用于冠状动脉支架内再狭窄的西罗莫司类药物的研究进展
【摘要】 随着经皮冠状动脉介入术在临床上的广泛应用，支架内再狭窄已成为制约该技术的一个重要因素，药物洗脱支架的问世给这一临床难题带来了新的曙光。本文对目前广为关注的洗脱支架涂层药物西罗莫司及其衍生物的研究进展作一综述性的回顾。
【关键词】 冠状动脉狭窄； 西罗莫司； 衍生物； 药物洗脱支架； 再狭窄
ABSTRACT Along with percutaneous coronary intervention′s widespreadly clinical application, restenosis has become the major limitation to the effectiveness of the therapy. However the appearance of Drug?Eluting Stent has brought a fresh dawn to this difficult problem. This paper mainly introduces the research advances of sirolimus analogs as eluting?stent drugs.
KEY WORDS Coronary artery stenosis; Sirolimus; Analogs; Drug?eluting stent; Restenosis
自1977年经皮冠状动脉腔内成形术(percutaneous transcoronary coronary aqngioplasty，PTCA)应用于临床，即开创了介入心脏学的新纪元。在以后的二十多年中以PTCA为基础的冠心病介入治疗技术迅速发展，成为冠心病血管重建治疗的重要手段。目前全世界每年有150多万患者接受经皮冠脉介入治疗，已占整个经皮冠状动脉内手术的75%。随着冠状动脉支架在临床使用的逐渐增多，支架内再狭窄(in?stent restenosis，ISR)发生率也在逐年上升。如何有效治疗和预防ISR已成为介入领域的又一挑战，因此再狭窄问题已成为制约冠状动脉介入术发展的一个重要因素。
再狭窄不是并发症，而是一种对血管损伤的愈合反应。目前用于降低再狭窄发生率的一种普遍的方法就是使用冠状支架展开技术。最近几年该项技术得到了迅速而广泛的应用，使之成为了介入性心脏病学的一个新的里程碑。
1 冠状动脉支架内再狭窄机制
目前公认支架内再狭窄主要是由于植入支架局部的内膜组织过度增生引起［1，2］。早期的试验研究表明［3］，支架置入将导致冠状动脉受损部位血小板及纤维蛋白原的黏附和聚集，而血小板的黏附和激活对细胞的增殖具有重要影响，血小板衍生因子从血小板中的释放将促进平滑肌细胞(smooth muscle cell，SMC)的增殖和平滑肌细胞向损伤部位迁移，在血管损伤后将陆续发生一些细胞和分子反应。支架置入导致血管壁纤维的弹性回缩，内皮细胞的损伤以及血管内膜下组织的暴露将导致血小板的黏附和聚集，纤维蛋白原在表面聚集和血栓形成，血栓的形成可以进一步导致SMC的迁移和增殖，活化的血小板释放的丝分裂原和趋化性因子也将刺激SMC向损伤部位的迁移和增殖。同时，血管受损后骨髓细胞也促进了平滑肌细胞的迁移和增殖。在这一过程中，除了血管SMC参与外，大量白细胞与内皮下基质的黏附及向新生膜的浸润也对新生内膜的形成和维持发挥了重要的作用。血管重塑主要在冠状动脉支架内再狭窄形成的晚期发挥作用，晚期血管壁中层内大量纤维组织增生，使血管壁硬化，顺应性降低，促进了ISR的发生。在组织学上，血管内再狭窄与PTCA的再狭窄机制是不同的，后者主要包括早期的弹性回缩、血管重塑和新生内膜的增生［4］。
针对支架内再狭窄的治疗，临床上已采用多种治疗技术，如球囊扩张术、切割球囊、冠脉旋磨术、定向冠脉斑块旋切术、准分子激光冠脉成形术和放射治疗等，疗效各有不同，除放射疗法外，其余技术都对预防支架内再狭窄无明显作用，虽然放射疗法作为一种非药的抗增殖方法降低再狭窄的应用前景良好，但是晚期支架内血栓形成等不良效应却限制了该方法的应用，采用放射疗法对患有不寻常的支架内血栓形成的患者进行治疗，结果表明放射疗法将可能损伤血管壁使支架内皮化的能力，故目前防治措施研究的热点主要为冠状动脉支架内再狭窄ISR的预防手段。
