肝素涂层支架的研究进展
作者：李 妍 李志立 贾国良
单位：第四军医大学西京医院心内科， 陕西 西安 710032
关键词：
心血管病学进展990607
文章编号：1004-3934(1999)06-0339-02
中图分类号：R608
文献标识码：A
Advance in Research of Heparin-Coated Stents
LI Yan,LI Zhi-li, JIA Guo-liang
, http://www.100md.com
(Department of Cardiology,Xijing Hospital of Fourth Military Medical University, Shanxi Xian 710032)
自1987年Sigwart等[1]报道冠脉内安放支架以来，已有十余年历史，主要用于PTCA术疗效不满意或治疗术后并发内膜撕脱、夹层导致的急性血管闭塞及PTCA术后再狭窄。冠脉内安放支架具有成功率高，疗效明显，适应性强等特点，但由于支架本身作为一种金属异物，有致血栓形成和异物反应性，术后亚急性血栓形成和再狭窄仍是两大主要并发症。近年来，各种更加符合血流动力学和更佳适应性的支架正在进行实验研究，新近出现的肝素涂层支架已应用于临床，并初步证实可以降低亚急性血栓形成的发生率，并减少因大量抗凝剂使用而带来的出血并发症。
1 肝素涂层支架的构造
肝素涂层支架属于药物洗脱性多聚物涂层支架(drug-eluting)。即在金属支架表面涂以某种多聚物，并在此基础上结合一种有治疗作用的药物或抗体，如肝素、腺苷酸环化酶激活剂(forskolin)[2]，将药物运送到病变部位，提高局部药物浓度，达到治疗目的。
, 百拇医药
将肝素结合于多聚物表面有多种方法，最简单的是将肝素溶液吸附于生物材料表面，但带有高度负电荷的肝素分子以离子间静电引力与多聚物结合，无法控制其释放率[3]。另一方法是使肝素分子成为多聚物分子的组成部分(“表面移植”)或控制性地释放入血管，早期使肝素结合于多聚物表面后常常使肝素的活性降低[4]。
1983年Larm[5]将肝素分子部分降解，形成尾端有活性的醛基，其尾端通过末端连接法(end-point attachment)共价结合于涂层物质多聚胺上，另一端伸入血流，仍保留结合抗凝血酶Ⅲ(AT-Ⅲ)的活性位点。许多研究证明，这种方法是目前最佳方式。不同的支架多聚物材料及其结合的活性肝素分子数量不同。
1.1 Palmaz-Schatz肝素涂层支架[6-9]：Palmaz-Schatz支架为不锈钢刻蚀而成，带关节连接。不锈钢表面涂以多聚物，分三层，内外两层为多聚胺，中层为硫酸葡聚糖。部分降解肝素的醛基与外层多聚胺共价结合，另一端保留了AT-Ⅲ结合位点的活性序列。每个支架的肝素活性通过测定其与抗凝血酶的结合活性确定，以pmol/支架表示。
, http://www.100md.com
1.2 高活性肝素涂层支架[10]：一般经末端连接结合多聚物的肝素分子中有15%具有高亲和力的AT-Ⅲ结合位点。通过对肝素分子进行化学修饰及选择有高亲和力片段的分子，可提高支架的肝素活性。
1.3 Cragg肝素涂层支架[6]：Cragg为镍-钛合金制成的自扩式支架，表面覆盖一层聚酯纤维，低分子肝素包被其上。目前报道肝素活性有5pmol、10pmol、20pmol，多聚物材料有多聚胺、多聚氨基甲酸乙脂脲聚酯纤维、绦纶。
2 肝素涂层支架的特性
2.1 肝素的生物特性：肝素是硫酸葡萄糖胺糖，由葡萄糖醛酸糖和葡萄糖胺组成，高度带负电荷。通过其特定戊糖序列与抗凝血酶Ⅲ(AT-Ⅲ)1∶1结合，使之构型改变，大大增加其抗Xa为主的抗凝活性。低分子量肝素(<5400 Dalton[<5.4×103u])不被血栓形成中血小板因子4(PF4)灭活，使抗凝效果更佳，肝素还可促进组织因子抑制物(TFI)释放(达平时血浆浓度的3倍)，协同抗凝；促进内皮细胞释放纤溶酶原激活物，增强纤溶。静脉注射肝素的血浆半衰期为0.5～1h，低分子肝素可达2～4h[11]。
, 百拇医药
2.2 肝素涂层支架的抗血栓形成作用：de Scheerder[10]报道，在大鼠颈动静脉短路模型上，以125I标记纤维蛋白原和51Cr标记血小板研究支架内血栓形成。30min时，普通支架组125I，51Cr活性明显高于肝素支架组；血栓重量是肝素支架组的3倍。Hardhammar[7]报道，在猪的正常冠脉安放三组不同活性的肝素涂层Palmaz-Schatz支架，30例未发生血栓，而普通支架组27例9例发生血栓。Stratienko[8]在兔的髂动脉安放肝素支架，较普通支架组支架表现血栓面积小。van der Giesson[9]报道，在猪的模型上，肝素支架组无一例支架内血栓事件发生(猝死或心肌梗死)，而普通支架组19例中有7例发生。以上研究表明，在动物模型中，肝素支架有明显抗血栓作用。
Benestent Ⅱ pilot研究是为了评价肝素涂层支架和抗血小板联合治疗的患者，延迟或废除抗凝治疗的安全性[12]。实验分4组，除术中均使用10 000U肝素外，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组在拔除鞘管后6、12、36小时开始再次静滴相同剂量肝素，术后继续使用双香豆素3日，阿斯匹林6个月，Ⅳ组术后仅使用抵克力得约1个月。结果在所有202例肝素支架中，均未发现亚急性血栓形成，各组需治疗的出血并发症依次为7.9%、5.9%、4%、0%，表明肝素支架有很好的适应性，有效防止血栓形成，且有可能降低或废除术后肝素等抗凝剂的应用。
