组织工程化心传导束的传导速度调控及其机制研究

Complete AV conduction block, the significant complication of many heart diseases, is a serious threat to human health. Cardiac biological pacemaker is a hot issue in cardiac conduction study. Tissue engineered cardiac conduction bundle (TECCB) is a biological conduction tissue fabricated in vitro. The transplantation of TECCB may be ideal in treatment of AV conduction block. The conduction velocity regulation is important to achieve normal atrioventricular conduction. Regrettably, there is very little published information regarding the TECCB velocity regulation. Previously, we have created a TECCB by seeding cardiac progenitor cells on gelatin foam. In this study,TECCB conduction velocity regulation will be investigated. First, we are to adopt a certain method, namely ET-1 treatment or the control of the parameter change in the culture, to regulate TECCB conduction velocity. Subsequently, the regulation mechanism of conduction velocity for engineered cardiac conduction tissues will be investigated. That is to say, the regular pattern of cell types, connexins and pacemaking ion channels will be investigated in TECCB With the method. Finally,we are to implant TECCB into atrioventricular groove of rabbit hearts creating an AV conduction passway.The purpose is to verify what conduction velocity can produce physiological atrioventricular delay.

完全性房室传导阻滞是各种心脏病的重要并发症，近年来生物心脏起搏是其治疗研究的热点。组织工程化心传导束是生物起搏治疗房室阻滞的一种较为理想的方式，但若要实现生理性房室传导,则必须解决其传导速度调控的问题，而目前国内外尚无相关研究的报道。本课题拟在我们前期研究工作的基础上，对已经成功构建的组织工程化心传导束传导速度的调控进行研究。首先，拟采用加入ET-1或者ET-1干预结合控制构建过程中参数的方式对组织工程化心传导束传导速度进行调控并检测其效果；其次，对上述方式调控传导速度的机制进行研究，考察经上述方式处理后，所构建传导束组织细胞类型、兴奋传导相关离子通道等的变化规律；最后，将完成速度调控的组织工程化心传导束移植到动物房室间沟心外膜下，再建房室传导通路，验证何种传导速度可以产生生理性房室延搁。

按照研究计划，利用ET-I和控制构建参数（培养时间、细胞种植密度、支架长度），对组织工程化心传导束传导速度调控的有效性及构建物体内移植的效用性进行了研究。课题组首先从兔胚胎心管中分离培养了胚胎心脏祖细胞，对其进行了鉴定及生长特性分析。在此基础上，将胚胎心脏祖细胞种植到胶原海绵上构建组织工程化心传导束，在此过程中加入内皮素-1或者控制构建参数对所构建组织传导速度进行调控。结果显示，ET-I诱导后组织中种子细胞的类型发生改变，诱导后传导速度虽然略有降低，但在统计学上效果不显著；但改变培养时间和细胞种植密度进行心传导束构建时，传导速度则有明显的差异；此外，选择长度不同的胶原海绵支架种植胚胎心脏祖细胞构建心传导束，构建物传导速度无明显差异。. 为了探讨组织工程化心传导束移植到体内后，种子细胞在体内心脏微环境中演变的途径和方向，课题组利用心脏成纤维细胞制备的条件培养液模拟体内环境，诱导培养胚胎心脏祖细胞。结果显示，诱导后细胞明显向心肌细胞方向发生进一步分化。在上述研究的基础上，我们将构建好的组织工程化心传导束（10000000cells/ml，构建培养1周）移植到动物房室间沟，观察其出现预激综合征的情况以及治疗房室传导阻滞的效果。结果显示，房室传导阻滞后一周内假手术组和空支架组死亡率明显高于移植组，阻滞一周后房室传导恢复情况移植组也要好于假手术组和空支架组。此外，为了本课题进行心脏传导组织速度调控的研究，采用神经电传导速度的测量原理，课题组自制了一种专门适用于组织工程化构建物电传导性能检测的装置, 该装置测量组织工程化构建物传导速度具有简便、实用、可靠、方便的优点。