在过去的研究中，解决支架内再狭窄的努力主要集中在改进支架的设计，提高介入操作水平以及全身用药治疗等方面。但是到目前为止，尚无大规模临床试验的证据表明全身用药可降低支架内再狭窄率，全身用药不能得到满意结果的一个可能原因是，药物在病变血管处不能达到有效的治疗浓度，然而局部给药则可以克服这一难题，它能够直接作用在损伤的准确部位，使其局部组织浓度高，药物对全身的影响小且减少了全身的毒副作用，由此针对ISR的发生机制、能够干扰细胞增生及抑制损伤介导的各种因子作用的药物洗脱支架脱颖而出。
2 药物支架
药物涂层支架即是以支架作为携带药物的载体，将抗血栓和抗增殖药物包被于冠状动脉支架上，当将其植入冠脉后，药物就在局部以“洗脱”的方式缓慢释放，它既可以为支架植入部位提供足够治疗浓度的药物，又可以避免由于血药浓度过高而引起的全身不良反应，降低再狭窄率，是一种颇为理想的治疗方式。
目前可用作药物涂层支架上的常用药物［5］主要包括：糖皮质激素抗炎药、抗血栓形成药和抗增殖药物三类。前两种药物的应用效果不是很理想，故研究较少；后一种药物如紫杉醇和西罗莫司及其衍生物在动物实验及其临床研究中抗支架内再狭窄的效果良好。现主要介绍西罗莫司及其衍生物类药物在预防支架内再狭窄方面的研究进展，其结构如图1所示。
2.1 西罗莫司
西罗莫司又名雷帕霉素(rapamycin)，是20世纪70年代初由加拿大Wyeth?Ayerst研究所从链霉菌图1 西罗莫司及其衍生物的化学结构
(Streptomyces hygroscopicus)培养液中分离出来的31元大环内酯类抗生素，1989年美国实验生物学会联合会证实其具有免疫抑制作用并开始作为治疗器官移植的排斥反应的新药进行试用，1999年正式作为器官移植抗排斥药物通过FDA批准投放市场。近年的研究表明西罗莫司在预防同种异体肾移植术后排斥反应、各种支架管置入导致的血管再狭窄及其抗肿瘤方面具有重要作用，是一种细胞抑制剂，具有较强的免疫抑制作用和抗细胞增生作用，无细胞毒性作用，对血管壁的愈合不产生影响。Poon等［6］报道西罗莫司通过阻止细胞有丝分裂过程中G1期向S期转化，在体外可抑制人和大鼠的血管平滑肌细胞的增殖。它与胞质受体FK506结合蛋白FKBP12结合，特异性作用于哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)，使mTOR羧基末端发生磷酸化反应，失去分解活性，阻断细胞周期G1期向S期的转变，抑制细胞增殖和迁移。同时它还具有减少局部血管壁细胞因子的产生和炎症细胞的激活，抑制细胞凋亡，促进血管损伤部位重新内皮化等作用。西罗莫司具体的作用机制主要包括以下几个步骤：①抑制抑癌基因(p70σ6k)及其底物(核糖体蛋白S6和环腺苷酸效应元件调节蛋白的活化，从而抑制核糖体蛋白和延长因子的翻译；②抑制真核起始因子抑制蛋白(4E?BP)的磷酸化，阻止真核起始因子(eIF?4E)的释放，从而阻止蛋白质翻译的起始；③抑制p27从细胞周期依赖性蛋白激酶/细胞周期蛋白复合物中的解离，显著抑制cdk4/cyclin和cdk2/cyclinE复合物的激酶活性，从而抑制各种细胞因子引起的细胞内蛋白合成过程中各级激酶的磷酸化，使细胞周期停滞在G1期。
西罗莫司是一种脂溶性化合物，其分子结构如图1所示，容易通过细胞膜进入血管壁，并在其中扩散和停留，使血管壁局部组织保持较高药物浓度，其特殊的理化作用使其成为比较理想的支架涂层材料。西罗莫司洗脱支架是最早应用于人体试验的药物洗脱支架，人类第一个植入西罗莫司涂层支架的研究是由巴西圣保罗和荷兰鹿特丹的医生实施的，该项研究证实了西罗莫司涂层支架的安全性和有效性。西罗莫司药物涂层支架Cypher是由惠氏公司(Wyeth)转让至强生公司(Johnson & Johnson)的分支机构Cordis公司研发的，并于2002年在欧洲上市，2003年在美国上市，2004年在日本上市。尽管市场前景一片光明，但本品的上市并非一路平坦，2003年10月FDA向Cypher发出警告信，称Cypher与亚急性血栓栓塞导致的死亡相关，后来进一步分析显示［7］，本品导致亚急性血栓的发生率不高于裸金属支架。
