冠心病的“生物搭橋”療法1）

郭春雨，王永志

冠心病治療目的在于改善缺血區血液供應，保護心臟的功能和避免心臟病事件的發生。冠狀動脈旁路移植術（CABG）和經皮冠狀動脈腔內成形術（PTCA）是目前應用于臨床的有效的血管重建術，但這些方法主要是侵入式恢復冠脈血流，存在費用高昂、術后再狹窄和無組織復流等問題。伴隨血管新生分子生物機制研究的深入，生物因子注射、干細胞移植和中藥干預等多種干預方法應用于促進心肌血管再生和冠脈側支循環的建立，為冠心病治療帶來了新的希望。人們把這種通過生物因子、細胞及藥物促進缺血心肌血管新生、增加側支循環的方法稱為生物搭橋［1］。

1 生物搭橋概念的提出

心臟搭橋原指外科冠狀動脈旁路移植手術。這種外科手術方法治療冠心病療效確切，但也存在并發癥多，不宜多次實施，搭橋血管再次閉塞率較高等缺點。因此，目前外科搭橋手術只適用于藥物治療效果不好，介入治療又屬禁忌證的患者。隨著人們對血管新生生物分子機制認識的深入，一些相關生物因子或藥物治療手段也被納入心臟搭橋的范疇中。本文談及的“搭橋”包括外科搭橋和生物搭橋兩部分。通過生物搭橋，即治療性血管新生，能夠改善缺血心肌微循環，提高心肌代償能力，同樣可以達到促進缺血心肌側支循環建立的目的。

2 生物搭橋的分類與研究概況

生物搭橋主要通過刺激心肌缺血區小血管生長和側支循環形成，達到恢復缺血心肌血供、改善患者癥狀和預后的目的。常見的方法有促血管生長生物因子注射、干細胞移植及口服中藥干預等。

2.1 生物因子注射 在促血管新生因子中，最早被識別的主要有內皮細胞生長因子（VEGF）、成纖維細胞生長因子（FGF）和肝細胞生長因子（HGF）等。在這些因子的刺激下，靜止的內皮細胞可以降解細胞外基質，遷移進入間質，增殖形成血管狀結構，從而引發血管新生。多數的動物實驗表明，以蛋白形式導入VEGF到動物缺血心肌中，新生血管形成明顯增強。給左冠狀動脈回旋支狹窄的狗注射VEGF 4周后，可使側支循環增加40%，心肌內分布的血管密度增加89%；給予慢性缺血心臟的豬注射VEGF還可明顯改善冠脈血流，減少2／3梗死面積。無論是肌肉內注射還是血管內直接給藥，效果均較明顯［2－4］。

蛋白形式的因子局部注射存在分解速度快，半衰期短，易出現過敏反應和靶器官以外部位的血管新生，使潛在癌變及視網膜病變危險性增高等不足。因而，為獲得高效特異的治療效果，研究者們將這些生物活性因子轉染到適合的質粒中，使基因治療產生短期內高濃度的持續表達，充分發揮療效。Ruixing等［5］報道，將VEGF165轉染單克隆抗體注射到心肌梗死模型大鼠的心肌上，通過對血流動力學和微循環等指標的觀察，發現基因轉染后的VEGF可有效促進缺血心肌的血管新生，增加側支循環，挽救瀕死心肌。

盡管促血管新生因子的基因治療有著廣闊的前景，相關研究也到了臨床試驗階段［6］。但是，局部給予促血管新生因子，可能會激發遠處組織病理性血管生長，且存在基因轉染效率低、機體對病毒載體和外來轉基因蛋白的免疫反應問題［7］。VEGF、FGF和HGF還可以加速粥樣斑塊的擴張或破裂，通過刺激成纖維細胞及血管內層平滑肌細胞的增生而促進冠狀動脈狹窄的發展，二者均可加重冠狀動脈的病變［8，9］。

