药物洗脱性支架的研究近况

【摘要】 自支架应用于人体以来，相当高(10 %～50 %) 的支架内再狭窄(In-stent tenosis rate， ISR) 率，一直是阻碍其发展的最主要因素。药物洗脱性支架的出现大大降低了ISR的发生率。本文就药物洗脱性支架的研究进展概述如下。

【关键词】 药物洗脱性支架；介入；支架内再狭窄；冠心病

冠状动脉支架植入术是冠心病治疗中一种有确切疗效的重要手段。但相当高的ISR限制了支架植入术的发展。在2001年9月瑞典斯特哥尔摩召开的欧洲心脏病年会上公布了RAVEL的实验结果：与普通支架相比，雷帕霉素洗脱支架组的7个月再狭窄率为零。同年12月，药物洗脱支架（DES）被列为当年美国心脏病协会十大研究进展的榜首。DES利用支架的包被物质作为载体， 携带一定浓度的具有防止内膜增生作用的药物，并使其缓慢、稳定的释放， 达到预防再狭窄的目的。

1 DES的概述

PCI术后支ISR的机制主要是支架植入过程中支架（或球囊）损伤血管后一系列反应造成的，主要包括4种反应：血栓的形成；细胞的炎性反应；平滑肌细胞的迁移与增生；血管的弹性回缩。DES与现今的斑块销蚀术，冠状动脉内放射治疗ISR的方法相比，具有定位准确、靶组织内药物浓度高、分布均匀、作用时间长、全身不良反应小等特点。它立足预防，兼顾治疗，具有很高的性价比。DES通过支架表面特定的载体控制释放某些抗增生的药物或基因、细胞等，与血管壁的持续作用而抑制支架术后血管内膜的过度增殖，从而降低再狭窄的发生。它包括3个部分组成：支架系统、基质、药物。

2 支架系统——药物的运输载体

血管内支架最初被设计成具有支撑作用的结构，而不是携带药物的运输载体。裸支架的完美标准为：较佳的生物力学相容性、输送时良好的弯曲血管通过性、撑开后有足够的支撑强度和优良的血管顺应性、及病变部位良好的定位性和对血管壁的最小损伤性等。现在主要是将支架涂层以能够携带足量的药物，并且能够均匀的释放到周围组织中，因此药物洗脱性支架不但要具有裸支架的优点还要具有有足够大的载体面积，最小的网孔间隔，释放后的形态的改变最小等特点，以确保药物运输和后续释放的成功率。传统应用的支架材料是NiTi记忆合金和316L不锈钢材料，这两种金属材料有着较好的力学性质，被广泛应用于临床中。但药物的生化特性和再狭窄的治疗窗需要更好的调整支架的载体平台，专门用来释放药物的支架正在研究设计中。

3 涂层基质——药物的释放载体

目前通常应用的是涂层物质作为药物释放载体涂在支架表面。这些涂层物质可以使药物牢固地附着在支架上而避免脱失，并能调节药物的释放过程。通过调节药物的释放，可针对再狭窄的病理生理过程应用不同的药物进行治疗。现今涂层物质有很多种，主要有：人工合成的聚合物、生物材料、无机涂层物质。此外随着基因的治疗的进展，可以携带DNA质粒的胶原涂层也越来越受到关注，它拟通过化学偶联将抗DNA 抗体固定在支架的胶原涂层膜上， 使质粒DNA 通过特异免疫反应结合在支架上， 既有可能提高支架的血液相容性， 又可能实现治疗基因的靶向定位和局部高效转染， 降低PTCA 术后再狭窄的发生。

4 涂层物质——特异性的预防再狭窄因素

理想的、能够局部释放抗再狭窄的药物应该具备良好的抑制增生的作用，并能保护血管壁的愈合。这样的成分不仅需要能具有非亲水性以便于在血管壁局部提供高的药物浓度，同时也要有亲水性的特点可以均匀的释放。针对ISR的高发因素，研究者发掘了一批用于预防ISR的药物，基因及细胞等。根据其作用，靶部位不同，分为：抗血栓药物、抗炎性药物、抗血管平滑肌细胞增殖和迁移药物、促内皮愈合药物、基因类涂层支架、血管内皮祖细胞捕获类支架。