药物涂层支架临床研究的典型终点是严重心脏意外事件(major cardio accident event，MACE)的减少，如死亡、心肌梗死和血运重建(需要再次行PCI)。2005年由强生公司Cypher资助的一项名为REALITY的前瞻性随机国际临床研究直接对比了Cypher和Taxus，REALITY研究结果显示，Cypher的支架部位血栓发生率显著低于Taxus支架，临床研究中，两支架组患者的依从性均极好，分别为Cypher组97%、Taxus组99%；主要终点显示，在病情中度复杂的患者中两种药物支架与裸金属支架相比均显著减少支架内再狭窄的发生率，同时证实Cypher的疗效优于Taxus。
2.2 依维莫司
依维莫司(everolimus，RAD001)是一种半合成的西罗莫司衍生物，其可溶性明显强于西罗莫司，分子结构如图1所示，是最早开始临床试验的西罗莫司衍生物之一。2003年11月9日，Guidant CHAMPI?ONTM的依维莫司洗脱支架就已经获得了CE认证。
XINECE V支架是Abbott公司所研制的一款以依维莫司作为涂层药物的洗脱冠脉支架系统，支架平台是MULTILINK VISION支架。XINECE V已于2006年作为冠状动脉疾病的治疗方法在欧洲和亚太地区上市，在美国和日本目前正处在器械审查阶段，有望于2008年在美国上市。
日前在美国对入选的1002例患者所进行的SPIRIT III随机试验，比较了新一代XINECE V依维莫司药物洗脱支架和Taxus紫杉醇药物洗脱支架，试验结果表明主要终点节段内晚期丢失上XINECE V更好，次要终点靶血管重建失败上XINECE V不差于Taxus；在主要心血管不良事件(MACE)的发生率方面XINECE V更好。结果证实了XINECE V的安全性以及SPIRIT II已经证实了的XINECE V 1年时在晚期管腔丢失、再狭窄率及支架内血栓形成发生率方面都明显优于Taxus的结果。
2.3 ABT?578
ABT?578(zotarolimus)是由Abott及Medtronic公司研发的一种西罗莫司衍生物(结构如图1所示)，具有抗增殖活性。ABT578［8］的亲脂性是西罗莫司的2.2倍，这就使得该药物更有利于通过血管细胞壁而进入到组织细胞内，改善了以往药物在组织内的持久性，临床疗效更加突出。该药物的作用机制为是通过与FKBP12结合形成复合物，该复合物再与mTOR蛋白激酶结合形成三聚体，抑制mTOR的活性，阻止其磷酸化，致使细胞周期无法进入S期。
首次对436患者进行的随机临床试验结果显示，与磷酸胆碱联用的ABT?578洗脱支架即ZES组(n=323)与西罗莫司洗脱支架即SES组(n=113)相比，支架置入八个月时在晚期管腔丢失及二元再狭窄方面ZES组明显高于SES组，但是其主要的心血管不良事件的发生率却显著地低于SES组。最近，FDA以全票通过批准了美国美敦力公司生产的以ABT?578为涂层药物的endeavor洗脱支架系统用于冠状动脉疾病，这也是FDA自2004年以来批准上市的首个新一代药物洗脱支架。Endeavor采用的是钴合金支架及ABT?578药物和磷酸胆碱聚合物包被，在提交给FDA的安全性汇总数据的分析报告中显示，endeavor支架在临床安全性和有效性方面并不亚于目前美国市场的主流药物洗脱支架。同时endeavor支架系统不仅增强了内皮的修复，减少了血栓形成性，炎症反应和晚期贴璧不全等，而且还具有优异的可输送性和血管顺应性。
2.4 Biolimus A9
