



心血管修复与再生是指通过激活内源性修复机制或外源性干预手段,修复受损的心肌、血管内皮及心脏传导系统,最终实现心脏结构与功能的生理性重建。其核心目标在于逆转心肌梗死、心力衰竭等心血管疾病导致的不可逆损伤。这一跨学科领域融合了发育生物学、生物材料学与临床医学,推动心血管疾病治疗从症状控制向心血管再生转变。
修复是指损伤造成机体部分细胞和组织丧失后,机体对所形成的缺损进行修补恢复的过程。外源性是指来自身体外部的因素,如外界环境中的物质或外部的影响。外源性修复是指通过外部干预手段促进心血管损伤修复的过程。常见的外源性修复包括药物治疗、手术治疗、干细胞疗法、生物材料应用等。其中,干细胞疗法是指通过移植外源性干细胞,如间充质干细胞(mesenchymal stem cell,MSC)、多能干细胞(pluripotent stem cell,PSC),使其分化为心肌细胞,补充损伤区域的功能性组织。生物材料应用是指利用一些生物材料,为细胞生长提供微环境,促进血管生成和组织修复。常见的生物材料包括可降解支架、水凝胶、生物补片、胞外囊泡(extracellular vesicle,EV)、类器官等。也有用干细胞疗法和生物材料相结合的手段,如利用诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cell,iPSC)分化的心肌细胞或心肌靶向肽,联合生物材料重建受损的心脏结构。
再生是指组织损伤后,由邻近细胞分裂增殖以恢复原有组织结构和功能的过程。内源性通常是指来自身体内部的因素,如自身产生的物质或内部的生理过程。
广义的再生,可以从两个维度来理解。第一个维度是生理性再生与病理性再生。生理性再生是指在生理过程中,某些细胞和组织因老化、消耗而由新生的同种细胞来补充,以保持其原有的结构和功能。例如,表皮的表层角化细胞经常脱落,而基底细胞会不断增长以进行补充。病理性再生是指在病理状态下,如创伤、疾病等因素导致细胞、组织缺损后发生的再生。这种再生又称“非生命形态”再生,是经外界干预,强制组织启动自我修复而形成的再生。第二个维度是根据再生细胞是否能够完全恢复原有组织、细胞的结构和功能,将再生分为完全再生和不完全再生。完全再生是指再生细胞完全恢复原有组织、细胞的结构和功能。例如,骨头愈合就是一种完全再生,与原生态一致。不完全再生是指经纤维组织发生的再生,又称瘢痕修复。当组织受到损伤,如创伤、炎症或疾病等影响时,纤维细胞被激活,开始增殖产生更多的纤维物质,帮助修复损伤部位。经纤维组织的再生,并不具备与原部位组织相同的形态和功能,甚至过度的纤维细胞再生可能导致纤维化,形成瘢痕。
狭义的心血管再生,是指内源性再生,依赖机体自身修复能力,通过激活心脏残留的干细胞或促进成熟心肌细胞增殖,恢复原有的结构与功能。常见的内源性再生包括心肌细胞增殖(在低氧环境等特定条件下,成熟心肌细胞重新进入细胞周期,实现有限再生)和内源性干细胞动员(心脏内源性干细胞被激活后迁移至损伤部位,分化为功能性细胞),从而实现心血管的再生。
综上所述,心血管外源性修复和内源性再生的区别主要体现在三个方面。首先是来源,外源性修复依赖外部提供的组织或器官来修复受损的器官,内源性再生依赖机体内部的再生机制进行自我修复和恢复。其次是修复效果,外源性修复可能形成不完全再生,如瘢痕修复;内源性再生更接近完全再生,如结构与功能恢复。最后是应用场景,外源性修复广泛用于严重组织缺损或慢性损伤,内源性再生适用于早期损伤或局部微环境较好的情况。
人类心脏的再生能力极为有限,主要是因为心肌细胞在成年后几乎无法再生。一旦发生心肌梗死或心肌炎等损伤,坏死的心肌组织通常被纤维化瘢痕替代,导致心脏功能永久性下降。传统观点认为,人类心脏的年更新率仅约0.5%,且再生能力随年龄增长显著衰退。然而,近期研究发现,在特定干预下(如植入左心室辅助装置),受损心脏的心肌细胞更新率可提高至健康心脏的6倍,提示心脏可能具有隐藏的再生潜能。此外,斑马鱼等低等脊椎动物的心脏再生机制为人类研究提供了线索,如BMP信号通路和远端器官协同调控可能成为突破方向。尽管如此,心脏再生依旧任重而道远,目前的研究应用更多聚焦于外源性心脏修复。心血管的外源性修复主要包括药物治疗、手术治疗等,主要目的是缓解患者症状。另外,一些新的修复方法,如干细胞疗法和生物材料,也逐渐应用于临床。
