2.2 靶向作用

超声造影剂能用于诊断和治疗, 除了利用超声的空化效应外, 在很大程度上还利用了超声造影剂微泡的被动靶向和主动靶向作用。微泡即使不加处理修饰, 也可利用其化学和电荷特性使之滞留于病变部位, 从而在一定程度上具有一定的靶向作用( 被动靶向) ; 若再加以不同的方法处理修饰( 如在微泡表面连接能特异性识别病变部位或组织的细胞所表达的特异性抗原或受体的特异性抗体或配体, 或者利用亲和素- 生物素桥间接将微泡与靶细胞结合) , 造影剂可选择性地识别、结合靶细胞、靶组织或病变组织, 达到靶向显影诊断、给药治疗的目的( 主动靶向) 。

3 超声及超声微泡的协同治疗应用

3.1 介导基因治疗

基因治疗是人类征服许多疑难疾病如遗传病、肿瘤、心血管疾病等的一种新的治疗手段, 人们对之寄予厚望。但目前进展缓慢, 在许多治疗方案中极少具有临床疗效。究其原因, 缺乏安全、高效的基因载体及基因转移方法是主要问题所在。近年来研究表明, 超声造影剂介导基因输送, 可明显地提高外源基因的转染和表达, 有望成为一种高效、安全、操作简便的无创治疗手段。Lawrie 等[4]报道, 超声辐照可使裸露DNA 对血管内皮细胞的转染率提高10 倍, 可使质粒脂质体转染法的转染效率再提高3 倍。如在空化下使用微气泡与质粒结合, 则比单纯裸质粒的转染效率提高300 倍。如果空化下使用的微泡是脂质体微泡, 则基因转染效率将比单纯裸质粒基因的转染效率提高3 000 倍。Taniyama等^[5]用编码荧光素的质粒DNA 体外转染人血管平滑肌细胞和血管内皮细胞, 24 h 后单纯质粒组细胞荧光素活性较低, 超声照射组比单纯质粒组高约70 倍, 造影剂+超声照射组比单纯质粒组高7 000～8 000 倍; 活体实验中, 质粒+造影剂+超声照射组比单纯质粒组细胞的荧光素活性高约1 000 倍。

目前, 对于超声及超声造影剂能增强基因转染和表达的机制还不是很清楚。但大多数学者认为超声的空化效应一方面导致局部毛细血管和临近组织细胞膜的通透性增高, 细胞膜短暂地形成可逆性小孔; 另一方面微泡破裂时产生的冲击波、高速微射流和团快物质等加速基因进入细胞, 从而增强基因转染与表达^{[6- 8]}。超声造影剂的加入大大增加了空化核的数量, 降低了空化阈值, 增强空化效应^[9]。这一观点在一定程度上也得到一些实验研究的支持。Ward 等^[10]使用淋巴细胞悬浮液, 引入造影剂且使其浓度可变, 加以超声, 观察到了2 种声孔, 即可修复性声孔和致死性声孔。冉海涛^[11]等发现, 微泡造影剂联合超声辐照体外培养的血管平滑肌细胞膜上出现直径约1～2 mm、形态不规则的小孔; 有的小孔周边细胞膜局限性隆起, 呈弹坑样或火山口样; 少数细胞膜表面的孔洞直径较大可达5～8 mm; 并且发现细胞膜上出现的小孔是可逆的, 细胞能在24 h 内自行修复。

另外, 在超声照射条件下外源基因表达增高的同时伴随着与细胞损伤修复有关基因的表达明显增高, 有学者认为后者表达增高上调了外源基因表达水平, 这也是超声波增强基因表达的主要机制之一^[12]。

当然, 影响基因转染和表达的因素很多, 如超声波的强度、频率、作用时间, 微泡的浓度、尺寸大小、性能和外源基因的浓度、外源基因与微泡的比例、混合状态, 以及细胞的种类、物理状态等。Fischer^[13]用不同的转染方法( 超声照射、LipofectAMINE2000或FuGene6 介导) 将pCAX- eGFP 质粒转染来自不同组织的神经元细胞, 发现细胞来源不同转染效率也不同, 并且同一来源的神经元细胞物理状态不同转染效率也不同: 在转染视网膜细胞时,超声介导转染的贴壁细胞数比LpofectAMINE2000 介导的大, 与FuGene6 介导的相当; 在超声介导情况下, 贴壁细胞的转染细胞数比悬浮细胞的转染细胞数增加了近3 倍; 然而, 在转染PC12细胞时, 超声介导的悬浮细胞的转染率要高于贴壁细胞, LpofectAMINE2000介导的转染率要高于超声介导的转染率。