蔡楊陽(yáng) 張鴻坤 浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第一醫(yī)院血管外科 杭州310003

血管損傷的致殘率、死亡率均較高，往往會(huì)造成肢體缺血壞死而截肢甚至是死亡，為解決這一難題，人工血管出現(xiàn)在人們的視線中，這是血管外科發(fā)展的重要里程碑。然而，無(wú)論是最初的合成材料人工血管，還是現(xiàn)在的生物人工血管，人工血管移植術(shù)后的再狹窄發(fā)生率都很高。如何降低再狹窄的發(fā)生，提高移植成功率，一直是研究的熱點(diǎn)，其中人工血管材料的選擇至關(guān)重要。近年來(lái)的研究已知雷帕霉素在抗器官移植排斥反應(yīng)和抗腫瘤等方面有良好的作用，深入研究研發(fā)現(xiàn)雷帕霉素能明顯抑制血管平滑肌細(xì)胞的遷移和內(nèi)皮細(xì)胞的增殖，對(duì)支架植入血管后預(yù)防再狹窄有良好的作用。

1 血管再狹窄機(jī)制

從1895年Masni以玻璃管作為移植材料，一直到20世紀(jì)50年代，真絲、滌綸(Dacron)、聚四氟乙烯(PTFE)人工血管研制成功，使得人工血管在大動(dòng)脈的代用方面取得滿意的效果，但在中、小口徑動(dòng)脈(＜6mm)移植上，由于移植血管的再狹窄而使其遠(yuǎn)期通暢率不高。移植血管再狹窄的機(jī)制十分復(fù)雜，目前尚未完全闡明。

1.1 新生內(nèi)膜形成 血管內(nèi)異物的植入，都會(huì)引起內(nèi)膜增生反應(yīng)，這種增生超過(guò)一定程度就會(huì)發(fā)生再狹窄，甚至堵塞整個(gè)管腔。血管平滑肌細(xì)胞(VSMC)是增生內(nèi)膜的主要成分，在內(nèi)膜形成過(guò)程中，有大量的細(xì)胞因子參與，其中血小板衍生生長(zhǎng)因子(PDGF)能刺激血管壁中層的平滑肌細(xì)胞向內(nèi)膜遷移，增殖并分泌細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)，這些導(dǎo)致了新生內(nèi)膜形成并引起再狹窄。［1］目前普遍認(rèn)為血管平滑肌細(xì)胞的過(guò)度增殖引起血管內(nèi)膜增生是最終導(dǎo)致再狹窄的根本原因。

1.2 炎癥反應(yīng) 在血管內(nèi)皮受損處，白細(xì)胞聚集和浸潤(rùn)，并有血小板的沉積，這些都是引起炎癥反應(yīng)的關(guān)鍵因素。Nakatani等［2］通過(guò)對(duì)豬的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)大量炎癥細(xì)胞在支架植入后出現(xiàn)，認(rèn)為持續(xù)的炎癥反應(yīng)可能是再狹窄的重要因素。Farb等［3］通過(guò)研究87例行支架植入術(shù)90天后病理學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)炎癥反應(yīng)與再狹窄密切相關(guān)。Gaspardone等［4］則揭示了支架置入術(shù)后CRP水平與再狹窄傾向相關(guān)。炎癥反應(yīng)在血管內(nèi)再狹窄中有著重要作用。

1.3 血栓形成 移植血管的植入導(dǎo)致血管內(nèi)膜的損壞，造成內(nèi)皮下組織暴露，引起血小板的黏附、聚集。Speidel等［5］通過(guò)對(duì)家兔試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)最有可能刺激血栓形成的是組織因子的暴露。形成的血栓可以作為平滑肌細(xì)胞的平臺(tái)，繼而引起支架內(nèi)再狹窄。

另有研究表明，血管內(nèi)再狹窄與支架的設(shè)計(jì)、材料［6］、內(nèi)皮細(xì)胞功能［7］、血管重構(gòu)［8］、某些非肽類因子［9］等眾多因素均有關(guān)系。