(1)利尿剂:
利尿剂在心力衰竭治疗中起关键作用,它们通过促进肾脏对钠和水的排泄,减少血容量,进而减少回心血量和降低左心前负荷,使左心室舒张末期压力下降,从而缓解肺淤血。合理使用利尿剂能在不显著减少每搏输出量和心输出量的情况下,发挥治疗作用,因为衰竭的心室处于心室功能曲线的平坦部分。但过度利尿可能导致左心室充盈压过度降低,进入心室功能曲线的陡峭部分,反而会引起心输出量减少。因此,利尿剂的应用应基于肺淤血或外周间质液积聚(如水肿)的明确证据。在药物选择上,袢利尿剂(如呋塞米、托拉塞米、布美他尼)最为有效,而噻嗪类利尿剂(如氢氯噻嗪、美托拉宗)在肾灌注减少时效果受限。需注意的是,利尿剂可能引起电解质紊乱(特别是低钾血症和低镁血症)和心输出量减少等不良反应,严重时可能诱发心律失常。当急性心力衰竭加重时,由于肠道吸收受限,建议通过静脉途径给予利尿剂。常用的利尿剂有氢氯噻嗪、呋塞米、吲达帕胺等。
(2)β受体拮抗剂:
β受体拮抗剂主要通过降低心肌氧需求来发挥抗心绞痛作用。它们作用于两类肾上腺素受体:β1受体主要分布于心肌,而β2受体则广泛存在于血管和支气管树。内源性儿茶酚胺和外源性拟交感神经药物激活β1受体可增加心率和心肌收缩力。因此,β受体拮抗剂通过降低心率和心室收缩力,减少心肌氧需求,从而缓解缺血。此外,减慢心率可能通过延长舒张期(冠状动脉灌注主要发生于此阶段)改善心肌氧供应。多项研究已显示,β受体拮抗剂可降低急性心肌梗死后复发性梗死的发生率和死亡率。此外,它们还被证明可减少高血压患者发生首次心肌梗死的可能性。因此,β受体拮抗剂是缺血性心脏病长期治疗的首选药物。β受体拮抗剂包括美托洛尔、阿替洛尔、倍他洛尔、比索洛尔等。
(3)钙通道阻滞剂:
钙通道阻滞剂的作用是阻滞电压门控L型钙通道,但此类药物中各具体药物的作用存在差异。二氢吡啶类钙通道阻滞剂是强效血管扩张剂。它们通过以下两种机制缓解心肌缺血:①降低氧需求,即通过静脉扩张减少心室充盈和减小心室体积,以及动脉扩张降低左心室收缩时的阻力,这两种作用均能降低心肌壁压力;②通过冠状动脉扩张增加心肌氧供。通过后一种机制,它们也能作为缓解冠状动脉痉挛的强效药物。非二氢吡啶类钙通道阻滞剂(维拉帕米和地尔硫䓬)也具有血管扩张作用,但在这方面的作用不如二氢吡啶类强效。然而,这些药物具有更强的心脏抑制作用,并且具有其他有益的抗心绞痛效应,它们能降低心室收缩力(收缩性)并减慢心率。因此,维拉帕米和地尔硫䓬也可以通过这些机制降低心肌氧需求。钙通道阻滞剂包括硝苯地平、尼卡地平、氨氯地平、维拉帕米、地尔硫䓬等。
(4)血管紧张素转换酶抑制剂:
20世纪末心脏医学的重要进展之一是血管扩张剂在心力衰竭治疗中的应用,尤其是血管紧张素转换酶抑制剂(ACEI)及其类似药物。这些药物通过阻断血管紧张素Ⅱ的生成和降低醛固酮水平,减少血管收缩、水钠潴留和心室重塑,从而改善心力衰竭患者的血流动力学和预后。静脉扩张剂(如硝酸盐类药物)通过增加静脉容量、减少回心血量,从而降低左心室的前负荷和舒张压,类似于利尿剂的血流动力学效应。动脉扩张剂(如肼屈嗪)通过降低全身血管阻力,减轻左心室后负荷,增加每搏输出量。平衡性血管扩张剂(如ACEI)可同时扩张静脉和动脉,通过升高缓激肽水平产生有益的血管扩张效应。多项临床试验显示,ACEI能改善心力衰竭症状、减少住院需求,并延长射血分数降低的心力衰竭(heart failure with reduced ejection fraction,HFrEF)患者的生存期,成为标准的一线治疗药物。另外,ACEI对高血压、心肌梗死患者有益,已作为慢性治疗方案,用于无心力衰竭并发症的稳定型冠心病患者。部分试验显示,使用ACEI可降低死亡率、心肌梗死和脑卒中发生率。因此,许多心脏病学家建议在慢性冠心病患者的药物治疗方案中应包含ACEI。ACEI包括卡托普利、依那普利、贝那普利等。
(5)血管紧张素Ⅱ受体阻滞剂:
血管紧张素Ⅱ受体阻滞剂(ARB)通过阻断血管紧张素Ⅱ受体,提供更完全的肾素-血管紧张素-醛固酮系统(RAAS)抑制,其血流动力学效应和降低死亡率的益处与ACEI相似。血管紧张素受体-脑啡肽酶抑制剂(ARNI)通过阻断脑啡肽酶增加内源性血管活性肽的浓度,已被证实在降低慢性症状性HFrEF患者的死亡率方面优于ACEI。因此,ARNI成为不能耐受ACEI或ARB治疗的慢性症状性HFrEF患者的替代药物。ARB包括氯沙坦、缬沙坦、厄贝沙坦、替米沙坦等。
