摘要: 　血管成形术后的再狭窄是当前介入治疗面对的一大难题。分子生物学技术的发展提供了许多可用于治疗血管再狭窄的基因,然而由于缺乏安全高效的转运方法,基因治疗的实际应用受到了很大的限制。现将介绍超声微泡介导基因转运技术,并讨论利用该技术进行血管再狭窄基因治疗的离体和在体实验进展,以及今后的发展方向和应用前景。

心血管疾病严重危害人类的健康。人们生活方式的改变和人口老龄化的加速,使心血管疾病的发病率急剧上升,成为造成死亡的主要原因之一。近几十年来,随着血管内介入技术的不断发展与成熟,越来越多的患者得到了有效的治疗。比如在冠心病治疗领域,冠状动脉内介入治疗( PCI)的应用极大的降低了急性冠脉综合征(ACS)的死亡率,并且已越来越广泛的用于稳定型心绞痛的治疗。然而PC I治疗后的再狭窄问题长期以来始终未能得到有效解决。虽然2003年以来药物涂层支架(DES)在一定程度上减少了再狭窄的发生(与金属裸支架相比) ,但晚期血栓形成等新问题使其长期安全性得到质疑^{[ 1 ]} 。也正是如此,寻找防治介入治疗后血管再狭窄的新途径,一直是目前心血管病研究的重要课题。

1　血管成形术后再狭窄的机制与对策

再狭窄的机制主要包括血管的弹性回缩、血管内膜增生和血管重构,其中血管的弹性回缩和重构主要发生在经皮冠状动脉内球囊扩张术后,而内膜增生则是支架内再狭窄中的重要环节。分子水平上,血管内皮细胞( EC)损伤是再狭窄的始动因子,暴露于血液中的损伤内皮及内皮下组织,引起血小板的激活和炎症介质的释放,大量血小板和炎症细胞聚集黏附又加剧了血管平滑肌细胞(VSMC)的增殖。因此,将特定的基因导入损伤血管的细胞内,抑制炎症反应,加速内皮损伤的修复与功能恢复,可以实现再狭窄的防治。实际上,如何在基因治疗的过程中将目的基因安全有效地导入特定的靶细胞,一直是有待解决的难题。近年来,随着超声在治疗领域应用的探索和超声造影剂的发展与临床应用,超声介导目的基因的靶向转移技术受到了国内外学者的广泛关注。

2　超声造影剂介导基因治疗的机制

2. 1　超声的物理效应

超声作为一种机械波,机械效应是其最基本的初始效应。这种机械振荡的作用,可以引起细胞结构的变化,增强细胞膜的通透性,促进微循环中的物质交换。机械能在介质中作功的同时一部分转化为热能,作为一种内生热,可以增强局部的血液循环和新陈代谢。血液中含有一定量的极微小的气泡,在超声的作用下,气泡作为空化核可产生一系列的空化效应,其瞬间释放的能量可以使细胞膜上出现可逆的小孔^{[ 2 ]} ,使外源性物质容易进入细胞内,在基因转运的过程中起到关键的作用。

超声的空化效应是一种阈效应,即只有当超声的强度达到或超过了特定的阈值才会发生^{[ 3 ]} 。然而过高的超声照射强度会对细胞和组织造成不可逆的损伤,在血管内还可能导致附壁血栓的脱落,进而激活血管内血栓形成的级联反应^{[ 4 ]} 。

2. 2　超声造影剂的作用增强机制

研究表明,空化效应的阈值依赖于微气泡(空化核)的成份、数量以及超声的频率、脉冲持续的时间和声功率。在不提高超声作用强度的前提下,超声造影剂可以提供大量的空化核,降低了反应的阈值,使这一效应易于发生。当然空化产生的巨大能量也容易导致细胞的损伤。曾有微泡和造影剂联合作用引起心腔溶血的报道。因此,治疗过程中必须控制好超声辐照的强度、时间和微泡的浓度。同时,通过在目标区域的微泡破坏使目的基因靶向释放,也大大增加基因在目标区域的浓度。2000年Shohet等^{[ 5 ]}通过声振破坏白蛋白微泡,尝试将β2半乳糖苷酶基因(载体为重组腺病毒)转染至大鼠的心肌,实验结果表明,在机械指数1. 5,二次谐波模式( 1. 3～2. 6 MHz) ,深度4 cm的超声辐照下,注射微泡的实验组β2半乳糖苷酶活性提高了10倍。