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编号:10206392
冠状动脉侧支循环与FGF的血管新生作用
http://www.100md.com 《心血管病学进展》 2000年第1期
     作者:王乐民 杨林 魏林 傅世英

    单位:哈尔滨医科大 学附属第一医院,黑龙江 哈尔滨 150010

    关键词:

    心血管病学杂志000107分类号: R331.3+7 文献标识码:A

    文章编号:1004-3934(2000)01-0023-03

    Coronary Collaterals and FGF in Angiogenesis

    WANG Le-min,YANG Lin,WEI Lin

    (Department of Cardiology,First Hospital of Haerbin, Heilongiang Haerbin 150010)
, 百拇医药
    FU Shi-ying

    (The First Affiliated Hospital of Haerbin Medical University, Heilongjiang Haerbin 150010)▲

    冠状动脉狭窄或闭塞导致心肌缺血,影响心脏功能。心脏功能的预后有诸多因素的参与 ,其中重要因素之一是冠状动脉侧支循环的建立与否及其发达程度。侧支循环的存在可防御 或减少心肌缺血或坏死。

    以往对冠状动脉侧支循环的研究着重于血管内压及血流等物理因素。近年来,血管内皮细胞 及平滑肌细胞的增殖伴随血管新生过程引人注目。本文以心脏组织中大量存在,与冠状动脉 侧支循环建立有关的血管新生因子aFGF(acidic Fibroblast Growth Factor),bFGF(basic F ibroblast Growth Factor)为中心,结合我们的工作做如下概述,同时对缺血性心脏病血管 新生因子的治疗可能性做一展望。
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    1 冠状动脉侧支循环的意义

    50多年前,在行解剖心脏冠状动脉造影术中发现冠状动脉侧支循环的存在,当时推测侧支循环对防御心肌缺血起重要作用。1969年。Gensini等从冠状动脉造影图象总结中提出,重症冠状动脉狭窄,包括冠状动脉完全闭塞的患者,如有较好的侧支循环存在,其心电图可看不出有心肌梗死的存在。

    1976年Saito等将AMI即刻冠状动脉造影的病人按侧支循环的有无分为两组,侧支循环存在组的心肌细胞坏死量,心功能下降程度均低,预后良好。AMI冠状动脉内溶栓成功例,侧支循环存在的病人其心脏泵功能改善,侧支循环不健全及溶栓未成功者,其心脏泵功能低下[1]。因此,可以看出侧支循环对心肌梗死后心肌缺血有重要的防御作用。

    1.1 冠状动脉侧支循环的形态学:无论是缺血性心脏病患者还是正常人的心脏,生来具有 冠状动脉之间50μm以下的侧支血管,这是死后冠状动脉造影所证实的[2]。然而冠 状动脉造影时并没有发现冠状动脉侧支循环,是由于导管床的分解能力限于100μm以上,以 及冠状动脉之间的压力差为零时,侧支循环的作用消失[3]。光镜结果表明人类冠 状动脉之间的吻合主要位于心内膜侧,但心外膜表面走行的外膜动脉也可见到。尽管心内膜 下动脉之间有侧支的吻合,但心内膜下容易导致缺血的原因是心肌内压力内膜侧要比外膜侧 高,血流向外膜侧重新分布。
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    1.2 侧支血管对冠状动脉闭塞的反应性:人类生来具有冠状动脉侧支血管,但没有充分的 冠状动脉侧支循环。心肌缺血刺激可以诱导侧支循环的开放和血管新生,能达到一定程度的 预防心肌梗死发生作用。对缺血刺激的反应性与刺激的强度和持续时间的不同存在较大的差 异。

    心肌缺血导致心肌的低氧状态,分泌的腺苷游离到细胞间质,扩张冠状动脉阻力血管,增加冠状动脉血流量。缺血部位的冠状动脉阻力血管完全扩张所需要的时间约10秒,10秒时冠状动脉闭塞后的反应性充血达到最大值[4]

