再狭窄是在对冠状动脉(PTCA)和其它血管进行的经皮透视血管成型 术后保持血管开放的主要并发症。再狭窄是由如下诸多因素造成的：血 管回缩、血管再成型失效、残余斑痕的负担和新内膜增生。新内膜增生 是伴随随后在损伤部位细胞外基质成分的沉积的血管平滑肌(VSM)细 胞移位和增生的反映。事实表明，就再狭窄而言，生长因素促使VSM 细胞增生，导致内膜变厚。有近40％的患者在血管成型手术术后的六个 月内其腔体狭窄有明显的发展。因此，虽然获得了血管成型手术的开始 的治疗效果，但外科手术后几个月内流经受影响的血管的血流会再度受 到损害。在血管经拉伸损伤后采用通常的包括血管紧张肽-转换酶抑制 剂、抗凝剂和抑制素对避免和减少新内膜增生是无效的。对血管放射治 疗经对动物和临床试验表明有一些疗效，但由于这种治疗使动脉要承受 长期有害的作用，所以并不被认为是一种合适的治疗方案。
酰基鞘氨醇是鞘磷脂的生长抑制代谢产物，所述鞘磷脂是细胞膜的 一种主要的类脂成分。具体地说，酰基鞘氨醇是一种存在于血浆膜中的 络合类脂。可以通过鞘磷脂酶使鞘磷脂分解而产生酰基鞘氨醇。在发炎 胞质分裂(IL-1、TNF和CD95配体)期间由于生长抑制和/或细胞死亡 将导致此过程的加强。显然，酰基鞘氨醇起着生物活性剂的作用，所述 酰基鞘氨醇可以居间调节血管平滑肌-生长抑制和/或通过直接活化激酶实 现细胞编程死亡。可以预见，利用栓子切除导管的气囊端直接和立刻输 送可穿透细胞的酰基鞘氨醇等或利用涂覆在支架上缓慢的输送酰基鞘氨 醇的方式都将会减少VSM的增生，此点在血管成型术后对克服再狭窄 是很明显的。
已知，酰基鞘氨醇通过激活c-连接N-端接激酶(JNK)，实现对VSM 增生的抑制，同时抑制体内的细胞外信号调节激酶(ERK)和蛋白质激 酶B(PKB)。但对可穿透细胞的酰基鞘氨醇可以减少体内的VSM增生 的可能性至今尚未通过试验证实。如在美国专利U.S.5,559,307中披露的 内容，还已知可采用导管开启患病的动脉、体管或腔室，上述内容在此 作为本发明的背景技术。但已有技术的治疗器其本身将导致在动脉中 VSM大量的重新生长，此点将导致再度堵塞(即再狭窄)。
发明说明
本发明涉及一种在对人体血管或具有内壁的腔室进行干涉手术(例 如血管或外科干涉)后避免狭窄和/或再狭窄的系统和器具，所述系统包 括由沿人体血管或腔室的内壁在必要的位置上插入一涂覆有抑制生长 的、类脂衍生的和生物活性的物质的器具。通过将物质直接传送给作用 位置，可以避免随后的平滑肌细胞的再生长，因此可以克服由于伴随最 初的外科手术干涉，例如血管成型术等对人体的处置而出现的发炎反应。
在一优选实施例中，本发明揭示了一种采用酰基鞘氨醇的处理，该 处理将大大减少由于在颈动脉中的气囊血管成型而导致的新内膜的增 生。经证明，酰基鞘氨醇将通过降低伴随损伤的细胞外信号调节激酶 (ERK)和蛋白激酶B的磷酸化而实现对狭窄的缓解。如下所述，经证 明，对可穿透细胞的酰基鞘氨醇的应用是一种缓解气囊血管成型术术后 的狭窄的新疗法。
下面将对本发明做一详细的说明：