4.1 抗血栓类药物

肝素涂层支架是最先被应用于临床与动物实验的涂层支架，Gupta V［1］等人历时9 个月对1288人进行肝素支架的研究，其中裸支架组的亚急性血栓和原发血栓产物发生率分别为 2.44% 和3.03%，而肝素涂层支架组只有0.29%和0.58%，这个大型的独立的中心实验证明了肝素洗脱性支架在真实的临床环境中可以显著的降低亚急性血栓的发生率。但因为单涂层和共价结合的肝素支架无法在局部达到较高的药物浓度及血液相容性的问题，使其不能降低ISR的发生率。Koromila G［2］等报道了包入胶囊的肝素脂质体多聚物支架促进血液相容性，这种脂质体释放低分子量肝素比其他载体更加持久（24 h还可以保持在74%～95%）。两种方法均可提高肝素的释放量从而达到局部预防ISR的目的。

阿昔单抗为血小板糖蛋白IIb/IIIa受体拮抗剂，可选择性的阻断血小板糖蛋白IIb/IIIa受体，常规应用量的情况下，阻断率高达80%，因此能抑制血小板的凝聚和黏附功能，阻滞的血栓形成，成为抗血栓支架的良好选择。Kim W［3］等进行预期随机实验，对96名急性心肌梗死的患者应用阿昔单抗涂层支架以便进一步阐述它抗再狭窄作用。阿昔单抗涂层支架组在冠状动脉造影中直径的狭窄百分比和血管丢失及超声胸骨内流量面积比裸支架组有明显改善。

4.2 抗炎性药物

地塞米松和甲基强松龙是一种类固醇药物，临床上被用来抗炎及抗纤维化，在细胞环境下，证明其有明显的抑制人类平滑肌细胞的增生和PTCA 术后血管局部炎症反应的作用，并有减少血小板内膜增生，抑制白细胞在局部的粘连、聚集，减少血小板生长因子(PDGF) 的释放，通过抑制细胞因子IL-2-1β，抑制核蛋白生成的作用，而核蛋白是细胞生长不可缺少的部分，从而使细胞生长停滞，抑制成纤维细胞和巨噬细胞连接铁蛋白，而影响细胞外基质的合成。Mut-Vitcu B分别在12、24、48、72 h观察地塞米松支架对炎性反应的抑制，发现65%的地塞米松支架病人24 h的峰值和72 h的C反应蛋白都低于标准线［4］。

4.3 抗血管平滑肌增殖和迁移药物

4.3.1 雷帕霉素涂层支架

雷帕霉素是天然的大环内酯类抗生素，是一种细胞免疫抑制剂。体外实验显示极低浓度的雷帕霉素即可抑制PDGF诱导的平滑肌细胞增殖。其主要通过抑制细胞由G1 期向S 期的转化而实现增生抑制作用。Moses JW［5］等人采用双盲法在美国中心选了1 058例患者（其中糖尿病占26%，平均病变长度14.8 mm，平均病变直径2.8 mm）以术后270 d靶血管失败［心性死亡、心肌梗死、靶血管再次重建(TVR)］为临床终点进行了测试Cyper支架的SIRIUS实验，实验结果显示SES使ISR由35.4%下降到3.2%。随后德国学者Joachim Schofer和加拿大学者Eric Schampaert分别又进行了E-SIRIUS和C-SIRIUS实验，进行汇总后分析后产生了NEW-SIRIUS，与SIRIUS相比NEW-SIRIUS的临床效果更佳。Weisz G［6］对SIRIUS实验的患者进行了为期2年的随访，SES支架组在心脏不良事件和靶血管的失败率为10.1%、12.0%，而裸支架组为26.7%，24.4% (P< 0.0 001)，但两组在心肌梗死、支架血栓发生率上无差别。

RESEARCH实验 Lomos PA等为了评价de novo（病变长度<18 mm、直径2.5～3.5 mm）病变无限制使用SES支架和普通支架在术后12个月的结果，在Rotterdam心脏医院对958人（其中SES支架组508人，裸支架组450人）进行了临床实验，SES组1年的死亡、心肌梗死、TLR、TVR的发生率明显低于对照组，这种变化主要来源于SES支架组的TVR降低（5.1%与10.9% P=0.007）。Ong AT对RESEARCH实验患者进行了2年的随访，SES支架组的主要心脏不良事件发生率为15.4%，裸支架组为22%，两组的血管重建危险率为8.2%和14.8%(P=0.002)，证明了2年内SES支架对比裸支架（BMS）依然有效［7］。