    慢性心肌缺血时血管扩张,从血管基底膜游离血管生长因子,促进血管的新生,这是近几年 提出的侧支循环建立、血管新生的假说,侧支循环的建立和发达需要缺血刺激,其强度和时 间因人而异,捕捉侧支循环发达的速度存在困难,由于方法学的限制,至今尚不清楚。

    在狗的动物实验中,频繁造成冠状动脉闭塞来观察冠状动脉侧支循环的变化,侧支循环血流 量逐渐增加,二周左右血流量呈指数函数增加[5],这与侧支循环的血管内皮细胞 、平滑肌细胞的分裂增殖呈指数函数增加一致。冠状动脉侧支循环建立不是主动过程,而是 被动扩张后的一系列生化学变化,最终形成血管网络。
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    2 冠状动脉侧支循环与血管新生

    以往以物理因素来解释冠状动脉侧支循环的建立。近年来,发现侧支循环的建立不仅仅有物 理因素,具有生物活性物质也在起作用。1982年Pasky等[6]首先观察了冠状动脉侧 支循环的建立过程,从血管内皮细胞和平滑肌细胞随着脱氧核糖核酸(DNA)合成,细胞分裂 现象着眼,发现压力负荷甚低的静脉、毛细血管也存在细胞分裂,因此,他提出侧支循环的 建 立不是压力负荷所致,可能具有生物活性物质也在起作用。此后,细胞生长因子的研究被重 视而得到迅速发展。1983年Kumar等[7]报告了在心肌梗死后旧梗死巢内存在300 da l ton(300u)分子量的血管新生因子,1987年D'more与Thompson[8]发现狗心肌组织中 有肝素亲和性的内皮细胞生长因子。1989年至1990年陆续报导了aFGF及相类似的肽类物质大 量存在心肌组织中。成纤维细胞生长因子(FGF)可能就是Schaper提出的促进冠状动脉侧支循 环建立的心脏生长因子之一[9]。心脏组织中的aFGF和bFGF含量报导众说纷纭, 对两者在心脏组织中的分布及生理功能也有种种推测。
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    3 FGF与血管新生

    FGF是细胞增殖因子,当初发现对纤维母细胞有增殖作用而命名。后来陆续发现对血管内皮 细胞,平滑肌细胞的增殖有促进作用。对肝素有较强的亲和性,别名为Heparin blinding growthfactor (HBGF)。目前知道,aFGF(HBGF-1),bFGF(HBGF-2),int-2,hst/kFGF,FG F-5 ,FGF-6及KFGF 7种FGF属于FGF家族系列,aFGF与bFGF均为不含糖分子量为16kD(1.6×104u)的肽类,有约56%相同氨基酸排列顺序,aFGF的等电点为5~7,bFGF的等电点为9.6,两因 子在脑、网膜、心脏等诸多器官内存在,并参与组织的分化和修复[10]

    血管新生又称之为新的血管形成过程。其形成过程是复杂的。目前认为首先是与血管内皮细 胞分泌胶原酶和纤维蛋白溶解酶活化剂等蛋白分解酶,使细胞基底膜断裂,内皮细胞反复分 裂增殖,增殖游走的内皮细胞形成管腔,管腔之间吻合形成血管网。FGF促进内皮细胞分泌 纤维蛋白溶解酶活化剂,促进内皮细胞增殖和游走。将含有bFGF的海绵植入大鼠的皮下或腹 腔,确认有强有力的血管新生作用[11]
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    1992年笔者报导了人类心脏中含有aFGF[12]。以后陆续报告了aFGF参与冠状动脉侧 支循环的建立过程[13-16]。FGF对内皮细胞有增殖作用,对平滑肌细胞增殖因子 也 有促进作用。FGF不具有细胞外分泌功能,FGF的释放是由于细胞缺血,造成细胞障碍,缺血 心肌细胞释放的FGF作用于附近的血管内皮和平滑肌细胞,通过血管新生机理,促进侧支循 环的建立。

