新型生物可降解聚合物雷帕霉素靶向洗脫支架預防支架內(nèi)狹窄的動物實驗研究

邱洪，羅彤，胡小瑩，吳超，楊躍進，高潤霖，唐智榮，阮英茆，徐新林，褚雁，袁衛(wèi)民，田毅，周燕文，孟亮，唐躍

新型生物可降解聚合物雷帕霉素靶向洗脫支架預防支架內(nèi)狹窄的動物實驗研究

邱洪，羅彤*，胡小瑩，吳超，楊躍進，高潤霖，唐智榮，阮英茆，徐新林，褚雁，袁衛(wèi)民，田毅，周燕文，孟亮，唐躍

目的:評價新型的生物可降解聚合物雷帕霉素靶向洗脫支架—Firehawk在小型豬冠狀動脈模型預防支架內(nèi)狹窄的療效。

方法:將Firehawk支架(Firehawk組，n=10)和采用永久聚合物涂層雷帕霉素洗脫支架Firebird 2(Firebird 2組，n=8)置入健康小型豬冠狀動脈。術(shù)后4周時測定兩組支架血管段的平均內(nèi)膜厚度、新生內(nèi)膜面積、面積狹窄百分比等參數(shù)，以比較其內(nèi)膜增生的情況。

結(jié)果:術(shù)后4周，F(xiàn)irehawk組和Firebird 2組平均內(nèi)膜厚度分別為(0.15±0.10)mm和(0.14±0.06)mm，新生內(nèi)膜面積分別為(1.12±0.57)mm2和(1.04±0.36)mm2，面積狹窄百分比分別為(24.58±14.85)%和(26.80±10.64)%，差異均無統(tǒng)計學意義(P均＞0.05)。兩組均無支架內(nèi)狹窄發(fā)生。

結(jié)論:Firehawk支架可有效抑制支架置入后4周時的內(nèi)膜增生，預防冠狀動脈實驗性支架內(nèi)狹窄，效果與傳統(tǒng)的永久聚合物涂層藥物洗脫支架相當。長期效果有待進一步觀察。

再狹窄;藥物洗脫支架;生物可降解聚合物

Objective:To assess the efficacy ofa novel targeting sirolimus-eluting stentswith biodegradable polymer—Firehawk stents for preventing in-stent stenosis in a porcinemodel.

Methods:Our experiment included two groups，F(xiàn)irehawk stents group，n=10，and Firebird 2 stents(permanent polymer-coated sirolimus-eluting stents)group，n=8.Two kinds of stents were respectively implanted into the coronary artery in mini porcine.The average of neointimal thickness，neointimal area and the percentage of area stenosis were examined at4 weeks after the implantation in both groups.

Results:4 weeks after the implantation，F(xiàn)irehawk stents group and Firebird 2 stents group presented the average neointimal thickness as(0.15±0.10)mm vs.(0.14±0.06)mm，neointimal area as(1.12±0.57)mm2vs.(1.04±0.36)mm2and the percentage of area stenosis as(24.58±14.85)%vs.(26.80±10.64)%，P＞0.05 respectively.There was no in-stent stenosis found in neither group.

Conclusion:Firehawk stentsmay effectively inhibit the neointimal proliferation and prevent the in-stent stenosis as the traditional polymer-coated drug-eluting stents in porcine at4 weeks after the implantation.Two kinds of stents demonstrated good biocompatibility，and the long-term efficacy should be further studied.

雖然第一代冠狀動脈藥物洗脫支架(DES)顯著減少了支架內(nèi)再狹窄的發(fā)生率［1］，但其發(fā)生晚期支架血栓(LST)的遠期安全性問題備受關(guān)注［2，3］。其中采用的不可降解聚合物涂層可能在局部造成持續(xù)的炎癥反應(yīng)，導致內(nèi)皮愈合延遲，是發(fā)生晚期支架血栓的可能機制之一［4］。部份新一代的DES采用了生物可降解聚合物涂層，短期的臨床研究顯示了其良好的安全性和有效性［5，6］。但位于支架絲血管腔面的聚合物涂層和藥物并不能起到抑制內(nèi)膜增生的作用，反而有誘發(fā)血小板聚集的風險［7，8］。Firehawk支架為新型的單面(血管壁面)攜帶可降解聚合物及雷帕霉素的DES，有望解決這一難題。本研究的目的在于用健康小型豬冠狀動脈模型觀察Firehawk支架對支架內(nèi)狹窄的預防效果。