(6)醛固酮拮抗剂:
醛固酮拮抗剂传统上被当作轻度利尿剂使用,在心力衰竭患者中已展现出临床益处。具体来说,在已使用ACEI和利尿剂的晚期心力衰竭患者(NYHA Ⅲ~Ⅳ级)中,醛固酮拮抗剂(如螺内酯)能显著降低死亡率并改善心力衰竭症状。同样,更特异性的醛固酮拮抗剂依普利酮也能提高急性心肌梗死后充血性心力衰竭患者及轻度慢性心力衰竭患者(NYHA Ⅱ~Ⅲ级)的生存率。尽管醛固酮拮抗剂在研究中耐受性良好,但仍需监测血清钾水平,尤其是在肾损伤或与ACEI合用时,以防发生高钾血症。
(7)二甲双胍:
二甲双胍(metformin)是一种口服降血糖药,通过激活AMPK信号通路,改善心肌细胞的能量代谢,提高细胞的生存能力,并促进心肌的修复与再生。在一项针对糖尿病合并心肌梗死患者的研究中,二甲双胍显著降低了患者的血糖水平,改善了心肌细胞的能量代谢,减少了心肌损伤,提高了心脏功能。
(8)磺脲类药物:
磺脲类药物是一类用于治疗2型糖尿病的口服降血糖药,主要通过刺激胰岛β细胞分泌胰岛素降低血糖。这类药物自20世纪50年代起被广泛用于糖尿病治疗,至今仍是临床上常用的降血糖药之一。磺脲类药物目前发展至三代。第一代磺脲类药物,如甲苯磺丁脲和氯磺丙脲,因其副作用较大,如低血糖事件和对体重影响较大,目前已被淘汰或极少使用。第二代磺脲类药物,包括格列本脲、格列齐特、格列吡嗪和格列喹酮等,对受体的亲和力高,副作用相对较少,是目前市场上的主流药物。第三代磺脲类药物,以格列美脲为代表,具有更高的受体亲和力和更稳定的降血糖效果,低血糖的发生风险相对较低。
(9)格列奈类药物:
格列奈类药物是一类用于治疗2型糖尿病的口服降血糖药,主要通过刺激胰岛β细胞分泌胰岛素来降低血糖。这类药物与磺脲类药物类似,但具有不同的作用机制和特点。一是能模拟生理性胰岛素分泌,格列奈类药物能够迅速模拟健康人的生理性胰岛素分泌模式,特别是在进食后,从而有效控制餐后高血糖。二是具有快开快闭特性,这类药物的“快开”作用能显著增强进食后第一时相胰岛素分泌,而“快闭”作用不会同时导致基础和/或第二时相胰岛素分泌的升高,从而降低低血糖的发生风险。常见药物包括瑞格列奈、那格列奈。
(10)α-葡萄糖苷酶抑制剂:
α-葡萄糖苷酶抑制剂是一类以延缓肠道糖类吸收而达到治疗糖尿病的口服降血糖药物,如阿卡波糖。其作用机制为竞争性抑制位于小肠的各种α-葡萄糖苷酶,使淀粉类分解为葡萄糖的速度减慢,从而减缓肠道内葡萄糖的吸收,降低餐后高血糖。α-葡萄糖苷酶抑制剂不刺激β细胞分泌胰岛素,但可降低餐后胰岛素水平,提示可增加胰岛素的敏感性。
(11)注射用胰岛素或胰岛素类似物:
胰岛素类似物是通过修饰胰岛素肽链,改变氨基酸的类型和顺序、替换或添加一些基团,改变其理化特征,进一步改善人胰岛素的功能、弥补一些缺陷,使其药代动力学特点更接近生理性胰岛素分泌模式。与注射用胰岛素一样,胰岛素类似物也起降糖作用。常用的药物包括预混胰岛素、甘精胰岛素、地特胰岛素等。
(12)调血脂药:
降血脂治疗是减少冠心病患者心血管临床事件的重要手段。特别是羟甲基戊二酰辅酶A(HMG-CoA)还原酶抑制剂(他汀类药物),能够降低已确诊冠心病患者及冠心病高危人群的心肌梗死发生率和死亡率。他汀类药物的随机试验表明,低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)的降低幅度与心血管风险的相对降低之间存在线性关系。因此,高强度降血脂治疗(LDL-C降低> 50%)在预防未来缺血性事件和心血管死亡方面优于较低强度的降血脂治疗。他汀类药物的作用不仅限于降低LDL-C水平,还有证据表明它们能减轻血管炎症并改善内皮功能障碍。因此,他汀类药物可能通过多种机制稳定粥样硬化斑块。常见的他汀类药物包括辛伐他汀、瑞舒伐他汀、阿托伐他汀等。
他汀类药物是降血脂治疗的基础,通过抑制HMG-CoA还原酶,减少肝脏胆固醇合成,降低LDL-C水平。根据患者的动脉粥样硬化性心血管疾病(atherosclerotic cardiovascular disease,ASCVD)风险,应将LDL-C控制在目标范围内。极高危患者,LDL-C应降至1.8mmol/L以下,甚至更低。近年来,前蛋白转化酶枯草溶菌素9(PCSK9)抑制剂,如依洛尤单抗(evolocumab)、阿利西尤单抗(alirocumab)的应用显著增强了他汀类药物的降血脂效果,给难治性高胆固醇血症患者提供了新的治疗选择。依折麦布可抑制肠道胆固醇吸收,与他汀类药物联合应用可进一步降低LDL-C水平。