4.3.2 雷帕霉素衍生物支架

ABT-578是雷帕霉素新型衍生物，它的主要作用是通过阻断mTOR细胞的的调节蛋白来抑制平滑肌细胞的增生，药物动力学显示它可以降低血管成型手术和支架植入后的反应性内膜增生。以此药物基础建立ENDEAVOR （ABT-578 eluting stent）支架系统。ENDEAVORⅠ实验：对100名患有de novo冠状动脉损伤的的病人进行4个月的随访观察，主要心血管不良事件的发生率为2%［8］。随后多中心、随机的ENDEAVORⅡ实验囊括了1 197例病人，其中对比裸支架组的32.7%再狭窄率，药物组的只有9.5%［9］。

霉酚酸是在培养的青霉菌中获得的一种抗生素，是一种免疫抑制剂，被用在肝肾移植方面，具有了抗炎、抗增生的作用。霉酚酸洗脱支架（mycophenolic acid -eluting Duraflex stents MPA）在猪冠状动脉过度牵拉模型可以显著的减少内膜的过度增生，但在对155名de novo患者（MPA 慢释放50；MPA 调节释放 55；BMS 50）进行30 d、6个月、12个月的观察，并未发现MPA支架与对照组对冠状动脉损伤上有差异［10］。

4.3.3 紫杉醇支架

紫杉醇是一种细胞毒性药物 ，通过阻止微管断裂而阻断细胞分裂 ，造成细胞死亡 ，从而阻止平滑肌细胞增生而减少再狭窄，紫杉醇高度脂溶性，可被细胞迅速吸收并对细胞产生长久的影响。ELUTE实验对190名病人植入紫杉醇支架，研究紫杉醇剂量递增效果（0.2、0.7、1.4 mg/mm2和2.7 mg/mm2 ），发现这几种支架都可以降低再狭窄率，但中等剂量和高剂量组却无显著性差异。目前普遍应用的是单层多聚体Taxus SR（slow release） 和Taxus MR（moderate release）支架，Tanabe K［11］等对536个病人进行了双盲的TAXUS Ⅱ实验，实验显示：SR 支架组和MR支架组与裸支架组相比在血管超声中抑制血管内膜增生（NIHA）有显著差异。Aoki J［12］对其进行2年的随访，发现SR和MR支架对血管内膜增生依然有强烈的抑制作用，但支架外的血管内膜增生却有明显的剂量依赖效应。随机、双盲的TaxusⅣ实验录入1 314例病人，9个月后药物组的再狭窄率与对照组相比有显著性意义［13］。TAXUS-V 和TAXUS-VI继续研究紫杉醇支架应用于长病变的小血管安全性获得了很好的效果。

4.3.4 其他抗血管平滑肌细胞增殖和迁移的支架

细胞外基质是构成再狭窄病变的主要成分，因此，也就成为抗再狭窄治疗方法的潜在靶目标。基质金属蛋白酶(MMP)，特别是MMP-2和MMP-9，可以消化胶原质并促进平滑肌细胞的迁移。巴马司他（Batimastat）一种非特异性的MMP抑制剂，可以抑制细胞外基质的降解，进而抑制动脉损伤后的血管平滑肌细胞的增生和迁移。Araujo CM［14］在2001年10月至2002年4月对34个病人进行巴马司他支架的研究，虽然有良好的安全性，但却在冠状动脉再狭窄部分无明显作用。

NO是生物活性非常广泛的血管活性物质，具有抗血管平滑肌细胞和血小板凝聚的作用，Yoon JH［15］等采用硝普钠作为NO释放前体的聚氨基甲酸酯支架，研究对猪冠状动脉疾病模型的作用，虽然没有降低内膜增生，但为其他可以修复组织再狭窄反应性的多聚体支架提供了借鉴。