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2.3 抗再狭窄作用：动物实验表明，肝素支架植入后4周，组织学检查动脉内膜增厚较普通支架明显，但12周时程度相似[7]。de Scheerder[10]也报道，两种支架导致内膜增生程度相似，高活性肝素支架对远期再狭窄的影响尚需大规模研究。
2.4 生物相容性：生物相容性是指支架与血液之间的作用及血管壁的反应程度。肝素支架主要依靠抑制凝血系统激活，加强对已激活凝血酶的抑制，防止血小板粘附等机制来减轻支架与血液的作用[13]。血管壁对支架的反应主要表现为炎症反应。Scharmannk et al[14，15]比较了肝素绦纶涂层支架、普通绦纶涂层支架、无涂层Cragg支架和无涂层温度记忆镍钛合金支架，致内膜增生及局部炎症反应的程度，经核磁共振及组织学检查发现绦纶涂层支架反应最重，无涂层支架最轻。这一结果提示炎性反应主要与涂层材料有关，这也可能是影响支架未能明显降低再狭窄的原因。目前建议不用绦纶涂层，而多聚胺及多聚氨基甲酸乙酯脲较好。
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3 肝素涂层支架降低并发症的机理
(1)金属支架一般带正电性，血液成份为负电性，所以易产生凝血，而肝素高度带负电性，因而与血液相容性较好。(2)涂层物质可缓解支架的表面张力。(3)外源性肝素的清除主要通过在较低浓度下由细胞内化后清除的饱和机制，血浆半衰期短[7]，而以共价键给于多聚物表面的肝素可持续作用，保证局部较高的浓度，抗血栓形成。(4)某些多聚物有明显的炎症反应，肝素具有抑制平滑肌增生和迁移的作用，在一定程度上减轻炎症反应，预防再狭窄。(5)提高支架安放技术及术后抗血小板治疗，可有效抑制血小板聚集和激活防止血栓形成或原有附壁血栓的进一步扩大。
参考文献
[1] Sigwart V,Puel J,Mirkovitch V,et al.Intravascular stents to prvent occlusion and restenosis after transluminal angioplasty[J].N Engl J Med,1987,316(4):701-706
, http://www.100md.com
[2] 袁晋青.几种新型血管内支架与经皮冠状动脉腔内成形术后并发症的预防[J].心血管病学进展，1997,18(4):193-196
[3] Breckwoldt WL,Beldin M,Gould K,et al.Modification of the thrombogenicity of a selfexpanding vascular stent[J].Invest Surg,1991,4(2):269-278
[4] Labarre D,Boffa MC,JozefowiczM,et al.Properties of heparin-poly(metylmethacrylate)copolymer[J].J Biomed Mater Res,1977,11(2):283-295
[5] Larm O,Larsson R,Olsson P,et al.A new non-thrombogenic surface prepared by selective covalent binding of heparin via a modified reducing terminal resedue[J].Biomater Med Devices Artif Organs,1983,11(1):161-173
, 百拇医药
[6] Herry M,Amor M,Etherenot G,et al.Initial experience with the cogg endopro systen 1 for intralmninal treatment of peripheral vascular disease[J].J Endovasc Surg,1994,9(1):31:43
[7] Havdhammar PA,van Beusekom HM,Emanuelsson HU,et al.Reduction in thrombitic events with heparin-coated Palmaz-Schatz stents in normal porcine conronary artery[J].Circulation,1996,93(3):423-430
[8] Stratienko AA,Zhu D,Lambert CR,et al.Improved thromboresistance of
, http://www.100md.com
heparin-coated Palamaz-Schatz TM coronary stents in an animal model[J].
