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编号:10240260
血管内放射抑制猪冠状动脉球囊损伤后血管重塑的机制
http://www.100md.com 《军医进修学院学报》 2000年第3期
     作者:何昆仑 文应峰 高焱章 陈练 盖鲁粤 黄大显 王所亭

    单位:何昆仑 文应峰 高焱章 陈练 盖鲁粤 黄大显 王所亭(解放军总医院心内科,北京 100853);高焱章(河南省南召县公疗医院心内科,河南 474650)

    关键词:血管内放射;血管成形术;血管重塑;小型猪

    军医进修学院学报000321 [摘要] 目的:探讨血管内放射对冠状动脉内介入治疗后血管重塑的抑制作用。方法:通过小型猪冠状动脉球囊扩张术后再狭窄动物模型,采用形态学、组织学方法和α-平滑肌肌动蛋白(α-smooth muscle actin,α-SMA)免疫组织化学染色方法,观察了192Ir血管内放射治疗对血管重塑的影响。结果:血管内放射治疗后分别显著增加了球囊扩张术后 30 d 血管周长、血管腔周长和管腔面积,血管内放射显著减少了术后 30 d 外膜α-SMA阳性细胞及外膜纤维化。结论:血管内放射治疗可能通过通过减少外膜的α-SMA阳性细胞及血管外膜纤维化,抑制球囊扩张术后血管重塑的过程。
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    中图号:R54 文献标识码:A

    文章编号:1005-1139(2000)03-0223-03

    Endovascular radiation inhibits neointima formation after coronary artery balloon injury in swine

    HE Kun-Lun, WEN Ying-Feng, GAO Yan-Zhang, CHEN Lian, GAI Lu-Yue, HUANG Da-Xian, WANG Suo-Ting

    (Department of Cardiology, PLA General Hospital, Beijing, 100853, China)

    Objective:To determine if Endovascular radiation will be effective in inhibiting vascular remodeling after coronary intervention. Methods:Twelve swine underwent coronary balloon overstretch. The radiation delivery system was used to deliver 20 Gy to dilated segment in the seven swine. All animals were given aspirin (325 mg) daily and were killed at 30 days. Cross-sections were used to perform computer-based morphometric analysis and immunohistochemistry(α-actin) stain. Results:Vessel perimeter, lumen perimeter, and lumen area were increased significantly in the irradiated segments. There were fewer α-actin-positive cells in the adventitia of the irradiated vessels than in nonirradiated controls.Conclusion:Endovascular radiation demonstrated a favorable effect on late remodeling by reducing α-actin positive cells and preventing the fibrosis in the adventitia.
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    Key words:endovascular radiation;angioplasty;vascular remodeling; chinese mini-swine

    动物研究表明血管内放射能够抑制球囊扩张术后新生内膜形成[1]。本研究通过小型猪再狭窄动物模型,采用组织化学染色方法,探讨血管内放射对血管纤维化和血管重塑的影响。

    1 材料和方法

    1.1 动物及分组 小型猪 12 头,购自中国农业大学,体重 20~30 kg,雌雄不限。分为对照组(n=5)和实验组(n=7)。

    1.2 实验仪器 Philips DIGNOST 96 数字减影机;HPIAS-1000 图象分析系统;指引导管(7 F JL 3.5, Cordis brite tip),球囊导管(3.5 mm× 30 mm, Viva SCIMED)。冠状动脉内铱-192(192Ir)放射治疗系统由中国原子能研究院研制:192Ir线源(活度在 350 mCi ~ 419 mCi)直径为 0.5 mm,长度 30 mm,与0.035英寸导丝(长 280 cm)连接。
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    1.3 主要试剂 鼠抗人单克隆抗体α-平滑肌肌动蛋白(α-smooth muscle actin, α-SMA)、标准链霉菌抗生物素蛋白-过氧化物酶亲和免疫组化(S-P)试剂盒和二氨基联苯胺(DAB)购自北京中山生物技术公司。余购自北京化学试剂公司。

    1.4 放射源的剂量测定[2] 以距放射源中心 2 mm 处为参考点,放射治疗剂量为 20 Gy,放射治疗剂量通过理论计算(Monte Carlo方法)和实际测量(慢感光胶片)确定。

    1.5 血管内放射治疗后装治疗机 由天津大学研制,其原理为电机驱动放射源,以机械手代替人手,通过输源管将放射源迅速传送到治疗区域,减少操作者的放射暴露。完成治疗后自动回收放射源。