1 材料與方法

實驗時間為2008-09至2010-03。動物為北京農(nóng)業(yè)大學良種場提供的健康中華小型豬共10只，月齡6～8個月，體重25 kg～35 kg。動物隨機分為Firehawk組和Firebird 2組，每組各5只，每只豬置入相同支架2枚(n=10)。實驗用支架均由微創(chuàng)醫(yī)療器械(上海)有限公司提供，規(guī)格統(tǒng)一為3.0 mm×18 mm。共有Firehawk和Firebird 2兩種支架。Firehawk支架是微創(chuàng)公司研發(fā)的新一代冠狀動脈支架系統(tǒng)，以L605鈷鉻合金為支架平臺，利用激光在支架絲血管壁面單面刻槽，槽中填充生物可降解的聚乳酸(polylactide，PLA)并攜帶雷帕霉素。雷帕霉素載藥量約為3μg/mm支架長度，約在支架置入后1個月時洗脫75%，3個月時完全洗脫。聚乳酸涂層約在支架置入后9個月完全降解。Firebird 2支架為已經(jīng)上市的第一代DES，采用不可降解聚合物涂層攜帶雷帕霉素，雷帕霉素載藥量約為9μg/mm支架長度。研究方案經(jīng)阜外心血管病醫(yī)院動物倫理委員會批準。

支架置入的操作及抗血小板藥物的應(yīng)用參照邱洪等［9］報道的方法進行。所有動物肌注安定0.25 mg/kg和氯胺酮2.5 mg/kg麻醉。鈍性分離暴露股動脈，穿刺并插入鞘管，經(jīng)鞘管給予肝素200 IU/kg。經(jīng)鞘管送入引導導管，分別送入至左右冠狀動脈行冠狀動脈造影，造影體位選擇左前斜60°及右前斜30°。于左前降支及右冠狀動脈分別置入同種支架各1枚。根據(jù)造影選擇支架:動脈(直徑)比率1.1∶1的血管段為支架置入的靶血管節(jié)段。經(jīng)引導導管送入引導鋼絲先后至左前降支及右冠狀動脈，并順引導鋼絲送入支架球囊。在靶血管段擴張，擴張壓力為12 atm，擴張時間為30秒。支架置入后復查冠狀動脈造影。實驗期間飼以普通谷物商品飼料和潔凈水。術(shù)前3天給予氯吡格雷負荷量300 mg，術(shù)前 3天至手術(shù)當天口服氯吡格雷75 mg每日一次，及阿司匹林300 mg每日一次，術(shù)后氯吡格雷75mg和阿司匹林300mg，每日一次，直至4周觀察終點時處死。

取材及支架血管段組織內(nèi)膜增生的定量評價:觀察終點當日復查冠狀動脈造影后使動物安樂死，取出心臟，用4%多聚甲醛100 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)加壓灌注30 min，分離出支架段冠狀動脈。選取復查冠狀動脈造影顯示狹窄最重的部份，多聚甲醛固定48 h后予以塑料包埋、切片，行蘇木素—伊紅和彈力纖維染色，用光鏡行形態(tài)學觀察，并使用Image-pro plus 6.0圖像分析軟件測算以下指標:殘余管腔直徑、殘余管腔面積、內(nèi)彈力板圍繞面積、平均內(nèi)膜厚度(在管壁全周均勻間隔取8個點測量內(nèi)膜厚度后取均值)、新生內(nèi)膜面積(內(nèi)彈力板圍繞面積—殘余管腔面積)、面積狹窄百分比(新生內(nèi)膜面積/內(nèi)彈力板圍繞面積×100%)。面積狹窄百分比≥50%定義為支架內(nèi)狹窄。其余部份冠狀動脈行掃描電鏡觀察。