Circulation,1993,88(4):I-596
[9] van der Giessen WJ,Hardhammer PA,van Bensekom HMM,et al.Prevention of (sub)acute thrombosis using heparin coated stents.Circulation,1994,90(4):I-650
[10] de Scheerder I,Wang K,Wilczek K,et al.Experimental study of thrombogenicity and foreign boby reaction induced by heparin-coated coronar stents[J].Circulation,1997,95(6):1549-1553
, 百拇医药
[11] 尤 蓓，于金德.低分子肝素与心血管疾病[J].国外医学.心血管疾病分册，1997,24(5):19-21
[12] Serruys PW,Emanuelsson H,van der Giessen W,et al.Heparin-coated Palmaz-Schatz stents in human coronary arteries.early outcome of the benestent-Ⅱ pilot study[J].Circulation,1996;93(3):412-422
[13] 徐国辰.血管支架的类别及其特性 [J].心血管病学进展，1995，16(2)：65-67
[14] Schurmann K,Vorwerk D,Uppenkamp R,et al.Iliac arteries:plain and
, http://www.100md.com
heparin-coated dacron-covered stent-grafts compared with noncovered
metal stnts-an experimental study[J].Radiology,1997,203(1):55-63
[15] Schurmann K,Vorwerk D,Bucker A,et al.Perigraft inflamation alone to darconcovered stent-grafts in sheep iliac arteries correlation of MR imaging and histopathologic findings[J].Radiology,1997,204(3):757-763
收稿日期：1998-07-02 修回日期：1999-09-10, 百拇医药
单位：第四军医大学西京医院心内科， 陕西 西安 710032
关键词：
心血管病学进展990607
文章编号：1004-3934(1999)06-0339-02
中图分类号：R608
文献标识码：A
Advance in Research of Heparin-Coated Stents
LI Yan,LI Zhi-li, JIA Guo-liang
, http://www.100md.com
(Department of Cardiology,Xijing Hospital of Fourth Military Medical University, Shanxi Xian 710032)
自1987年Sigwart等[1]报道冠脉内安放支架以来，已有十余年历史，主要用于PTCA术疗效不满意或治疗术后并发内膜撕脱、夹层导致的急性血管闭塞及PTCA术后再狭窄。冠脉内安放支架具有成功率高，疗效明显，适应性强等特点，但由于支架本身作为一种金属异物，有致血栓形成和异物反应性，术后亚急性血栓形成和再狭窄仍是两大主要并发症。近年来，各种更加符合血流动力学和更佳适应性的支架正在进行实验研究，新近出现的肝素涂层支架已应用于临床，并初步证实可以降低亚急性血栓形成的发生率，并减少因大量抗凝剂使用而带来的出血并发症。
1 肝素涂层支架的构造
肝素涂层支架属于药物洗脱性多聚物涂层支架(drug-eluting)。即在金属支架表面涂以某种多聚物，并在此基础上结合一种有治疗作用的药物或抗体，如肝素、腺苷酸环化酶激活剂(forskolin)[2]，将药物运送到病变部位，提高局部药物浓度，达到治疗目的。
, 百拇医药
将肝素结合于多聚物表面有多种方法，最简单的是将肝素溶液吸附于生物材料表面，但带有高度负电荷的肝素分子以离子间静电引力与多聚物结合，无法控制其释放率[3]。另一方法是使肝素分子成为多聚物分子的组成部分(“表面移植”)或控制性地释放入血管，早期使肝素结合于多聚物表面后常常使肝素的活性降低[4]。
1983年Larm[5]将肝素分子部分降解，形成尾端有活性的醛基，其尾端通过末端连接法(end-point attachment)共价结合于涂层物质多聚胺上，另一端伸入血流，仍保留结合抗凝血酶Ⅲ(AT-Ⅲ)的活性位点。许多研究证明，这种方法是目前最佳方式。不同的支架多聚物材料及其结合的活性肝素分子数量不同。
1.1 Palmaz-Schatz肝素涂层支架[6-9]：Palmaz-Schatz支架为不锈钢刻蚀而成，带关节连接。不锈钢表面涂以多聚物，分三层，内外两层为多聚胺，中层为硫酸葡聚糖。部分降解肝素的醛基与外层多聚胺共价结合，另一端保留了AT-Ⅲ结合位点的活性序列。每个支架的肝素活性通过测定其与抗凝血酶的结合活性确定，以pmol/支架表示。
