心肌血管再生治疗技术的研究进展

周志益 综述  黄 晶 审校

    缺血性心脏病是我国人群中主要致死疾病之一。目前治疗策略以重建血循环，改善血供为主。临床上应用最多的方法包括冠状动脉旁路移植术和经皮冠状动脉成形术。但是，大约有10 的病人由于弥漫性或难治性冠脉病变，导致上述方法治疗效果甚微。

    鉴于在缺血性心脏病的自然病程中，心肌通过局部组织释放内源性促血管生长因子，建立自身的侧枝循环。人们对外源性技术手段促进心肌血管再生进行研究，以期为缺血性心脏病治疗带来突破。

    1 干细胞治疗

    干细胞具有自我更新、增殖和分化的能力。干细胞移植成为再生治疗的研究热点，目前认为促血管再生是其主要作用机制之一。通过干细胞移植促进血管再生，恢复局部缺血组织血液供应，改善组织器官功能，从而实现治疗疾病的目的：从骨髓中分离的内皮祖细胞在缺血损伤等因素刺激下，可以动员到外周血中，形成再生血管；骨髓间充质干细胞移植能够促进大鼠心肌血管再生；移植人牙髓干细胞可以促进血管再生，减小大鼠心肌梗死面积，改善心功能等。

    2 细胞因子治疗

    细胞因子可直接促进血管再生，改善供血，但是由于价格昂贵和作用时间短暂，限制了临床应用。现已发现的血管生长因子主要有成纤维细胞生长因子(FGF)、血管内皮细胞生长因子(VEGF)、肝细胞生长因子(HGF)、胰岛素样生长因子(IGF)、血小板衍生生长因子(PDGF)、转化生长因子-β(TGF-β)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、胎盘生长因子(PIGF)、血管生长素、粒细胞集落刺激因子等。目前研究最多的是VEGF和FGF。VEGF是一类多效性多肽，由平滑肌细胞、黏液细胞、肾小球膜细胞等分泌，并通过旁分泌和自分泌机制特异性作用于血管内皮细胞，促进内皮细胞增殖，抑制内皮细胞凋亡，诱导血管生成。FGF家族目前包括23种亚类多肽，在血管再生中起作用的主要是碱性FGF(bFGF)。bFGF可强烈地促增殖和分化，促内皮细胞迁移和平滑肌细胞的增殖，能够促进血管生成。Hughes等在心肌缺血小型猪模型分别给予VEGF、bFGF治疗，6个月后，发现缺血模型猪心肌血管密度明显增加，局部血流得到改善。

    3 基因治疗

    通过基因转染，在缺血局部表达血管生长因子，不仅可明显降低全身不良反应，而且编码蛋白释放持续时间长(约1～2周)，能引起更持久的血管再生反应。因此，基因治疗的安全性能及生物学活性比外源性重组蛋白要好，且价格相对低廉。基因转染的载体主要有：病毒载体和非病毒载体，前者包括逆转录病毒、腺病毒和腺相关病毒等，后者包括质粒DNA、脂质体等。促血管再生基因主要包括：VEGF基因、FGF基因、HGF基因、血管生成素-1基因等。另有研究表明尿激酶基因、Shh蛋白基因也能够促进血管生成，改善局部供血，治疗缺血性心脏病。

    4 激光心肌血运重建术

    激光心肌血运重建术(TMLR)是通过CO：激光经心外膜建立贯穿心肌全层孔道或者经心内膜建立非贯穿全层孔道，从而促进心室内血液通过激光孔道及与之相连的循环系统直接灌注心肌，同时通过激光损伤刺激上调VEGF、FGF、基质金属蛋白酶等，促进血管再生，从而改善心肌供血。研究表明，TMLR可明显改善心绞痛，降低住院率，提高生活质量，提高运动耐量，但是在病死率方面TMLR并没有显示出足够的优势。TMLR主要机制包括：孔道效应、去神经效应、血管再生、安慰剂效应。目前TMLR主要用于临床上弥漫性冠脉损害病变患者以及所导致的顽固性心绞痛患者，常与冠状动脉旁路移植术(cABG)联合应用。

    5 超声靶向破坏微泡造影剂的治疗

    超声靶向破坏微泡造影剂产生的空化效应能引起直径≤7 μm的微血管破裂，内皮细胞间隙增宽，毛细血管通透性增加，这种作用引起的炎症反应可刺激新血管生成，用于血管闭塞性疾病的治疗。Yoshida等的研究表明，超声靶向破坏微泡所引起的空化效应可促使内源性VEGF分泌增加，促进大鼠缺血肢体血管再生，改善运动功能。李雪霖等的研究发现，超声破坏微泡组心肌组织中见大量VEGF和CD34表达，再生血管较多；单纯超声组心肌组织中有较少VEGF和CD34表达，再生血管较少；对照组仅有极少量VEGF和CD34表达，未见明显再生血管。因此，超声靶向破坏微泡造影剂可刺激心肌内源性VEGF分泌，促进血管再生，进而改善缺血组织器官血液供应，改善其功能，实现治疗目的。目前，该方法多以超声靶向破坏载药物微泡治疗研究为主，以利于提高疗效。

