PTCA術(shù)后再狹窄的機(jī)制及防治研究進(jìn)展

李忠莎 李 琦 陳 暢

經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈腔內(nèi)血管成形術(shù)(percutaneous transluminal coronary angioplasty,PTCA)是目前臨床用于治療急性心肌梗死及冠心病等心血管疾病的重要手段。PTCA具有重塑狹窄管腔結(jié)構(gòu)、恢復(fù)阻塞血管內(nèi)血流的作用[1]。但是PTCA術(shù)后所導(dǎo)致的急性管腔內(nèi)再狹窄,急/亞急性血栓形成則限制其臨床效果。因此,探尋防治PTCA術(shù)后再狹窄的有效作用靶點(diǎn)及治療藥物則成為了臨床長(zhǎng)期以來(lái)的重要研究?jī)?nèi)容。本文就近年來(lái)關(guān)于PTCA術(shù)后血管再狹窄的機(jī)制及臨床治療手段進(jìn)行綜述。

一、PTCA術(shù)后誘發(fā)血管內(nèi)膜增生影響因素

血管內(nèi)膜增生(intimal hyperplasia,IH)是導(dǎo)致PTCA術(shù)后管腔再狹窄的主要原因。研究證實(shí),由血管內(nèi)膜增生所引起的PTCA術(shù)后管腔再狹窄是機(jī)體自身的一種修復(fù)過(guò)程。目前,由血管內(nèi)膜增生所引起的PTCA術(shù)后血管再狹窄形成機(jī)制依舊不明。研究表明,血管內(nèi)膜增生可能由以下3個(gè)階段所組成：多種因素如機(jī)械性損傷,導(dǎo)致血管內(nèi)皮細(xì)胞受損,誘發(fā)血管內(nèi)皮細(xì)胞功能失調(diào)和血管穩(wěn)態(tài)失衡[2]。血小板及免疫細(xì)胞黏附所引起的局部炎性反應(yīng)[3]。多種細(xì)胞因子引起的血管平滑肌細(xì)胞增殖及向管腔內(nèi)遷移[4]。

1.內(nèi)皮細(xì)胞與血管內(nèi)膜增生：血管內(nèi)皮細(xì)胞(endothelial cells,ECs)作為血液與血管壁之間的機(jī)械屏障,具有分泌血管活性物質(zhì)、維持血管張力變化和拮抗免疫細(xì)胞黏附的作用[5]。在外界刺激因素作用下,ECs收縮并伴有明顯形態(tài)改變(腫脹),進(jìn)而導(dǎo)致ECs間連接斷裂,最終導(dǎo)致ECs通透性增加[6]。而在血管損傷進(jìn)展期則伴有ECs剝落,進(jìn)而導(dǎo)致內(nèi)皮下基質(zhì)暴露,引起血液中的淋巴細(xì)胞及血小板于內(nèi)皮剝落部位聚集黏附,誘發(fā)血栓形成和炎性反應(yīng)。ECs損傷是PTCA術(shù)后特征性表現(xiàn)。在球囊擴(kuò)張病變血管并置入支架的時(shí)候,常導(dǎo)致病變血管擴(kuò)張牽拉,從而誘發(fā)病變血管表面ECs受損。此外,病變血管內(nèi)置入支架后常導(dǎo)致支架置入部位的血流動(dòng)力學(xué)環(huán)境紊亂(渦流等)也是導(dǎo)致?lián)p傷血管表面內(nèi)皮化遲緩的重要因素[7]。除局部的血流動(dòng)力學(xué)改變外,支架還會(huì)對(duì)血管內(nèi)壁形成直接的壓迫,而支架對(duì)血管壁的壓迫也是遲滯損傷血管局部再內(nèi)皮化進(jìn)程的重要原因[8]。

