血管再狭窄的动物模型与放射性治疗
作者：侯英萍 乔宏庆
单位：侯英萍(第四军医大学西京医院核医学科，陕西 西安 710032)；乔宏庆(第四军医大学西京医院核医学科，陕西 西安 710032)
关键词：血管再狭窄；动物模型；内照射治疗
心脏杂志000115摘 要：作者综述了冠心病介入性治疗术后，再狭窄动物模型的复制和核素内照射治疗的进展和展望。
中图分类号：R817.5 文献标识码：A 文章编号：1005-3271(2000)-01-0043-02
冠心病的介入性治疗——经皮腔内冠状动脉血管成形术(PTCA)是心血管病治疗学上的一场革命，全世界每年大约有1000 000例冠心病患者接受该介入治疗，已成为一种广泛开展的重要治疗手段，成功率可达95%。但是，人们普遍注意到，PTCA术后再狭窄(restenosis,RS)的发生率高达30%～50%，使PTCA的临床应用和发展受到了限制。因此，PTCA术后再狭窄的防治已成为当今心血管病防治研究领域中倍受关注的重要课题。
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目前认为，PTCA术后再狭窄是冠状动脉局部球囊损伤血管内皮后的一种修复过程，其发生机制主要是血管平滑肌细胞(VSMCs)的转型(由收缩型向分化型转化)、增生、迁移及基质蛋白的聚积所构成的新生内膜[1]和血管外膜肌纤维细胞增殖，导致外膜纤维化反应[2]等，以及在此基础上发生的血管重塑。人们基于探索再狭窄发生机制，制备再狭窄动物模型，以进行各种试验，评价防治措施。
1 血管再狭窄动物模型的复制
尽管再狭窄的研究进展很多，但争论亦很多，原因之一是尚无满意的动物模型模拟人类再狭窄的病理过程[3]。有人制备高胆固醇饲养的动物做再狭窄模型，此模型的血清胆固醇较正常水平升高十几倍，导致大量胆固醇沉积，且内膜含有大量吞噬细胞，与人类血管成形术后再狭窄病理变化相差很多。目前常采用球囊血管内膜剥脱法复制血管再狭窄动物模型，该方法虽选择动物及血管不同，如大鼠的颈总动脉、兔的髂动脉、猪的冠状动脉等，但制备过程基本相似，以猪冠脉再狭窄模型为例，阐述主要步骤：麻醉动物→股动脉插入8F动脉鞘管→鞘管置于左冠状动脉口→常规冠脉造影，并拍照→退出鞘管→3.5 mm动脉血管成形球囊导管放置LAD 或LX的近端→球囊充盈(10atm)，强行将其缓慢回撤至左冠脉口→反复三次，每次充盈30～60 s，间隔60 s，造成血管内膜损伤→撤出球囊导管→重复冠脉造影，以估测血管是否开放及损伤程度→实施各种治疗试验→指定时间处死动物，进行各种检测。
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球囊血管内膜剥脱法制备再狭窄动物模型具有以下特点：①血管成形术后内膜增生的病理形态与人类球囊血管成形术后再狭窄的病理过程相似，包括平滑肌细胞增殖、内膜下迁移和细胞外基质增生；②血管成形术后内膜撕裂、血小板聚积、夹层形成，类似临床冠脉成形术后的病理变化。但也有不足之处，如病变缺乏钙化和中央脂质池等人类动脉粥样硬化的典型特点。
2 核素内照射治疗
防治再狭窄的措施较多，有全身治疗及局部治疗。全身给药治疗包括传统抑制剂及最近的基因治疗在动物模型上取得了预防再狭窄发生的实验结果，但是，这些药物进行临床试验时均告失败，主要原因其一是临床用药剂量偏小，其二是可能会出现毒副作用。局部给药治疗可限制治疗药物于损伤靶点，局部浓度高，减少全身毒性。放射性核素血管内照射治疗是局部给药治疗的重要思路之一。
