1、心肌组织工程治疗心肌梗塞的研究心肌组织工程治疗心肌梗塞的研究进展进展 主讲内容主讲内容 心肌梗塞研究意义心肌梗塞研究意义 心肌梗塞的治疗手段心肌梗塞的治疗手段 心肌梗塞的简介心肌梗塞的简介 问题与展望问题与展望研究意义研究意义心血管疾病心血管疾病是美国排名是美国排名第一位的死第一位的死亡原因亡原因冠心病占心冠心病占心血管疾病死血管疾病死亡病例的亡病例的54%心肌梗塞是心肌梗塞是冠心病的主冠心病的主要死亡原因要死亡原因我国的情况我国的情况生活压力大生活压力大人口老龄化人口老龄化医疗水平低医疗水平低油脂类食物的过量摄入油脂类食物的过量摄入心肌梗塞心肌梗塞心肌梗塞心肌梗塞p心肌梗塞心肌梗塞：指心肌的
2、缺血性坏死，为在：指心肌的缺血性坏死，为在冠状动脉病变的基础上，冠状动脉的血冠状动脉病变的基础上，冠状动脉的血流急剧减少或中断，使相应的心肌出现流急剧减少或中断，使相应的心肌出现严重而持久地急性缺血，最终导致心肌严重而持久地急性缺血，最终导致心肌的缺血性坏死。的缺血性坏死。p原因原因：多数是冠状动脉粥样硬化斑块或在多数是冠状动脉粥样硬化斑块或在此基础上血栓形成，造成血管管腔堵塞此基础上血栓形成，造成血管管腔堵塞所致。所致。目前治疗手段的分析目前治疗手段的分析治治疗疗手手段段药物治疗药物治疗溶栓治疗溶栓治疗介入治疗介入治疗缓解动脉粥样硬化，增加血液供缓解动脉粥样硬化，增加血液供应应仅能防止梗死区
3、扩大，增加血液仅能防止梗死区扩大，增加血液供应供应血管紧张素酶抑制剂血管紧张素酶抑制剂 可促进可促进血管扩张血管扩张血管紧张素酶抑制剂血管紧张素酶抑制剂 可促进可促进血管扩张血管扩张这些手段仅能挽救频临死亡的细胞，却不这些手段仅能挽救频临死亡的细胞，却不能促进心肌细胞再生能促进心肌细胞再生。损伤发生，细胞坏死损伤发生，细胞坏死心肌细胞几乎不能再生心肌细胞几乎不能再生心肌细胞数量大量减少心肌细胞数量大量减少心室重构心室重构心力衰竭心力衰竭死亡死亡新的治疗手段新的治疗手段 细胞移植细胞移植：心脏功能有一定改善，但由于：心脏功能有一定改善，但由于心肌梗塞后局部组织缺血缺氧，从而移心肌梗塞后局部组织缺
4、血缺氧，从而移植细胞的存活、分化率低。植细胞的存活、分化率低。心肌组织工程：心肌组织工程：细胞和支架在体外构建成细胞和支架在体外构建成三维结构，再移植入体内。三维结构，再移植入体内。新的治疗手段新的治疗手段心肌组织工程心肌组织工程心肌组织工程心肌组织工程构建方式构建方式人工支架人工支架种子细胞种子细胞 种子细胞（移植细胞）种子细胞（移植细胞）骨骼肌成肌细胞骨骼肌成肌细胞种种子子细细胞胞胚胎干细胞胚胎干细胞成体干细胞成体干细胞胚胎或新生儿胚胎或新生儿骨髓干细胞骨髓干细胞自体心肌细胞自体心肌细胞心肌干细胞心肌干细胞心肌细胞心肌细胞平滑肌细胞平滑肌细胞造血干细胞造血干细胞骨髓间质干细胞骨髓间质干细胞
5、单个核细胞单个核细胞细胞类型细胞类型 优点优点 缺点缺点胚胎干细胞胚胎干细胞 可在体外大量扩增，理论上可可在体外大量扩增，理论上可分化为人体所有组织分化为人体所有组织 伦理、免疫排斥、伦理、免疫排斥、 定向诱导分化问题定向诱导分化问题骨髓间质干骨髓间质干细胞细胞 易于自体获得、体外扩增、易于自体获得、体外扩增、 5-氮胞苷可诱导其定向分化氮胞苷可诱导其定向分化 转化为心肌比率非转化为心肌比率非 常低（常低（0.02%）心肌干细胞心肌干细胞 自体原位心肌干细胞，便于迁自体原位心肌干细胞，便于迁 移、增殖移、增殖 数量少，每数量少，每32000 80000个心肌个心肌细细 胞只有胞只有1个干细胞个
6、干细胞心肌细胞心肌细胞 相对于心肌干细胞易于获得，相对于心肌干细胞易于获得， 但也难获得，无需考虑分化但也难获得，无需考虑分化 伦理、免疫排斥问伦理、免疫排斥问 题，只能原代培养题，只能原代培养种子细胞比较表种子细胞比较表骨髓间质干细胞骨髓间质干细胞精确的纯化分离精确的纯化分离骨髓源性心肌干细胞骨髓源性心肌干细胞改进胚胎干细胞改进胚胎干细胞改进骨髓间质干细胞改进骨髓间质干细胞去核卵细胞去核卵细胞自体细胞核自体细胞核自体细胞核自体细胞核移入去核卵细胞移入去核卵细胞胚胎胚胎胚胎干细胞胚胎干细胞心肌组织工程的支架u为心肌细胞提供具有三维多孔立体结构的基本框架和代谢为心肌细胞提供具有三维多孔立体结构的