損傷血管表面ECs具有自我修復(fù)能力。研究表明,損傷后血管表面ECs再修復(fù)的來(lái)源主要有：損傷血管邊緣區(qū)ECs向損傷區(qū)域遷移,促進(jìn)損傷血管表面再內(nèi)皮化。循環(huán)內(nèi)皮細(xì)胞(circulating endothelial cells,CECs)來(lái)源于血管表面內(nèi)皮細(xì)胞的脫落,并存在外周血液循環(huán)。生理?xiàng)l件下血液循環(huán)中的CECs含量極其少。目前認(rèn)為,CECs屬于成熟細(xì)胞,本身并不具有增殖能力,其參與損傷血管表面ECs修復(fù)的機(jī)制可能是與血小板內(nèi)皮細(xì)胞黏附分子(platelet endothelia cell adhesion molecule,PECAM-1/CD31)和血管內(nèi)皮黏著蛋白(vascular endothelial cadherin,VE-cadherin/CD144)等分子有關(guān)[9]。內(nèi)皮祖細(xì)胞(endothelial progenitor cells,EPCs)具有極強(qiáng)的增殖能力,被認(rèn)為是參與損傷血管內(nèi)皮修復(fù)的主要細(xì)胞來(lái)源。血管損傷自身可作為刺激因素動(dòng)員骨髓EPCs釋放入血,隨后通過(guò)血液循環(huán),參與內(nèi)皮修復(fù)。

2.血管平滑肌細(xì)胞與血管內(nèi)膜增生：血管平滑肌細(xì)胞(vascular smooth muscle cells,VSMCs)是血管壁中層結(jié)構(gòu)的主要組成部分,在維持血管張力變化中發(fā)揮重要作用。生理?xiàng)l件下,VSMCs不具有增殖能力,僅表現(xiàn)為收縮特性,表達(dá)α平滑肌肌動(dòng)蛋白(alpha-smooth muscle actin,α-SMA)、平滑肌22α(smooth muscle 22alpha,SM-22α)和平滑肌肌球蛋白重鏈(smooth muscle myosin heavy chain,SMHC)等收縮型蛋白標(biāo)志物[10,11]。但在血管損傷或局部微環(huán)境改變時(shí),VSMCs由收縮型向分泌型轉(zhuǎn)換,其細(xì)胞膜表面蛋白標(biāo)志物出現(xiàn)明顯改變,伴有明顯的細(xì)胞增殖和遷移,細(xì)胞外基質(zhì)合成增強(qiáng)[12,13]。研究發(fā)現(xiàn),PTCA術(shù)后,在局部炎性介質(zhì)和趨化因子等刺激因素的作用下,VSMCs存在表型轉(zhuǎn)換,同時(shí)伴有明顯VSMCs增殖及向管腔遷[14,15]。隨著研究的不斷深入,現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)機(jī)體內(nèi)多種細(xì)胞因子調(diào)控VSMCs表型轉(zhuǎn)換進(jìn)而參與PTCA術(shù)后的血管內(nèi)膜增生進(jìn)程。血管損傷后轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β(transforming growth factor beta,TGF-β)大量生成并釋放入血,通過(guò)激活VSMCs細(xì)胞膜表面TGF-β Ⅱ型受體,促進(jìn)VSMCs增殖分化,參與血管結(jié)構(gòu)重塑過(guò)程[16]。此外,血小板衍生生長(zhǎng)因子(platelet-derived growth factor,PDGF)、成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(fibroblast growth factors,FGFs)、血管緊張素Ⅱ(angiotensinⅡ,AngⅡ)和腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-alpha,TNF-α)等同樣具有促VSMCs表型轉(zhuǎn)換,合成并分泌細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix,ECM)的作用[17]。