除他汀类药物外,其他特定药物类别也能降低血清LDL-C水平,并降低动脉粥样硬化患者的心血管事件发生率。例如,依折麦布是一种选择性胆固醇吸收抑制剂,作用于小肠上皮细胞的刷状缘,可使LDL-C水平降低20%~25%。靶向PCSK9的单克隆抗体,即PCSK9抑制剂,是一种皮下注射的强效药物,可使已接受他汀治疗患者的血清LDL-C水平进一步降低达60%。依折麦布和PCSK9抑制剂在与他汀类药物联合使用时,均可进一步降低心肌梗死、脑卒中和冠状动脉血运重建的风险。因此,目前2018年美国心脏病学会/美国心脏协会(American College of Cardiology/American Heart Association,ACC/AHA)胆固醇管理指南建议,高危患者,若其在高强度或最大耐受剂量的他汀类药物治疗下,LDL-C水平仍> 1.8mmol/L,应考虑使用这些疗法。最后,尽管接受他汀类药物治疗但仍存在血清甘油三酯水平残留升高的冠心病患者,添加高纯度ω-3脂肪酸(如二十碳五烯酸乙酯)可降低甘油三酯水平,并在一项大型临床试验中证实能够显著降低心血管事件发生率。某些降血糖疗法能够降低合并缺血性心肌病的2型糖尿病患者的心血管事件发生率,是该人群的重要辅助治疗手段。
(13)血管扩张药:
血管扩张药主要是指有机硝酸盐类药物,如硝酸甘油和硝酸异山梨酯。这类药物主要通过静脉扩张,并可能通过冠状动脉扩张协同缓解缺血。有机硝酸盐类药物是最早的抗心绞痛药物,有多种剂型。舌下含服的硝酸甘油片剂或喷雾剂因其起效迅速,常用于急性发作的治疗。此外,若患者在从事会诱发心绞痛的活动前服用,这些快速作用的硝酸盐剂型可用于预防心绞痛发作。通过多种硝酸盐剂型可实现长期的心绞痛预防,包括口服异山梨酯双硝酸盐(或单硝酸盐)片剂或每天1次应用的硝酸甘油透皮贴剂。长期硝酸盐治疗的局限性在于药物耐受性的发生,即在持续给药过程中药效降低。大多数患者在一定程度上会出现这种情况。为了避免这种情况,可每天安排数小时的无硝酸盐间隔,通常在患者睡眠期间进行。另外,有一些预防血管再狭窄的药物,如乌米罗莫司、依维莫司等。
(14)抗血小板药:
血小板聚集和血栓形成是急性心肌梗死和不稳定型心绞痛病理生理学中的关键因素。抗血小板治疗能够降低慢性心绞痛患者发生急性冠脉综合征(ACS)的风险,应成为治疗冠心病的标准方案。例如,阿司匹林通过抑制血栓素A2的合成发挥抗血栓作用,血栓素A2是血小板激活和聚集的介质。同时,阿司匹林还具有抗炎作用,可能对稳定粥样硬化斑块具有重要意义。除非存在禁忌证(如过敏或胃肠道出血),否则所有冠心病患者应长期服用阿司匹林。此外,氯吡格雷、替格瑞洛等P2Y12受体拮抗剂可作为阿司匹林的替代或联合用药,尤其是在介入治疗后。其他抗血小板药物包括普拉格雷等。
(15)抗凝血药:
抗凝血药通过阻止血液凝固防止血栓形成,临床主要用于防治血栓栓塞相关疾病,如心房颤动、急性心肌梗死、人工机械瓣膜置换术后、下肢深静脉血栓形成、肺栓塞、弥散性血管内凝血等。抗凝血药按作用机制可分为以下几种。①维生素K拮抗剂,如华法林;②间接凝血酶抑制剂,如普通肝素、低分子量肝素、磺达肝癸钠等;③直接凝血酶抑制剂,如达比加群酯、比伐芦定、阿加曲班等;④直接凝血因子Ⅹa抑制剂,如利伐沙班、阿哌沙班、艾多沙班、坎格瑞洛、贝曲沙班等。该类药物目前被广泛应用于临床,涉及心血管、呼吸、肿瘤、妇产、免疫等多个学科疾病的治疗。
(16)抗心律失常药:
抗心律失常药仍然是目前治疗心律失常最常用和最主要的手段。然而,几乎每种抗心律失常药同时也具有致心律失常的风险,应用中必须注意。常用的抗心律失常药包括奎尼丁、普鲁卡因、利多卡因、胺碘酮等。
介入治疗是心血管疾病治疗的重要手段,药物治疗效果不佳或出现严重血管狭窄、闭塞的患者,可考虑行介入治疗。随着临床技术的不断发展完善,治疗效果和患者的生活质量都得到大幅提升。
(1)经皮冠状动脉介入治疗:
经皮冠状动脉介入治疗(PCI)是一种先进的心脏病治疗方法,它采用心导管技术,通过皮肤穿刺的方法,将特定器械送入冠状动脉内,以解除冠状动脉狭窄或闭塞,改善心肌血流灌注。
