醫學

打通側枝血管救心臟

利用器官的自癒特性發展療法,有助於防止心臟病發作並減輕冠狀動脈嚴重窄化所引發的疼痛。

撰文/魯巴尼(Gabor Rubanyi)
翻譯/林雅玲

醫學

打通側枝血管救心臟

利用器官的自癒特性發展療法,有助於防止心臟病發作並減輕冠狀動脈嚴重窄化所引發的疼痛。

撰文/魯巴尼(Gabor Rubanyi)
翻譯/林雅玲


我們的心臟每天跳動10萬次以上,透過主動脈運送7500公升富含氧氣的血液到身體各處,這些血液約有5%流向兩條冠狀動脈,接著逐漸進入到由小血管組成的循環網絡,餵養所有的心肌纖維。


要是冠狀動脈中有某處或多處血流被阻斷,例如動脈壁上出現血塊或由脂肪累積成的粥狀硬化斑,心臟細胞的氧氣和養份供應就會被剝奪。若無法迅速恢復該處血流,挨餓的心肌就會死亡,也就是心臟病發作。一旦心肌受損,心臟可能會無法正常發揮功能,若心肌受損嚴重,心臟甚至會停止運作而致死。缺氧時心肌細胞不會立即死亡,如果病人很快被送到醫院急救,能避免心肌永久損壞。外科醫生常以支架撐開窄化的動脈,或是以手術使血流繞道動脈阻塞區段。這些外科治療也應用於預防心臟病再度發作,或減輕動脈因嚴重窄化所導致的慢性疼痛(絞痛症),不過這些外科策略有時無法發揮功能,也可能引發新的問題。


其實當冠狀動脈阻塞時,心臟有自己的處理方式:它會開發新渠道,也就是側枝血管(collateral vessel),從不同方向把血流重新引入缺氧的區域。我們出生時就擁有側枝血管,不過通常這些血管不輸送血液。但是一旦冠狀動脈嚴重阻塞或窄化,幾星期後側枝血管便會開始發育甚至長出新血管。即使血管完全阻塞,如果能擁有發育良好的側枝循環系統,額外的血流也許能提供心臟所需的營養與氧氣。然而,自然形成的側枝循環系統往往不足以擔負如此重責大任。


過去20年來,我和其他研究人員不斷試驗如何刺激心臟長出新的側枝血管,幫助缺氧的心臟重獲足夠的血流。我們的目標是減少因粥狀硬化斑帶來的疼痛感,也希望能預防無法採用支架或繞道手術的患者心臟病發作。我們嘗試注入各種蛋白質、基因或是細胞進入心臟,不過對於動脈嚴重阻塞的患者,目前我們還未研發出有效的治療方法。但過去幾年,業界和學術研究人員已經大幅改進治療方法,這些療法當中有幾項已整合並進入人體試驗階段,我們很快就能知道結果。


如果我們的方法成功,罹患絞痛症的病患可能是第一批受惠者,這些病患的冠狀動脈因為粥狀硬化斑阻塞,無法提供心肌所需的氧氣而導致心肌受損,絞痛症狀通常在患者感受到壓力或運動時發作。由於各種原因,全世界數百萬罹患絞痛症的患者(估計美國就有85萬名)對於目前的標準療法反應不佳,無論是藥物、裝支架或繞道手術等。而緩解絞痛症狀的全新療法將能大幅提升病患的生活品質,例如讓他們不再只能待在室內,而能外出走動。這個新療法也可能幫助某些患者預防心臟病發作,或是避免重複發作。


側枝循環網絡的形成


要開發刺激心血管新生和發育的療法,首先得釐清為什麼側枝血管會自然生長並發育。多年來對於側枝血管如何發展成為中型動脈的機制,主要有兩種說法,各自受到不同研究人員的擁護:其一是側枝網絡血流增加會促使側枝血管發育,另一派則認為是由受損心肌的缺氧狀態所引發;只要冠狀動脈嚴重阻塞,都可能導致以上兩種狀態。因為冠狀動脈阻塞後僅有少量血液能通過狹小空間,進而使阻塞點之後的動脈內部壓力降低,壓力下降會改變原本的壓力平衡,使心臟其他未受影響的區域的血流流向阻塞點「下游」的側枝血管,此時,鄰近阻塞動脈的心臟組織也因為較少血流經過而發生缺氧。


目前看來這兩種可能狀態,對於人體心臟側枝循環的發展似乎都很重要。更多血液流入側枝血管會增加剪力(shear force),導致管壁內襯釋出生長因子,這種蛋白質能促使管壁強韌並擴增內徑。隨後,新發展成熟的動脈就能引進更多血流。此外,心肌缺氧會促使釋放其他生長因子,刺激側枝血管新生,形成小動脈。


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