新型生物可降解聚合物雷帕霉素靶向洗脱支架预防支架内狭窄的动物实验研究

邱洪，罗彤，胡小莹，吴超，杨跃进，高润霖，唐智荣，阮英茆，徐新林，褚雁，袁卫民，田毅，周燕文，孟亮，唐跃

新型生物可降解聚合物雷帕霉素靶向洗脱支架预防支架内狭窄的动物实验研究

邱洪，罗彤*，胡小莹，吴超，杨跃进，高润霖，唐智荣，阮英茆，徐新林，褚雁，袁卫民，田毅，周燕文，孟亮，唐跃

目的:评价新型的生物可降解聚合物雷帕霉素靶向洗脱支架—Firehawk在小型猪冠状动脉模型预防支架内狭窄的疗效。

方法:将Firehawk支架(Firehawk组，n=10)和采用永久聚合物涂层雷帕霉素洗脱支架Firebird 2(Firebird 2组，n=8)置入健康小型猪冠状动脉。术后4周时测定两组支架血管段的平均内膜厚度、新生内膜面积、面积狭窄百分比等参数，以比较其内膜增生的情况。

结果:术后4周，Firehawk组和Firebird 2组平均内膜厚度分别为(0.15±0.10)mm和(0.14±0.06)mm，新生内膜面积分别为(1.12±0.57)mm2和(1.04±0.36)mm2，面积狭窄百分比分别为(24.58±14.85)%和(26.80±10.64)%，差异均无统计学意义(P均＞0.05)。两组均无支架内狭窄发生。

结论:Firehawk支架可有效抑制支架置入后4周时的内膜增生，预防冠状动脉实验性支架内狭窄，效果与传统的永久聚合物涂层药物洗脱支架相当。长期效果有待进一步观察。

再狭窄;药物洗脱支架;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，Firehawk 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，Firehawk 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.

虽然第一代冠状动脉药物洗脱支架(DES)显著减少了支架内再狭窄的发生率［1］，但其发生晚期支架血栓(LST)的远期安全性问题备受关注［2，3］。其中采用的不可降解聚合物涂层可能在局部造成持续的炎症反应，导致内皮愈合延迟，是发生晚期支架血栓的可能机制之一［4］。部份新一代的DES采用了生物可降解聚合物涂层，短期的临床研究显示了其良好的安全性和有效性［5，6］。但位于支架丝血管腔面的聚合物涂层和药物并不能起到抑制内膜增生的作用，反而有诱发血小板聚集的风险［7，8］。Firehawk支架为新型的单面(血管壁面)携带可降解聚合物及雷帕霉素的DES，有望解决这一难题。本研究的目的在于用健康小型猪冠状动脉模型观察Firehawk支架对支架内狭窄的预防效果。

1 材料与方法

实验时间为2008-09至2010-03。动物为北京农业大学良种场提供的健康中华小型猪共10只，月龄6～8个月，体重25 kg～35 kg。动物随机分为Firehawk组和Firebird 2组，每组各5只，每只猪置入相同支架2枚(n=10)。实验用支架均由微创医疗器械(上海)有限公司提供，规格统一为3.0 mm×18 mm。共有Firehawk和Firebird 2两种支架。Firehawk支架是微创公司研发的新一代冠状动脉支架系统，以L605钴铬合金为支架平台，利用激光在支架丝血管壁面单面刻槽，槽中填充生物可降解的聚乳酸(polylactide，PLA)并携带雷帕霉素。雷帕霉素载药量约为3μg/mm支架长度，约在支架置入后1个月时洗脱75%，3个月时完全洗脱。聚乳酸涂层约在支架置入后9个月完全降解。Firebird 2支架为已经上市的第一代DES，采用不可降解聚合物涂层携带雷帕霉素，雷帕霉素载药量约为9μg/mm支架长度。研究方案经阜外心血管病医院动物伦理委员会批准。

