雷帕霉素防治人工血管移植后再狹窄的研究進展

蔡楊陽 張鴻坤 浙江大學醫學院附屬第一醫院血管外科 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，人工血管出現在人們的視線中，這是血管外科發展的重要里程碑。然而，無論是最初的合成材料人工血管，還是現在的生物人工血管，人工血管移植術后的再狹窄發生率都很高。如何降低再狹窄的發生，提高移植成功率，一直是研究的熱點，其中人工血管材料的選擇至關重要。近年來的研究已知雷帕霉素在抗器官移植排斥反應和抗腫瘤等方面有良好的作用，深入研究研發現雷帕霉素能明顯抑制血管平滑肌細胞的遷移和內皮細胞的增殖，對支架植入血管后預防再狹窄有良好的作用。

1 血管再狹窄機制

從1895年Masni以玻璃管作為移植材料，一直到20世紀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脈的代用方面取得滿意的效果，但在中、小口徑動脈(＜6mm)移植上，由于移植血管的再狹窄而使其遠期通暢率不高。移植血管再狹窄的機制十分復雜，目前尚未完全闡明。

1.1 新生內膜形成 血管內異物的植入，都會引起內膜增生反應，這種增生超過一定程度就會發生再狹窄，甚至堵塞整個管腔。血管平滑肌細胞(VSMC)是增生內膜的主要成分，在內膜形成過程中，有大量的細胞因子參與，其中血小板衍生生長因子(PDGF)能刺激血管壁中層的平滑肌細胞向內膜遷移，增殖并分泌細胞外基質(ECM)，這些導致了新生內膜形成并引起再狹窄。［1］目前普遍認為血管平滑肌細胞的過度增殖引起血管內膜增生是最終導致再狹窄的根本原因。

1.2 炎癥反應 在血管內皮受損處，白細胞聚集和浸潤，并有血小板的沉積，這些都是引起炎癥反應的關鍵因素。Nakatani等［2］通過對豬的試驗發現大量炎癥細胞在支架植入后出現，認為持續的炎癥反應可能是再狹窄的重要因素。Farb等［3］通過研究87例行支架植入術90天后病理學研究，發現炎癥反應與再狹窄密切相關。Gaspardone等［4］則揭示了支架置入術后CRP水平與再狹窄傾向相關。炎癥反應在血管內再狹窄中有著重要作用。

1.3 血栓形成 移植血管的植入導致血管內膜的損壞，造成內皮下組織暴露，引起血小板的黏附、聚集。Speidel等［5］通過對家兔試驗發現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胞的平臺，繼而引起支架內再狹窄。

另有研究表明，血管內再狹窄與支架的設計、材料［6］、內皮細胞功能［7］、血管重構［8］、某些非肽類因子［9］等眾多因素均有關系。

2 雷帕霉素預防血管再狹窄機制

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

雷帕霉素通過與FK506結合蛋白FKBP12結合，特異作用于哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)結合，形成 RPM/FKBP/mTOR復合物，其一通過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)的釋放和轉錄;其二通過抑制抑癌基因(p70σ6K)激酶活化，阻止核糖體蛋白S6磷酸化，最終抑制細胞從Gl期向S期過渡［11］。不同細胞周期之間的轉換由兩個限制點(G1/S、G2/M)進行調控，雷帕霉素正是選擇性地抑制細胞G1后期向S期的過渡，抑制血管平滑肌細胞的過度增殖［12］，從而預防再狹窄的發生。

雷帕霉素還能通過其他作用預防再狹窄，體內和體外實驗均證實雷帕霉素除抑制T細胞及B細胞活化外，還可抑制其他非免疫細胞。低劑量時可抑制內皮細胞、成纖維細胞、肝細胞、平滑肌細胞等的增殖，高劑量還能影響天然殺傷細胞、細胞毒性T淋巴細胞等的生物學功能［13］。李家平等［14］研究發現，雷帕霉素能夠劑量依賴性抑制平滑肌細胞膠原合成以及Ⅰ型膠原mRNA的表達。雷帕霉素還能預防移植動脈粥樣硬化。張偉杰等［15］通過建立大鼠頸動脈移植模型，將受體鼠隨機分為三組，即空白對照組、環孢素組及雷帕霉素組，6周后對移植動脈行病理組織學檢測觀察移植動脈再狹窄程度、免疫組織化學檢測轉化生長因子(TGF2β1)和細胞核增殖抗原(PCNA)的表達，結果顯示雷帕霉素組血管內膜增厚程度顯著低于對照組和環孢素組，TGF2β1和PCNA在雷帕霉素組的表達明顯低于空白對照組和環孢素組，認為TGF2β1和PCNA基因的表達下調可能是雷帕霉素預防移植血管動脈粥樣硬化機制中的重要環節。

3 雷帕霉素涂層人工血管的研究

雷帕霉素涂層支架已經廣泛用于臨床治療冠脈狹窄等疾病，其預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為其特殊的藥理作用外，還因為其具有很高的親脂特性，容易通過細胞膜，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期臨床試驗將45例心絞痛患者隨機分為兩組，分別成功地置入了兩種設計不同的雷帕霉素涂層支架。6個月時行血管內超聲(IVUS)和定量冠狀動脈造影(QCA)隨訪，發現兩組患者除有3例血管內膜增生僅超15%以外，其余患者血管內膜增生均較輕微，未發現支架內或支架邊緣再狹窄現象，臨床隨訪8個月未發現主要不良心臟事件，如支架內血栓、心肌梗死及死亡等［16］。12個月時再次對以上患者進行 IVUS和QCA隨訪，結果與6個月時幾乎沒有任何差別［17］。該研究首次證明雷帕霉素涂層支架臨床應用的安全性和有效性。其后，目前最大病例數的SIRIUS臨床實驗研究對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，結果雷帕霉素組患者支架再狹窄為3%，對照組為35%［18］。這些實驗均證明雷帕霉素在涂層支架內具有很好的抗血管再狹窄的發生。

但是對于動脈長段閉塞等一些嚴重的血管病變，常需行人工血管旁路移植術，這方面同樣有不少研究證明其良好的應用前景。Ishii Y等通過前瞻性研究，對比不同藥物涂層的人工血管(內徑3.6mm，長24mm)，分別為單獨肝磷脂涂層(H)、肝磷脂和雷帕霉素混合涂層(HS)，以及沒有任何藥物涂層(C)，同時用聚四氟乙烯(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脈，在術后第1、3、6個月將移植血管取出做組織學、免疫組織化學、生物化學以及掃描電鏡方面的評估，結果表明，所有三種的涂層血管在3個時間點都是開放的，而作為控制組的PTFE人工血管盡管在第1、3周是開放的，但在第6周有50%閉塞，H和HS組的血管沒有任何的狹窄或血栓。在第6周時，對比H組或C組，新內皮的形成在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構都沒有明顯改變。該試驗表明HS組移植血管在移植的6個月期間有著最好的防止再狹窄的表現［19］，這類移植物將有潛力成為新型的冠脈旁路搭橋的材料。

國內學者陳星權等［20］對12條犬建立雙側動脈自體頸外靜脈旁路移植模型，隨機噴涂雷帕霉素的纖維蛋白膠于一側移植靜脈表面為實驗組，對側噴涂相同劑量蛋白膠為對照組。術后2周與4周，各取6條犬的雙側靜脈移植物制片分析研究發現，實驗組的內膜厚度較對照組有顯著的降低，證明血管外膜局部應用雷帕霉素對預防靜脈移植物術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，還需通過進一步的試驗研究其在人工血管移植后的長期通暢率。

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