2.2 干細胞移植 對于缺血心肌，由于血管合成分泌內源性生長因子的能力降低，而且對外源性生長因子的反應性也降低，人們開始考慮移植各種干細胞，以促進血管生長因子的合成和分泌，最終促進缺血組織局部血管新生［10］。胚胎干細胞能夠分化為真正的心肌細胞，是心肌修復治療中一種理想的細胞來源，但其受到免疫和倫理學方面的限制；成體干細胞作為自體細胞移植治療對研究者來說具有很大吸引力，但其分化潛能則不如胚胎干細胞。目前，應用于基礎和臨床研究的成體干細胞主要來源于骨髓，且認為只有骨髓間充質干細胞（MSCs）能分化為心肌細胞［11］。

新近報道，Goodchild等［12］將自體骨髓干細胞經導管注射至慢性心肌缺血豬模型的心肌中，發現注射7周后豬心肌總磷酸激酶（CPK）恢復到缺血造模前水平，電生理及組織病理圖片提示豬缺血心肌的微血管密度和血流增加。同時，干細胞的注入并不會誘發藥物干預相關的心律失常及死亡。由此證明在與臨床較為接近的大動物心肌缺血模型中，導入自體骨髓干細胞是相對安全有效的。另一方面，為提高干細胞促血管新生因子增殖的效率，Norol等［13］在靈長動物狒狒心肌梗死模型，聯合使用了干細胞因子（SDF）和粒細胞－巨噬細胞集落刺激因子（GM－CSF）。結果顯示30d心肌灌注增加26%，心臟中檢測到內皮細胞但未分化為肌表型，研究者認為動員劑主要作用在于血管新生。Duan等［14］則將HGF過表達的 MSCs注入大鼠梗死心肌邊緣和中心，4周后缺血面積顯著減少，毛細血管密度顯著增加，膠原沉積減少，移植細胞表達心肌表型，心功能得到改善。

臨床試驗方面，Perin等［15］選用21例冠心病所致的慢性嚴重心力衰竭患者，隨機分為兩組，采用經皮穿刺導管介入心內膜注射自身骨髓單核細胞，2個月時，單光子發射計算機斷層顯像（SPECT）顯示干預組的左室功能較對照組改善；4個月時，干預組患者值由20%上升至29%，且左室收縮末期容積減小，注射區域血供改善。試驗表明在嚴重心力衰竭患者中實施心內膜下心肌注射骨髓干細胞治療是相對安全、可靠、操作簡單的，且可有效改善局部心肌血供和心肌收縮功能。

細胞移植治療的出現為眾多心肌梗死患者帶來了新的希望。但是，合適的移植時機、理想的移植途徑、移植方法的有效性和安全性、副反應和遠期療效評價等諸多問題卻限制了這種治療方法的臨床應用的推廣［16，17］。

2.3 中藥干預 由心肌梗死所導致的心肌缺血，屬中醫學“心痹”、“真心痛”范疇，治則以益氣活血、祛瘀生新，臨床應用被證實行之有效。治療性血管新生概念的引入，有助于闡明中醫理論祛瘀生“新”的物質基礎。實驗研究證實，一些臨床改善心肌缺血行之有效的中藥單味藥、有效組分、復方均可促進冠狀動脈側支血管生長，保護缺血心肌，減小梗死范圍。

丹參是一種頗具代表性的活血化瘀中藥，劉啟功等［18］報道，應用犬梗死模型研究丹參注射液的血管新生效果。冠脈造影等結果提示丹參可促進犬冠脈側支循環的開放和形成，改善微循環，限制梗死范圍。鄒凡等［19］以沙土鼠造模，研究腦缺血后VEGF和細胞周期蛋白（cyclinD1）表達及當歸注射液預處理的影響。發現當歸注射液可促進VEGF高表達，同時又可抑制缺血組織的損傷。張如升等［20］研究證實，三七總甙Rg1可減少SD乳鼠心肌細胞缺血／再灌注的損傷，其作用機制可能與激活蛋白激酶C途徑有關。王振濤等［21］報道，川芎嗪注射液有促心肌梗死后大鼠缺血心肌血管新生的作用，其機制可能與促進VEGF、bFGF、血小板衍生生長因子β（PDGF－β）、胰島素樣生長因子1（IGF－1）的表達有關。劉啟功等［22］發現葛根素能促進心肌梗死犬急性缺血心肌側支循環的開放和形成，對缺血心肌具有保護作用。朱理波等［23］研究認為，血管生成是一個復雜過程，單就內皮細胞主要有游走、增殖及分化形成管腔等步驟。這一過程受許多因素特別是細胞外基質及整合素與鈣依賴黏連分子活性的調控。黃芪能不同程度地促進內皮細胞游走與增殖，認為這與其提高內皮促進血管生成作用有關。金巖等［24］通過對Wistar大鼠急性心肌梗死模型對照組與人參治療組的比較，發現人參皂苷Rg1可促進大鼠心肌梗死區VEGF、低氧誘導因子－1α（HIF－1α）的表達明顯增加，有利于心肌組織的血管再生和側支循環的建立，研究還證明治療組梗死區微血管密度明顯增加，不同劑量組間存在顯著差異，即量效關系呈正比，人參皂苷Rg1可以增加梗死區的血管生成以改善血供。

