心脏瓣膜病是危及人类健康的重要疾病,主要治疗方法为心脏瓣膜置换术。目前临床治疗心脏瓣膜病常用的瓣膜替代物主要是机械瓣和生物瓣。随着生物技术的飞速发展,组织工程心脏瓣膜作为一种潜在的理想的人造心脏瓣膜成为心脏瓣膜外科领域的关注热点。理想的组织工程瓣膜是由生物可降解材料作为支架,自体细胞种植在支架材料上,随着组织工程瓣膜的自我改建更新逐渐成为患者自体的瓣膜。但是在实验研究中发现种子细胞与支架材料的黏附是一个始终未能解决的问题。随后,研究者们提出了广义的组织工程瓣膜理论,即利用动物心脏瓣膜作为支架材料。猪主动脉瓣膜与人心脏瓣膜在解剖结构和组织形态类似,去细胞天然瓣膜支架保留了完整的细胞外基质结构和功能,为细胞的黏附和生长提供了重要的微环境,同时还具有良好的生物力学性能,是构建组织工程心脏瓣膜的重要支架材料。
早期的研究将猪心脏瓣膜进行抗免疫排异反应处理或脱细胞后直接应用,得到了失败的结果。例如,Schreiber等报道了Shelhigh No-React(NR-4000PA series)处理的猪肺动脉导管(SPVC)的临床试验。他们计划在2004年5月至2005年5月将不同规格的SPVC植入34位患者,结果在完成了15个导管植入13名患者后,由于观察到较多的早期失败,而暂时取消了继续植入。虽然只有2例患者死亡,而且并不是导管植入相关的原因,但是,他们发现这种处理过的猪心脏瓣膜植入后存在广泛的假内膜脱落和慢性排异反应,导致不同程度的导管狭窄,因此,他们认为这种小规格的SPVC不是右室流出道(right ventricular outflow tract,RVOT)重建的理想材料。
美国Cryolife公司研究人员采用健康的猪心脏瓣膜为原料,用化学药物去除了可能引发免疫排斥反应的细胞成分之后植入受者体内,他们将这种脱去细胞的猪瓣膜称为Synergrafl瓣膜。在动物实验阶段和成年患者的临床应用中这种瓣膜支架结构生长完好,并有自体的内皮细胞覆盖。但是在儿童患者中应用时发生了严重的免疫排斥反应,植入的瓣膜撕裂和衰败,并导致了3例患者的死亡,使得Synergraft瓣膜在临床中的应用不得不中止。
以脱细胞处理的猪心脏瓣膜为支架,再进行组织工程内膜包被,取得了良好的效果。Schiralli等回顾分析了2001至2009年在美国罗彻斯特大学和纽约州立大学州北医学中心应用Carpentier EdwardsTM (CE)猪瓣膜导管经RVOT重建术治疗儿童和成年人先天性心脏病的效果。共有208个患者接受了单一的CE导管RVOT重建,导管规格12~30mm。围手术期死亡率为1.8%(4/208),95%的其余患者持续观察了1~9年。他们发现导管的衰减随着时间加重,与导管规格相反。对于所有规格的导管,70.3%的患者在8.2年内不需再手术,而应用规格为25~30mm导管的患者未见导管衰减。因此,他们认为在中期观察中CE导管表现出超长的寿命和缓慢的导管狭窄。
Konertz等分析了三家研究机构的中期研究结果。2006年1月至2008年9月共有61名患者植入了不同规格的猪瓣膜组织工程导管(瓣膜规格11~27mm)。早期死亡率8.2%,均为非瓣膜相关原因。共有4名患者由于瓣膜失败进行了再手术,3位患者由于远端吻合狭窄进行了RVOT介入术,6位患者由于肺动脉分支发育不全进行了再次介入手术。CT和MRI检查表明组织工程的瓣膜为正常的结构特征,没有明显的钙化。他们的结论认为Matrix P/Matrix Plus导管对于先天性心脏病患者的RVOT重建是可行的,组织工程导管的中期表现明显优于其他现行的人工瓣膜。