    1.6 小型猪冠状动脉球囊扩张术[1] 12 头小型猪,术前 1 d 开始每天给予阿司匹林 325 mg 直到处死动物,静脉麻醉,切开右股动脉,插入7F动脉鞘,对左前降支和回旋支近中段行过大球囊扩张术,球囊与动脉直径之比为 1.3∶1,扩张 3 次,每次 30 s,间隔为 1 min,扩张压力 608.1~1418.5 kPa,扩张前后行冠状动脉造影评价血管通畅性和损伤程度。结束时结扎右股动脉。标准实验室饮食,不含脂和胆固醇。
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    1.7 球囊扩张术后冠状动脉内放射治疗 7 头小型猪在球囊过度扩张术后即刻将 4F USCI Probing Catheter(作为输源管)置于扩张血管段的远端,然后将带有192Ir放射源的导丝插入 4F USCI导管内,并通过手动或后装机推进,使放射源驻留在目标血管段,放射源的远端一直在 4F USCI导管内,避免对动脉的机械性损伤。其余 5 头小型猪接受假源(导丝的粗细及驻留时间同放射治疗动物)。余同小型猪冠状动脉球囊扩张术。照射时间多在 10~17 min,放射剂量为 20 Gy。

    1.8 猪冠状动脉福尔马林原位灌注[1] 在术后 30 d 处死动物,快速取出心脏。10% 缓冲甲醛液对左冠状动脉灌注 15 min 分钟,压力为 13.3 mmHg,甲醛液固定 3 天后,将带有少许心肌的血管切成 4 mm 长的血管段,常规脱水、透明、石蜡包埋、切片(4 μm厚度),行苏木精和伊红(HE)、Masson Trichrome(MT)和Verhoeff-Van Gieson(VVG)染色。
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    1.9 血管重塑测量方法[3] 通过计算机的形态测量方法,对HE、MT和VVG染色切片测量血管周长(外弹力膜周长)、血管腔周长和管腔面积。

    1.10 免疫组织化学染色 采用S-P法。组织切片经二甲苯脱蜡和系列酒精脱水后,室温下 3% 过氧化氢甲醇溶液处理 5 min。用小牛血清稀释一抗,稀释浓度按说明书。加一抗工作液后于 4 ℃ 过夜。加生物素化二抗工作液于 37 ℃ 孵育 60 min。最后加含 0.3% 过氧化氢稀释的DAB在室温下染色 10 min,再用苏木素轻度复染。以TBS代替一抗作阴性对照;以血管中膜平滑肌作自身阳性对照,以胞浆内棕黄色颗粒为阳性,不着色为阴性。

    1.11 统计方法 所有数据均用平均数±标准差(x±s)表示,采用单因素方差分析方法作统计学处理。

    2 结 果

    2.1 血管内放射对血管重塑的影响 球囊扩张术后 30 d,放射治疗组血管周长(外弹力膜周长)、管腔周长及血管腔面积均分别比对照组明显增加(48.2%,78.8%, 88.9%;P<0.01,附表)。
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    附表 血管内放射对球囊扩张术后血管重塑的影响 组 别

    小型猪

    (头)

    动脉

    (支)

    血管周长

    (mm)

    血管腔周长

    (mm)

    血管腔面积

    (mm2)

    对 照 组
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    5

    7

    5.8±1.2

    3.3±1.5

    1.8±0.7

    放射治疗组

    6

    6

    8.6±1.8*

    5.9±1.4*

    3.4±1.1*

    与对照组比较,*P<0.01
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    2.2 α-SMA免疫组织化学结果 球囊扩张术后 30 d,血管损伤处外膜出现大量的α-SMA阳性细胞,外膜纤维化明显(图 1);而血管内放射明显减少了术后 30 d 外膜α-SMA阳性细胞和外膜纤维化(图 2)。

    图1 球囊扩张术后30d,α-SMA免疫组化结果(×4)

    图2 血管内放射对血管外膜α-SMA阳性细胞的影响

    3 讨 论

    1997 年Teirstein等[4]报道在冠状动脉植入支架后,通过冠状动脉内放射治疗能够明显降低 6 个月再狭窄率。随后Condado等[5]和Vein等[6]也报道血管内放射治疗能明显降低PTCA术后再狭窄率。因此,血管内放射抑制再狭窄可能具有良好的应用前景。现就本实验结果讨论如下。
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    3.1 小型猪冠状动脉再狭窄动物模型 通过以过大球囊扩张猪冠状动脉,30 d 后发现所有扩张的动脉均出现了内膜增生、内弹力膜断裂、中膜撕裂、外膜纤维化和管腔狭窄等,提示损伤后的组织学表现及血管病理过程与人类再狭窄十分相似,与Schwartz等[7]报道一致。对大鼠和家兔再狭窄动物模型研究表明球囊损伤刺激中层平滑肌细胞(SMC)增殖,并迁移到内膜继续增殖,同时产生基质蛋白,最终形成新生内膜[8]。然而这种损伤很少能产生与临床再狭窄有关的管腔狭窄。