在中成藥促進缺血組織血管新生研究方面，殷惠軍等［25］的研究結果表明，急性心肌梗死后應用益氣活血方芪丹液（由黃芪和丹參組成）可上調促血管新生因子VEGF、bFGF基因與蛋白的表達，從而提高缺血心肌微血管密度，保護存活心肌。其作用在14d時并不隨模型組降低，14d心肌微血管密度（MVD）較7 d時有顯著增高。提示益氣活血方芪丹液可以將VEGF、bFGF水平維持較長時間，進一步促進心肌側支循環的形成。戴國華等［26］運用冠狀動脈造影、免疫組化技術等，觀察心肌梗死模型大鼠缺血心肌側支血管的新生情況。結果發現，祛風生脈顆粒（由海風藤、川芎、肉桂、黃芪、麥冬等組成）能夠促進缺血心肌側支循環的建立和毛細血管的新生，發揮“血管自身搭橋”的作用。其機制可能與缺血心肌中VEGF表達上調有關。系列研究［27］表明麝香保心丸具有較明顯的促血管生成活性，它促血管生成的機制可能與其能使內皮細胞表達VEGF和bFGF mRNA增高并釋放VEGF和bFGF增多有關，在體外能促進微血管內皮細胞增殖并形成管腔結構，能促進雞胚絨毛尿囊膜模型的血管生成，在動物模型的體內試驗能促進心肌缺血的血管新生。楊祖福等［28］應用大鼠急性心肌梗死模型，通過分子生物學和免疫組化的方法探討雙龍丸（由地龍、全蝎、蜈蚣等蟲類藥物組成）對缺血心肌血管新生的影響和分子學機制。結果雙龍丸大、小劑量組各期的缺血心肌新生血管數均比對照組增多。表明雙龍丸具有促進缺血心肌血管新生的作用，并且大劑量應用對VEGF和bFGF均有明顯的上調作用，也反映了中藥作用位點的多樣性。

3 展 望

CABG和PTCA是目前應用于臨床的有效的血管重建術，但這些方法主要靠手術侵入方式恢復冠脈血流，存在費用高昂、有危險性，尤其是術后再狹窄、無復流等問題。由此，一些無創高效的促進治療性血管再生的新療法——“生物搭橋”被引入冠心病的治療當中，為缺血性心血管疾病的治療提供了新的途徑。經過近幾年來從基礎研究、動物實驗到臨床試驗的不斷努力，生物搭橋各種療法的研究取得了積極的進展。但是，治療性血管新生療法還有很多問題亟待解決，其中最關鍵的是治療的安全性和可靠性問題。已有研究發現促血管生長因子的輸入可引起低血壓和蛋白尿，甚至由于轉基因的過度表達而直接導致實驗動物死亡［29］。由病理性血管新生而誘發的諸如腫瘤、視網膜病變等亦不容忽視［30］。另外，雖然中藥特別是活血化瘀藥的多成分、多靶點，以及安全有效的雙向調節作用，使其在治療上顯示著一定的潛在優勢。但在對不同中藥促血管再生的生物學效應和作用機制研究還處于起步階段?？梢?，運用生物搭橋手段治療缺血性心臟病還任重而道遠。

盡管如此，生物搭橋的各種療法正展示出巨大的應用潛能。人們堅信在不久的將來，采用更為優化的生物細胞因子注射、干細胞移植和中藥干預等多種手段，實現冠狀動脈的“自身搭橋”，將會為冠心病無創高效療法的研究帶來一場真正的革命。

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