血管化组织工程窦房结治疗病态窦房结综合征的应用基础研究

为构建更具稳定功能的生物心脏起博器，积极开展组织工程化窦房结的构建研究具有重要的意义。由于物质交换和氧供限制了组织工程化组织的厚度和三维结构的发展，本课题拟通过联合内皮祖细胞和胚胎源性起搏细胞与脱细胞支架或胶原支架复合，体外构建血管化组织工程化窦房结，探讨在构建模拟生理窦房结功能的组织的同时，如何解决组织工程组织内部血供不足的问题。选用的种子细胞来自内皮素-1诱导胚胎心脏祖细胞分化的起搏细胞以及骨髓来源的内皮祖细胞，支架材料采用脱细胞支架和胶原支架，以多点注射或混合后凝固等方法将细胞种入支架内，体外培养至功能稳定并观察细胞特性。之后移植到病态窦房结综合征的大鼠模型窦房结区，心电图检测起搏位置及频率。取材后观察新生血管形成、移植细胞起搏功能等。血管化组织工程窦房结的构建和实验研究为替代电子起搏器治疗病态窦房结奠定了基础。

病态窦房结、严重房室阻滞等心律失常是影响人类健康的心血管疾病之一，随着细胞治疗、基因治疗以及生物组织工程技术的发展，生物起搏器已经成为心脏起搏研究的热点。组织工程化窦房结是指选取适当的起搏细胞和支架材料，在体外应用组织工程的方法构建功能稳定的组织工程化起搏组织，该组织移植到心脏后可以建立新的起搏点、适应神经体液的调节并随机体发育而成长。目前，未进行血管化构建的组织工程化组织或器官，移植体内后的存活必须依赖宿主血管的长入，而大多数宿主血管长入的速度都不能满足有一定体积的移植体的需求，特别是植入的早期，移植物易出现“轴心坏死”。因此，血管化构建对组织工程化组织或器官在体内外的存活至关重要。本项目选用同种异体胚胎源性起搏样细胞与骨髓源性内皮祖细胞联合种植，进行血管化组织工程化窦房结的体外构建和体内移植，通过局部血流量测定和Western Blot 等方法探讨血管化组织工程化窦房结构建心脏生物起搏器的可行性及其可能机制，为构建更具稳定功能的生物心脏起搏器研究奠定基础。研究结果显示，胚胎源性心脏祖细胞经内皮素-1诱导后，可以转变为具有起搏功能的细胞；骨髓源性内皮祖细胞与胚胎源性起搏样细胞以一定比例与Matrigel基质胶混合、构建组织工程化窦房结，体外培养具有自主搏动和新生血管形成；将该细胞-支架材料复合体植入体内可产生异位起搏点，早期获得血液供应；该工程化组织发生血管化的机制可能与PI3K/Akt信号通路有关