Biolimus A9是一种新的西罗莫司衍生物(结构如图1所示)，具有更强的免疫抑制及其抗炎活性，它通过使细胞周期停滞在G1而阻碍细胞迁移及增生，从而防止血管再狭窄的发生。Biolimus A9的亲脂性比西罗莫司更强。自2003年Devax公司就开始对基于biolimus A9的AXXESSTM洗脱支架进行研究，并于2006年进行临床试验研究［9］。
2004年由Biosensors公司进行的第一个人类试验即将BioMatrix的biolimus A9洗脱支架与裸金属支架进行比较的STEALTH研究［10，11］，表明BioMatrix支架通过在生物可降解PLA多聚物涂层上释放西罗莫司衍生物biolimus A9，与裸金属支架对照组比较能显著降低新生内膜增殖，不良事件发生率和无心脏性死亡较低，已经证实biolimus A9局部给药具有抑制内膜增生的潜能。然而最近对其进行的一项Ⅰ期临床试验结果显示［12］，与紫杉醇洗脱支架相比，支架置入九个月时，两者的支架内晚期丢失分别为0.15和0.32mm，心血管不良事件(MACE)的发生率分别为11.7%和20%，由此可证实biolimus A9能更有效地抑制内膜增生，减少晚期管腔丢失，再狭窄率和支架内血栓形成发生率更低，主要心血管不良事件(MACE)也更少发生。
与其他药物洗脱支架相比，biolimus A9在抑制内膜增生方面与西罗莫司和依维莫司的作用效果类似，但却优于ABT?578和紫杉醇［13］。目前AXXESSTM biolimus A9洗脱支架正在接受CE批准，并预计在2007年上市。
2.5 Mytrolimus
Mytrolimus(CCI?779)是西罗莫司的脂溶性衍生物［14］，从分子结构(如图1所示)来看，亲水性较西罗莫司强，它的分子量为1030，比西罗莫司(914.2)略大。两者在体外抑制平滑肌细胞增殖方面具有相似的趋势，但在相同药物浓度下，mytrolimus的抑制作用是西罗莫司的3倍。用流式细胞仪分析mytrolimus与西罗莫司的作用相似，能将大部分受刺激的平滑肌细胞限制于G0/G1期。采用高效液相色谱(HPLC)法评估药物支架的体外释放速度，在37℃、4%牛血清白蛋白(BSA)水溶液中，支架的药物释放时间为7d，60d内完全释放。在mytrolimus洗脱支架对小型猪冠状动脉模型支架内再狭窄的预防效果的观察研究中发现，mytrolimus组新生内膜面积比裸支架组少了55.33%，比西罗莫司动物试验支架置入4周后内膜面积少了45%的结果［15］好。以上结果提示作为西罗莫司衍生物的mytrolimus可有效抑制支架置入后内膜的增生，因而新型的mytrolimus洗脱支架有望进一步降低支架置入术后的再狭窄率，值得进一步研究。目前该药物正在美国进行抗癌的Ⅲ期临床研究，体外细胞评价显示其抑制平滑肌细胞的增殖作用更强。
3 展望
药物洗脱支架因其良好的抗再狭窄作用而被誉为介人治疗史上的“第三个里程碑”，在2002年美国心脏病学年会上西罗莫司洗脱支架便成为一颗耀眼的明星进入了国内外冠心病工作者的视野，国外的临床试验等都证实了西罗莫司洗脱支架(CypherTM)在择期介人治疗中可以明显降低再狭窄率，目前的临床资料表明，在随访的时间里，西罗莫司洗脱支架能有效地抑制新生内膜的形成和无支架边缘再狭窄和支架内血栓形成，支架内腔径晚期丧失也很小，主要心血管事件发生率也很低。接受西罗莫司洗脱支架治疗的糖尿病患者与非糖尿病患者相比，有相似的临床结果，结果令人鼓舞。同时，endeavor支架的FDA全票批准上市，也预示了心脏介入治疗摆脱了争论多时的关于安全性的困扰而取得了重大突破，标志着药物洗脱液支架新时代的来临。随着对西罗莫司衍生物的临床研究的不断深入，相信将会给人类解决支架内再狭窄这一难题带来新的曙光。
随着临床研究的不断深入，有关药物洗脱支架的问题将逐渐得到满意的解答。我们期待更多种类的药物洗脱支架问世并用于临床。在我国，药物洗脱支架的国产化以及支架的价格和总医疗费用若能得到进一步的降低，将会使越来越多的冠心病患者得到更佳和更满意的治疗。
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