本发明涉及一种避免在对人体脉管或具有内壁的腔室进行干涉手术 后避免狭窄和/或在狭窄的系统和器具，所述系统包括由沿人体血管或腔 室的内壁在必要的位置上插入一涂覆有抑制生长的、类脂衍生的和生物 活性的物质的器具。通过将物质直接和立即传送给作用位置，可以避免 随后的平滑肌细胞的再生长，因此可以克服由于伴随最初的外科手术干 涉，例如血管成型术等对人体的处置而出现的发炎反应。采用本发明的 处理得以改善的器具包括，但并不限于此的是，简单的导管/简单的(一 个)气囊设计、双气囊导管设计或支架。微孔导管设计、浸注式导管设 计、旋转动脉粥斑切除器设计、聚合物(例如聚丙烯酸)覆层气囊设计、 生物吸收覆层设计、支架膜和血管周基床都会得到增强和改善。
所述的“生长抑制”系指细胞(例如血管平滑肌细胞)不会对由受 损的组织释放出的生长因子或细胞激动素作出反应。“类脂衍生”系指在 膜上的类脂的新陈代谢时形成的物质。所以身体将对这些混合物反应产 生最低限度的免疫和炎症。最后所述的“生物活性”系指因子将来自细 胞的外侧膜的信息传导给细胞核，在此新的基因被激活或灭活，使细胞 的表现型得以改变。例如抗有丝分裂的物质包括酰基鞘氨醇和酰基鞘氨 醇衍生物，例如减少新陈代谢的类似的物质和形式。这些物质包括，但 并不仅限于此的是，1-氯和1-苯甲酰(基)酰基鞘氨醇等SN-1位置的衍 生物，所述衍生物并不会受到在此位置上的磷酸化的影响，以及在SN-2 位置(酰胺键)的衍生物，例如氨基甲酸甲酯族或2-0-乙基替代物，所 述物质不会受到酰基鞘氨酸酶衰变的影响。另外，也可以采用与酰基鞘 氨醇类同的可穿透细胞形式的物质。例如这类可穿透细胞的酰基鞘氨醇 和/或衍生物包含2-10个碳和具有在SN-2位置上的短链脂肪酸(C6酰基 鞘氨醇)。
另外，抑制生长的、脂类衍生的、生物活性的物质例如可以是二甲 基鞘氨醇、乙醚连接的二脂酰甘油酯、乙醚连接的磷脂酸和鞘氨醇。
有待涂覆的器具优选被进浸在包括二甲亚砜/乙醇的媒液中，在无菌 的环境下进行实际的涂覆过程，使在器具上的可以保留有效量度的涂覆 材料。接着对器具进行放射杀菌。可以针对由疏水的和亲水的覆层，以 及可吸收的或聚合的基质的传送最佳地实现涂覆有酰基鞘氨醇的器具。

图1示出一种包含有一个导管和单气囊设计的实施例，具有配合的 气囊10的导管14被插入腔13内，所述腔被动脉壁12环围。用抑制生 长的脂类衍生的生物活性的用于特殊处理的物质11对导管端15和气囊 10进行涂覆，导致妨碍血流的被堵塞和/或变窄的血管的开放。
在另一优选实施例中，本发明涉及一种气囊导管和/或支架，用抑制 生长的脂类衍生的生物活性的物质11对所述气囊导管和支架进行涂覆和 涉及一种避免在对具有内壁面的人体血管或腔室进行干涉手术后出现再 狭窄的系统，所述系统包括如下步骤：
(a)沿内壁面在在必要的位置插入用于减轻动脉狭窄的治疗器具(例 如栓子切除术导管、支架和/或旋转动脉粥斑切除器)，所述器具涂覆有抑 制生长的脂类衍生的生物活性物质或所述物质的衍生物；
(b)对栓子切除术导管上的气囊充气或将支架设置在具有受损或病 变组织的血管或腔室的部分上；
(c)(i)将材料(通过对气囊充气直接和立刻地或采用支架持续地) 加在病变的部分上和(ii)由病变部分去除掉斑痕或碎屑和/或起着支架 的作用；和
(d)对血管或腔室的病变或堵塞的部分进行处理。
这些步骤将防止受损血管平滑肌组织二次再生长，同时始终可以使 伤口愈合。