从技术上看,PCI主要分为以下5种。①经皮冠状动脉球囊血管成形术是采用球囊扩张的方式,将狭窄的冠状动脉段进行扩张,从而恢复血流。但单纯的经皮冠状动脉球囊血管成形术后,冠状动脉急性闭塞和再狭窄的发生率较高。②冠状动脉支架植入术是指在狭窄的冠状动脉内植入网状带有间隙的支架,以支撑血管壁,维持血流通畅。这种方法显著减少了经皮冠状动脉球囊血管成形术后的血管弹性回缩和急性血管闭塞的发生。③冠状动脉旋磨术是采用带有钻石颗粒的旋磨头,选择性地磨除纤维化或钙化的动脉硬化斑块,主要应用于严重狭窄伴重度钙化的病变。冠状动脉内血栓抽吸,是应用负压的抽吸导管将冠脉内的血栓抽出,多用于血栓性病变或大隐静脉桥血管病变。④切割球囊成形术是在球囊上安装微型刀片,在扩张球囊时将血管狭窄处的增生组织切成多份,主要用于支架内再狭窄病变或以纤维组织增生为主的病变。⑤其他技术,如准分子激光成形术和冠脉内放射治疗等,可用于支架内再狭窄的治疗,但临床应用较少。
(2)射频消融术:
射频消融术早已成为房室结内折返性心动过速、房室折返性心动过速、局灶性房性心动过速、峡部依赖性心房扑动、特发性室性心动过速等快速性心律失常的一线治疗手段,对顽固性室性期前收缩和不适当窦性心动过速也显示出高度的有效性和治愈性。医师将电极导管经静脉或动脉送至心脏病变部位,通过释放射频电流破坏该处局部组织,使其凝固、坏死,切断心律失常的起源或传导途径。
(3)植入心脏起搏器:
人工心脏起搏是由起搏器(脉冲发生器)发放一定形式的脉冲电流,通过起搏电极传到心肌,局部心肌被兴奋并向周围传导,最终使整个心室或心脏兴奋收缩,从而代替心脏自身起搏点,维持有效心搏。若心肌已丧失兴奋-收缩耦联特性,则起搏无效。起搏器主要用于治疗缓慢性心律失常,也用于治疗快速性心律失常,还用于治疗与左、右心室收缩不同步相关的心力衰竭。单腔起搏器是在右心房或右心室内放置一根电极导线,仅起使心脏跳动的作用。双腔起搏器是在右心房和右心室内放置两根电极导线,按顺序依次起搏心房和心室。三腔起搏器是将三根电极分别植入右心室、右心房和左心室,纠正心脏搏动不同步的问题,实现心脏再同步化治疗。
(1)冠状动脉旁路移植术(CABG):
CABG是通过取自身一段正常血管,通常是大隐静脉或胸廓内动脉,将狭窄冠状动脉的远端和主动脉相连,从而把主动脉血桥接到冠状动脉远端,让血液绕过狭窄的部分到达缺血的部位,改善心肌血液供应,进而达到缓解心绞痛症状、改善心脏功能、提高患者生活质量及延长寿命的目的。因该手术如同架桥,所以形象地称之为“心脏搭桥术”。
传统的CABG必须切开胸骨才能显露心脏,手术创伤大,影响患者术后早期的生活质量和恢复速度。随着微创外科手术技术的发展,微创直视小切口冠状动脉旁路移植术(简称“微创小切口搭桥术”)得到推广应用。这种手术方式是在左胸前外侧第4或第5肋间做6~10cm小切口,无须切开胸骨,可保持胸骨和胸廓的完整,且手术创伤小、出血量少、术后恢复快,符合患者日益增长的微创需求,使患者受益。微创小切口搭桥术因操作空间受限及其独特的手术视野,需要手术医师具有相应的手术经验积累。相较于常规正中切口开胸搭桥术,该术式存在一定的技术难度,并非适用于所有需要行冠状动脉旁路移植术的患者。因此,实施此手术时,医师应对患者进行严格的术前评估,还需兼顾患者的胸廓形态、体型、血管病变程度及是否合并其他复杂疾病等因素,制定出合适的手术方式。
(2)主动脉夹层和动脉瘤相关手术:
Stanford A型主动脉夹层,应尽早进行外科手术治疗。手术方法包括升主动脉替换术、主动脉瓣成形术或替换术、全弓或半弓替换术等。近年来,杂交手术(将传统开放手术与腔内技术相结合)的应用日益增多,为复杂Stanford A型主动脉夹层提供了新的治疗选择。Stanford B型主动脉夹层,若无重要分支血管受累或破裂等并发症,可首选药物治疗。出现顽固性疼痛、血压控制不佳、夹层持续进展、重要分支血管缺血或夹层破裂等并发症的患者,应考虑介入治疗。胸主动脉腔内修复术(thoracic endovascular aortic repair,TEVAR)是目前治疗Stanford B型主动脉夹层的主要介入治疗方法,通过植入覆膜支架封闭夹层破口,阻止血液进入假腔,诱导假腔内血栓形成,从而降低夹层破裂的风险。TEVAR具有创伤小、恢复快等优点,已成为Stanford B型主动脉夹层的一线治疗方法。