2 雷帕霉素預(yù)防血管再狹窄機(jī)制

雷帕霉素(Rapamycin)又稱西羅莫司(Sirolimus)，是20世紀(jì)70年代初由加拿大Wyeth-Ayerst研究所從鏈霉菌培養(yǎng)液中分離出來(lái)的一種大環(huán)內(nèi)酯類抗生素，分子式為C51H79NO13，相對(duì)分子量為991×103，為白色固體結(jié)晶，可溶于甲醇、乙醇、丙醇等有機(jī)溶劑，極微溶于水［10］。雷帕霉素是一種脂溶性化合物，容易通過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入血管壁，并在其中擴(kuò)散和停留，使血管壁局部組織保持較高藥物濃度，這些特點(diǎn)使其成為比較理想的涂層材料。

雷帕霉素通過(guò)與FK506結(jié)合蛋白FKBP12結(jié)合，特異作用于哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)結(jié)合，形成 RPM/FKBP/mTOR復(fù)合物，其一通過(guò)抑制真核起始因子抑制蛋白(4E-BP)的磷酸化，阻止真核起始因子(eIF-4E)的釋放和轉(zhuǎn)錄;其二通過(guò)抑制抑癌基因(p70σ6K)激酶活化，阻止核糖體蛋白S6磷酸化，最終抑制細(xì)胞從Gl期向S期過(guò)渡［11］。不同細(xì)胞周期之間的轉(zhuǎn)換由兩個(gè)限制點(diǎn)(G1/S、G2/M)進(jìn)行調(diào)控，雷帕霉素正是選擇性地抑制細(xì)胞G1后期向S期的過(guò)渡，抑制血管平滑肌細(xì)胞的過(guò)度增殖［12］，從而預(yù)防再狹窄的發(fā)生。

雷帕霉素還能通過(guò)其他作用預(yù)防再狹窄，體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)均證實(shí)雷帕霉素除抑制T細(xì)胞及B細(xì)胞活化外，還可抑制其他非免疫細(xì)胞。低劑量時(shí)可抑制內(nèi)皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、肝細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞等的增殖，高劑量還能影響天然殺傷細(xì)胞、細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞等的生物學(xué)功能［13］。李家平等［14］研究發(fā)現(xiàn)，雷帕霉素能夠劑量依賴性抑制平滑肌細(xì)胞膠原合成以及Ⅰ型膠原mRNA的表達(dá)。雷帕霉素還能預(yù)防移植動(dòng)脈粥樣硬化。張偉杰等［15］通過(guò)建立大鼠頸動(dòng)脈移植模型，將受體鼠隨機(jī)分為三組，即空白對(duì)照組、環(huán)孢素組及雷帕霉素組，6周后對(duì)移植動(dòng)脈行病理組織學(xué)檢測(cè)觀察移植動(dòng)脈再狹窄程度、免疫組織化學(xué)檢測(cè)轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子(TGF2β1)和細(xì)胞核增殖抗原(PCNA)的表達(dá)，結(jié)果顯示雷帕霉素組血管內(nèi)膜增厚程度顯著低于對(duì)照組和環(huán)孢素組，TGF2β1和PCNA在雷帕霉素組的表達(dá)明顯低于空白對(duì)照組和環(huán)孢素組，認(rèn)為TGF2β1和PCNA基因的表達(dá)下調(diào)可能是雷帕霉素預(yù)防移植血管動(dòng)脈粥樣硬化機(jī)制中的重要環(huán)節(jié)。