統(tǒng)計方法:正態(tài)分布數(shù)據(jù)用均數(shù)±標準差表示，偏態(tài)分布數(shù)據(jù)用中位數(shù)(四分位數(shù)間距)表示。正態(tài)分布數(shù)據(jù)且方差齊時，多組之間均數(shù)的比較采用方差分析，兩組均數(shù)的比較采用t檢驗;偏態(tài)分布數(shù)據(jù)或方差不齊時，多組均數(shù)的比較采用非參數(shù)檢驗。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。統(tǒng)計學軟件為SPSS11.5。

2 結(jié)果

除Firebird 2組中有1只動物于支架置入術(shù)中死亡外，其余動物均順利完成手術(shù)并存活至觀察終點，故Firehawk組實際標本數(shù)n=10，F(xiàn)irebird 2組實際標本數(shù)n=8。4周觀察終點時，冠狀動脈造影顯示兩組的所有支架段冠狀動脈均無狹窄發(fā)生。光鏡和掃描電鏡結(jié)果顯示，兩組均未見支架段冠狀動脈管壁組織壞死、嗜酸細胞浸潤或管腔內(nèi)血栓形成。兩組標本均未見明顯炎癥反應(yīng)。兩組的殘余管腔直徑、殘余管腔面積、內(nèi)彈力板圍繞面積、平均內(nèi)膜厚度、新生內(nèi)膜面積和面積狹窄百分比之間差異均無統(tǒng)計學意義(P均＞0.05)(圖1，表1)。

圖1 兩組4周時支架段冠狀動脈切片圖(彈力纖維染色，×40)，F(xiàn)irehawk組(1A)內(nèi)膜增生程度與Firebird 2組(1B)相似

表1 兩組4周時的形態(tài)學測量參數(shù)的情況(±s)

表1 兩組4周時的形態(tài)學測量參數(shù)的情況(±s)

注:*支架段冠狀動脈標本數(shù)

Firehawk組(n*=10)Firebird 2組(n*=8)殘余管腔直徑(mm) 2.10±0.37 1.85±0.43殘余管腔面積(mm2) 3.71±1.17 3.03±0.91內(nèi)彈力板圍繞面積(mm2) 4.83±0.72 4.07±0.65平均內(nèi)膜厚度(mm) 0.15±0.10 0.14±0.06新生內(nèi)膜面積(mm2) 1.12±0.57 1.04±0.36面積狹窄百分比(%) 24.58±14.85 26.80±10.64

3 討論

本研究結(jié)果顯示，在支架置入后4周時，F(xiàn)irehawk支架可以顯著抑制新生內(nèi)膜增生，效果與第一代的采用永久聚合物涂層的雷帕霉素洗脫支架Firebird 2支架相當。Firehawk支架有如下幾個特點:首先，采用了可完全降解吸收的聚乳酸攜帶雷帕霉素。第一代的DES雖然顯著降低了再狹窄和再次血運重建術(shù)的發(fā)生率［1］，但存在著晚期支架血栓的風險［2，3］，其可能的機制之一是永久存在于血管壁中的聚合物涂層在局部產(chǎn)生刺激，誘發(fā)慢性炎癥和內(nèi)皮延遲愈合［4］。采用可吸收的聚合物涂層，可以在活性藥物完全洗脫后逐漸完全降解消失，只留下BMS在血管壁中，即保留了DES在術(shù)后早期抗再狹窄的效果，又實現(xiàn)了裸金屬支架樣的遠期安全性。其次，F(xiàn)irehawk支架的聚乳酸和雷帕霉素是填充在支架絲血管壁面的溝槽中，實現(xiàn)了向血管壁靶向性洗脫。此種新穎設(shè)計的優(yōu)勢在于:第一，使聚乳酸和雷帕霉素只存在于血管壁側(cè)。通常的DES的聚合物涂層和藥物均勻存在于支架絲的表面，而支架釋放后位于血管腔面與血流接觸的聚乳酸和雷帕霉素，不僅起不到抑制內(nèi)膜增生的作用，反而有誘發(fā)血小板聚集的風險。Hietala等［7］的體外灌注研究顯示，聚乳酸支架比不銹鋼支架顯著增加了血小板沉積。Babinska等［8］的體外研究顯示雷帕霉素可誘使血小板的聚集和分泌增強。聚乳酸加雷帕霉素則可能協(xié)同性的增加血小板聚集。Firehawk支架靶向性洗脫的設(shè)計有效避免了這種風險。第二，減少了聚乳酸與血管壁接觸的面積。雖然聚乳酸等目前常用的可降解聚合物材料可最終被完全降解吸收，但在降解過程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物及酸性環(huán)境，也可刺激局部產(chǎn)生炎癥和免疫反應(yīng)［10，11］。較少的聚乳酸與血管壁的接觸面積，可以盡量減少此種不利影響。最后，F(xiàn)irehawk支架的雷帕霉素載藥量僅為傳統(tǒng)DES的1/3左右。由于其聚乳酸和雷帕霉素只存在于支架絲血管壁面的溝槽中，與血管壁接觸面積較小，過大的載藥量可能有局部雷帕霉素濃度過高、產(chǎn)生細胞毒性作用的風險。減少載藥量可以避免此種風險，而帶來的顧慮是是否還能有效抑制內(nèi)膜的增生。但本研究的結(jié)果顯示，F(xiàn)irehawk支架仍能有效抑制內(nèi)膜增生，效果與第一代DES相當。