开放手术是传统的动脉瘤治疗方法,通过外科手术切除动脉瘤,并用人工血管进行替换。开放手术适用于各种类型的动脉瘤,但手术创伤较大,术后并发症的发生率较高。腔内修复术是近年来发展起来的微创治疗方法,通过股动脉穿刺,将覆膜支架导入动脉瘤腔内,隔绝动脉瘤,防止其破裂。腹主动脉腔内修复术(endovascular aneurysm repair,EVAR)主要用于腹主动脉瘤的治疗,TEVAR主要用于胸主动脉瘤的治疗。与开放手术相比,腔内修复术具有创伤小、恢复快、并发症发生率低等优点。根据最新的研究,对于腹主动脉瘤来说,EVAR的早期生存率优于开放手术,但两者的远期生存率相当。对于胸主动脉瘤来说,TEVAR已成为首选的治疗方法,其疗效和安全性已得到广泛证实。腔内修复术后的长期随访非常重要,需要定期进行影像学检查,监测支架移位、内漏等并发症的发生。
(3)颈动脉内膜切除术(carotid endarterectomy,CEA)和颈动脉支架植入术(carotid artery stenting,CAS):
CEA和CAS是治疗颈动脉粥样硬化性狭窄的有效方法。CEA通过外科手术切除颈动脉内膜粥样硬化斑块,CAS则通过介入技术植入支架,恢复颈动脉血流。根据最新的研究,症状性颈动脉狭窄≥70%的患者,CEA和CAS在预防脑卒中方面的效果相当,但CAS术后围手术期脑卒中风险略高,而CEA术后围手术期心肌梗死风险略高。选择何种治疗方式应根据患者的具体情况和医疗中心的经验而定。
经皮腔内血管成形术(percutaneous transluminal angioplasty,PTA)和支架植入术是治疗肾动脉、髂动脉和股腘动脉粥样硬化性狭窄的常用方法。PTA通过球囊扩张狭窄的动脉,支架植入术则可维持血管的通畅性。近年来,药物涂层球囊和药物洗脱支架的应用进一步提高了介入治疗的远期疗效,降低了再狭窄的发生率。
(4)其他手术:
其他一些常见的心血管疾病手术包括心脏瓣膜修补术或置换术、先天性心脏病矫正术或封堵术、心包切除术、心脏移植等。
心肌修复机制涉及多种细胞、分子和信号通路的复杂相互作用。一种潜在策略是在实验室中培育心肌细胞然后移植到受损心脏中,而实验室培育的心肌细胞不够成熟,整合到心脏中后可能导致心律失常。Nguyen等在斑马鱼心肌修复的研究中发现,LRRC10对于驱动心肌细胞成熟、防止心肌肥大非常重要。如果缺少LRRC10,心肌细胞会继续分裂并保持未成熟的状态。研究团队又通过实验进一步发现,LRRC10同样能应用于哺乳动物的心肌细胞。研究者在小鼠和实验室培养的人类心肌细胞中诱导 LRRC10 的表达,结果发现,LRRC10也能改变这些细胞的钙处理,减少细胞分裂,并提高这些心肌细胞的成熟程度,与在斑马鱼心脏中观察到的现象十分相似。因此,研究人员指出,如果能利用LRRC10提高人类心肌细胞的成熟程度,将有利于提高移植后的成功率,还可以让体外模型更准确地模拟心脏,以便帮助筛选药物。
近年来,干细胞移植技术因其强大的再生潜力而备受关注。iPSC和MSC具有分化为心肌细胞的潜力。细胞移植疗法可以补充心肌损伤部位的细胞,改善心脏功能。MSC能够分泌多种具有抗炎和免疫调节活性的分子,具有抗纤维化、抗炎、抗凋亡、免疫调节和促血管生成等作用,可刺激受损心肌的修复与再生,被认为是在心肌修复与再生领域很有前景的治疗手段。干细胞主要通过以下机制对心肌进行修复。
(1)分化成各类细胞:
这些干细胞能够分化成心肌细胞、内皮细胞和成纤维细胞,并促进心血管修复和血管生成。
(2)旁分泌机制:
干细胞通过旁分泌机制发挥其再生作用,释放细胞因子和其他可溶性因子,促进心脏修复。这些因子包括生长因子、趋化因子和细胞外基质(ECM)蛋白,它们可以调节心脏细胞的存活、增殖和分化。旁分泌机制为开发治疗心源性休克的新型治疗策略提供了靶点,可通过增强干细胞的再生能力或调节旁分泌环境来实现。
(3)细胞外基质重塑:
干细胞移植可以调节心脏的ECM,促进愈合和组织重建。ECM由胶原蛋白、弹性蛋白和糖胺聚糖组成,为心脏细胞提供结构和功能支持。干细胞释放的因子可以调节ECM蛋白的表达和沉积,从而改善心肌的生物力学和电生理特性。
(4)血管生成:
