3.4 炎症靶向显影
当组织因为各种原因发生炎症时, 常表现为血管内皮细胞表面某些标志物发生异常。如生长因子受体及整合素家族的出现是肿瘤滋养血管生成的内皮标记物; 早期动脉粥样硬化形成区内皮细胞上ICAM- 1( 内皮细胞黏附分子) 过度表达; 炎症情况下, 活化的内皮细胞可迅速表达P- 选择素、E- 选择素等。这些分子可介导炎症灶内皮细胞与白细胞间的黏附作用, 从而使白细胞聚集于血管壁, 然后从血管内皮细胞间隙穿出血管壁向炎症灶趋化聚集。利用这一特点, 制备能识别这些抗体与黏附分子的抗体或配体, 如抗ICAM- 1 抗体、肽类、多肽、纳米微粒和脂质体等, 能使微泡更敏感、选择性地到达炎症部位, 从而无创性地评价血管内皮炎症的程度及携药治疗[27]。如Klibanov[28]和Villanueva等[29]将抗ICAM- 1 抗体共价连接于全氟丁烷微泡的脂质外壳上,可选择性结合于表达黏附分子的活化内皮细胞, 而仅有极少数结合于非活化细胞。
3.5 肿瘤治疗
随着其在生物医学上的应用, 超声及造影剂在肿瘤诊断和治疗方面显示了巨大的潜力。肿瘤细胞较正常细胞体积大, 导热性差; 依赖于丰富的氧和其他营养物质, 因此需要通过新生血管来增加血液供应[30]; 同时, 在新生血管内皮细胞上表达大量的特异性抗原, 如VEGF、ανβ3 等, 这些抗原与肿瘤滋养血管的生长和肿瘤侵袭性有密切关系。根据这些特点, 超声可以通过以下途径在肿瘤诊断和治疗中发挥作用: ①在微泡上结合抗肿瘤相关抗原的单克隆抗体, 通过抗体与抗原的结合达到肿瘤新生血管的靶向显影。Howard 等[31]首先将抗ανβ3 整合素的单克隆抗体通过生物素桥结合到脂质体微泡表面, 制备出能与ανβ3 特异结合的微泡, 第一次在肿瘤血管模型中实现了靶向显影, 但由于特异性结合的靶向微泡数量有限, 仅实现了彩色信号增强。Ellegala 等[32]通过建立无胸腺的兔恶性神经胶质瘤模型, 在肿瘤移植后14 和28 d 分别注入靶向性ανβ3 微泡, 在共聚焦显微镜下发现结合有ανβ3 的微泡在肿瘤微循环选择性滞留, 肿瘤信号从14～28 d 明显增强, 肿瘤周边明显。②利用结合有ανβ3 抑制剂的超声造影剂微泡选择性到达肿瘤血管, 抑制肿瘤特异性抗原的表达, 从而阻断肿瘤性血管的生成, 促进肿瘤相关小血管的凋亡, 达到靶向治疗的目的[33]。也可利用包载有治疗基因和药物的微泡在空化效应下靶向释放治疗基因和药物, 从而达到治疗的目的。Unger 等[34]在瘤体内注入超声造影剂和p53 基因后再用超声照射, 既可有效地控制肝癌基因治疗的靶向性, 又能提高外源基因的表达量。③利用空化效应及造影剂微泡破碎供给肿瘤营养的微血管和周围部分组织, 一方面可激发增强凝血酶活性, 形成血栓阻塞血管,切断肿瘤组织的血液供给; 另一方面可使肿瘤细胞膜结构破损、增殖活性降低、转移能力下降并易受到免疫细胞攻击及放化疗的杀伤, 从而达到抑制肿瘤生长的目的。南京大学声学研究所冯若教授采用超声联合微泡的方法, 诱导肝肿瘤组织微血管和毛细血管形成栓塞来抑制肿瘤生长。另外, 利用变相型超声造影剂来栓塞血管也可达到血管栓塞治疗的目的。重庆医科大学利用高强度聚焦超声治疗癌症病人后, 发现CD4、CD8 及NK 细胞数量有不同程度的增加, 提示超声治疗可以激活机体的免疫系统,增强对肿瘤细胞的免疫反应[35]。④利用超声热效应、机械效应和空化效应直接杀死肿瘤细胞或组织。如高强度聚焦超声, 就是将高功率声波聚焦于深部肿瘤组织, 通过超声空化效应、热效应、机械效应对深部肿瘤组织造成不可逆性损伤, 使之发生凝固性坏死, 达到治疗肿瘤的目的[36]。
目前, 利用超声和造影剂诊断与治疗肿瘤仍处于实验探索阶段, 还有许多问题要解决: ①如何通过血管内膜屏障。由于常规造影剂微泡体积较大, 很难穿过毛细血管壁直接结合到肿瘤细胞膜上, 因此, 开发能穿过血管内皮细胞间隙的纳米级微跑造影剂有望突破常规造影剂血池内显像的局限性, 实现血管外肿瘤细胞或肿瘤组织显像。Lanza 等[37]用结合有组织因子抗体的液态氟烷纳米粒显像猪血管成形术后发生过度拉伸的颈动脉, 发现其大量结合于受到过度牵拉的那段血管平滑肌( 正是这部分平滑肌细胞高度表达组织因子) 并使其影像显著增强而对血管壁内皮信号无明显影响, 从而表明靶向纳米级造影剂具有穿越血管内皮间隙的能力, 可实现超声对血管外病变的早期诊断。②提高微泡与肿瘤细胞或组织的特异性结合能力。③利用超声和造影剂微泡显影与治疗肿瘤的安全评估问题。超声在杀死肿瘤细胞的同时也会对邻近细胞和组织造成伤害。
目前, 空化效应和超声造影剂在临床诸方面还处于实验探索阶段, 有许多问题尚待解决。但作为一种安全、有效、操作简单和具有一定靶向性的无创治疗手段, 空化效应和超声造影剂在疾病诊断和治疗中已显示了巨大的潜力。随着分子生物学和超声技术在医学领域的发展、应用, 以及微泡造影剂的研制进展,空化效应和超声造影剂的临床应用将会有长足进展。
