冠脉内支架内皮化研究进展.doc

冠脉内支架内皮化研究进展 经皮腔内冠脉血管成形术（PTCA）作为治疗冠心病的一种卓越有成效的方法，已在全世界范围内广泛开展。我国起步虽然较发达国家为晚，但发展迅速，随着我国人民生活水平的提高及医疗保健的健全，PTCA的应用必将进一步普及与发展。目前PTCA术后再狭窄的发生率半年随访高达30-50%，表明解决再狭窄的问题几乎和PTCA本身的开展同样重要。冠脉内支架的应用，最佳者可使再狭窄的发生率降至13%1。支架金属的血栓原性与刺激增生作用是支架应用中发生狭窄的两大原因。1970年，Mansfield等2最早进行内皮化的研究，他们将种植了内皮细胞的涤轮植入犬的动脉壁，3周后发现涤轮表面无血栓形成，无炎性浸润。1988年，van der Giessen等首先进行了血管内支架的内皮化研究。支架上内皮细胞有利于减轻和修复PTCA术后损伤的血管内皮，弱化诱发再狭窄的始动因素，避免金属支架与血流直接接触，使血流平稳，减少了不良刺激；尤其是内皮细胞可以分泌一氧化氮、前列环素等活性物质，可有效防止血栓形成；经基因修饰的内皮细胞还可以产生组织型纤溶酶原激活物、血管内皮细胞生长因子等活性物质，有效防止再狭窄的发生、发展，所以，支架内皮化的前景似乎十分诱人，然而，这一设想至今尚未成为常规的临床治疗手段，其原因为具体操作中会遇到很多实际问题，主要的有：1 内皮细胞的问题由于内皮细胞的高度抗原性，临床应用中必然要取自体的内皮细胞。目前进行的人血管内皮细胞的体外培养中，系以脐带静脉和幼童包皮的血管内皮细胞的培养较为成熟，显然，这两者都不太可能用于支架的内皮化。一般认为，主动脉的内皮细胞较易培养，静脉与毛细血管的内皮细胞培养难度较大，往往需要条件培养基及加用生长因子。而临床实践中比较实用的正是于静脉或毛细血管的内皮细胞。从静脉血管中分离的内皮细胞产量是很有限的，且不利操作。分离毛细血管内皮细胞倒是一种比较可行的方案，方法多用胰酶或胶原酶消化法，后者对内皮细胞损伤小且效果好，故常被采用。内皮细胞的收获量是很重要的问题。内皮细胞数量太少时不易生长，且体外多次分裂后易致内皮细胞的老化，所以最好一次获得足够量的细胞，体外生长稳定后尽快用于实验或临床。Jarrell等6报道能从一克人的脂肪组织收获106个内皮细胞，这已足够用于支架的内皮化。内皮细胞培养中污染其它细胞是个非常棘手的问题。而组织切碎后消化法非常容易出现这个问题。根据内皮细胞具体获取途径，可能会污染血管平滑肌细胞、纤维母细胞等，一般如反复贴壁、挑克隆、擦除等方法很难去除污染细胞，有条件的单位利用Percoll密度梯度超速离心或FITC荧光标记后经细胞分选仪筛选倒是一种比较好的方法，但除了复杂的操作外，还要丢失很多的有活力的细胞。Hewett等7应用内皮细胞特异抗原的抗体分离微血管内皮细胞，据说取得稳定可靠的效果。2 内皮细胞的基因修饰 利用转基因的方法，使内皮细胞表达有活性的多肽，从而达到预期的治疗作用，也是大家比较感兴趣的8，Dicket等9将t-PA基因转入羊的血管内皮细胞，使其分泌t-PA，其分泌量足以有效地防止血栓形成。按目前的转基因的方法，载体多用逆转录病毒，一般要经过转染、筛选、挑克隆、抗性细胞的扩增等，费时至少1个月，显然不适合急诊病例的治疗。由于内皮细胞是一类比较“娇嫩”的细胞，以其为靶细胞转基因效率又很低，要求操作都具备一定的细胞与分子生物学实验技能。3 内皮化支架的体内命运 内皮细胞是贴壁细胞，可以在微载体上大量繁殖，在支架上生长是可行的。现临床应用支架多为金属材料，内皮细胞不能在上面生长，经包被纤连蛋白，胶原水凝胶以后，内皮细胞即可良好生长，但是在体内长期、脉动的血流冲击下会使大部分的细胞脱落，使内皮化的预期效果大打折扣，这恐怕是目前内皮化面临的主要问题，另外，纤连蛋白等底物有促进血小板聚积作用，一旦内皮细胞脱落露出底物，反而易使血栓形成。Flugelman等10将取自羊自体静脉的内皮细胞体外培养，基因修饰然后种植于包被纤连蛋白的支架表面，支架安装在气囊导管上，他们设计了一种体外的脉动流体装置，模似在体环境。内皮化的支架扩张后植入该装置，约10%的内皮细胞于支架扩张时丢失另有20%于植入该装置最初两小时内 丢失，也就是，支架置入后二小时尚有70%的细胞存留。使培养的单层内皮细胞种植于支架上的经典方法显然遇到了一定的困难，短期内很难预见会将该方法用于临床，甚至有人对支架内皮化本身也提出质疑11。目前有一些改良的策略，不妨称之为广义的支架内皮化。Noishiki等12将自体静脉的组织碎片种植于血管补片上，植入狗的胸动脉，两周后发现细胞长满了补片，且内皮细胞长于最上面，下面为几层平滑肌细胞，最下面的是纤维母细胞，其细胞分布与正常血管类似。而体外内皮细胞培养中一旦污染平滑肌细胞或纤维母细胞，则后者就会迅速生长，最后完全取代内皮细胞。因为该方法于补片植入动脉后最初几天有明显的血栓形成，故尚不能用于口径小的血管，如冠状动脉。该研究给我们重要提示，是什么原因使混合的血管壁的各种细胞按血管自然状态下的规律分布，从而发挥正常的生理功能？弄清楚这个非常有趣又非常重要的问题，一定会使内皮化工作上一个新台阶。比方说采用体外组织培养的办法，一定条件下，使支架内表面生长的平滑肌细胞与内皮细胞类似正常血管的结构，则内皮化中的内皮细胞不稳定等因素就可能彻底解决，由于避免了血栓形成与炎性浸润，相信可运用于冠状动脉。Stefanadis等13-16用自体静脉包被支架进行了系列研究，取得可喜成绩，他们的具体做法是：无菌下取自体静脉、彻底处理外膜，置于支架内侧，两端外翻包被支架，支架外两端缝合。于是，支架内外完全为内皮细胞包被，植于血管后无血栓形成，仅见局部血管轻度增生反应。考虑到冠脉内径较小，只作支架内侧外被，然后植入人的冠状动脉，结果令人鼓舞。