3.免疫細(xì)胞活化與血管內(nèi)膜增生：血管損傷后,內(nèi)皮下組織暴露,從而導(dǎo)致機(jī)體免疫系統(tǒng)活化,進(jìn)而激活機(jī)體的免疫反應(yīng)。損傷血管內(nèi)置入的支架同樣會(huì)引起機(jī)體的免疫應(yīng)答反應(yīng)。損傷修復(fù)后的血管內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)多種黏附分子和趨化因子,包括單核細(xì)胞趨化因子(monocyte chemoattractant protein-1,MCP-1)、白細(xì)胞介素(interleukin,IL)、細(xì)胞間黏附分子(intercellular adhesion molecule-1、ICAM-1)、血管黏附分子(vascular cell adhesion molecule-1,VCAM-1)和巨噬細(xì)胞等。活化的免疫細(xì)胞向損傷部位遷移并黏附,引起炎性反應(yīng)。支架置入后對(duì)局部血管壁所產(chǎn)生的持續(xù)性牽拉也會(huì)引起血管壁的慢性炎性反應(yīng)[18]。而這種對(duì)血管壁的壓力調(diào)控可能是活化血管駐留免疫細(xì)胞的刺激因素。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),血管中置入支架后,可于支架表面檢測(cè)到大量的中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞。上述結(jié)果提示,淋巴細(xì)胞具有誘導(dǎo)早期炎性反應(yīng)的作用[19]。除在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中觀察到早期炎性反應(yīng)外,在支架局部存在有明顯巨噬細(xì)胞聚集[20]。上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果均提示,淋巴細(xì)胞活化及炎性反應(yīng)可能也是誘發(fā)血管內(nèi)膜增生的重要因素。

4.血小板活化與血管內(nèi)膜增生：血管ECs的完整性為機(jī)體提供了一個(gè)抗血栓形成的表面,進(jìn)而到達(dá)抑制凝血因子和血小板活化的功能[5]。生理?xiàng)l件下,ECs可釋放多種因子來(lái)拮抗血小板聚集,如組織型纖溶酶原激活物(tissue-type plasminogen activator,tPA)、一氧化氮(NO)等。在PTCA術(shù)后,血管ECs死亡或功能缺失,導(dǎo)致內(nèi)皮下組織暴露或抗凝作用喪失,從而誘發(fā)血小板活化并于損傷處聚集[21]。研究發(fā)現(xiàn),血小板衍生生長(zhǎng)因子具有促VSMCs增殖、遷移的作用。而且動(dòng)物實(shí)驗(yàn)同樣證實(shí),血管損傷后血清中PDGF含量升高并伴有明顯內(nèi)膜增生。上述結(jié)果說(shuō)明,血小板聚集同樣具有誘發(fā)病變血管出現(xiàn)內(nèi)膜增生的作用[22]。

5.氧化應(yīng)激與血管內(nèi)膜增生：在PTCA術(shù)后,其局部超氧陰離子(O2-)生成增多[23]。研究發(fā)現(xiàn),O2-通過(guò)p38信號(hào)通路調(diào)控活性氧原(reactive oxygen species,ROS)生成,促進(jìn)VSMCs和成纖維細(xì)胞增殖[24]。此外,病變血管局部ROS大量產(chǎn)生可以明顯改變ECs的通透性和功能,從而誘發(fā)淋巴細(xì)胞和血小板黏附,促進(jìn)細(xì)胞黏附,并最終誘發(fā)血管內(nèi)膜增生[25]。而且病變血管的氧化應(yīng)激反應(yīng)同樣會(huì)誘發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激,進(jìn)一步促進(jìn)VSMCs增殖[26]。

二、PTCA術(shù)后血管內(nèi)膜增生的防治

盡管現(xiàn)在對(duì)PTCA術(shù)后血管內(nèi)膜增生機(jī)制尚未完全闡明,但是針對(duì)參與血管內(nèi)膜增生的各個(gè)環(huán)節(jié)還是摸索出不同的治療方案。