    4 心肌梗死与血管新生

    心肌梗死的痊愈过程是梗死巢周边产生新生血管和结缔组织增殖。笔者曾在大鼠心脏制备心 肌梗死模型,观察心肌梗死后心脏内源性aFGF分泌的消长过程和新生血管的关系。采用免疫 组织化学染色方法,发现冠状动脉急性闭塞后24-48小时,心肌缺血区大量aFGF物质增加, 与坏死区及正常区域差异显著,随着时间推移,被染色物质形成管腔,管腔内可见血细胞的 存在[13,14]。电镜观察染色的aFGF附着在血管内皮细胞和破坏的肌原纤维表面 [15,16]。bFGF在狗的心肌梗死模型实验中也呈现与aFGF相似的结果。内田在狗的颈 动脉内插入导管,用激光方法造成冠状动脉前降支狭窄,然后造成人工栓塞,30分钟及6小 时后向冠状动脉左旋支注入bFGF10ug;闭塞前、闭塞后30分钟、6小时、1周后冠状动脉造影 ,左室造影进行比较,1周后摘除心脏,病理组织学观察。bFGF注入后,血液动力学无显著 改变,梗死1周后左室射血分数与对照组相比有显著改善,梗死面积与对照组相比有显著缩 小,同时发现冠状动脉左旋支周边新生血管增多。用类似方法造成大鼠急性下肢动脉闭塞, 也呈现血管新生作用[17]
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    如上所述,血管新生过程,主要是毛细血管网水平的形成过程,但冠状动脉侧支循环是指具有中膜平滑肌细胞的细动脉水平的血管。冠状动脉侧支循环的发展过程,通常是在血管新生过程中,伴有血流量的增大,血管内皮细胞和中膜平滑肌细胞的增殖,血管腔的扩大,内弹性板的破坏和形成的过程。FGF除直接对内皮细胞有增殖促进作用外,对平滑肌细胞有增殖作用的血小板源性生长因子(PDGF)的生成有促进作用,因此,可以间接地促进平滑肌细胞的增殖[18]

    FGF的特征是不具备内分泌作用的肽类细胞生长因子。因此,FGF向细胞外释放是由于生成细胞发生缺血,造成细胞障碍。冠状动脉狭窄或闭塞发生的心肌细胞缺血时,侧支循环程度发达,其能说明的因素之一是缺血的心肌细胞释放FGF,对周边的血管内皮细胞和平滑肌细胞的作用,通过血管新生机理,促进了侧支循环的建立。

    5 心肌梗死后冠状动脉侧支循环发达
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    心肌梗死发病后1个月,冠状动脉造影常可发现侧支循环的建立,但需要注意的是,由于现实的治疗方法的进步,有相当的梗塞责任血管已再通,即使发达的冠状动脉侧支循环存在, 由于冠状动脉之间的压力差不存在,也不能看到侧支循环的血流影像。

    人类侧支循环的发达与否,心肌缺血刺激是不可缺少的,即使冠状动脉无有意义狭窄,但冠 状动脉痉挛造成的反复缺血发作,也有较多关于侧支循环发达的报告[19]。冠状动 脉高度狭窄,血流量低下,但侧支循环程度良好状态下,仍能够保持充分向缺血心肌提供血 流供给。

    心肌梗死患者责任血管完全闭塞约有10%~30%的病人未能发现侧支循环血管的存在,这提示冠状动脉之间的压力差不足,同时也表明侧支血管的功能决不仅是解剖学的侧支循环血管的存在,也受到循环两端的压力差较大的影响[19]

    6 血管新生疗法
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    动脉硬化所致的冠状动脉狭窄的治疗有β受体阻滞剂、钙拮抗剂、硝酸酯类等内科药物治疗和改善心肌缺血,提高冠状动脉储备的经皮腔内冠状动脉成形术(PTCA)、冠状动脉旁路移植术(CABG)等导管和手术治疗。血管新生疗法是指内科学为促进侧支循环血管的发达,保护缺血心肌为目标的新的一种治疗方法[19]