放射性核素血管内照射治疗不仅可抑制血管中膜和外膜细胞的早期增殖反应，而且，也显示防止血管外膜纤维化的迟发“重塑”效应[2]。这种治疗经过多年的动物体内实验，已得到充分的肯定。最初，人们采用192铱(192Ir)血管内发射γ射线抑制猪冠脉球囊过度充盈后所致新内膜形成[4]，但192Ir发射γ射线，穿透性强，防护较困难，并且为在2 mm组织深处达到14 Gy辐射吸收剂量则需要较高放射性活度(135 mCi)及30 min的照射时间[5]。后来，人们改用发射纯β-射线的发射体，如90锶/90钇(90S/90Y)、90Y或32磷(32P)。
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Maskman等[5]将2.5 cm长内有5个90S/90Y籽源的发射体通过4.5 F释放导管放置猪靶血管损伤处，在2 mm组织深处释放7～56 Gy辐射吸收剂量，照射时间为90～720 s，14 d已显示具有抑制新内膜形成效应。Hehrlein等[6]采用发射纯β-射线支架法，即将发射纯β-射线、放射性活度13 μCi的32P植入金属支架内，支架置于兔髂动脉损伤处，放置4周后，证实13 μCi的32P支架可抑制内膜的增生。人们对实验动物进行6个月随访观察，没有发现血管周组织、毗邻心肌坏死或纤维化，且疗效持久[7-8]。Maskman等[5]还用同等吸收剂量β-和γ-射线治疗动物冠脉再狭窄，其组织学和形态学结果相似，推测对新内膜增生的生物学效应取决于辐射吸收剂量，而与放射性核素类型、治疗方法、治疗时间无关。
但是，单纯的核素治疗再狭窄亦存在许多不足，如有人在实验中没有发现核射线诱导细胞凋亡[2]；放射性支架可延长血管内皮再愈合时间[6]；放射性核素可从支架内滤掉等[5]。
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3 展望
随着分子核医学的不断发展，九十年代中后期又崛起一门核素治疗学—放射性反义治疗，目前，才刚刚用于肿瘤学实验研究，尚未用于心血管病研究。放射性反义治疗与放射免疫治疗和受体介导靶向治疗并列于分子核医学领域，其原理与后两者不同，它是利用放射性核素标记人工合成的反义寡核苷酸(oligodeoxynucleotides ，ODNs)，通过人工合成的反义ODNs特异地与靶基因结合，抑制靶基因表达和放射性射线损伤作用达到基因治疗和放射治疗的双重目的。
反义ODNs在血管成形术后防治血管再狭窄的研究中虽已取得了令人瞩目的效果，但单纯的反义ODNs不能将新内膜形成完全阻断，如血小板衍化生长因子-β受体(PDGFR-β) 反义ODNs 抑制80%的新内膜增生[9]、依赖Cyclin蛋白激酶-2激酶(cdk-2 kinase)反义ODNs仅抑制60%[10]，这正是单纯的反义ODN基因治疗所存在的不足，也是近两年来再狭窄的反义基因治疗所亟待解决的问题之一。因再狭窄不同于单基因遗传病，它涉及到多种基因异常表达。此外，再狭窄发展的不同阶段，所涉及的基因亦不一样。而单纯的反义基因治疗仅能成功地抑制一种或多种基因的表达，不足以对新生内膜产生巨大的影响。
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放射性反义治疗是将单纯的放射性核素治疗和单纯的反义ODNs基因治疗两类防治措施相结合，以发挥双重治疗作用：①反义ODNs抑制靶基因表达，诱导细胞凋亡，防止新内膜形成；②核射线杀伤增殖细胞，抑制新内膜形成，阻止外膜纤维化，影响血管重塑。我们可将放射性反义治疗措施应用于血管成形术后再狭窄的防治研究领域中，发挥放射性反义治疗的双重作用，为再狭窄的防治工作带来新的曙光。
参考文献：
[1] Schwartz SM, Deblois D, Obrien ERM. The intima:soil for atherosclerosis and restenosis[J]. Circ Res, 1995,77:445.