1.藥物治療：血管內(nèi)膜位于血管壁表面,主要由內(nèi)皮和內(nèi)皮下基質(zhì)組成,其結(jié)構(gòu)的完整和功能正常對(duì)維持血管生理功能至關(guān)重要,也是預(yù)防AS等心腦血管疾病的重要靶點(diǎn)。PTCA術(shù)后,ECs最先出現(xiàn)損傷。因此促進(jìn)血管損傷后血管表面再內(nèi)皮化便成為臨床治療血管內(nèi)膜增生的重要環(huán)節(jié)之一。目前,具有促進(jìn)內(nèi)皮修復(fù)的藥物主要包括他汀類藥物、貝特類藥物、曲格列酮等。雖然大部分藥物在臨床前研究中表現(xiàn)出明顯的促血管內(nèi)皮修復(fù)的作用。但在臨床試驗(yàn)中未能達(dá)到預(yù)期的療效。因此,如何有效地將動(dòng)物實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為有益的臨床療效,將成為下一步相關(guān)藥物研發(fā)的主要任務(wù)之一。

2.放射性治療：血管局部放射治療是采用放射性鋼絲或放射性球囊,通過(guò)局部放射性照射的方式來(lái)防治PTCA術(shù)后的支架內(nèi)再狹窄。已有研究表明,病變血管放射性支架置入可達(dá)到長(zhǎng)期穩(wěn)定的局部照射,對(duì)防治管腔再狹窄有明顯的治療作用。臨床上使用的放射源主要為γ放射源和β放射源。兩種放射源具有明顯差異,γ放射源放射時(shí)間長(zhǎng),操作時(shí)需特殊防護(hù)。β放射源以電子能量形式發(fā)出,組織穿透能力明顯弱于γ 射線,但是臨床雙盲隨機(jī)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),β放射源可以有效防治PTCA術(shù)后的管腔再狹窄,且對(duì)操作人員的傷害較γ放射源明顯減輕,且不易產(chǎn)生放射性污染。雖然放射性治療對(duì)于防治PTCA術(shù)后管腔內(nèi)再狹窄具有很好的臨床應(yīng)用價(jià)值,但隨著臨床試驗(yàn)的不斷開展,發(fā)現(xiàn)放射性照射治療存在很大的不足。如放射性照射治療常常僅關(guān)注于損傷病變血管,而忽視對(duì)損傷區(qū)與正常區(qū)連接處的關(guān)注。即由血管邊緣區(qū)照射劑量不足所引起的管腔再狹窄,稱為“邊緣效應(yīng)”[27]。因此在采用放射性照射治療時(shí)需準(zhǔn)確劃定病變血管長(zhǎng)度及調(diào)整放射源長(zhǎng)度。此外,血栓形成也是放射線治療的嚴(yán)重并發(fā)癥。這提示應(yīng)用放射線治療的患者應(yīng)加服用抗血小板聚集藥物,以降低血栓形成。放射性治療除對(duì)患者和操作人員具有傷害外,還面臨著設(shè)備昂貴和人員培訓(xùn)等問(wèn)題。這也決定了放射性療法僅能在少數(shù)具備資質(zhì)的介入中心開展。且隨著藥物涂層支架及其他療法的不斷開展,血管放射性治療的使用將愈發(fā)受限。

3.藥物涂層支架：支架載藥系統(tǒng)也稱為藥物涂層支架(drug-eluting stents,DES),是利用金屬支架平臺(tái)攜帶(載)抗血管內(nèi)膜增生的藥物,通過(guò)局部釋放,有效抑制支架內(nèi)的血管內(nèi)膜增生,達(dá)到預(yù)防支架內(nèi)再狹窄及抗血栓形成的目的。研究表明,DES可以明顯減少PTCA術(shù)后管腔再狹窄。目前,臨床應(yīng)用的藥物洗脫支架主要有雷帕霉素藥物涂層支架(sirolimus-eluting stents,SES)和紫杉醇藥物涂層支架(paclitaxel-eluting stent,PES)等[28]。