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1.2 高活性肝素涂层支架[10]：一般经末端连接结合多聚物的肝素分子中有15%具有高亲和力的AT-Ⅲ结合位点。通过对肝素分子进行化学修饰及选择有高亲和力片段的分子，可提高支架的肝素活性。
1.3 Cragg肝素涂层支架[6]：Cragg为镍-钛合金制成的自扩式支架，表面覆盖一层聚酯纤维，低分子肝素包被其上。目前报道肝素活性有5pmol、10pmol、20pmol，多聚物材料有多聚胺、多聚氨基甲酸乙脂脲聚酯纤维、绦纶。
2 肝素涂层支架的特性
2.1 肝素的生物特性：肝素是硫酸葡萄糖胺糖，由葡萄糖醛酸糖和葡萄糖胺组成，高度带负电荷。通过其特定戊糖序列与抗凝血酶Ⅲ(AT-Ⅲ)1∶1结合，使之构型改变，大大增加其抗Xa为主的抗凝活性。低分子量肝素(<5400 Dalton[<5.4×103u])不被血栓形成中血小板因子4(PF4)灭活，使抗凝效果更佳，肝素还可促进组织因子抑制物(TFI)释放(达平时血浆浓度的3倍)，协同抗凝；促进内皮细胞释放纤溶酶原激活物，增强纤溶。静脉注射肝素的血浆半衰期为0.5～1h，低分子肝素可达2～4h[11]。
, 百拇医药
2.2 肝素涂层支架的抗血栓形成作用：de Scheerder[10]报道，在大鼠颈动静脉短路模型上，以125I标记纤维蛋白原和51Cr标记血小板研究支架内血栓形成。30min时，普通支架组125I，51Cr活性明显高于肝素支架组；血栓重量是肝素支架组的3倍。Hardhammar[7]报道，在猪的正常冠脉安放三组不同活性的肝素涂层Palmaz-Schatz支架，30例未发生血栓，而普通支架组27例9例发生血栓。Stratienko[8]在兔的髂动脉安放肝素支架，较普通支架组支架表现血栓面积小。van der Giesson[9]报道，在猪的模型上，肝素支架组无一例支架内血栓事件发生(猝死或心肌梗死)，而普通支架组19例中有7例发生。以上研究表明，在动物模型中，肝素支架有明显抗血栓作用。
Benestent Ⅱ pilot研究是为了评价肝素涂层支架和抗血小板联合治疗的患者，延迟或废除抗凝治疗的安全性[12]。实验分4组，除术中均使用10 000U肝素外，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组在拔除鞘管后6、12、36小时开始再次静滴相同剂量肝素，术后继续使用双香豆素3日，阿斯匹林6个月，Ⅳ组术后仅使用抵克力得约1个月。结果在所有202例肝素支架中，均未发现亚急性血栓形成，各组需治疗的出血并发症依次为7.9%、5.9%、4%、0%，表明肝素支架有很好的适应性，有效防止血栓形成，且有可能降低或废除术后肝素等抗凝剂的应用。
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2.3 抗再狭窄作用：动物实验表明，肝素支架植入后4周，组织学检查动脉内膜增厚较普通支架明显，但12周时程度相似[7]。de Scheerder[10]也报道，两种支架导致内膜增生程度相似，高活性肝素支架对远期再狭窄的影响尚需大规模研究。
2.4 生物相容性：生物相容性是指支架与血液之间的作用及血管壁的反应程度。肝素支架主要依靠抑制凝血系统激活，加强对已激活凝血酶的抑制，防止血小板粘附等机制来减轻支架与血液的作用[13]。血管壁对支架的反应主要表现为炎症反应。Scharmannk et al[14，15]比较了肝素绦纶涂层支架、普通绦纶涂层支架、无涂层Cragg支架和无涂层温度记忆镍钛合金支架，致内膜增生及局部炎症反应的程度，经核磁共振及组织学检查发现绦纶涂层支架反应最重，无涂层支架最轻。这一结果提示炎性反应主要与涂层材料有关，这也可能是影响支架未能明显降低再狭窄的原因。目前建议不用绦纶涂层，而多聚胺及多聚氨基甲酸乙酯脲较好。
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3 肝素涂层支架降低并发症的机理
(1)金属支架一般带正电性，血液成份为负电性，所以易产生凝血，而肝素高度带负电性，因而与血液相容性较好。(2)涂层物质可缓解支架的表面张力。(3)外源性肝素的清除主要通过在较低浓度下由细胞内化后清除的饱和机制，血浆半衰期短[7]，而以共价键给于多聚物表面的肝素可持续作用，保证局部较高的浓度，抗血栓形成。(4)某些多聚物有明显的炎症反应，肝素具有抑制平滑肌增生和迁移的作用，在一定程度上减轻炎症反应，预防再狭窄。(5)提高支架安放技术及术后抗血小板治疗，可有效抑制血小板聚集和激活防止血栓形成或原有附壁血栓的进一步扩大。
参考文献
[1] Sigwart V,Puel J,Mirkovitch V,et al.Intravascular stents to prvent occlusion and restenosis after transluminal angioplasty[J].N Engl J Med,1987,316(4):701-706
, http://www.100md.com
