錸188照射處理對行氣球擴張術冠狀動脈之基因表現的探討

Abstract

研究背景：心血管疾病是台灣十大死因之第三位，過去數十年來也是許多西方國家主要的死因之一，動脈粥狀硬化是心血管疾病主要病因。氣球擴張手術可以有效擴張阻塞的冠狀動脈，已經發展成主要治療心血管疾病的方式。但是仍有 30% - 50% 接受氣球擴張手術的病人，半年內會有血管再狹窄的現象。血管平滑肌細胞增殖是氣球擴張手術後血管再狹窄的主要病理過程。即使有血管支架置入的病人，仍有 20% - 30% 患者在半年內會發生血管再狹窄的現象。放射線治療是目前醫學上用來治療惡性腫瘤的方法，此也可應用於血管再狹窄的預防，本研究利用反轉錄聚合酶連續反應技術 (RT-PCR)及cDNA微陣列晶片，欲探討氣球擴張手術造成血管再阻塞和放射線處理對基因表現的影響，以便於日後更深入去探討血管在狹窄的治療分子機轉，並能應用到臨床上降低氣球擴張手術後冠狀動脈再狹窄的現象。 方法與結果：本實驗利用豬隻 （n = 24） 冠狀動脈狹窄模式。氣球擴張手術和放射線照射豬冠狀動脈的左前降支 (LAD)、左迴旋支 (LCX) 或右冠狀動脈 (RCA)，共有 72條冠狀動脈。激態錸-188 放射性同位素，會放射出β粒子 (βmax = 2.1 MeV)，其半衰期為16.9小時。配合氣球擴張術的進行，液態錸-188可置入血管氣球內以照射血管壁，此可達到均勻分佈血管壁照射的效果，並有效防止冠狀動脈再狹窄之發生。 實驗一為冠狀動脈再狹窄之病理觀察實驗，實驗分成五組，其分別為 PTCA only、Re-188 only、PTCA/Re、Re/PTCA、control。在手術處理後六週，犧牲動物並取出冠狀動脈，先將取出之冠狀動脈以灌流方式固定，接著再進行蘇木精 - 伊紅染色 (H&E staining)，以觀察這些冠狀動脈的病理型態變化。control組冠狀動脈內腔的面積 2250 ± 300 mm2，然而只有進行氣球擴張手術的面積是 480 ± 150 mm2，PTCA/Re 與 Re/PTCA 組的冠狀動脈內腔的面積皆比只有進行氣球擴張手術的面積大，其內腔面積分別為 1100 ± 200 mm2 和 1300 ± 180 mm2 ( p < 0.05 vs. PTCA only組)，結果顯示不管放射線照射處理先後都可增加氣球擴張手術導致內腔面積減小。另外，經過20 Gy的放射線照射與14 Gy放射線照射之比較，都可以顯著增加內腔面積和大量降低新生內膜組織形成。 實驗二為利用 RT-PCR 來探討豬隻接受氣球擴張手術和放射線治療 (20 Gy) 後的第一天，黏附分子的基因表現。ICAM-1 的基因表現量在 PTCA only、PTCA/Re (20 Gy) 及 Re (20 Gy)/PTCA 組皆有顯著的增加 ( p < 0.001)。VCAM-1 的基因表現量在 PTCA only、Re-188 (20 Gy)only及Re (20 Gy)/PTCA 組皆有顯著的下降 ( p < 0.001)；VCAM-1 的基因表現量在PTCA/Re (20 Gy) 組有顯著的下降 ( p < 0.001)。 實驗三為利用微陣列晶片方式來探討豬隻接受氣球擴張手術和放射線治療 (20 Gy) 後的第一天，基因表現的差異。在高表現基因而言，篩選出在 PTCA only 組高表現量的基因444個、只有進行 Re-188 (20) 照射組有246個、PTCA/Re (20) 組有429個、Re (20)/PTCA 組234個；而低表現的基因而言，依以上處理的組別分別有918、612、707及653個低表現量的基因。不論這些高低表現量基因為何，可利用 RT-PCR 和北方式點墨法等技術，進一步瞭解這些基因在血管再狹窄疾病的手術治療中所扮演的角色。 實驗四為體外試驗，利用人類平滑肌細胞株接受2與20 Gy 的放射線照射，藉由 RT-PCR探討 NF-kB 在照射後的第一、二及三天的基因表現量，實驗結果顯示：照射 2 Gy 後的第一天 NF-kB 的基因表現量較控制組表現量低四倍，然而第二、三天 NF-kB 的基因表現量增加，和未進行放射線照射的細胞沒有顯著差異。然而，經20 Gy 放射線照射細胞，三天內NF-kB 表現量都沒有和未照射的細胞有顯著差異。 結論：我們利用微陣列晶片的方法提供了一些表現基因初步篩選的結果，作為之後更進一步研究的依據。欲探討我們有興趣的基因時，可以利用北方式點墨法或 RT-PCR實驗技術，進一步瞭解這些基因在血管再狹窄疾病中所扮演的角色。根據微陣列晶片的方法得到基因表現量的不同，幫助我們更清楚地瞭解氣球擴張手術和放射線治療與血管再狹窄疾病中，相關分子的作用機制。