血管生成是心脏再生过程中的一个重要因素,因为它为心脏提供必要的营养和氧气供应。干细胞可以释放血管生成因子和调控内皮细胞功能,从而促进血管生成。改善血管生成可以提高组织灌注,从而增强心脏功能并减少心源性休克后的组织损伤。
(5)免疫调节:
干细胞移植可以调节心脏的免疫反应,抑制炎症和促进愈合。干细胞释放的细胞因子具有免疫调节特性,可以抑制免疫细胞的活化和促炎性细胞因子释放。免疫调节机制有助于保护心脏免受炎症损伤,并创建一个有利于组织修复的环境。尽管干细胞治疗心源性休克后心肌修复仍处于早期研究阶段,但临床试验已取得了有希望的初步成果。进一步的研究需要优化干细胞移植策略,增强干细胞的再生能力,并克服免疫排斥和心律失常等潜在挑战。
EV是由细胞释放到胞外环境中的具有膜结构的纳米级囊泡。最初,这些囊泡被认为是细胞碎片,因此被低估。但如今,EV越来越被视为细胞间沟通的重要载体,以及疾病诊断和预后的循环生物标志物。根据大小和形成方式的不同,EV目前可分为三个亚群:外泌体(exosome,30~100nm)、微囊泡(microvesicle,MV,又称核外颗粒体,100~1 000nm)、凋亡小体(apoptotic body,1 000~5 000nm)。其中,100nm和1 000nm的囊泡并非严格分属某个亚群。从文献搜索来看,外泌体是目前研究最为广泛,也最为成熟的亚群。
MSC-EV因体积小、更易透过血脑屏障等生物屏障、性质稳定、可大规模制备等特性,有望取代MSC,在组织修复与再生及免疫调节领域发挥重要作用。此外,MSC-EV除本身可以用于疾病治疗外,还可作为天然的基因和药物载体。MSC-EV携带大量非编码RNA(non-coding RNA,ncRNA)、信使RNA(message RNA,mRNA)及各类因子,在组织损伤修复及疾病诊疗领域发挥重要作用,如抗炎、抗凋亡、抗纤维化、免疫调节、自噬调节及促血管生成等方面。研究人员在修复大鼠心肌梗死时,分别将MSC来源的外泌体(MSC-Exos)与MSC注射到梗死部位,结果发现MSC-Exos抑制心脏纤维化、改善心功能的效果明显优于MSC。未来,科学家将进一步开发功能更加多样化的外泌体。例如,通过基因编辑技术改造外泌体,使其携带更多特定的修复因子,如抗炎基因或抗纤维化因子。这些优化的外泌体将具有更强的靶向性和治疗效果。此外,结合人工智能(artificial intelligence,AI)技术,研究人员可以通过数据分析优化外泌体的生产流程,从而进一步提高疗法的效率和可控性。一些团队已经成功在实验室中制造出“超高效”外泌体,其在动物模型中的修复效果显著优于传统方法。随着技术的不断进步和政策的逐步完善,外泌体疗法将在未来获得更广泛的应用,给无数心脏病患者带来新生的希望。
基因疗法是指通过导入或沉默某些基因,可以促进心肌再生或保护心肌免受损伤。腺相关病毒(adeno-associated virus,AAV)载体和基因编辑技术(如CRISPR/Cas9基因编辑技术)为基因疗法提供了新的工具。然而,基因疗法的安全性和有效性仍需进一步验证。此外,水凝胶、生物补片、生物打印技术等可以创建具有复杂结构和血管网络的心肌组织,结合细胞疗法和基因疗法,有望进一步提升心肌再生疗法的效果。然而,生物打印技术的临床应用仍需克服许多技术障碍(图3-1)。
图3-1 心肌的损伤修复方式
与肝脏、皮肤和骨骼肌等器官相比,心脏再生能力极小,心肌细胞的任何损伤基本上都是不可逆的,并可能导致或加重心力衰竭。可以说,心血管修复的关键在于新的心肌和血管细胞的生成,当前迫切需要开展心肌细胞及其再生机制的研究。其核心目标包括以下几个方面。①心肌再生:补充功能性心肌细胞,逆转心肌梗死后的纤维化瘢痕,改善心脏收缩功能;②血管再生:重建微血管网络,改善缺血组织的血液供应,如冠心病或外周动脉疾病;③基质重塑:修复组织微环境,优化心肌力学环境,防止心室重塑。与外源性修复不同,心血管再生强调通过细胞、基因或工程化手段实现结构性修复,而非仅缓解症状。
人体的血管是由血管内皮细胞和平滑肌细胞组成,内皮细胞能分泌一氧化氮(NO)、前列环素等多种生物活性物质,起抗动脉粥样硬化、抗血栓形成等作用。如果血管内皮细胞发生损伤,或者出现了功能障碍,那么,血小板就会在血管里大量积累,从而降低了内皮细胞的生产效率,引起血栓和高血压。另外,血管内皮细胞的损伤也会引起动脉粥样硬化,从而导致血液凝块和血管破裂出血。
