关键词：支架；肝素
【摘要】 目的 探讨携带肝素的生物降解性支架预防再狭窄的作用。方法 应用已内酯和混旋丙交酯共聚物制成支架，并携带肝素，植入7只小型猪的颈动脉，观察不同时间的造影及病理改变。结果 6只植入成功。植入成功者，1只因颈动脉破裂、支架内血栓形成死亡。3只动物分别于1个月(n=2)和2个月(n=1)处死，造影均未发现狭窄，光镜下仅见轻度内膜增生，扫描电镜观察支架表面已完全内皮化。2个月处死的另外2只动物造影显示狭窄，光镜下可见明显的平滑肌细胞增生。所有动物未见明显的异物反应。结论 这种生物降解性支架，同时作为局部释放肝素的装置，可成功地植入颈动脉，对于其预防再狭窄的价值有待于进一步研究。
Initial experimental study on a novel polymeric local heparindelivery stent Qiao Shubin, Gao Runlin, ShiRuiwen, et al. Cardiovascular Institute & Fu Wai Hospital, PUMC, CAMS, Beijing 100037
【Abstract】 Objective To approach a newmethod for prevention of restenosis following balloon angioplasty. Methods A novel balloon expandable biodegradable stent made from copolymerof caprolactone (CL) and D, L-lactide (LA) was developed, in which heparin was reservedinside. The initial experimental study was undergone in 7 mini swine carotid arterymodels. Angiographic and pathological changes were observed. Results stents were successfully deployed in 6 of the animals. One animaldied of rupture of carotid artery and subacute thrombosis in the stent. In 3 animals nostenosis was found by angiography at 1 month (n=2) and 2 months (n=1) after the procedure,only mild neointimal proliferation was seen by light microscope (LM) and endotheliazationwas observed by scanning electromicroscope (SEM). In 2 animals stenosis was detected byangiography and significant smooth muscle cell proliferation in neointima was observed byLM at 2 months. No significant reaction of foreign body was observed within 2 months.Conclusion This novel polymeric stent which alsoacts as a local heparin delivery device can be successfully deployed into carotid artery.It may be worthy for this device to be further improved and to be studied on its value inprevention of balloon angioplasty restenosis.
【Key words】 stents heparin
临床上血管内金属支架的应用可有效地防治经皮冠状动脉腔内成形术(PTCA)后急性闭塞、减少再狭窄[1] 。但金属支架可致血栓形成和血管平滑肌细胞增生。近10余年来，一些学者致力于研制有一定强度、一定时间内可自行降解吸收的生物降解性支架，并在动物实验取得成功[2] 。但是，生物降解性支架仍有致血栓和平滑肌细胞增生的作用，故携带药物的生物降解性支架可能是一种理想的预防再狭窄的方法。自1992年开始，我们用可降解的生物材料做成支架，并在其中带有一定量的肝素，在小型猪的颈动脉进行植入的可行性研究[3] ，现报告如下。
材料与方法
1.生物降解性支架的制作：应用己内酯和混旋丙交酯的共聚物，选择适当的单体比例使该材料具有适宜的结晶度。将此共聚物制成薄膜，将肝素粉均匀地铺在薄膜上，然后卷成管状，肝素即被包在两层薄膜之间，加热使两层薄膜贴合(图1)，刻上裂隙，即成为圆筒状裂隙支架(图2)，经γ射线消毒后供实验用。每个支架长为15mm，内径为1.1 mm，外径1.8 mm，扩张后厚度为0.2 mm，内约含肝素250～375IU，体外试验可测出肝素释放。抗压强度为40～87.5kPa (300～700mmHg)。
图1 支架横切面示意图 图2 支架示意图
2.实验方法：选用健康小型猪7只，由北京农业大学实验动物研究所提供，4～6个月龄，体重为9～13kg，雌雄不拘。实验前后均用该研究所配制的不含胆固醇的专用饲料喂养。
采用静脉诱导麻醉及腹腔麻醉后气管插管，于股动脉插入鞘管。按400IU/kg体重给予肝素化。在X线透视下将8F JR4 导引导管送至颈总动脉，再将导引钢丝送至左或右颈动脉，造影确定位置及血管内径后，将已消毒好的支架套在球囊上，浸入置于51℃恒温水浴的饱和肝素溶液中1分钟后，迅速将其送至颈动脉，加压至1013kPa (10 atm)持续1分钟，间隔1分钟后再重复加压一次。加压过程中，造影证实球囊可将血管腔完全阻断。支架植入后造影见管腔无充盈缺损及血流缓慢。从支架加热至植入完毕，全过程必须在6分钟以内完成。实验前后均未用阿司匹林。术后不再应用肝素。
分别于半个月、1个月、2个月处死动物。处死前均行颈动脉造影，造影完毕后心脏内注入10%氯化钾处死动物，迅速取出颈动脉，生理盐水冲洗后，以10.7kPa (80 mmHg)压力灌注10%福马林溶液5分钟，取材分别用10%福马林和3%戊二醛固定作光学和超微结构观察。
结果
