Биологический кардиостимулятор - Biological pacemaker

А биологический кардиостимулятор представляет собой один или несколько типов клеточных компонентов, которые при «имплантации или инъекции в определенные области сердца» производят определенные электрические стимулы, имитирующие естественные клетки кардиостимулятора.[1] Биологические кардиостимуляторы показаны при таких проблемах, как блокада сердца, медленный пульс, и асинхронные сокращения желудочков сердца.[2][3]

Биологический кардиостимулятор предназначен как альтернатива искусственный кардиостимулятор который используется людьми с конца 1950-х годов. Несмотря на их успех, за последние десятилетия возникло несколько ограничений и проблем с искусственными кардиостимуляторами, например: электрод перелом или повреждение изоляция, инфекционное заболевание, повторные операции для аккумулятор обмен и венозный тромбоз. Потребность в альтернативе наиболее очевидна у детей, в том числе недоношенных. новорожденные, где несоответствие размеров и тот факт, что провода от кардиостимуляторов не растут вместе с детьми, являются проблемой.[1] Для смягчения многих из этих проблем был принят более биологический подход. Тем не менее, имплантированные биологические кардиостимуляторы все еще обычно необходимо дополнить искусственными кардиостимуляторами, пока клетки образуют необходимые электрические связи с сердечной тканью.[1]

История

Первый успешный эксперимент с биологическими кардиостимуляторами провел Арджанг Рупарвар группа в Ганноверская медицинская школа в Германии с помощью трансплантата плод сердце мышечные клетки. Впервые процесс был представлен на научных сессиях Американская Ассоциация Сердца в Анахайм в 2001 г., а результаты опубликованы в 2002 г.[4] Несколько месяцев спустя группа Эдуардо Марбана из Университет Джона Хопкинса опубликовали первый успешный генно-терапевтический подход к генерации кардиостимуляции у взрослых, в остальном не кардиостимуляторов кардиомиоциты используя морская свинка модель.[5] Исследователи постулировали латентную способность кардиостимулятора в норме. сердечная мышца клетки. Эта потенциальная способность подавляется калиевый ток входящего выпрямителя Ik1, закодированный ген Kir2, который не выражается в клетки кардиостимулятора. За счет специфического ингибирования Ik1 ниже определенного уровня наблюдалась спонтанная активность кардиомиоцитов, аналогичная паттерну потенциала действия настоящих пейсмекерных клеток.

Между тем были обнаружены другие гены и клетки, в том числе клетки сердечной мышцы, полученные из эмбриональные стволовые клетки, Гены "HCN", которые кодируют дикого типа ток кардиостимулятора I (f). Группа Майкла Розена продемонстрировала, что трансплантация мезенхимальных клеток человека, трансфицированных HCN2. стволовые клетки (hMSCs) приводит к экспрессии функциональных каналов HCN2 in vitro и in vivo, имитируя сверхэкспрессию генов HCN2 в сердечной миоциты.[6] В 2010 году группа Рупарвара снова продемонстрировала тип биологического кардиостимулятора, на этот раз продемонстрировав, что путем инъекции гена «аденилатциклазы» в сердечную мышцу можно создать биологический кардиостимулятор.[7]

В 2014 году ген под названием TBX18 неинвазивно применяется для ускорения сердечного ритма, вызванного блокадой сердца.[2] В более поздних исследованиях 2015 г. проводились эксперименты. оптогенетический приближение в сердце крысы, где светочувствительный трансген (Каналродопсин -2) вводили в несколько участков крысиного желудочковый, которые, кроме того, могут одновременно стимулировать места инъекции облучением синим светом.[3]

Рекомендации

  1. ^ а б c Kenknight, B .; Жируар, С. (2013). «Глава 3: Генетика - выдан патент на метод контроля терапии кардиостимулятором». В Актоне, Q.A. (ред.). Аритмия: новые идеи для медицинских работников. Атланта, Джорджия: ScholarlyEditions. С. 27–60. ISBN  9781481650717. Получено 18 февраля 2016.
  2. ^ а б Эллис, Мари (17 июля 2014 г.). «Ученые создают« биологические кардиостимуляторы »путем трансплантации гена в сердца». Медицинские новости сегодня. MediLexicon International Ltd. Получено 18 февраля 2016.
  3. ^ а б Хаттори, К. (22 июня 2015 г.). «Синий свет задает ритм в биологическом кардиостимуляторе». Science Daily. Получено 18 февраля 2016.
  4. ^ Ruhparwar, A .; Tebbenjohanns, J .; Niehaus, M .; и другие. (2002). «Пересаженные кардиомиоциты плода как кардиостимулятор». Европейский журнал кардио-торакальной хирургии. 21 (5): 853–857. Дои:10.1016 / S1010-7940 (02) 00066-0. PMID  12062274.
  5. ^ Miake, J .; Marbán, E .; Нусс, Х. (2002). «Биологический кардиостимулятор, созданный путем переноса генов». Природа. 419 (6903): 132–133. Дои:10.1038 / 419132b. PMID  12226654. S2CID  4318994.
  6. ^ Плотников, А.Н .; Сосунов, Э.А .; Qu, J .; и другие. (2004). «Биологический кардиостимулятор, имплантированный в левую ножку пучка Гиса собаки, обеспечивает желудочковые ритмы выхода, которые имеют физиологически приемлемую частоту». Тираж. 109 (4): 506–512. Дои:10.1161 / 01.CIR.0000114527.10764.CC. PMID  14734518.
  7. ^ Ruhparwar, A .; Kallenbach, K .; Klein, G .; и другие. (2010). «Аденилатциклаза VI превращает кардиомиоциты желудочков в биологические пейсмекерные клетки». Тканевая инженерия, часть А. 16 (6): 1867–1872. Дои:10.1089 / ten.tea.2009.0537. PMID  20067385.