[2] Waksman R, Rodriguez JC, Robinson KA, et al. Effect of intravascular irradiation on cell proliferation, apoptosis, and vascular remodeling after balloon overstretch injury of porcine coronary arteries[J]. Circulation, 1997,96:1944.
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[3] Bauters C, Meurice T, Hamon M, et al. Mechanisms and prevention of restenosis: from experimental models to clinical practice[J]. Cardiovasc Res, 1996,31:835.
[4] Wiedermann JG, Marboe C, Schwartz A, et al. Intracoronary irradiation reduces restenosis after balloon angioplasty in a porcine model[J]. J Am Coll Cardiol, 1994,23:1491.
[5] Waksman R, Robinson KA, Crocker IR, et al. Intracoronary low-dose β-irradiation inhibits neointima formation after coronary artery balloon injury in the swine restenosis model[J]. Circulation, 1995,92:3025.
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[6] Hehrlein C, Stintz M, Kinscherf R, et al. Pure β-particle-emitting stents inhibit neointima formation in rabbits[J]. Circulation, 1996,93:641.
[7] Waksman R, Robinson KA, Crocker IR, et al. Endovascular low-dose irradiation inhibits neointima formation after coronary artery balloon injury in swine:a possible role for radiation therapy in restenosis prevention[J]. Circulation, 1995,91:1533.
[8] Wiedermann JG, Marboe C, Schwartz A, et al. Intracoronary irradiation markedly reduces neointimal proliferation after balloon angioplasty in swine：persistent benefit at 6-month follow-up[J]. J Am Coll Cardiol, 1995,25:1451.
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[9] Sirois MG, Simons M , Edelman ER. Antisense oligonucleotide inhibition of PDGFR-beta receptor subunit expression directs suppression of intimal thickening[J]. Circulation, 1997,95:669.
[10] Morishita R,Gibbons GH, Ellison KE, et al. Intimal hyperplasia after vascular injury is inhibited by antisense cdk2 kinase oligonucleotides[J]. J Clin Invest, 1994,93:1458.
(收稿 1999-04-12), 百拇医药
单位：侯英萍(第四军医大学西京医院核医学科，陕西 西安 710032)；乔宏庆(第四军医大学西京医院核医学科，陕西 西安 710032)
关键词：血管再狭窄；动物模型；内照射治疗
心脏杂志000115摘 要：作者综述了冠心病介入性治疗术后，再狭窄动物模型的复制和核素内照射治疗的进展和展望。
中图分类号：R817.5 文献标识码：A 文章编号：1005-3271(2000)-01-0043-02
冠心病的介入性治疗——经皮腔内冠状动脉血管成形术(PTCA)是心血管病治疗学上的一场革命，全世界每年大约有1000 000例冠心病患者接受该介入治疗，已成为一种广泛开展的重要治疗手段，成功率可达95%。但是，人们普遍注意到，PTCA术后再狭窄(restenosis,RS)的发生率高达30%～50%，使PTCA的临床应用和发展受到了限制。因此，PTCA术后再狭窄的防治已成为当今心血管病防治研究领域中倍受关注的重要课题。
