生物起博課件

生物起搏研究進(jìn)展靜息電位&最大舒張電位竇房結(jié)細(xì)胞內(nèi)向整流鉀通道(IK1通道）IK1通道稀少鉀電化學(xué)平衡電位心室肌細(xì)胞動(dòng)作電位A心室肌細(xì)胞B竇房結(jié)細(xì)胞竇房結(jié)細(xì)胞動(dòng)作電位4期自動(dòng)除極機(jī)制

IKICaIfCa2+K+If內(nèi)向離子流1979年首次被Brown等發(fā)現(xiàn)。90年代末編碼If離子流的通道分子才被相繼克隆,稱(chēng)為超極化激活的環(huán)核苷酸門(mén)控的離子通道(HCN)。由于HCN與心臟起搏的產(chǎn)生和調(diào)節(jié)關(guān)系密切,所以被稱(chēng)為起搏基因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)受損的自律性節(jié)律點(diǎn)或特殊傳導(dǎo)系統(tǒng)的組織進(jìn)行修復(fù)和替代，使心臟的起搏和傳導(dǎo)功能得以恢復(fù)。生物起搏生物起搏研究方法基因生物起搏基因工程干細(xì)胞生物起搏細(xì)胞生物起搏不足基因輸送的器官靶向性低缺乏長(zhǎng)期穩(wěn)定性目前技術(shù)尚無(wú)法在基因表達(dá)水平精確調(diào)控竇性節(jié)律停止后,出現(xiàn)的自發(fā)心室節(jié)律較慢胚胎干細(xì)胞（ESC）具有體外培養(yǎng)無(wú)限增殖、自我更新和多向分化的特性,能被誘導(dǎo)分化為機(jī)體幾乎所有的細(xì)胞類(lèi)型。AndreaBarbuti等描述了小鼠ESC分化的心臟起搏細(xì)胞能夠表達(dá)產(chǎn)生和控制心臟節(jié)律的蛋白。

Kehal等將人類(lèi)ESC體外誘導(dǎo)成心肌樣細(xì)胞，注入完全房室傳導(dǎo)阻滯豬的左心室，結(jié)果左心室出現(xiàn)規(guī)則的自主心律。胚胎干細(xì)胞構(gòu)建生物起搏器

間充質(zhì)干細(xì)胞是一種多分化潛能成體干細(xì)胞，具有多系分化、高度增殖潛力,自體移植無(wú)免疫原性。Ren等將體外經(jīng)5-氮雜胞苷誘導(dǎo)分化的自體骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞注射入病態(tài)竇房結(jié)綜合征狗的竇房結(jié)區(qū)，12周后，實(shí)驗(yàn)組狗的心率由110次/min上升到170次/min，對(duì)照組狗的心率無(wú)變化，移植的骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞能分化成起搏樣細(xì)胞并與竇房結(jié)區(qū)心肌細(xì)胞建立縫隙連接。間充質(zhì)干細(xì)胞構(gòu)建生物起搏器

存在問(wèn)題內(nèi)源性If起搏電流很弱，需結(jié)合轉(zhuǎn)基因技術(shù)，如裝載HCN基因可使干細(xì)胞起博電流增強(qiáng)以發(fā)揮起搏點(diǎn)作用。干細(xì)胞誘導(dǎo)分化率低;缺乏移植細(xì)胞在宿主心臟中的存活數(shù)量、復(fù)制和進(jìn)一步分化、起搏作用以及對(duì)宿主體內(nèi)激素的反應(yīng)等的監(jiān)測(cè)和調(diào)控手段也面臨諸如定向分化和形成畸胎瘤，潛在心律失常等問(wèn)題基因工程干細(xì)胞生物起博基因工程干細(xì)胞生物起博即利用基因工程將目的基因(起搏基因/抑制某離子通道的基因)導(dǎo)入細(xì)胞中(主指干細(xì)胞),構(gòu)建自身起搏細(xì)胞植入心臟發(fā)揮生物起搏作用。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)Potapova等將鼠HCN2轉(zhuǎn)染至Mscs檢測(cè)到被轉(zhuǎn)染的MSCs中有類(lèi)If樣電流,并成功起搏由電刺激抑制竇性心律的犬的心臟,并檢測(cè)到移植細(xì)胞與周?chē)?xì)胞間出現(xiàn)縫隙連接蛋白。Plotnikw將轉(zhuǎn)染了HCN2的人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞注入完全房室傳導(dǎo)阻滯的狗左心室前壁，實(shí)驗(yàn)期間左心室心率明顯加快，轉(zhuǎn)染的人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞與周?chē)募〗M織建立縫隙連接，對(duì)兒茶酚胺敏感，未出現(xiàn)免疫排斥及體液反應(yīng)。其他進(jìn)展

Renischler等研究發(fā)現(xiàn)神經(jīng)調(diào)節(jié)蛋白-1是一種胚胎發(fā)育過(guò)程中能促進(jìn)心室細(xì)胞肌小梁形成的生長(zhǎng)分化因子，具有促進(jìn)小鼠心臟傳導(dǎo)系統(tǒng)形成的作用。同時(shí)還上調(diào)connexin40的表達(dá)。Pate等也發(fā)現(xiàn)內(nèi)皮素-1和NRG-1促進(jìn)胚胎的心肌細(xì)胞分化為心臟傳導(dǎo)系統(tǒng)。因此,利用激素在體外對(duì)相關(guān)細(xì)胞進(jìn)行預(yù)處理后再移植,也是構(gòu)建生物起搏的方法之一。生物起搏器優(yōu)化縫隙連接蛋白，尤其是低傳導(dǎo)性Cx45，對(duì)于竇房結(jié)起博具有重要的保護(hù)作用,上調(diào)其在移植部位的表達(dá)將有望改善移植細(xì)胞起搏心室的效果。Tongming等上調(diào)由Msc誘導(dǎo)而成的起博細(xì)胞的Cx45表達(dá)，發(fā)現(xiàn)其起博頻率增加，If電流密度增加，能改善其起博功能。Fahrenbach等發(fā)現(xiàn)下調(diào)高傳導(dǎo)性的縫隙連接蛋白Cx43的表達(dá)也能使生物起搏進(jìn)一步優(yōu)化。心內(nèi)膜下注射開(kāi)胸手術(shù)移植靜脈注射與臨床經(jīng)靜脈心內(nèi)膜起搏相似，方法簡(jiǎn)便，但易導(dǎo)致室性心律失常。其操作簡(jiǎn)單且易于推廣。如果干細(xì)胞歸巢過(guò)程的機(jī)制能夠闡明,則經(jīng)靜脈注射干細(xì)胞是可能實(shí)現(xiàn)的。移植組織定位準(zhǔn)確，但創(chuàng)傷大，患者難以耐受。細(xì)胞移植的途徑隨著生物起搏試驗(yàn)的不斷深入，生物起搏器在治療緩慢心律失常上的可行性越來(lái)越大。但目前諸多研究尚處于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的初級(jí)階段。目的基因表達(dá)的有效性、持久性和安全性仍需進(jìn)一步證明。目前還