    3.2 血管内放射对血管成形术后血管重塑的影响 在球囊扩张术后 30 d,测量血管(外弹力膜)和管腔的周长,发现血管内放射治疗后血管周长、血管腔周长和管腔面积均明显增加,提示放射治疗对血管重塑具有明显的抑制作用。Waksman等[3]用同样的动物模型发现血管内放射治疗能明显增加球囊扩张术后 14 d 的血管周长、血管腔周长和管腔面积。

    最近资料[9]表明血管成形术后由外弹力膜收缩引起的血管重塑可能对再狭窄有重要作用,对猪再狭窄动物模型的研究提示内膜增生的大小不能解释血管成形术后用形态学和造影测量的管腔面积的减少。最近临床血管内超声资料支持这一观点,血管成形术前、即刻及随访的血管内超声资料表明,外弹力膜直径的减小可以解释多达66%的管腔面积的减少[10]
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    3.3 血管内放射对外膜纤维化的影响 球囊血管成形术后 30 d 对照组血管损伤处外膜出现大量的α-SMA阳性细胞,外膜纤维化明显;而血管内放射显著减少了术后 30 d 外膜α-SMA阳性细胞,减少了外膜纤维化。提示血管内放射治疗可能通过通过减少外膜的α-SMA阳性细胞、抑制血管外膜纤维化,影响血管重塑过程。

    Wilcox等[11]实验结果表明外膜α-SMA阳性细胞为肌成纤维细胞(myofibroblast),它是一种特殊的成纤维细胞(fibroblast),其超微结构介于成纤维细胞和SMC之间,尽管肌成纤维细胞缺乏高度分化的SMC特异标志,但动脉损伤后发生了细胞表型的转化,分泌α-SMA,在晚期外膜出现大量α-SMA阳性细胞及外膜纤维化,同时发现这些α-SMA阳性细胞还可迁移至内膜增殖。Scott等[9]认为外膜纤维化可能是与临床再狭窄有关的几何重塑的根本原因,损伤动脉外膜肌成纤维细胞的出现和这些细胞的收缩蛋白上调,从血管外侧收缩引起血管直径缩小,抑制血管重塑的过程。这些结果支持本实验的结论。
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    作者简介:何昆仑(1964-),男,河北省籍,军医进修学院心血管内科博士毕业,中国协和医科大学阜外心血管病医院心内科在站博士后。解放军总医院南楼二科主治医师,从事为冠状动脉内介入诊断与治疗研究,发表论文11篇。电话:(010)66937251

    [参考文献]

    [1]Wasman R, Robinson K, Crocker I, et al. Endovascular Lowdose irradiation inhibits neointima formation after coronary artery balloon injury in swine: A possible role for radiation therapy in restenosis prevention [J]. Circulation, 1995, 91:15331539.

    [2]Waksman R, Serruys PW. Handbook of vascular brachytherapy. Published in the UK in 1998 by Martin Dunitz Ltd.
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    [3]Waksman R,Rodriguez JC, Robinson KA, et al. Effect of intravascular irradiation on cell proliferation, apoptosis, and vascular remodeling after balloon overstretch injury of porcine coronary arteries [J]. Circulation, 1997, 96 (6): 19441952.

    [4]Teirstein PS, Massullo V, Jani S, et al. Catheter-based radiotheropy to inhibit restenosis after coronary stenting [J]. N Engl J Med, 1997, 336:1697703.

    [5]Condado JA, Waksman R, Gurdiel O, et al. Longterm angiographic and clinical outcome after percutaneous transluminal coronary angioplasty and intracoronary radiation therapy in human [J]. Circulation, 1997, 96:727732.
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    [6]Verin V, Urban P, Popowski Y, et al. Feasibility of intracoronary irradiation to reduce restenosis after balloon angioplasty: A clinical pilot study [J]. Circulation, 1997, 95:11381144.

    [7]Schwartz RS, Murphy JG, Ewards WD, et al. Restenosis after balloon angioplasty: a practical proliferative model in porcine coronary arteries [J]. Circulation, 1990, 82:21902200.

    [8]Pauletto P, Sartore S, Pessina AC, et al. Smoothmusclecell proliferation and differentiation in neointima formation and vascular restenosis [J]. Clinical Science, 1994, 87: 467479.
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    [9]Scott NA, Cipolla GD, Ross CE, et al. Identification of a potenial role for the adventitia in vascular lesion formation after balloon overstrech injury of porcine coronary arteries [J]. Circulation, 1996, 36: 21782187.

    [10]Mintz GS, Popma JJ, Pichard AD, et al. Arteral remodelling after coronary angioplasty:a serial intravascular ultrasound study [J]. Circulation, 1996, 94: 3543.

    [11]Wilcox JN, Waksman R, King SB, et al. The role of the adventitia in the arteral response to angioplasty: the effect of intravascular radiation [J]. Int J Radiation Oncology Biol Phs, 1996, 36(4):789796.

    收稿日期:1999-10-28; 修回日期:1999-11-16, 百拇医药