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目前认为，PTCA术后再狭窄是冠状动脉局部球囊损伤血管内皮后的一种修复过程，其发生机制主要是血管平滑肌细胞(VSMCs)的转型(由收缩型向分化型转化)、增生、迁移及基质蛋白的聚积所构成的新生内膜[1]和血管外膜肌纤维细胞增殖，导致外膜纤维化反应[2]等，以及在此基础上发生的血管重塑。人们基于探索再狭窄发生机制，制备再狭窄动物模型，以进行各种试验，评价防治措施。
1 血管再狭窄动物模型的复制
尽管再狭窄的研究进展很多，但争论亦很多，原因之一是尚无满意的动物模型模拟人类再狭窄的病理过程[3]。有人制备高胆固醇饲养的动物做再狭窄模型，此模型的血清胆固醇较正常水平升高十几倍，导致大量胆固醇沉积，且内膜含有大量吞噬细胞，与人类血管成形术后再狭窄病理变化相差很多。目前常采用球囊血管内膜剥脱法复制血管再狭窄动物模型，该方法虽选择动物及血管不同，如大鼠的颈总动脉、兔的髂动脉、猪的冠状动脉等，但制备过程基本相似，以猪冠脉再狭窄模型为例，阐述主要步骤：麻醉动物→股动脉插入8F动脉鞘管→鞘管置于左冠状动脉口→常规冠脉造影，并拍照→退出鞘管→3.5 mm动脉血管成形球囊导管放置LAD 或LX的近端→球囊充盈(10atm)，强行将其缓慢回撤至左冠脉口→反复三次，每次充盈30～60 s，间隔60 s，造成血管内膜损伤→撤出球囊导管→重复冠脉造影，以估测血管是否开放及损伤程度→实施各种治疗试验→指定时间处死动物，进行各种检测。
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球囊血管内膜剥脱法制备再狭窄动物模型具有以下特点：①血管成形术后内膜增生的病理形态与人类球囊血管成形术后再狭窄的病理过程相似，包括平滑肌细胞增殖、内膜下迁移和细胞外基质增生；②血管成形术后内膜撕裂、血小板聚积、夹层形成，类似临床冠脉成形术后的病理变化。但也有不足之处，如病变缺乏钙化和中央脂质池等人类动脉粥样硬化的典型特点。
2 核素内照射治疗
防治再狭窄的措施较多，有全身治疗及局部治疗。全身给药治疗包括传统抑制剂及最近的基因治疗在动物模型上取得了预防再狭窄发生的实验结果，但是，这些药物进行临床试验时均告失败，主要原因其一是临床用药剂量偏小，其二是可能会出现毒副作用。局部给药治疗可限制治疗药物于损伤靶点，局部浓度高，减少全身毒性。放射性核素血管内照射治疗是局部给药治疗的重要思路之一。
放射性核素血管内照射治疗不仅可抑制血管中膜和外膜细胞的早期增殖反应，而且，也显示防止血管外膜纤维化的迟发“重塑”效应[2]。这种治疗经过多年的动物体内实验，已得到充分的肯定。最初，人们采用192铱(192Ir)血管内发射γ射线抑制猪冠脉球囊过度充盈后所致新内膜形成[4]，但192Ir发射γ射线，穿透性强，防护较困难，并且为在2 mm组织深处达到14 Gy辐射吸收剂量则需要较高放射性活度(135 mCi)及30 min的照射时间[5]。后来，人们改用发射纯β-射线的发射体，如90锶/90钇(90S/90Y)、90Y或32磷(32P)。
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Maskman等[5]将2.5 cm长内有5个90S/90Y籽源的发射体通过4.5 F释放导管放置猪靶血管损伤处，在2 mm组织深处释放7～56 Gy辐射吸收剂量，照射时间为90～720 s，14 d已显示具有抑制新内膜形成效应。Hehrlein等[6]采用发射纯β-射线支架法，即将发射纯β-射线、放射性活度13 μCi的32P植入金属支架内，支架置于兔髂动脉损伤处，放置4周后，证实13 μCi的32P支架可抑制内膜的增生。人们对实验动物进行6个月随访观察，没有发现血管周组织、毗邻心肌坏死或纤维化，且疗效持久[7-8]。Maskman等[5]还用同等吸收剂量β-和γ-射线治疗动物冠脉再狭窄，其组织学和形态学结果相似，推测对新内膜增生的生物学效应取决于辐射吸收剂量，而与放射性核素类型、治疗方法、治疗时间无关。
但是，单纯的核素治疗再狭窄亦存在许多不足，如有人在实验中没有发现核射线诱导细胞凋亡[2]；放射性支架可延长血管内皮再愈合时间[6]；放射性核素可从支架内滤掉等[5]。
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3 展望
随着分子核医学的不断发展，九十年代中后期又崛起一门核素治疗学—放射性反义治疗，目前，才刚刚用于肿瘤学实验研究，尚未用于心血管病研究。放射性反义治疗与放射免疫治疗和受体介导靶向治疗并列于分子核医学领域，其原理与后两者不同，它是利用放射性核素标记人工合成的反义寡核苷酸(oligodeoxynucleotides ，ODNs)，通过人工合成的反义ODNs特异地与靶基因结合，抑制靶基因表达和放射性射线损伤作用达到基因治疗和放射治疗的双重目的。
反义ODNs在血管成形术后防治血管再狭窄的研究中虽已取得了令人瞩目的效果，但单纯的反义ODNs不能将新内膜形成完全阻断，如血小板衍化生长因子-β受体(PDGFR-β) 反义ODNs 抑制80%的新内膜增生[9]、依赖Cyclin蛋白激酶-2激酶(cdk-2 kinase)反义ODNs仅抑制60%[10]，这正是单纯的反义ODN基因治疗所存在的不足，也是近两年来再狭窄的反义基因治疗所亟待解决的问题之一。因再狭窄不同于单基因遗传病，它涉及到多种基因异常表达。此外，再狭窄发展的不同阶段，所涉及的基因亦不一样。而单纯的反义基因治疗仅能成功地抑制一种或多种基因的表达，不足以对新生内膜产生巨大的影响。