    6 联合治疗

    研究表明，联合治疗更有利于促进血管再生。

    6．1 不同细胞因子或基因间联合

    藻酸盐凝胶包裹VEGF联合PDGF治疗心肌梗死，既可促进血管再生，又能增加再生血管直径，以及促进血管平滑肌的发生，利于再生血管成熟。HGF联合粒细胞集落刺激因子表现出明显的协同作用，增加心肌微血管密度，促进血管再生，减少心脏重塑。脑源性神经营养因子是内皮细胞存活因子，由缺血肌细胞表达。有报道联合明胶包裹bFGF和脑源性神经营养因子持续释放具有促进血管再生的作用。联合bFGF和PDGF基因治疗心肌梗死的研究发现，与单一基因治疗比较，bFGF和PDGF基因联合能够促进小动脉生成、毛细血管稳定，但并没有发现其有明显的增强血管再生作用。

    6．2 基因和细胞联合

    多次研究发现：移植hHGF基因转染脂肪来源干细胞能够改善移植细胞周围环境，利于细胞存活，同时促进血管再生；联合VEGF基因转染单核细胞移植达到血管再生的目的，证明联合VEGF基因和单核细胞治疗效果较好；FGF基因转染内皮祖细胞能更好地促进转化为内皮细胞，形成再生血管，改善供血，比单一治疗效果更优；联合人生长激素基因转染肌细胞移植鼠梗死心肌有较强的血管再生以及抗凋亡作用 嵋；用VEGF和bFGF转染细胞移植发现联合后具有很强的协同促进血管生成的作用。

    6．3 TMLR 与干细胞或基因联合

    Spiegelstein等对大鼠梗死心肌TMLR预处理后，能够有效提高移植骨髓细胞或多基因转染的骨髓细胞的存活，促进血管再生；损害部位TM-LR预处理联合干细胞移植能够更好地修复心肌。联合TMLR和VEGF 治疗慢性心肌缺血，发现有协同作用，优于单一治疗，具有较好的促血管再生和改善局部心肌功能的作用。

    6．4 超声微泡造影剂与基因或药物联合

    超声微泡造影剂还可以作为一种靶向的基因或药物载体，用于缺血性心脏病的治疗。超声靶向破坏载基因或药物微泡治疗缺血性心脏病主要包括两方面：一是微泡在靶组织破裂，基因或药物能够从微泡中释放出来以提高局部的浓度；另一是微泡破裂导致周围组织的局部空化效应而增加生物屏障的通透性。研究发现，采用心电触发超声模式靶向辐照载基因微泡，结果表明超声靶向破坏载基因微泡能够增强大鼠心肌的基因转染，并且增加心肌梗死后的微血管形成，可能为缺血性心脏病的基因治疗提供一种新策略。

    7 问题和展望

    缺血性心脏病血管再生治疗技术取得较快的发展，实验证明，部分干细胞能够促进内皮细胞有丝分裂、增殖、迁移、实现局部缺血组织血管再生，改善血供。细胞因子治疗能够直接促进血管再生，实现治疗目的。基因治疗通过编码促血管再生细胞因子，长时间持续表达于局部缺血组织，发挥其促血管再生治疗作用，与应用细胞因子治疗比较，一方面可以大幅度降低治疗费用，另一方面还可以实现持续释放细胞因子，延长治疗效果。激光心肌血运重建术已应用于临床，并能够改善顽固性心绞痛病人症状，其作用机制之一是通过局部热效应，上调VEGTF、bFGF、TGF-β等细胞因子水平，实现促血管再生。超声靶向破坏微泡促血管再生的疗效有限，故目前倾向载药物微泡方向发展。鉴于各种方法的优势与局限性，多种方法联合应用得到越来越多的重视，且实验室研究也取得较好的疗效，有望为缺血性心脏病治疗带来突破。

    血管再生治疗多处于实验室研究阶段，还有许多问题尚未解决：(1)干细胞移植参与血管生成的机制尚未完全明了。干细胞移植到心肌后有可能分化为其他细胞，如形成成纤维细胞而造成危及生命的心律不齐，并有可能形成干细胞团块而对心电传导和收缩功能产生影响；(2)血管生长因子半衰期短，在血中维持作用时间有限，且价格昂贵，不利于推广应用；(3)构建安全、高效、可控性强、与心肌靶细胞有特异亲和力的载体是基因治疗的一大热点和难点，需要突破；(4)TMLR作用机制需要进一步证明，心绞痛的缓解是否由安慰剂效应所致，再生血管是否能够发挥预期改善血供作用，孔道能否长期开放，开放比率有多少，仍然未知；(5)血管再生过程复杂，需要众多因素参与其中，相互作用，共同调节。因此，联合治疗促进血管再生已成为研究方向，但是如何选择联合治疗方案，仍需要更多实验总结；(6)再生治疗造成的微血管生成所致的病理，需对其安全性做进一步评价。

    尽管存在诸多问题，但随着研究的深入，不同方法的心肌血管再生机制将日益明确。相信在不远的将来，心肌血管再生治疗有望成为一种成熟的方法应用于缺血性心脏病的治疗。

    文章来源：《国际心血管病杂志》