1.支架的体外实验及排斥反应实验结果：支架在51℃加温1分钟后移至37℃水浴中，6分钟内均可被充分扩张。在37℃水浴中，扩张好的支架直径在24、48、72小时测量无变化，表明无回缩。皮下埋置支架及植入股动脉均未见到异物巨细胞等明显的排异反应。
2.植入颈动脉的可行性：用普通的PTCA导引导管、钢丝及球囊，7只动物中6只植入颈动脉成功。植入后即刻造影均显示管腔正常，管壁光滑，无充盈缺损及前向血流速度正常；病理检查支架均在植入部位。1只动物于半个月处死，颈动脉内未找到支架，考虑支架在植入过程中丢失，为植入失败。
3.支架植入后的血管造影、组织学及超微结构改变：植入成功的6只动物中，1只动物术后48小时死亡，尸检发现在支架段颈动脉周围脂肪组织中有局灶性出血，支架扩张良好，但动脉内膜及内膜下组织有间断性撕裂，撕裂处有新鲜血栓形成，并将管腔完全堵塞。说明此动物死因可能与球囊过份扩张、撕裂血管壁、血管内亚急性血栓形成有关。
3只动物(1个月处死2只，2个月处死1只)，处死前造影均未发现狭窄，支架均在位；光镜下，支架与管壁贴合良好，内皮细胞已覆盖在支架表面，仅见轻度偏心性狭窄(图3)，主要为异型的血管平滑肌细胞增生，管腔良好，无机化血栓，血管壁周围亦无异物巨细胞，嗜伊红细胞、单核及淋巴细胞。扫描电镜下证实支架表面已完整内皮化，其内皮细胞形态与正常内皮细胞形态无异(图4)。
图3 支架与动脉壁融合良好，支架表面有薄层纤维组织覆盖， 表面有完整内皮细胞。管腔通畅，无血栓，动脉壁完整，无异物反应HE×400。S为支架断面
图4 支架部位管腔侧的扫描电镜。支架表面有完整的内皮细胞，内皮细胞的形态与非支架区无异×350
2个月处死的另外2只动物，处死前造影显示血管管腔明显变细，光镜下亦见内皮细胞已覆盖支架，支架的内外侧均有明显的异型平滑肌细胞增生，其中一只支架与血管壁贴合不紧密产生间隙，此处增生最明显，增生的组织使管腔明显变细呈偏心性狭窄。未见到异物巨细胞、单核及淋巴细胞和血栓形成。讨论
生物降解性支架由可降解高分子材料制成，其特性是在一定时间内，对血管壁起机械性支撑作用，随时间的推移逐渐发生降解。PTCA后血管急性闭塞一般发生于术中和24小时内；再狭窄通常在6个月内发生，其启动则在术后早期。故生物降解性支架的这种暂时性存留的特征对于急性闭塞和再狭窄的防治有利。我们选择己内酯和混旋丙交酯共聚物作为支架材料，该材料可在人体内降解，已作为缝线和避孕药储库型药物载体用于临床。该支架具有一定的强度，且无回缩；多种试验均未发现其有明显的排异反应。这种球囊膨胀型聚酯生物降解性支架，通过体外预加热的方法，使其送至靶部位后能为球囊所膨胀。支架在38℃下恢复其固有的硬度以发挥对血管的支撑作用，也是本研究的一个特点。在试验中我们体会到：支架加压扩张越充分，与管壁贴合越紧密，平滑肌细胞增生程度越低。2个月处死的动物中有2只出现明显的异型平滑肌细胞增生，部分可能与支架扩张欠佳造成支架与管壁贴合不良等有关。
近年来，全身用药预防血管再狭窄研究尚无突破性进展，局部给药研究成为热点之一。在PTCA时可通过导管或生物降解性支架转送药物。目前常用的局部给药装置有多孔球囊、双球囊、水凝胶球囊及Dispatch灌注球囊等[4] 。由于肝素具有抗血栓形成和抗平滑肌细胞增生的特性，许多研究选择其作为观察药物。有人曾应用多孔球囊给药，证明肝素可在血管中层持续存留长达48小时[5] 。另外一种由水凝胶包裹的球囊也可有效地将肝素转运至血管壁上[6] 。本研究中，我们将一定量的肝素贮于支架壁中，使支架成为肝素的储库型药物载体，肝素主要通过溶蚀方式释放，达到局部给药的目的。除1例严重内膜撕裂、亚急性血栓形成致死外，尽管植入支架前后未用肝素和阿司匹林(仅术中应用肝素)，其余5只植入支架的血管均未发现血栓形成。由于条件所限，未能测定支架局部的肝素含量。
本初步研究表明：携带肝素的聚酯生物降解性支架可以成功地植入小型猪颈动脉，具有较好的生物相容性。但该支架由于强度较小，需要支架的厚度较大；其本身仍能刺激平滑肌细胞增生；另外支架必须在体外预加热处理后6分钟以内植入完毕。故距临床应用仍有相当距离。本研究仅仅提供了一种新的携带药物的生物降解性支架的构思，并在动物实验初步证实其可行性，有关其预防球囊扩张术后再狭窄的价值尚待进一步研究。
参考文献
1 Ellis SG, Savage M, Baim D, et al.Intracoronary stenting to prevent restenosis: preliminary results of a multicenter studyusing the palma-zschatz stent suggest benefit in selected high risk patients. J Am CollCardiol, 1990,15:118-A.
2 Susawa T,Shiraki K, Shimizu Y. Biodegradable intracoronary stents in adult dogs (abstract). J AmColl Cardiol, 1993,21(Suppl 1):483A-485A.
3 Runlin Gao,Ruiwen Shi, Shubin Qiao, et al. A novel polymeric local heparin delivery stent: initialexperimental study (abstract). J Am Coll Cardiol, 1996,27(Suppl 1):85A-85A.
4 Tanguay JF,Zidar JP, Phillips HR, et al. Current status of biodegradeble stents. Cardiology Clinics,1994,12:699-713.
5 Wolinsky H,Thung SN. Use of a perforated balloon catheter to deliver concentrated heparin into thewall of the normal canine artery. J Am Coll Cardiol, 1990,15:475-481.
6 Fram DB,Aretz TA, Mitchel JF, et al. Localized intramural delivery of heparin during balloonangioplasty: a new technique using heparin-coated balloons and active diffusion(abstract). J Am Coll Cardiol, 1993,21:118A-121A.
(收稿：1997-08-29 修回：1998-02-25)
, 百拇医药