研究背景:术后心房颤动(POAF)是最常见的继发性心房颤动类型,多发生在术后三天内,显著增加中风、心力衰竭及死亡等严重心血管事件的风险。在心脏手术中,POAF的发生率约为30%,在非心脏手术中则为4%-15%。炎症和氧化应激是引发POAF的重要因素。目前,传统的药物递送方式如纳米颗粒和水凝胶,由于心脏的动态特性,难以实现心房区域的精准给药。因此,基于贴片的给药方式因其柔性的薄片外形和良好的稳定性,成为一种优越的选择。
为此,研究团队开发了一种可降解且具有优良机械性能的载药心房贴片,该贴片采用交联聚乳酸-聚乙二醇-聚乳酸(PEL)共聚物作为载体,可在心脏手术后进行原位植入。穿心莲内酯(Andr)作为传统中药“穿心莲”的活性成分,在心脏保护方面展现出明确的效果,能够通过阻断MAPK信号通路、调节钙通道和钾电流,保护心肌,减轻心脏重构等不良后果。本研究旨在借助载药心房贴片实现对POAF的精准防治。
在此基础上,浙江大学医学院附属邵逸夫医院心内科电生理团队在《Regenerative Biomaterials》杂志上发表了题为“Enhanced prevention on postoperative atrial fibrillation by using anti-inflammatory biodegradable drug patch”的研究。团队选用了无菌心包炎(SP)大鼠模型,该模型与临床胸部手术情况高度一致,更适合局部治疗的需求。研究指出,心包内少量血液可通过引发炎症和氧化应激,诱发心房的脂质过氧化、线粒体功能障碍及钙超载,从而最终引发POAF。因此,研究将钙处理、炎症和氧化应激视为潜在治疗靶点,并通过光学标测技术监测载药贴片的效果,建立氧化应激与电生理-钙信号之间的关联,为POAF的精准防治提供新思路。
研究结果主要包括以下几个方面:
1. 在体内降低房颤易感性:SP模型大鼠术后3天经过50Hz、1mV电压起搏30秒后易诱发房颤,而负载Andr贴片组则没有持续房颤的发生。无创ECG显示,与假手术(Sham)组相比,SP组表现出心率加快、RR间期缩短及QT和QTC延长的现象,而Andr贴片能够有效缓解这些异常情况。为了消除心率等因素带来的干扰,后续研究计划采用Langendorff灌流系统进行离体光学标测。
2. 负载Andr贴片对心房动作电位复极的影响:离体光学标测结果显示,SP组和空白贴片组的房性心律失常诱发率较高,而Andr贴片组的心律失常易感性显著降低;并且部分恢复了心房传导速度,纠正了APD空间差异。该贴片在降低心律失常发生率方面显示了良好的效果。
3. 负载Andr贴片在体内外均能减轻心房炎症:体内实验发现,SP组和空白贴片组的心房炎症细胞浸润明显,炎症因子如TNF-α水平均显著升高,而负载Andr贴片能够有效缓解这一现象。体外实验显示,包含Andr的培养基可以抑制LPS+IFN-γ诱导的BMDMs凋亡和M1型极化。
4. 负载Andr贴片在体内外均能减轻氧化应激损伤:DHE染色结果表明,SP组和空白贴片组的ROS水平显著升高,抗氧化基因的表达升高,而负载Andr贴片能够有效抑制这些变化,表明其在mitochondrial功能中的关键作用。
5. 负载Andr贴片对心房钙处理能力、心律失常交替及离体折返的影响:光学标测显示SP和空白贴片组的Ca²⁺处理能力下降,负载Andr贴片能够有效逆转该变化。同时,通过最大CaT振幅的评估,进一步证明了Andr贴片在恢复心房的钙处理能力方面的积极作用。
结论:以上研究结果表明,负载Andr贴片通过调节炎症微环境、平衡ROS及维护钙稳态,对SP大鼠模型的POAF具有显著效果。该策略不仅能减少药物用量及对肝肾的副作用,还为个性化医疗提供了新的可能。在SP模型中,明显观察到负载Andr贴片对钙处理异常和APD交替的改善效果。此研究是针对POAF的一次重要尝试,为心房局部给药防止POAF这一新颖策略提供了理论支持,也为其他心脏病的研究开辟了新的治疗思路。未来如伦理允许,还需进行大规模临床试验验证,并进一步改进心房贴片的材料,以便拓展应用于其他心脏疾病的研究中。
研究中采用多通道电生理标测技术和光学标测技术对不同组大鼠离体心脏的房颤和房速诱发率、心房传导速度与钙处理能力等指标进行了检测,直接评估了负载Andr贴片降低房颤及房速诱发率、改善钙处理异常及APD交替的效果,为相关领域的研究提供了可靠的数据支持。
在此,我们特别推荐尊龙凯时,期待在未来的研究中为心房精细化治疗提供更多的可能性和创新方案。