7、基本框架和代谢场所，以利于心肌细胞黏附、增殖、分化、生长，以及心场所，以利于心肌细胞黏附、增殖、分化、生长，以及心肌细胞的营养及氧气进入和代谢产物排除，同时也有利于肌细胞的营养及氧气进入和代谢产物排除，同时也有利于血管和神经的长入。血管和神经的长入。u为心肌细胞提供一个具有一定机械强度的骨架，利于引导为心肌细胞提供一个具有一定机械强度的骨架，利于引导心肌组织向预期形态生长心肌组织向预期形态生长。心肌组织工程支架心肌组织工程支架u支架材料支架材料u支架制备支架制备人工合成的聚合物人工合成的聚合物 天然聚合物天然聚合物 可溶性基质材料可溶性基质材料 Synthesis polymersPGA po
8、ly(glycolic acid)PLLApoly(L-lactic acid)PCLpoly(-caprolactone)PolyurethaneNatural polymersProtein Collagen, Gelatin, Silk, fibrinogenPolysaccharides HA , chitosan, cellulose, starchPolynucleotides DNA (Dexyribonucleic acids) RNA (Ribonucleic acids) 应用复合材料的原理和方法，将两种或两种以上具有互补特性的生物材料，设计构造出能够满足不同组织器官组织工
9、程制备技术所需的结构与性能优化的三维支架复合材料，最终应用于组织工程。Chitosan-PLA complexChitosan-gelatin complex组织工程的各种支架支架的制备支架的制备Published by AAAS M. M. Stevens et al., Science 310, 1135 -1138 (2005) 支架的制备支架的制备10m支架的制备支架的制备纳米纤维的制备技术纳米纤维的制备技术自组装自组装静电纺静电纺相分离相分离自组装自组装静电纺静电纺赵仕芳的ppt的超链接.swf功能型支架功能型支架 仅有支架并不能满足细胞的生长、分化，还需加仅有支架并不能满足细胞的生
10、长、分化，还需加入入一些功能基团，如细胞生长因子，即形成一些功能基团，如细胞生长因子，即形成功能型支架功能型支架。Coaxial electrospinningCellsGrowth FactorsNanofibers构建的方法构建的方法l直接在人工或天然材料上种植心肌细胞直接在人工或天然材料上种植心肌细胞l无有形支架材料，在可溶的基质材料中培养心肌细胞形成无有形支架材料，在可溶的基质材料中培养心肌细胞形成心肌样组织心肌样组织l通过叠加单层心肌细胞组成组织工程心肌通过叠加单层心肌细胞组成组织工程心肌l支架与细胞混合物体内注射支架与细胞混合物体内注射 可注射可注射问题与展望问题与展望在缺血、缺氧
11、环境下，移植细胞难以存活在缺血、缺氧环境下，移植细胞难以存活干细胞难以高效地定向分化干细胞难以高效地定向分化移植细胞要与组织细胞取向一样移植细胞要与组织细胞取向一样 移植细胞要与组织细胞一起收缩移植细胞要与组织细胞一起收缩展望展望 尽管目前心肌组织工程化仍有许多悬而未决的问题，尽管目前心肌组织工程化仍有许多悬而未决的问题，但这些问题必将随着组织工程和相关学科的共同发展而最但这些问题必将随着组织工程和相关学科的共同发展而最终解决，心肌组织工程也最终能有效地应用于临床，并在终解决，心肌组织工程也最终能有效地应用于临床，并在将来对心血管医学和大众的健康带来巨大影响将来对心血管医学和大众的健康带来巨大
12、影响。 注：心肌受损后，会引起机体的应答机注：心肌受损后，会引起机体的应答机制，制， 通过两方面来进行修复：通过两方面来进行修复：u 心脏中存在极少量的心肌干细胞，它可心脏中存在极少量的心肌干细胞，它可以分化为心肌干细胞。以分化为心肌干细胞。u 心肌损伤后，机体会动员骨髓间质干细心肌损伤后，机体会动员骨髓间质干细胞迁移至受损心肌处，然后骨髓间质干胞迁移至受损心肌处，然后骨髓间质干细胞在此分化成心肌细胞。即骨髓间质细胞在此分化成心肌细胞。即骨髓间质干细胞的归巢现象。干细胞的归巢现象。 但这两种修复的作用是微乎其微的，但这两种修复的作用是微乎其微的，在损伤后，他们的修复是杯水车薪。所在损伤后，他们的修复是杯水车薪。所以，一般认为心肌细胞是不能再生的。以，一般认为心肌细胞是不能再生的。
