组织工程化房室结移植治疗房室传导阻滞的应用基础研究

The atrioventricular(AV) node is an integral component of the cardiac conduction system. It is the only conduction pathway between the atria and ventricles in the normal heart, and plays a key role in maintaining normal function of the heart. The complete atrioventricular block is a kind of serious arrhythmia disease, typically relying on implanting an electronic cardiac pacemaker device. But long-term electric cardiac pacing therapy in patients, especially in pediatric patients, is reported to have various potential complications, and also have damage to the heart functioning. Biological carciac pacemakers including transfer of 'pacemaking' genes, and implantation of exogenous pacemaking cells, and a combination of the two have drawn a great attention in the research in recent years. But up to now these therapies still couldn't fundamently solve the problem. So it will be clinically significant to apply tissue-engineered atrioventricular node as the ideal biological pacemaker to the treatment of atrioventricular block. In this study, we will implant the complex of seeding cells including pacemaker-like cells and Purkinje-like cells, both induced from Yorkshire porcine embryonic cardiac progenitor cells, and hydrogel material into the atrioventricular node area in the atrioventricular block model swine for the purpose of reconstructing atriventricular conduction pathway. Meanwhile, we will also investigate the tissue-engineered atrioventricular node in vivo and in vitro. By doing so, we intend to explore the feasibility of treatment for complete atrioventicular block by implanting tissue- engineered atrioventricular node.

房室结是心传导系统的重要组成部分，作为正常心脏心房与心室之间唯一的传导通路，对维持心脏正常功能有着十分重要的作用。完全性房室传导阻滞是一种严重的心律失常疾病，其治疗有赖于安置永久性电子心脏起搏器。但电子心脏起搏器的应用易引起诸多并发症，且不适合儿童患者。利用基因转染、细胞移植以及两者相结合的方法开展的生物心脏起搏成为近年来心脏起搏研究的热点，但目前这些治疗方法均不能从根本上解决问题。选择组织工程化房室结作为生物起搏治疗房室传导阻滞研究的突破点，具有重要的临床应用价值。本课题选用Yorkshire猪胚胎心脏祖细胞诱导分化而来的起搏样细胞和类蒲肯野氏细胞为种子细胞，采用水胶体为支架材料，将种子细胞-水胶体复合体移植至房室传导阻滞模型猪的房室结区，以重建房室传导，并对移植的房室结进行体内外研究，以探讨组织工程化房室结移植治疗房室传导阻滞的可行性。

房室结是心传导系统的重要组成部分，作为正常心脏心房与心室之间唯一的传导通路，对维持心脏正常功能有着十分重要的作用。完全性房室传导阻滞是一种严重的心律失常疾病，其治疗有赖于安置永久性电子心脏起搏器。但是由于电子心脏起搏器的应用易引起诸多并发症，使得生物心脏起搏成为近年来心脏起搏研究的热点。目前生物心脏起搏器的研究主要是有基因转染、细胞移植以及这两者相结合等方法，但无论哪种方法均不能从根本上解决问题。选择组织工程化房室结作为生物心脏起搏治疗房室传导阻滞研究的突破点，是解决问题的理想选择，具有重要的临床应用价值。本项目首先从孕10.5天的SD大鼠胚胎心管中分离培养胚胎心脏祖细胞，用内皮素-1（ET-1）和神经调节蛋白-1（NRG-1）将胚胎心脏祖细胞分别诱导分化为起搏样细胞和传导样细胞；将诱导后的这两种细胞作为种子细胞，胶原海绵和水胶体为支架材料，体外构建组织工程化房室结；再将种子细胞与水胶体的复合体在体移植到房室传导阻滞模型动物的房室结区，并对移植的房室结进行了研究。结果表明：（1）用胰酶消化法可获得活力高、形态规则的胚胎心脏祖细胞；（2）ET-1（1×10-7Mol/L）可将胚胎心脏祖细胞诱导成为具有稳定起搏活性的起搏样细胞；（3）NRG-1可成功将胚胎心脏祖细胞诱导分化为心传导系样细胞,1×10-9Mol/L浓度的NRG-1诱导效果较好；（4）初步构建了细胞-胶原海绵复合体和细胞-水胶体复合体，复合体可自发搏动，两种细胞的比例以1:1效果较好，细胞与支架材料的相容性较好，其中水胶体支架材料更好；（5）乙醇注射心房室结可成功制备大鼠房室阻滞动物模型；（6）细胞-水胶体复合体（组织工程化房室结）移植可以建立房室传导通路，治疗房室传导阻滞。本项目为组织工程化房室结移植治疗房室传导阻滞提供了一定的可行性。但鉴于目前还没有在大动物实施此项研究，今后将在此领域进行进一步深入的工作。