纳米粒子载雷帕霉素药物涂层球囊抗兔腹主动脉狭窄的实验研究

孟繁宇

(吉林省人民医院 心血管内科,吉林 长春130021)

介入治疗是治疗冠心病的重要手段。随着支架使用数量的增加，支架内再狭窄(ISR)问题日益严重。药物涂层球囊是在球囊扩张术或球囊成形术等介入技术基础上发展起来的新型治疗性球囊药物释放技术[1]。它将抗增生性的药物，如紫杉醇等涂层于球囊表面，当球囊到达病变血管壁并被撑开、扩张、与血管壁内膜接触时，通过撕裂血管壁内膜并加压释放、转移药物在局部血管壁内的技术，药物在局部起到抗血管内膜增生的作用，从而治疗ISR及小血管冠脉狭窄。研究表明[2-3]药物球囊处理ISR病变时显示良好的疗效，且可用于治疗小血管病变、特殊分叉病变，以及不能耐受或不适合长期口服双联抗血小板药物的患者。本研究采用中空介孔二氧化硅纳米粒子载雷帕霉素，增加雷帕霉素稳定性、溶解性，提高药物涂层球囊载药量。通过中空介孔二氧化硅纳米粒子的高渗透性和缓释性，维持药物浓度，避免峰谷现象，进而改善动脉硬化血管内皮功能、结构，抗动脉硬化炎症反应、抗氧化、降低纤维蛋白原浓度，起到抗动脉粥样硬化狭窄作用。

1 材料与方法

1.1 实验动物

3月龄新西兰白兔 24 只，(2.2±0.3) kg，长春市生物制品所实验动物中心提供。高脂饲料(2% 的胆固醇、5% 的猪油和 10%的蛋黄粉)以 35 g/kg每日2次喂养，自由饮水，喂养3月。12周后成模型,随机分为:假手术组、普通球囊扩张组、纳米雷帕霉素球囊扩张组，各8只。术后穿刺部位出血死亡：普通球囊扩张组、纳米雷帕霉素球囊扩张组各1只，不明原因死亡:普通球囊扩张组1只。

1.2 测量仪器、药物

迈瑞 Resona 7 线阵探头(L11-3U 频率，7.5-10 MHz);希斯美康CS5100血凝仪;日立LABOSOE008生化仪;超氧化物歧化酶(SOD)活性检测试剂盒(可见分光光度法,尚宝生物 BA1067);硫酸氯吡格雷(石药欧意，批号：C14202870427);拜阿司匹林(拜耳医药保健有限公司,批号：B14202005047)。

1.3 实验方法

所有实验兔术前1周给予硫酸氯吡格雷7 mg/kg,拜阿司匹林31 mg/kg，每日1次加入食物中服用。实验开始给予戊巴比妥钠1 ml/kg 经耳缘静脉注射麻醉，兔麻醉固定后,腹部剃毛，超声监测腹主动脉，标记球囊扩张动脉位置及长度，分别测量心端、中点、远心端，3处腹主动脉内径，取均值。于腹股沟韧带下方切口暴露股动脉后置5F鞘管,300 U 肝素抗凝，导丝从股动脉穿至腹主动脉,沿导丝按超声指导长度送入普通球囊及纳米粒子载雷帕霉素药物涂层球囊导管进入腹主动脉处,到超声指定标测位置后,将气囊充气4-6个压力,持续扩张30 s,撤出球囊及导丝,撤出鞘管,缝合股动脉穿刺点充分按压止血。于操作后立即取耳缘血,监测血清超敏c反应蛋白(hs-CRP)、超氧化物歧化酶(SOD)、血浆纤维蛋白原(FIB)水平。术后所有动物继续给予硫酸氯吡格雷7 mg/kg，拜阿司匹林31 mg/kg，每日1次加入食物中服用。分别于术后4周、8周再次监测耳缘血监测相关炎性因子。于术后8周超声测量标记处球囊扩张近心端、中点、远心端，3处腹主动脉内径，取均值。8周后处死动物,按标记取腹主动脉5 mm,甲醛固定,石蜡包埋,行HE染色光镜检查。

