn)存的或病變的起搏細(xì)胞的功能得到改善和加強(qiáng)。心速108→127→16350%↑

生物性的起搏細(xì)胞

起搏離子流If是一種超極化激活的內(nèi)向離子流,它介導(dǎo)竇房結(jié)的四期自動除極。超極化激活的環(huán)核苷酸門控的(Hyperpolarizationactivatedcyclicnucleotidegated,HCN)通道是心臟起搏離子流If產(chǎn)生的基礎(chǔ)。

HCN基因家族的四個成員目前發(fā)現(xiàn)在心臟中存在的有3個：HCN1、HCN2和HCN4。ECGleadsI,II,andRA,andLA(overlyinginjectionsite)electrogramsduringnormalsinusrhythminananesthetizeddogpreviouslyinjectedwithHCN2+GFP

（greenfluorescentprotein）intoLA(initial2beats).

將含有HCN2

基因的腺病毒注射入犬的左房（LA）。

4天后進(jìn)行的電生理標(biāo)測發(fā)現(xiàn),當(dāng)刺激迷走神經(jīng)誘發(fā)出竇房結(jié)停搏后,左房的注射部位出現(xiàn)了自發(fā)性的左房節(jié)律。而只注射了GFP的對照犬則無任何的自發(fā)節(jié)律。

QuJetal.Circulation2003;107:1106-1109PacemakerfunctionininvitromodelmHCN2轉(zhuǎn)染的hMSCs影響耦合的心臟細(xì)胞的興奮性。綜上，過表達(dá)HCN2基因可以增大起搏電流,使移植的心肌細(xì)胞具有起搏能力。PotapovaIetal.CirculationResearch2004;94:952-959

細(xì)胞治療置入體外誘導(dǎo)出的治療細(xì)胞或者將干細(xì)胞作為載體,進(jìn)行基因改造。可從以下幾個層面進(jìn)行心律失常的治療：替代心臟起搏、傳導(dǎo)系統(tǒng)病變或缺失的細(xì)胞；移植基因工程化改造的細(xì)胞,表達(dá)某種離子通道,和受體組織細(xì)胞耦聯(lián),改變受體組織的電生理特性；移植細(xì)胞通過局部分泌一些重組蛋白改變心臟的電生理環(huán)境。

干細(xì)胞是一種具有多分化潛能和自我復(fù)制功能的早期未分化細(xì)胞，在特定的條件下可能分化為不同的功能細(xì)胞，形成多種組織和器官。

目前主要進(jìn)行的是體外干細(xì)胞培養(yǎng)移植研究，包括胚胎干細(xì)胞（embryonicstemcell，ESC）、骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（MesenchymalStemCells,MSCs）等。

胚胎干細(xì)胞（ESC）在體外并不僅僅分化為單個心肌細(xì)胞,而是可以形成功能性的心臟合胞體(syncytium),具有穩(wěn)定的起搏和傳導(dǎo)能力,并且對AD和ACh的刺激有反應(yīng)。但由于來源有限,移植后可能存在免疫排斥反應(yīng),且涉及到倫理學(xué)問題,故有一定局限性。.早期心肌細(xì)胞小而圓的細(xì)胞更大和更細(xì)長的細(xì)胞幾乎所有的心肌細(xì)胞，單核。Morphometricchangesinthecell'slength,width,area,andlength-to-widthratioduringinvitrocardiomyocytematuration.*P<0.05comparedwithbaselinemeasurements.

骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）在體內(nèi)植入心肌后能向心肌細(xì)胞方向分化，表達(dá)心肌細(xì)胞多種蛋白：肌球蛋白重鏈(MHC)、間隙連接蛋白Cx43(Connexin43)、心肌鋅指轉(zhuǎn)錄因子(GATA-4)等。故MSCs能作為治療心臟疾病的一種移植細(xì)胞,替代部分受損心肌細(xì)胞。由于MSCs能通過骨髓穿刺反復(fù)收集、體外大量擴(kuò)增,取材方便,擴(kuò)增后自體回輸,不必應(yīng)用免疫抑制劑,成為近年來最具吸引力的心肌再生種子細(xì)胞。

在心肌梗死(myocardialinfarction,MI)治療中有研究發(fā)現(xiàn)MSCs移植后能改善MI后心律失常的發(fā)生。這需要由MSCs分化的細(xì)胞具有自律性、興奮性和傳導(dǎo)性。

MSCs在5—aza誘導(dǎo)下能分化為具有自主搏動功能的心肌樣細(xì)胞，且有關(guān)心肌細(xì)胞收縮的基因表達(dá)升高。誘導(dǎo)分化后MSCs有一定興奮性,并與正常心肌細(xì)胞類似。誘導(dǎo)后MSCs向心肌細(xì)胞方向分化時發(fā)現(xiàn)CX43的表達(dá)增高，說明MSCs分化細(xì)胞有形成縫隙連接的能力，并具有一定傳導(dǎo)功能。故MSCs能夠作為治療功能不全性心律失常的替代細(xì)胞。MSCs經(jīng)5—aza誘導(dǎo)UpperpanelshowsimmunofluorescenceimagesofhMSCsstainedwithDiI(red).PijnappelsDAetal.Cardiova