【摘要】 目的: 研究不同通透性外支架对抑制移植血管再狭窄作用的差别,探讨外支架的结构特性. 方法: 选取24只健康成年犬,游离适当长度的股静脉并与相应动脉进行替换移植,根据材料的不同(厚0.5 mm的涤纶补片及厚0.4 mm和0.15 mm的聚乙醇酸(pga)补片)制成3种不同通透性的非限制性外支架,将其包绕于移植血管,分组进行对比研究,术后4,6 wk分别切取标本对比移植血管管壁厚度变化及细胞增殖情况. 结果: 术后 4,6 wk,0.15 mm及0.4 mmpga外支架组相应管壁的内膜厚度4 wk: (45±5)mm,(43±11)mm;6 wk:(77±6)mm,(71±9)mm. 中膜厚度4 wk:(48±8)mm,(42±7)mm;6 wk: (71±4 mm),(53±6)mm,显著低于相应对照组内膜厚度4 wk:(89±8) mm;6 wk: (145±9)mm;中膜厚度4 wk:(83±7)mm;6 wk:(123±12)mm(p<0.05). 各支架组增殖细胞核抗原(pcna)阳性细胞数各阶段均低于对照组;pga外支架组pcna阳性细胞数低于涤纶外支架组. 结论: 大通透性的非限制性可降解pga外支架能在血管移植术后显著减轻血管壁增厚.
【关键词】 静脉/移植;支架;冠状动脉再狭窄;新生内膜
0引言
冠状动脉(coronary artery bypass graft,cabg)旁路移植术作为治疗冠状动脉阻塞性疾病的经典术式至今仍广泛使用. 然而,当大隐静脉被移植到动脉系统后,血管壁进行性的内膜与中膜增厚,以及在此基础上形成的粥样硬化,最终降低了其远期通畅率[1]. 研究[2-3]表明在移植血管外放置非限制性支架能显著减轻移植血管的再狭窄,而血管外支架的孔径大小及材质材料均能对移植血管的再狭窄产生影响. 我们选取3种通透性不同的非限制性外支架,通过观察其在犬股静脉-股动脉移植模型中对移植血管增生的抑制作用的大小,以探讨其可能的机制,为血管外支架的临床应用进行有益的探索.
1材料和方法
1.1材料健康成年杂种犬24只,体质量 15~18 kg,雌雄不限,适应性饲养1 wk后用于本实验(第二军医大学实验动物中心);0.5 mm涤纶补片(上海契斯特医疗科技公司);0.4 mm,0.15 mm聚乙醇酸(polyglycolic acido, pga)补片(广州启源生物科技有限公司).
1.2方法
1.2.1实验分组根据外支架的厚度及材料的不同实验分为4组:0.15 mm pga外支架组,0.4 mm pga外支架组,0.5 mm涤纶外支架组和对照组.
1.2.2 模型制作动物麻醉后,于腹股沟下0.5 cm处触及动脉搏动,并由此向下游离股动静脉约7 cm,用温生理盐水及少量罂粟碱溶液喷洒静脉,防止静脉痉挛. 测量静脉周长后,切取中间约6 cm长静脉段,置于生理盐水溶液(含肝素1×105 u/l,罂粟碱10 g/l)中浸泡. 于显微操作平台下,用 7-0锦仑带针缝线将静脉倒置同动脉行端端吻合. 各支架组根据游离时所测量的股静脉周长,量取大于静脉周长约6 mm长并能覆盖静脉桥的补片,用7-0 缝线制成外支架套管,当完成一端动静脉吻合后将套管套入,继续完成下一个吻合口. 开放血流,检查无漏血,且搏动良好后,将套管调整好位置,并与周围组织固定,防止套管滑动,关闭手术切口. 肌注青霉素160万u. 术后3 d每日予以阿司匹林50 mg口服,青霉素160万u肌注,定期检查吻合血管搏动情况.
1.2.3标本的获取及检测分别于4,6 wk取标本. 切取中段桥路,置于生理盐水中轻柔冲洗. 将其一端结扎,另一端以 100 mmhg压力的40 g/l 甲醛充盈后结扎,置入甲醛液中保存24 h. 常规石蜡包埋、切片染色后,用smartscape生物显微图像分析软件,检测内膜,中膜厚度及滋养血管数量和分布;通过检测桥血管增殖细胞核抗原(pcna)表达,评价管壁细胞增殖情况;行弹力胶原纤维双染色,观察管壁内纤维成分变化情况;电镜下观察移植血
管及材料微观变化.
统计学处理:采用spss11.0统计软件,对管壁厚度数据进行多个样本间两两比较的studentnewmankeuls检验. 数据以 x±s表示,并以α=0.05检验水准进行双侧检验. pcna数据采用非参数的 kruskalwallis h(多个独立样本检验)和nemenyi法手工进行两两比较,p<0.05为差异有统计学意义.
2结果
各组移植血管在切取时均保持通畅,对照组移植静脉与周围组织粘连严重,支架组与周围粘连较轻,无感染及化脓阻塞表现.
2.1 移植术后血管腔改变情况he染结果显示,各组均可见内膜及中膜增生,随着时间的延长而更加明显. 平滑肌细胞增生,排列紊乱,细胞外基质堆积,各组管壁增生程度差别明显(图1);0.15 mm pga外支架组术后4 wk可见大量炎性细胞浸润于支架中(图2a);滋养血管出现在初步解体的支架中(图 2b).
a:0.15 mm pga外支架组管壁较其余各组薄,外支架已剥离; b:0.4 mm pga外支架组管壁相对较薄,且结构规则.箭头指处为残留的外支架; c:0.5 mm涤纶外支架组管壁增生较明显; d:对照组管壁明显增厚,管腔已开始狭窄; e:血管移植术前,血管管壁较薄,管腔面积大.