1.4 统计学方法

2 结果

2.1各组血清超敏c反应蛋白(hs-CRP)，超氧化物歧化酶(SOD),纤维蛋白原(FIB)水平对比，见表1。

表1 各组血清超敏c反应蛋白(hs-CRP)，超氧化物歧化酶(SOD)，纤维蛋白原(FIB)水平对比

2.23组动脉粥样硬化模型,超声监测腹主动脉分别于术前、术后8周超声测量标记处球囊扩张近心端、中点、远心端，3处腹主动脉内径,其均值见表2。

表2 各组平均腹主动脉内径

2.3 HE染色光镜检查A:假手术组管腔狭窄，血管内膜增厚、有连续较高隆起,有大量泡沫细胞形成，中膜平滑肌细胞明显增殖，排列紊乱。B:普通球囊组管腔扩张，内皮细胞脱落，内膜增厚，泡沫细胞、平滑肌细胞和纤维组织增生。C:纳米粒子载雷帕霉素药物涂层球囊组管腔扩张，明显抑制内膜、平滑肌细胞、纤维组织增生，见图1。

3 讨论

随着冠状动脉介入技术发展，支架内再狭窄(ISR)，冠脉小血管病变、分叉病变,以及特殊人群不能耐受或不适合长期口服双联抗血小板药物等，均对介入治疗及介入手段提出更高要求。不同载药涂层及载药技术、不同药物种类的球囊已应用于临床。欧洲心脏病学会/欧洲心胸外科协会已将药物涂层球囊作为ⅠA 类推荐[4]。

图1 假手术组、普通球囊扩张组、纳米雷帕霉素球囊扩张组腹主动脉HE染色(HE 200×)

血管内皮损伤、炎性因子的释放、血管平滑肌细胞增生及钙化、是引起冠状动脉粥样硬化的病理生理基础。血清超敏c反应蛋白(hs-CRP)是肝脏细胞经白细胞介素等炎性因子刺激形成的一种急性期蛋白,是斑块内炎症标志物，其升高是引起动脉斑块不稳定的关键因素[5]。 多项研究表明冠状动脉斑块破裂风险与血清超敏c反应蛋白增高水平直接相关[6]。血浆纤维蛋白原(FIB)是纤维蛋白的前体，在凝血的最后阶段，可溶性纤维蛋白原转变成不溶性纤维蛋白，使血液凝固。测定血浆纤维蛋白原有助于了解凝血机能状态。血浆中纤维蛋白原水平是冠状动脉疾病的独立危险因子，促进凝血，血小板聚集，纤维斑块沉积及血管平滑肌细胞增殖，增加血管通透性，易于吸附低密度脂蛋白，引起炎症细胞的浸润，促进纤维细胞增殖和向内膜下迁移，促进动脉粥样硬化进程，导致动脉管腔狭窄[7]。超氧化物歧化酶(SOD)是生物体内存在的一种抗氧化金属酶，它能够催化超氧阴离子自由基歧化生成氧和过氧化氢，在机体氧化与抗氧化平衡中起到至关重要的作用，与动脉粥样硬化疾病的发生、发展密不可分[8]。血液中SOD升高可清除氧自由基，发挥抗炎、抗氧化作用。

本研究通过聚乳酸-聚乙醇酸将载有雷帕霉素的介孔二氧化硅纳米粒子混入包覆在球囊表面,形成类似于传统药物球囊的微粒涂层，通过对狭窄动脉机械扩张，使载有雷帕霉素的介孔二氧化硅纳米粒子高效渗透到血管内皮，并通过纳米粒子的缓释作用，使雷帕霉素在血管内皮中匀速释放，抑制相关炎性因子(血清超敏c反应蛋白、血浆纤维蛋白原)，提高超氧化物歧化酶活性，起到抗炎、抗氧化作用，抑制动脉硬化管腔狭窄。同时通过超声测量兔动脉粥样硬化模型腹主动脉直径、腹主动脉HE染色光镜检查，进一步佐证中空介孔二氧化硅纳米粒子载雷帕霉素药物涂层球囊是组织相容性优良、生物降解、包封效率高,载药量控制稳定,粒径小,体外释放药物恒定、效果满意的药物球囊。