支架置入的操作及抗血小板药物的应用参照邱洪等［9］报道的方法进行。所有动物肌注安定0.25 mg/kg和氯胺酮2.5 mg/kg麻醉。钝性分离暴露股动脉，穿刺并插入鞘管，经鞘管给予肝素200 IU/kg。经鞘管送入引导导管，分别送入至左右冠状动脉行冠状动脉造影，造影体位选择左前斜60°及右前斜30°。于左前降支及右冠状动脉分别置入同种支架各1枚。根据造影选择支架:动脉(直径)比率1.1∶1的血管段为支架置入的靶血管节段。经引导导管送入引导钢丝先后至左前降支及右冠状动脉，并顺引导钢丝送入支架球囊。在靶血管段扩张，扩张压力为12 atm，扩张时间为30秒。支架置入后复查冠状动脉造影。实验期间饲以普通谷物商品饲料和洁净水。术前3天给予氯吡格雷负荷量300 mg，术前 3天至手术当天口服氯吡格雷75 mg每日一次，及阿司匹林300 mg每日一次，术后氯吡格雷75mg和阿司匹林300mg，每日一次，直至4周观察终点时处死。

取材及支架血管段组织内膜增生的定量评价:观察终点当日复查冠状动脉造影后使动物安乐死，取出心脏，用4%多聚甲醛100 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)加压灌注30 min，分离出支架段冠状动脉。选取复查冠状动脉造影显示狭窄最重的部份，多聚甲醛固定48 h后予以塑料包埋、切片，行苏木素—伊红和弹力纤维染色，用光镜行形态学观察，并使用Image-pro plus 6.0图像分析软件测算以下指标:残余管腔直径、残余管腔面积、内弹力板围绕面积、平均内膜厚度(在管壁全周均匀间隔取8个点测量内膜厚度后取均值)、新生内膜面积(内弹力板围绕面积—残余管腔面积)、面积狭窄百分比(新生内膜面积/内弹力板围绕面积×100%)。面积狭窄百分比≥50%定义为支架内狭窄。其余部份冠状动脉行扫描电镜观察。

统计方法:正态分布数据用均数±标准差表示，偏态分布数据用中位数(四分位数间距)表示。正态分布数据且方差齐时，多组之间均数的比较采用方差分析，两组均数的比较采用t检验;偏态分布数据或方差不齐时，多组均数的比较采用非参数检验。P＜0.05为差异有统计学意义。统计学软件为SPSS11.5。

2 结果

除Firebird 2组中有1只动物于支架置入术中死亡外，其余动物均顺利完成手术并存活至观察终点，故Firehawk组实际标本数n=10，Firebird 2组实际标本数n=8。4周观察终点时，冠状动脉造影显示两组的所有支架段冠状动脉均无狭窄发生。光镜和扫描电镜结果显示，两组均未见支架段冠状动脉管壁组织坏死、嗜酸细胞浸润或管腔内血栓形成。两组标本均未见明显炎症反应。两组的残余管腔直径、残余管腔面积、内弹力板围绕面积、平均内膜厚度、新生内膜面积和面积狭窄百分比之间差异均无统计学意义(P均＞0.05)(图1，表1)。

图1 两组4周时支架段冠状动脉切片图(弹力纤维染色，×40)，Firehawk组(1A)内膜增生程度与Firebird 2组(1B)相似

表1 两组4周时的形态学测量参数的情况(±s)

表1 两组4周时的形态学测量参数的情况(±s)

注:*支架段冠状动脉标本数

Firehawk组(n*=10)Firebird 2组(n*=8)残余管腔直径(mm) 2.10±0.37 1.85±0.43残余管腔面积(mm2) 3.71±1.17 3.03±0.91内弹力板围绕面积(mm2) 4.83±0.72 4.07±0.65平均内膜厚度(mm) 0.15±0.10 0.14±0.06新生内膜面积(mm2) 1.12±0.57 1.04±0.36面积狭窄百分比(%) 24.58±14.85 26.80±10.64