图1各支架组血管移植术后6 wk血管腔变化he ×10
a:大量炎性细胞浸润于支架中(上方箭头所示为炎细胞浸润;下方箭头所示为支架中的pga纤维已出现初步降解)he ×200. b:外支架周围可见滋养血管生长(箭头所示为支架外滋养血管)he ×100.
图2术后4 wk外支架周边组织病理学改变
2.2 术后移植血管中膜,内膜厚度测定对照组血管壁在术后6 wk时可见明显增厚,而支架组相应管壁的厚度则显著低于前者(p<0.05,表1). 术后 4 wk时,0.5 mm涤纶外支架组内膜与对照组内膜间厚度差异,以及中膜与0.4 mm pga外支架组中膜间厚度差异无统计学意义(p>0.05),其余各组间比较,差异均具有统计学意义(p<0.05). 术后6 wk时,各支架组间的管壁厚度差异均具有统计学意义 (p<0.05). 0.5 mm涤纶外支架组较pga外支架组管壁出现明显增厚,而0.15 mm和0.4 mm pga外支架组组间差异无统计学意义(p>0.05). 通透性大的0.15 mm pga外支架组管壁增厚最不明显. 表1不同外支架对移植血管中膜,内膜增生的影响
2.3 术后静脉管壁细胞增殖情况在正常静脉的中膜和内膜,pcna阳性细胞含量很少. 血管移植术后各组pcna阳性细胞都迅速增多,2 wk时达到高峰,对照组阳性细胞主要分布于移植静脉中膜近管腔侧与内膜,而各支架组则主要在外膜及支架中(图3). 术后4,6 wk时,对照组内中膜pcna阳性率仍高于各支架组(p<0.05);0.5 mm涤纶外支架组pcna阳性率高于各pga外支架组 (p<0.05),而0.15 mm和 0.4 mm pga外支架组组间差异无统计学意义(p>0.05).
a:对照组(箭头所示为pcna阳性细胞); b:0.4 mm pga外支架组(箭头所示为pcna阳性细胞).
图3术后4 wk对照组与外支架组pcna免疫组化染色改变
2.4移植术后血管壁纤维排列变化染色后各组可见静脉管壁内弹力膜不明显,4 wk时各支架组外弹力膜仍较为完整,而对照组弹力纤维断裂较多,且排列紊乱,可见内膜及外膜充满了大量紊乱的胶原纤维.
2.5扫描电镜检测术后4 wk,扫描电镜示对照组内皮面凹凸不平,有较多赘生物附着,而支架组内皮面相对较为完整光滑. 同时pga支架开始出现初步降解,力学支撑力逐步丧失,支架间有大量渗出物填充
3讨论
术后早期在移植血管管壁和外支架之间的腔隙中有富含纤维蛋白的渗出物,随着微血管的长入及成纤维细胞的增殖最终形成了移植血管的“
新生外膜”[2]. 而作为一种异体物质,外支架的存在吸引了大量炎症细胞及免疫细胞的聚集. 比较而言,我们所用的涤纶材料由于结构致密,外围组织中的炎症及免疫细胞无法穿透该支架而影响其内部的移植血管,同时来自于移植血管内的炎细胞也无法大量附着在涤纶外支架表面,最终炎细胞主要分布在血管壁及渗出物层中. 而与之不同,疏松编织的pga支架则具有较多的孔隙,能够吸引并聚敛大量的炎细胞,其毛毡样结构还能强烈刺激移植血管及周围组织中的巨噬细胞和巨细胞的聚集[3],从而在支架与桥血管间形成了一个具有明显极性特征的炎细胞分布态势,显著减少了各种炎细胞在血管壁内的聚集. 这些炎症及免疫细胞还能释放出一系列影响平滑肌细胞增殖迁移、新内膜形成及滋养血管再生的物质[4-5],最终形成一种化学诱导物梯度,引起平滑肌细胞向着外支架方向而不是向内膜方向迁移,最终抑制了新内膜的增生[6].
尽管都是采用毛毡样结构编织,但是0.4 mm厚度与0.15 mm厚度的pga支架间也存在差别. 在移植初期,两者均能吸引炎细胞的聚集,并都能刺激微血管的生长,但是随着时间的推移,0.15 mm外支架组内外的滋养血管能够透过支架间的孔隙相互连接,而0.4 mm组则由于支架壁较厚,小血管无法穿越或暂时无法穿越,只能通过支架两端的出口与外围血管网相连,这都明显的不利于滋养血管的生长及成熟,而丰富的滋养血管网不但能提高移植静脉的氧供,消除缺氧所导致的静脉壁的增厚[7-8],还能避免因大量炎性因子在移植血管壁内的浓集而导致的血管壁增生.
综上所述,对移植静脉管壁增生抑制作用的大小同血管外支架的材质结构密切相关,多孔疏松的毛毡样pga支架相比致密的涤纶支架更能促进滋养血管生长,而同样采用疏松结构编织的支架,为利于滋养血管同外围组织的血管系统相连,也应当适当降低支架厚度. 但是具体何种厚度或多大的孔隙才是最适合滋养血管生长并兼有一定力学支撑作用,以及在cabg术后,如何避免外支架对不断跳动心脏的损害,即寻找一种柔软而又具适当刚性的材料,有待进一步的研究.
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