酪氨酸活性酶既是横跨膜的、又是细胞内的蛋白质激活酶。这些激活酶是组成调节增生、分化和成熟细胞的特定功能细胞信号转导的基础物资。AGL-2043是血管内皮细胞生长因子（PDGF）β受体酪氨酸激酶，Kit、Flt抑制剂，可抑制平滑肌细胞的增生，迁移，降低支架内再狭窄。Banai S［16］对13 只小型猪植入生物降解聚乳酸携带AGL-2043，11只空白对照，28 d后AGL-2043组与对照组相比新生内膜和支架内狭窄分别降低44%和50%，独立管腔区域增加57%。在损伤分数或炎性分数分别没有明显差别，但在支架内损伤百分比标准化后，支架内狭窄的百分比不同有显著差别（P=0.0008）。

4.4 促内皮愈合药物类支架

血管内皮的剥脱和功能紊乱在血管介入治疗中是很常见的，并同血管内血栓形成和再狭窄密切相关。血管内皮功能的及时修复可以将再狭窄在刚发生之时就停止。因此在支架上涂有促内皮愈合药物在理论上可以降低再狭窄的发生率。17β雌二醇（17-beta-Estradiol）可以抑制最内膜增殖的，同时具有加速内皮细胞修复作用。与其他抗再狭窄药物不同，雌二醇通过延迟内皮的再生而避免支架内再狭窄的发生。Abizaid A［10，17］491-495对30名病人进行了3个月的随访，所有病人中只有两个病人支架内狭窄超过50%，一人局灶内支架再狭窄。所有病人均无弥散再狭窄而要求血运重建、无任何心血管不良事件。

4.5 EPC（endothelial progenitor cell）捕获支架

EPC为血管内皮祖细胞，它来源于骨髓，是能直接分化为血管内皮细胞的前体细胞，不仅参与胚胎血管生成，而且最近研究发现其也参与出生后的血管新生过程，在局部缺血组织的新血管形成和损伤血管的重新内皮化方面发挥重要作用。EPC支架采用支架上依附血管内皮祖细胞的抗体进而捕获血液中的血管内皮祖细胞，是血管内皮祖细胞集中于支架植入部分对支架区域的损伤血管进行修复。Aoki J［18］报道了16名病人成功植入血管内皮祖细胞捕获支架，9个月仅有一例症状介导心脑血管的不良事件发生，尽管只服用一个月的氯吡格雷，但6个月无心脑血管的不良事件发生。血管照影显示平均官腔丢失为0.63 +/- 0.52 mm，血管阻塞率为27.2 +/- 20.9%。实验初步说明了血管内皮祖细胞捕获支架的安全行和有效性，但仍需进一步研究血管内皮祖细胞捕获支架对心血管病变的作用。

4.6 基因涂层支架

基因治疗是医药领域最新的发展领域，它也有可能为心血管的疾病提供新的治疗方法。目前对心血管疾病基因治疗主要是通过基因转导改变血管细胞和心肌细胞的性质，使其对某种病理蛋白过表达或抑制其表达而实现抑制球囊扩张后和支架植入后的再狭窄和内膜增生。目的基因特定在靶血管部位停留，对血管内皮或心肌进行转染需要一个释放和运输载体，支架无疑成为首选。Walter DH［19］等对40只非高胆固醇和16只高胆固醇的兔子进行了血管内皮生长因子-2（VEGF-2）涂层支架的植入，在10 d后VEGF-2支架组的内皮修复就明显高于对照组98.7+/-1% vs 79.0+/-6%， P<0.01)。3个月血管超声显示血管横截面积为（4.2+/-0.4 vs 2.27+/-0.3 mm， P<0.001）有显著性差异、血管横截面积狭窄与对照相当的低（23.4+/-6 vs 51.2+/-10， P<0.001），VEGF-2支架为预防再狭窄又开拓了新的领域，除VEGF-2基因外还有很多的治疗心血管疾病的基因已成功的被转染，如前列腺素合酶和一氧化氮合酶均在体外转染成功，并可以表达相应的蛋白和mRNA，随着冠心病基因机制的逐渐明朗。未来基因治疗将在心脏疾病治疗领域起到更加重要的作用。

5 DES展望

随着科学技术的进步，应对DES支架的三组成部分进行改进，在支架材料方面，应增加支架的弹性，降低其刚性，从而减少其对血管壁的损伤。在涂层基质方面可以采用生物相容性好的物质作为涂层，以降低支架引起的炎性反应和一系列不良事件。涂层药物的选择应在药物动力学方面互补并合理联合组合以期产生最好的效果。此外DES在循证医学角度上，DES支架还应更加个体化，以期减少支架的不良反应及后遗效应。