低强度激光经皮腔内照射预防血管成形术后再狭窄(一)

1、低强度激光经皮腔内照射预防血管成形术后再狭窄(一)    70年代末期，经皮冠状动脉血管成形术(PTCA)的应用开创了冠心病治疗的新纪元，但是由于术后6个月再狭窄发生率高达30%50%而影响远期疗效。80年代中期冠状动脉支架植入术的应用，虽然使PTCA术后再狭窄发生率有所下降，但是仍有较多的支架内再狭窄发生。至今对再狭窄进行了许多研究，但因对其机制不是十分了解，故尚缺乏有效方法使再狭窄发生率显著降低。近年来研究发现，冠状动脉介入术后低强度激光局部照射似可明显降低术后再狭窄发生率。 一、临床应用的低强度激光及治疗参数 低强度激光(low intensity

2、 laser )不同于强激光，其特点为低输出能量、无光热效应。低强度激光照射引起的局部温度升高不超过0.10.75，不会引起局部组织的生物学改变1,2。而强激光的热效应可引起照射部位组织温度急剧升高而汽化。通常认为低强度激光是指对治疗部位的功率输出在1090 mW 之间3，能量密度在14 J/cm2。 随着科学技术的不断发展，可选用的激光光源种类不断增多，临床常用的低强度激光有He-Ne激光（波长632.8 nm）、GaAlAs激光（波长820、830 nm）、GaAs激光（波长904 nm）、NdYAG激光（波长1 064 nm）等。低强度激光的治疗参数：波长一般为632.8、820、830

3、或者904 nm；功率多为1090 mW（少数可10 mW或100 mW）；波形为连续波、脉冲波（14000 Hz）；能量密度为14 J/cm2；照射时间数秒至30 s，有的为1020 min甚至更长，多为每天1次，连续57天为1个疗程。 二、低强度激光可降低血管成形术后再狭窄 PTCA术后再狭窄的发生是多种因素所致，动脉内膜的撕裂和功能失调及血管平滑肌细胞迁移、增殖与再狭窄的发生有密切关系4。PTCA术后低强度激光局部照射可以促进动脉内膜的再生和修复。Kipshidze等5在兔动脉粥样硬化模型上分别给予PTCA和PTCA加经皮腔内低强度激光照射，8周后发现PTCA加激光组的动脉最小管径（2.

4、32 mm±0.06 mm）较PTCA组(1.62 mm±0.16 mm)明显增大(P0.05)，两组丢失指数(loss index)分别为0.22±0.2和1.28±0.21，且PTCA加激光组的血管内皮明显变薄，平滑肌细胞仅轻度增生，血管内皮细胞DNA合成较单纯PTCA组增加45.5%±6.8%，提示低强度激光通过增强内皮细胞的再生和功能恢复而减轻术后再狭窄。离体实验也表明低强度激光照射可促进PTCA后内皮细胞的生长，并抑制内膜中血管平滑肌细胞增殖6。 PTCA术后低强度激光照射可以抑制血管平滑肌的迁移和增殖。Deckelbaum等7观察了

5、不同光源、不同波长、不同能量及不同激光照射时间对平滑肌细胞迁移的影响。实验表明低强度激光每天1.0 J/cm2照射平滑肌细胞，总量3.0 J/cm2，在400700 nm波长激光中，以600 nm 和700 nm 处抑制平滑肌细胞迁移作用最明显，其抑制作用较白光强17%；每天1.0 J/cm2、总量5.0 J/cm2的照射，抑制平滑肌细胞迁移在600 nm波长处为29%±2%，而白光和无光照射(黑暗下)对平滑肌细胞迁移无明显影响；单剂量激光照射时，0.9 J/cm2比0.09 J/cm2对平滑肌细胞迁移的抑制作用强。波长600 nm时，两种能量密度的抑制率分别为24%±1%

6、和12%±2%；波长594 nm时，则分别为22%±1%和14%±3%。即在一定范围内，随着低强度激光能量的增加，对平滑肌细胞迁移的抑制作用增强；但是内皮细胞的再生与低强度激光的能量呈反比，低剂量促进内皮细胞DNA合成、内皮细胞的再生及功能恢复，而较高剂量则减少内皮细胞DNA的合成和再生5。这种差别可能与平滑肌细胞对激光的抵抗性比内皮细胞强有关。一项观察达60天的兔腹主动脉实验表明，PTCA术后低强度激光照射可抑 制内膜平滑肌细胞增殖及炎症细胞的浸润，该组动脉腔径比单纯PTCA组大4倍左右，也可能与低强度激光影响血管重塑有关8。 三、低强度激光预防再狭窄的机制 1