3 讨论

本研究结果显示，在支架置入后4周时，Firehawk支架可以显着抑制新生内膜增生，效果与第一代的采用永久聚合物涂层的雷帕霉素洗脱支架Firebird 2支架相当。Firehawk支架有如下几个特点:首先，采用了可完全降解吸收的聚乳酸携带雷帕霉素。第一代的DES虽然显著降低了再狭窄和再次血运重建术的发生率［1］，但存在着晚期支架血栓的风险［2，3］，其可能的机制之一是永久存在于血管壁中的聚合物涂层在局部产生刺激，诱发慢性炎症和内皮延迟愈合［4］。采用可吸收的聚合物涂层，可以在活性药物完全洗脱后逐渐完全降解消失，只留下BMS在血管壁中，即保留了DES在术后早期抗再狭窄的效果，又实现了裸金属支架样的远期安全性。其次，Firehawk支架的聚乳酸和雷帕霉素是填充在支架丝血管壁面的沟槽中，实现了向血管壁靶向性洗脱。此种新颖设计的优势在于:第一，使聚乳酸和雷帕霉素只存在于血管壁侧。通常的DES的聚合物涂层和药物均匀存在于支架丝的表面，而支架释放后位于血管腔面与血流接触的聚乳酸和雷帕霉素，不仅起不到抑制内膜增生的作用，反而有诱发血小板聚集的风险。Hietala等［7］的体外灌注研究显示，聚乳酸支架比不锈钢支架显著增加了血小板沉积。Babinska等［8］的体外研究显示雷帕霉素可诱使血小板的聚集和分泌增强。聚乳酸加雷帕霉素则可能协同性的增加血小板聚集。Firehawk支架靶向性洗脱的设计有效避免了这种风险。第二，减少了聚乳酸与血管壁接触的面积。虽然聚乳酸等目前常用的可降解聚合物材料可最终被完全降解吸收，但在降解过程中产生的中间产物及酸性环境，也可刺激局部产生炎症和免疫反应［10，11］。较少的聚乳酸与血管壁的接触面积，可以尽量减少此种不利影响。最后，Firehawk支架的雷帕霉素载药量仅为传统DES的1/3左右。由于其聚乳酸和雷帕霉素只存在于支架丝血管壁面的沟槽中，与血管壁接触面积较小，过大的载药量可能有局部雷帕霉素浓度过高、产生细胞毒性作用的风险。减少载药量可以避免此种风险，而带来的顾虑是是否还能有效抑制内膜的增生。但本研究的结果显示，Firehawk支架仍能有效抑制内膜增生，效果与第一代DES相当。

美国Cordis公司生产的NEVO雷帕霉素洗脱支架采用了与Firehawk支架相似的设计，并已完成了短期的临床观察，效果优异。NEVO RES-I试验［12］是一项随机、单盲、多中心的临床试验，入选394例冠状动脉单支病变的患者，对比NEVO雷帕霉素洗脱支架与TAXUS Liberté紫杉醇洗脱支架的效果。结果显示，术后6个月时NEVO支架比TAXUS支架更有效的抑制了内膜增生，晚期丢失分别为0.13 mm和0.36 mm，P＜0.001，随访至术后1年时未见支架血栓。值得注意的是，虽然NEVO支架的“蓄药池(reservoirs)”设计使聚合物与血管壁组织接触的面积减少75%以上，但其载药量仍与CYPHER雷帕霉素洗脱支架相同，约为166μg/17 mm支架长度，明显高于Firehawk支架。而在体试验显示NEVO支架血管壁组织中雷帕霉素的水平与CYPHER支架相似。

本研究结果显示，Firehawk支架作为新一代的药物洗脱支架在治疗再狭窄的同时，有望进一步降低支架内血栓等第一代药物洗脱支架的缺点，值得进一步研究。

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(编辑: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，中国医学科学院 北京协和医学院 心血管病研究所 阜外心血管病医院 冠心病诊治中心(邱洪、罗彤、胡小莹、吴超、杨跃进、高润霖)，病理与生理实验中心(阮英茆、徐新林、褚雁)，动物实验中心(袁卫民、田毅、周燕文、孟亮、唐跃)201203上海 微创医疗器械(上海)有限公司(唐智荣)

邱洪 副主任医师 博士 主要从事心力衰竭、左心室重构、冠心病介入治疗及新型药物洗脱支架的研制等工作 Email:qiuhong6780@sina.com*为共同第一作者 通讯作者:高润霖 Email:gaorunlin@263.com

R541

A

1000-3614(2012)03-0220-04

10.3969/j.issn.1000-3614.2012.03.018

2011-12-29)

·病例报告·