内皮细胞在心肌梗死的发生与发展中起重要作用,这些细胞比心肌细胞更易受损,并在随后的炎症反应和修复过程中发挥关键作用。当血管损伤时,内皮细胞通过激活自我更新能力,以“生芽”方式形成新生毛细血管,具体表现为基底膜分解后,内皮细胞分裂形成突起的幼芽,并逐步延伸为细胞索,最终形成管腔结构并与周围血管网络连接。这一过程中,成纤维细胞在缺氧或炎症刺激下可转化为血管平滑肌细胞,参与血管壁的重建。此外,机械应力(如血流动力学变化)通过激活Notch信号通路等,调控血管分支的形态与功能,促进缺血区域的血液供应恢复。
血管的修复与再生依赖于内皮细胞的增殖和迁移。研究发现端粒酶逆转录酶通过激活心肌细胞中的NF-κB信号通路,与内皮细胞中的血管内皮生长因子(VEGF)启动子结合,从而促进内皮细胞增殖和血管生成。研究发现锌指E盒结合同源盒蛋白2(zinc finger E-box binding homeobox 2,ZEB2)通过诱导心肌细胞分泌与内皮细胞迁移和血管生成相关的分泌因子胸腺素β4(thymosin beta 4,TMSB4)和原胸腺素α(prothymosin alpha,PTMA),促进心肌细胞和内皮细胞之间的相互作用,增强内皮细胞增殖,促进血管生成,可以作为在心肌缺血性疾病中的一个潜在治疗靶点。另有一些研究人员建立了一种心脏内皮细胞靶向的联合核酸递送系统。该系统由能够高效联合递送siR-ICAM1和pCXCL12的内皮细胞特异性聚阳离子(CRPPR接枝乙醇胺修饰的聚甲基丙烯酸缩水甘油酯)组成。这种创新性的传递系统能够精准靶向心脏内皮细胞,不仅能改善心肌梗死后心脏的收缩功能,还能有效缓解炎症反应,促进心脏的修复过程。另外,过表达 CXCL12 基因能够促进内皮细胞的增殖和迁移,有助于血管生成和心脏修复。这一研究成果不仅为心肌修复提供了新的思路和方法,还为开发针对内皮细胞相关疾病的联合递送系统提供了系统化策略。
此外,干细胞疗法是目前的研究热点。MSC能够生成内皮细胞和血管平滑肌细胞,使其具有修复血管的作用。新生的内皮细胞能够分泌大量的NO、前列环素等活性物质,具有预防和治疗动脉硬化、修复血管顺应性及促进血管功能等作用。iPSC经基因编辑靶向调控VEGF信号通路,可定向分化为功能性血管细胞,加速缺血区域的血管新生。生物材料技术则通过可注射水凝胶缓释成纤维细胞生长因子(FGF)等,促进内皮细胞迁移和管腔形成。例如,心脏补片等支架模拟血管微环境,支持干细胞定植并减少纤维瘢痕。中药干预(如麝香保心丸)可通过上调VEGF、FGF等血管生成因子的表达,促进血管新生并建立侧支循环。
心血管修复与再生通过激活内源性修复或引入外源性干预,直接逆转心肌梗死、心力衰竭等疾病导致的不可逆损伤。通过治疗,可以改善心脏功能,提高左心室射血分数(LVEF),从而改善心脏泵血效率。此外,治疗过程中也可以使机体分泌各种生物活性物质,发挥抗炎和免疫调控作用,对血管损伤和血管炎症起到一定的修复调节作用。
在此过程中,内源性再生和外源性修复并不是相互排斥的,而是可以结合使用,最大化修复心脏功能。当前研究倾向于结合两种策略:通过外源性手段(如生物材料)构建修复支架,同时激活内源性再生通路(如生长因子释放),实现协同增效。例如,干细胞疗法可诱导血管新生,MSC移植后,不仅分化为血管内皮细胞,还能分泌VEGF、FGF等生长因子,激活宿主自身内皮细胞的增殖与迁移,促进缺血区域形成功能性血管网络。此外,干细胞分泌的活性分子(如NO)可改善局部微环境,增强内源性干细胞的存活与分化效率,形成“双向激活”效应。再如,生物材料可协同调控微环境,可注射水凝胶或导电心脏补片通过缓释血管生成因子(如VEGF)和提供力学支撑,刺激内源性干细胞向损伤部位募集并分化为平滑肌细胞,同时抑制纤维化反应,形成结构与功能完整的血管壁。临床试验显示,此类材料可使患者内皮细胞的活性提高40%以上。载有干细胞的生物支架(如心脏补片)通过物理约束引导宿主细胞有序排列,并通过外源性递送的Notch信号通路激活剂,同步增强内源性血管平滑肌的分化成熟度,降低新生血管渗漏的风险。这依赖于内源性再生与外源性修复的动态协同:内源性机制是基础,外源性手段提供强化支持。两者通过互补、激活与微环境重塑,共同推动从结构修复到功能恢复的转化。未来需通过技术创新与机制解析,突破再生效率与临床转化的瓶颈。