7、、通过cGMP途径Gal等9在微型猪实验中发现不同种类低强度激光可使组胺诱发的冠状动脉痉挛松弛。351 nm 准分子激光使冠状动脉舒张50.2%±22.7%，He-Ne激光可舒张55.8%±17.9%，1 064 nm红外激光可舒张53.0%±23.3%。其作用机制可能为激光使细胞内内源性光敏物活化，激活鸟苷酸环化酶，从而使cGMP水平增加。 2、通过呼吸链调节细胞代谢Karu10认为，激光抑制平滑肌细胞迁移的机制可能是细胞内的第一光受体是呼吸链的组成成分。当其激动时，通过改变氧化还原电势(potential)而调节细胞代谢。其根据是：(1)照射导致NADH脱氢酶

8、和细胞色素C氧化酶活性增加；(2)照射可引起线粒体膜上电势的改变；(3)激光对细胞增殖等某些过程的作用可被还原剂抑制；(4)照射使细胞色素转化为还原型，增加电化学质子梯度，使ADP/ATP转化活性增加，ATP生成增加11。细胞代谢的改变有助于内皮细胞的再生及功能的恢复。 3、改变细胞内DNA、RNA 的含量低强度激光照射细胞，光能被吸收后通过光信号传导、级联放大，产生光生物学反应，一方面影响线粒体的功能，另一方面促进DNA和RNA的合成12，从而促进内皮细胞结构和功能的修复。 另外，细胞膜流动性的改变，细胞骨架结构和与细胞有关的蛋白分解的改变，或者基质成分合成和反应的改变，都可能在低强度激光照

9、射抑制平滑肌细胞迁移和增殖方面起作用。虽然目前关于低强度激光的作用机制已有许多研究，但都未能从分子及基因角度深入阐明，许多问题仍有待于进一步研究。 四、低强度激光在临床上的应用 自从60年代末、70年代初，低强度激光首次用于治疗慢性难治性软组织溃疡13以来，低强度激光主要在外科、皮肤科及口腔科等领域广泛用于消炎、促进伤口愈合、镇痛及光灸等治疗，在心脑血管疾病治疗方面主要用于血液照射和穴位照射。近年有人临床应用经皮腔内低能量红激光照射(intraluminal low power red laser irradiation，IRLL)预防PTCA术后再狭窄。Scheerder等14观察了189例

10、PTCA或支架植入术行IRLL病人，并对其中71例随访，发现PTCA加IRLL组6个月时再狭窄发生率为16.9%，而在3 mm 以上动脉中再狭窄发生率仅为7.8%。我院与香港大学合作进行的临床研究也表明，PTCA术后给予IRLL可以明显降低再狭窄的发生率。虽然IRLL预防冠状动脉介入术后再狭窄的机制目前尚不十分明了，但是它在临床应用中对再狭窄所展现的良好预防作用，为再狭窄的治疗提供了一个新的有希望的手段。 参考文献 1Hallman H, Basford J, OBrien J, et al. Does low-energy helium-neon laser irradiation alte

11、r“in vitro”replication of human fibroblasts? Lasers Surg Med, 1988, 8:125-129. 2Karu T. Effects of visible radiation on cultured cells. Photochem Photobiol, 1990, 52:1089-1098. 3Basford JR. Low inte nsity laser therapy: still not an established clinical tool. Lasers Surg Med, 1995, 16:331-342. 4Shro

12、tani M, Yui Y, Kawai C. Restenosis after coronary angioplasty: pathogenesis of neointimal thickening initiated by endothelial loss. Endothelium, 1993, 1:5-22. 5Kipshidze N, Sahota H, Komorowski R, et al. Photoremodeling of arterial wall reduces restenosis after balloon angioplasty in an atherosclero

13、tic rabbit model. J Am Coll Cardiol, 1998, 31:1152-1157. 6Kipshidze N, Keelan MH, Sahota H, et al. Photostimulation of wound healing following ballon angioplasty: impact of red laser light on endothelial regeneration and late restenosis following ballon dilatation in atherosclerotic rabbit. Circulat

14、ion, 1995, 92:I-33(abstr). 7Deckelbaum LI, Scott JJ, Stetz ML, et al. Photoinhibition of smooth muscle cell migration: potential therapy for restenosis. Lasers Surg Med, 1993, 13:4-11. 8Kipshidze N, Sahota H, Komorowski R, et al. Low power red laser light inhibites smooth muscle cell proliferation f

15、ollowing balloon angioplasty. J Am Coll Cardiol, 1994, 24:472A(abstr). 9Gal D, Chokshi SK, Mosseri M, e t al. Percutaneous delivery of low-level laser energy reverses histamine-induced spasm in atherosclerotic yucatan microswine. Circulation, 1992, 86:756-768. 10Karu T. Photobiology of low-power las

16、er effects. Health Phys, 1989, 56:691-704. 11Morimoto Y, Arai T, Kikuchi M, et al. Effect of low-intensity argon laser irradiation on mitochondrial respiration. Lasers Surg Med, 1994, 15:191-199. 12Karu T, Pyatibrat L, Kalendo GS, et al. Effects of monochromatic low-intensity light and laser irradiation on adhesion of Hela cells in vitro. Lasers Surg Med, 1996, 1