[2] 袁晋青.几种新型血管内支架与经皮冠状动脉腔内成形术后并发症的预防[J].心血管病学进展，1997,18(4):193-196
[3] Breckwoldt WL,Beldin M,Gould K,et al.Modification of the thrombogenicity of a selfexpanding vascular stent[J].Invest Surg,1991,4(2):269-278
[4] Labarre D,Boffa MC,JozefowiczM,et al.Properties of heparin-poly(metylmethacrylate)copolymer[J].J Biomed Mater Res,1977,11(2):283-295
[5] Larm O,Larsson R,Olsson P,et al.A new non-thrombogenic surface prepared by selective covalent binding of heparin via a modified reducing terminal resedue[J].Biomater Med Devices Artif Organs,1983,11(1):161-173
, 百拇医药
[6] Herry M,Amor M,Etherenot G,et al.Initial experience with the cogg endopro systen 1 for intralmninal treatment of peripheral vascular disease[J].J Endovasc Surg,1994,9(1):31:43
[7] Havdhammar PA,van Beusekom HM,Emanuelsson HU,et al.Reduction in thrombitic events with heparin-coated Palmaz-Schatz stents in normal porcine conronary artery[J].Circulation,1996,93(3):423-430
[8] Stratienko AA,Zhu D,Lambert CR,et al.Improved thromboresistance of
, http://www.100md.com
heparin-coated Palamaz-Schatz TM coronary stents in an animal model[J].
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[9] van der Giessen WJ,Hardhammer PA,van Bensekom HMM,et al.Prevention of (sub)acute thrombosis using heparin coated stents.Circulation,1994,90(4):I-650
[10] de Scheerder I,Wang K,Wilczek K,et al.Experimental study of thrombogenicity and foreign boby reaction induced by heparin-coated coronar stents[J].Circulation,1997,95(6):1549-1553
, 百拇医药
[11] 尤 蓓，于金德.低分子肝素与心血管疾病[J].国外医学.心血管疾病分册，1997,24(5):19-21
[12] Serruys PW,Emanuelsson H,van der Giessen W,et al.Heparin-coated Palmaz-Schatz stents in human coronary arteries.early outcome of the benestent-Ⅱ pilot study[J].Circulation,1996;93(3):412-422
[13] 徐国辰.血管支架的类别及其特性 [J].心血管病学进展，1995，16(2)：65-67
[14] Schurmann K,Vorwerk D,Uppenkamp R,et al.Iliac arteries:plain and
, http://www.100md.com
heparin-coated dacron-covered stent-grafts compared with noncovered
metal stnts-an experimental study[J].Radiology,1997,203(1):55-63
[15] Schurmann K,Vorwerk D,Bucker A,et al.Perigraft inflamation alone to darconcovered stent-grafts in sheep iliac arteries correlation of MR imaging and histopathologic findings[J].Radiology,1997,204(3):757-763
收稿日期：1998-07-02 修回日期：1999-09-10, 百拇医药