藥物涂層支架的使用目的主要為抑制支架內(nèi)管腔再狹窄。因此,支架所搭載的藥物應(yīng)該具備以下幾點(diǎn)特征：較寬的治療窗、無(wú)細(xì)胞毒性、低致炎性和較強(qiáng)的促血管內(nèi)皮細(xì)胞再修復(fù)作用。除藥物自身影響因素外,支架內(nèi)血流動(dòng)力學(xué)改變、藥物代謝動(dòng)力學(xué)和藥物的理化特性等同樣在調(diào)控支架內(nèi)藥物的釋放中起到重要作用[29]。

DES在置入損傷血管后在抑制VSMCs增殖和促管腔表面再內(nèi)皮化過(guò)程中具有良好的作用。但是,DES在應(yīng)用過(guò)程中依舊伴隨著諸多問(wèn)題,如DES內(nèi)載藥完全釋放后,對(duì)VSMCs增殖的抑制作用消失,同時(shí)還伴有管腔再內(nèi)皮化緩慢,DES貼壁不良的概率明顯高于金屬裸支架等[30]。針對(duì)現(xiàn)有藥物涂層支架在使用中所暴露出來(lái)的諸多問(wèn)題,國(guó)內(nèi)外研究者通過(guò)對(duì)支架結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整以及載藥系統(tǒng)再設(shè)計(jì),從而最大限度地提升藥物涂層支架的臨床應(yīng)用效力[31]。

4.細(xì)胞生物治療：細(xì)胞生物治療通過(guò)在損傷血管表面或支架表面種植干細(xì)胞或ECs等,促進(jìn)ECs向損傷部位遷移參與損傷血管表面內(nèi)皮細(xì)胞修復(fù),抑制VSMCs增殖和局部血栓形成[32]。目前研究發(fā)現(xiàn),ECs種植支架具有促進(jìn)血管損傷部位再內(nèi)皮化,減少新生內(nèi)膜面積。而干細(xì)胞種植支架則是于支架表面包覆EPCs等干細(xì)胞,以EPCs細(xì)胞的自我增殖分化能力為基礎(chǔ),達(dá)到促血管表面內(nèi)皮細(xì)胞修復(fù)的目的。體外研究證實(shí),該類支架可在支架表面及支架與臨近血管間形成良好的血管再內(nèi)皮化。隨著納米材料的不斷發(fā)展,也提示著可以構(gòu)建合適的包裹有多功能干細(xì)胞或者內(nèi)皮祖細(xì)胞的納米纖維支架。

三、展 望

綜上所述,PTCA術(shù)后血管再內(nèi)皮化進(jìn)程延緩,血管平滑肌細(xì)胞過(guò)度增殖,局部炎性細(xì)胞聚集浸潤(rùn)及支架內(nèi)急性血栓形成均是引起PTCA術(shù)后血管內(nèi)膜增生,導(dǎo)致管腔再狹窄的重要因素。因此有效地抑制血管內(nèi)膜增生的各個(gè)環(huán)節(jié)將有助于預(yù)防PTCA術(shù)后支架內(nèi)再狹窄。PTCA術(shù)后管腔內(nèi)再狹窄的病理機(jī)制復(fù)雜,且病理進(jìn)程尚不明確。目前臨床應(yīng)用的藥物涂層支架雖具有效抑制病變血管術(shù)后管腔炎性反應(yīng)和血管平滑肌細(xì)胞增殖的作用。但隨著藥物涂層支架所搭載的藥物不斷釋放,其抑制炎癥和血管平滑肌增殖的作用將不斷減弱。如何長(zhǎng)期有效控制PTCA術(shù)后支架內(nèi)的管腔再狹窄進(jìn)程便成為介入治療所面臨的棘手問(wèn)題之一。近年來(lái),隨著治療藥物的不斷向前發(fā)展及新的治療手段出現(xiàn),均為有效防控支架內(nèi)再狹窄提供了充足的依據(jù)。但其長(zhǎng)期受益還需開展大規(guī)模臨床隨機(jī)試驗(yàn)予以驗(yàn)證。