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放射性反义治疗是将单纯的放射性核素治疗和单纯的反义ODNs基因治疗两类防治措施相结合，以发挥双重治疗作用：①反义ODNs抑制靶基因表达，诱导细胞凋亡，防止新内膜形成；②核射线杀伤增殖细胞，抑制新内膜形成，阻止外膜纤维化，影响血管重塑。我们可将放射性反义治疗措施应用于血管成形术后再狭窄的防治研究领域中，发挥放射性反义治疗的双重作用，为再狭窄的防治工作带来新的曙光。
参考文献：
[1] Schwartz SM, Deblois D, Obrien ERM. The intima:soil for atherosclerosis and restenosis[J]. Circ Res, 1995,77:445.
[2] Waksman R, Rodriguez JC, Robinson KA, et al. Effect of intravascular irradiation on cell proliferation, apoptosis, and vascular remodeling after balloon overstretch injury of porcine coronary arteries[J]. Circulation, 1997,96:1944.
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[3] Bauters C, Meurice T, Hamon M, et al. Mechanisms and prevention of restenosis: from experimental models to clinical practice[J]. Cardiovasc Res, 1996,31:835.
[4] Wiedermann JG, Marboe C, Schwartz A, et al. Intracoronary irradiation reduces restenosis after balloon angioplasty in a porcine model[J]. J Am Coll Cardiol, 1994,23:1491.
[5] Waksman R, Robinson KA, Crocker IR, et al. Intracoronary low-dose β-irradiation inhibits neointima formation after coronary artery balloon injury in the swine restenosis model[J]. Circulation, 1995,92:3025.
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[6] Hehrlein C, Stintz M, Kinscherf R, et al. Pure β-particle-emitting stents inhibit neointima formation in rabbits[J]. Circulation, 1996,93:641.
[7] Waksman R, Robinson KA, Crocker IR, et al. Endovascular low-dose irradiation inhibits neointima formation after coronary artery balloon injury in swine:a possible role for radiation therapy in restenosis prevention[J]. Circulation, 1995,91:1533.
[8] Wiedermann JG, Marboe C, Schwartz A, et al. Intracoronary irradiation markedly reduces neointimal proliferation after balloon angioplasty in swine：persistent benefit at 6-month follow-up[J]. J Am Coll Cardiol, 1995,25:1451.
, http://www.100md.com
[9] Sirois MG, Simons M , Edelman ER. Antisense oligonucleotide inhibition of PDGFR-beta receptor subunit expression directs suppression of intimal thickening[J]. Circulation, 1997,95:669.
[10] Morishita R,Gibbons GH, Ellison KE, et al. Intimal hyperplasia after vascular injury is inhibited by antisense cdk2 kinase oligonucleotides[J]. J Clin Invest, 1994,93:1458.
(收稿 1999-04-12), 百拇医药