3 雷帕霉素涂層人工血管的研究

雷帕霉素涂層支架已經(jīng)廣泛用于臨床治療冠脈狹窄等疾病，其預(yù)防支架植入后再狹窄的效果是令人滿意的。雷帕霉素作為涂層支架的理想藥物除了因?yàn)槠涮厥獾乃幚碜饔猛?，還因?yàn)槠渚哂泻芨叩挠H脂特性，容易通過(guò)細(xì)胞膜，使血管壁局部組織保持較高藥物濃度。雷帕霉素涂層支架的Ⅰ期臨床試驗(yàn)將45例心絞痛患者隨機(jī)分為兩組，分別成功地置入了兩種設(shè)計(jì)不同的雷帕霉素涂層支架。6個(gè)月時(shí)行血管內(nèi)超聲(IVUS)和定量冠狀動(dòng)脈造影(QCA)隨訪，發(fā)現(xiàn)兩組患者除有3例血管內(nèi)膜增生僅超15%以外，其余患者血管內(nèi)膜增生均較輕微，未發(fā)現(xiàn)支架內(nèi)或支架邊緣再狹窄現(xiàn)象，臨床隨訪8個(gè)月未發(fā)現(xiàn)主要不良心臟事件，如支架內(nèi)血栓、心肌梗死及死亡等［16］。12個(gè)月時(shí)再次對(duì)以上患者進(jìn)行 IVUS和QCA隨訪，結(jié)果與6個(gè)月時(shí)幾乎沒(méi)有任何差別［17］。該研究首次證明雷帕霉素涂層支架臨床應(yīng)用的安全性和有效性。其后，目前最大病例數(shù)的SIRIUS臨床實(shí)驗(yàn)研究對(duì)556例患者植入雷帕霉素涂層支架，545例患者植入普通金屬支架，結(jié)果雷帕霉素組患者支架再狹窄為3%，對(duì)照組為35%［18］。這些實(shí)驗(yàn)均證明雷帕霉素在涂層支架內(nèi)具有很好的抗血管再狹窄的發(fā)生。

但是對(duì)于動(dòng)脈長(zhǎng)段閉塞等一些嚴(yán)重的血管病變，常需行人工血管旁路移植術(shù)，這方面同樣有不少研究證明其良好的應(yīng)用前景。Ishii Y等通過(guò)前瞻性研究，對(duì)比不同藥物涂層的人工血管(內(nèi)徑3.6mm，長(zhǎng)24mm)，分別為單獨(dú)肝磷脂涂層(H)、肝磷脂和雷帕霉素混合涂層(HS)，以及沒(méi)有任何藥物涂層(C)，同時(shí)用聚四氟乙烯(PTFE)人工血管作為控制組，將這幾種人工血管移植到兔子的腹主動(dòng)脈，在術(shù)后第1、3、6個(gè)月將移植血管取出做組織學(xué)、免疫組織化學(xué)、生物化學(xué)以及掃描電鏡方面的評(píng)估，結(jié)果表明，所有三種的涂層血管在3個(gè)時(shí)間點(diǎn)都是開(kāi)放的，而作為控制組的PTFE人工血管盡管在第1、3周是開(kāi)放的，但在第6周有50%閉塞，H和HS組的血管沒(méi)有任何的狹窄或血栓。在第6周時(shí)，對(duì)比H組或C組，新內(nèi)皮的形成在HS組被明顯抑制(123±126μm vs206 ±158μm or202 ±67μm;P ＜0.05)，各種人工血管的宏觀結(jié)構(gòu)都沒(méi)有明顯改變。該試驗(yàn)表明HS組移植血管在移植的6個(gè)月期間有著最好的防止再狹窄的表現(xiàn)［19］，這類移植物將有潛力成為新型的冠脈旁路搭橋的材料。

國(guó)內(nèi)學(xué)者陳星權(quán)等［20］對(duì)12條犬建立雙側(cè)動(dòng)脈自體頸外靜脈旁路移植模型，隨機(jī)噴涂雷帕霉素的纖維蛋白膠于一側(cè)移植靜脈表面為實(shí)驗(yàn)組，對(duì)側(cè)噴涂相同劑量蛋白膠為對(duì)照組。術(shù)后2周與4周，各取6條犬的雙側(cè)靜脈移植物制片分析研究發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)組的內(nèi)膜厚度較對(duì)照組有顯著的降低，證明血管外膜局部應(yīng)用雷帕霉素對(duì)預(yù)防靜脈移植物術(shù)后早期狹窄有良好作用。

總之，雷帕霉素涂層的人工血管研究目前剛剛起步，是否也能取得涂層支架上所取得的良好效果尚難以確定，還需通過(guò)進(jìn)一步的試驗(yàn)研究其在人工血管移植后的長(zhǎng)期通暢率。

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