美國Cordis公司生產(chǎn)的NEVO雷帕霉素洗脫支架采用了與Firehawk支架相似的設(shè)計，并已完成了短期的臨床觀察，效果優(yōu)異。NEVO RES-I試驗［12］是一項隨機、單盲、多中心的臨床試驗，入選394例冠狀動脈單支病變的患者，對比NEVO雷帕霉素洗脫支架與TAXUS Liberté紫杉醇洗脫支架的效果。結(jié)果顯示，術(shù)后6個月時NEVO支架比TAXUS支架更有效的抑制了內(nèi)膜增生，晚期丟失分別為0.13 mm和0.36 mm，P＜0.001，隨訪至術(shù)后1年時未見支架血栓。值得注意的是，雖然NEVO支架的“蓄藥池(reservoirs)”設(shè)計使聚合物與血管壁組織接觸的面積減少75%以上，但其載藥量仍與CYPHER雷帕霉素洗脫支架相同，約為166μg/17 mm支架長度，明顯高于Firehawk支架。而在體試驗顯示NEVO支架血管壁組織中雷帕霉素的水平與CYPHER支架相似。

本研究結(jié)果顯示，F(xiàn)irehawk支架作為新一代的藥物洗脫支架在治療再狹窄的同時，有望進一步降低支架內(nèi)血栓等第一代藥物洗脫支架的缺點，值得進一步研究。

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(編輯:汪碧蓉)

The Experim ental Study in a Novel Targeting Sirolim us-Eluting StentsWith Biodegradable Polymer for Preventing In-Stent Stenosis in Porcine M odel

QIU Hong，LUO Tong，HU Xiao-ying，WU Chao，YANG Yue-jin，GAO Run-lin，TANG Zhi-rong，YUAN Ying-mao，XU Xin-lin，CHU Yan，YUANWei-min，TIAN Yi，ZHOU Yan-wen，MENG Liang，TANG Yue.
Department of Cardiology，Cardiovascular Institute and Fu Wai Hospital，CAMS and PUMC，Beijing(100037)，China

GAO Run-lin，Email:gaorunlin@263.com Abstract

Re-stenosis;Drug-eluting stents;Biodegradable polymer(Chinese Circulation Journal，2012，27:220.)

100037 北京市，中國醫(yī)學科學院 北京協(xié)和醫(yī)學院 心血管病研究所 阜外心血管病醫(yī)院 冠心病診治中心(邱洪、羅彤、胡小瑩、吳超、楊躍進、高潤霖)，病理與生理實驗中心(阮英茆、徐新林、褚雁)，動物實驗中心(袁衛(wèi)民、田毅、周燕文、孟亮、唐躍)201203上海 微創(chuàng)醫(yī)療器械(上海)有限公司(唐智榮)

邱洪 副主任醫(yī)師 博士 主要從事心力衰竭、左心室重構(gòu)、冠心病介入治療及新型藥物洗脫支架的研制等工作 Email:qiuhong6780@sina.com*為共同第一作者 通訊作者:高潤霖 Email:gaorunlin@263.com

R541

A

1000-3614(2012)03-0220-04

10.3969/j.issn.1000-3614.2012.03.018

2011-12-29)

·病例報告·