然而该方法需要的技巧显然是很高的，要有显微外科医生那样的精细操作才可实现。其可操作性、实用性及长期疗效有赖于深入细致的进一步研究及大规模的临床实践检验。不管怎样这是冠脉中支架内皮化迈向临床的坚实一步。冠脉内支架内皮化的设想解决了支架植入后再狭窄的两大问题，是单纯支架放置后加用系统药物干预、支架包被多聚体、肝素等方法所不能比拟的。单纯内皮细胞的支架表面种植拟难于完成冠脉内支架内皮化的重大使命，内皮细胞的良好生长及正常生理功能的发挥需要其它细胞的相互影响，如内皮细胞与平滑肌细胞就有着密切的联系，扫描电镜显示内皮细胞可通过内弹力膜与平滑肌细胞发生接触，平滑肌细胞分泌NO作用于平滑肌细胞，所以内皮化中内皮细胞很难与平滑肌细胞完全分开。进一步的研究相信会逐渐确定内皮化的必要成分。我们设想冠脉内支架内皮化的最终实现可能会出现这样一种崭新的支架，它既有现行金属支架的支撑力度，又有正常冠脉内表面一样的生物相容性及生理功能，经过基因修饰后还可能表达有活性多肽，到那时PTCA术后的再狭窄问题一定会得到很好的控制。参考文献Serruys PW ,Emanuelsson H ,van der Giessen et al .Heparincoated palmaz-Schatz stents in human coronary arteries ,early outxxe of the Benestent Pilot Study ,Cirulation ,1996,93:412Mansfield PB ,Tissue cultred endothelium for vascular prosthetic devices ,Rev Surg ,1970,27:291van der Giessen WJ ,Sorruys PW ,Visser W ,et of intravascular stents .J Intervent Cardiol ,1988,1:109Schatz R A A view of vascular stents .Circulation ,1989,79:445King SB :vascular stents and atherosclerosis ,Circulation,1989,79:450Williams SK ,Jarrel BE Rose DG ,et al .Human microvessel endothelial cell isolation and vascular graft sodding in the opertation room Ann Vasc Surg,1989,3:146Hewett PW ,Murray JC Isolation of microvascular endothelial cells using mafnetic bends coated with anti PECAM ,-1 In Vitro Cell Dev Biol ,1996,32:462Wilson JM Birinyi LK ,Salomon RN ,et al .Implantation of vascular grafts lined with genetically modified endothelial cells ,Science,1989,244:1344Dichek AD ,Neville FR ,Zwibel AJ ,et al .Seeding of intravascular stents with genetically engineered endothelial cells ,Circulation ,1989,80:1347Flugelman MY ,Genetically engineered endothelial cells remain adherant and viable after stent deployment and exposure to flow in virro ,Circ Res,1992,70:348Schneider DB ,Dichek DA ,Intravascular stent endtohelialization A goal worth pursuing ?Circulation ,1997,95:308Noishiki Y ,Yamane Y .Yasnko T et al .Rapid endothelialization of vascular procstheses by seeding autologous venous tissue fragnemts ,J Thor ac Cardiovasc surg ,1992,104:770Stefanadis C Toutorzas K ,Vlachopoulos C ,et al .Stent wrapped in autologous vein an experimental study JACC,1996,28:1039Stefanadis C ,Vlochopoulos C ,Karrayanakos P ,et al .Autologois vein fraft coating applied to vascular stents the ideal coated stent ,JACC ,1994,25:135Stefanadis C ,Toutozas K ,Vlachopoulos C ,et al .Autologous vein graft coated stent for treatment of coronay artery disease .Cathet Cardio