    6.1 肝素疗法:心肌缺血状态下,心肌组织生成分泌aFGF、bFGF,并游离至心肌组织间质 ,作用于血管内皮细胞和平滑肌细胞,使之增殖。肝素具有提高aFGF的活力和增加与细胞膜 受体结合的能力,从而促进血管的新生和侧支循环建立的作用[20]。肝素的这种作 用是有条件的(1)在缺血状态下,(2)体内的各种增殖因子的游离和动员[21]

    6.2 肝素治疗促进冠状动脉侧支循环建立,改善冠状动脉血流:Ejiri等[22]报 道,心肌梗死急性期使用肝素治疗,用量为185单位.公斤/日,平均使用4.5日,冠状动脉 造影结果表明,侧支循环系数显著增加。左心搏出量增加,梗死部局部缩短率优于对照组。
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    肝素在临床上应用有持续静点、间歇静注和皮下注射三种方式。若保持血中肝素的稳定浓度 ,以持续静点为好。肝素在体内的半衰期为90分钟左右,因此,若要保持血中浓度的最低有 效量,每隔90分钟需静注初次量的半量,但频繁静注极不方便,所以持续静点在临床较常用 。皮下注射给药简便,但可合并肌肉出血。肝素的用量究竟多少为好,诸家的意见并不一致 ,一般用量为12 000单位/日左右;但也有主张其剂量应根据激活时间或部分促凝血酶 原激活时间结果调整,将其延长至正常值的1.5~2倍左右。

    肝素治疗促进冠状动脉侧支循环的建立,改善冠状动脉储备能力的作用,用运动负荷20 1铊(201TI)心肌扫描做了定量评价。无心肌梗死既往史的劳累性心绞痛6例患者使 用肝素治疗(17±2个月)。用同一运动负荷试验,结果表明:最大运动时ST段降低由治疗前0 .15±0.02mV,到治疗后的0.05±0.02mV,得以改善。缺血指数也由治疗前的11.976± 1.722下降至5.331±1.967,表明肝素治疗可改善运动耐受能力,增加局部心肌血流量 [11]。肝素防止不稳定心绞痛进展至急性心肌梗死是有效的,对照组急性心肌梗死的 发病率占23%,而肝素治疗组的急性心肌梗死发病率为10%[23]
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    6.3 肝素治疗劳累性心绞痛的效果:藤田正俊[24]以16例劳累性心绞痛患者为对 象,观察肝素治疗前后诱发心绞痛的运动负荷耐受能力,间隔时间为13±5个月,分析了年 龄、性别、冠状动脉病变程度及心肌梗死病史的有无,结果表明,诱发心绞痛时运动负荷以 及最大负荷治疗后和治疗13个月较治疗前都有显著改善,治疗后与治疗13个月后比较,两组 间无显著差异。这表明肝素疗法的效果可长期维持。

    1991年AHA年会上,有人报道了低分子量肝素具有改善运动耐受能的作用,肝素疗法增加缺 血心肌的血流量,可能为PTCA、CABG的相辅治疗手段[24]

    6.4 血管新生因子的直接应用:(1)导管投入法;(2)静脉投药法。目前尚处于试验阶段。

    7 血管新生疗法的限度

, 百拇医药     肝素、aFGF、bFGF等血管生长因子的血管新生疗法在实验中得到证实,但无论哪种治疗方法 ,只能是加速侧支循环的发达,而不能增加冠状动脉血流的储备能力,也就是说血管新生疗 法对缺血部位的血流储备只能达到正常冠状动脉的50%[25]

    血管新生疗法可改善缺血心脏病患者的症状和运动耐受能,这种治疗方法的使用对缺血心脏 病患者的不断增加,而PTCA、CABG医疗费昂贵所致的支持困难的发展中国家而言,这种血 管新生疗法的意义可能更大。■

    作者简介:王乐民 杨林 魏林 综述 傅世英 审校

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    收稿日期:1998-09-08

    修稿日期:1999-11-22, 百拇医药