旨在对气囊血管成型术术后就血管狭窄的涂覆有酰基鞘氨醇的栓子 切除导管的治疗作用的评估，进行了试验。最初的研究对在作为时间的 函数的气囊成型术术后兔子颈动脉中狭窄的程度进行了评定。动物分别 在气囊损伤后1、2、4和6周死亡。最初在术后一周将观察到出现明显 的新内膜增生并在四周时达到峰值(图2A)。假治疗的颈动脉在任何时 候未有征兆表明新内膜增生。中间的血管平滑肌层也表明在气囊处理后 严重的肥大损伤。根据该试验结果，对在气囊损伤后两周的酰基鞘氨醇 对动态再狭窄VSM生长的作用进行了调研。图2B-E示出用苏木精和曙 红染色的兔子颈动脉的冷冻切片。除了作为参照物的假处理的动脉(图 2B)外，三个处理组分别包括一个载色剂处理的气囊(图2C)、一个C6- 酰基鞘氨醇涂覆的气囊(图2D)和一个二氢-C6-酰基鞘氨醇(非活性、 惰性的物质)涂覆的气囊(图2E)。意想不到地发现，采用C6-酰基鞘氨 醇治疗可以明显地减少由于气囊血管成型术而导致的新内膜增生。定量 分析表明作为减少新内膜/中间层比例(图2F)的结果酰基鞘氨醇将抑制 掉因气囊引起的新内膜形成的92％。与此相比，作为C6-酰基鞘氨醇的非 活性的同型物的二氢-C6-酰基鞘氨醇并不会减少气囊损伤后的再狭窄。 所以需要采用生物活性的酰基鞘氨醇实现抑制作用并且采用结构类似但 非活性的类脂是不能重复实现的。另外，可以推理出酰基鞘氨醇的疗效 是由于生物化学作用，而不是由于亲油的特性造成的。
具体地说，在图2中示出C6-酰基鞘氨醇，而不是二氢-C6-酰基鞘氨 醇起着在兔子的颈动脉的气囊成型术术后抑制新内膜增生的作用。最初 的试验最佳地提出了一种在对新西兰白兔的颈动脉成型术术后导致在狭 窄的方法。二十一只兔子被分成三个试验组，这三个组分别接受采用载 色体处理导管、C6-酰基鞘氨醇处理导管或二氢-C6-酰基鞘氨醇处理导管 的气囊成型手术试验。每只兔子接受相同的手术，剥离内皮公共颈动脉 并建立细胞条件，促使出现再狭窄。右侧的公共颈动脉为假处理作为参 照物，同时左侧颈动脉作为试验侧。在虚假参照物、载色体参照物或酰 基鞘氨醇处理的动脉之间就组织湿重或细胞蛋白含量是没有明显的区别 的。图2A示出血管成型手术术后再狭窄的时间过程，同时图2B-2E示 出典型的苏木精/曙红染色的切片。左上部分的切片(图2B)示出作为 参照物的虚假处理，同时右上部分的切片(图2C)示出采用DMOS/乙 醇(1∶1，v/v)涂覆的气囊处理的动脉。下左部分的切片(图2D)示出采 用C6-酰基鞘氨醇涂覆的气囊处理的动脉并且右下部分的切片(图2E) 示出采用作为酰基鞘氨醇生物逻辑非活性的形式的二氢-C6-酰基鞘氨醇 处理的动脉。这些显微照相的尺寸是200微米。图2F对再狭窄损伤的程 度进行了量化。
在临床试验中不能实现有效治疗往往是由于在相应时间加在损伤部 位的治疗剂量不是最佳的缘故。另外，疗效是由充气的气囊将酰基鞘氨 醇传送给血管损伤部位的生物机械力的结果。所以，进行试验对气囊与 颈动脉之间的酰基鞘氨醇的传送进行量化。采用作为示踪剂的[3H]C6-酰 基鞘氨醇，计算得出作为5微摩尔的C6-酰基鞘氨醇溶液的凝胶体涂覆在 气囊上的C6-酰基鞘氨醇为70±10毫微摩尔。图3A示出在插入和充气后 在气囊上保留有12±2毫微摩尔。此点在血管成型手术过程中将实现由气 囊导管大致58毫微摩尔的传送。为检测在颈动脉中对气囊的充气对实现 酰基鞘氨醇的最佳的传送是否特别重要的，采用未充气的气囊进行了外 科手术。覆盖在插入的但为充气的气囊上的酰基鞘氨醇为14±3毫微摩 尔。将放射性类脂均匀地涂覆在处理的兔子的颈动脉上，并且用薄层色 谱仪(TLC)对类脂产品进行分析(图3A)。采用充气的气囊处理时， 血管成型手术术后15分钟被分离出的未被触及的酰基鞘氨醇的质量是 2.7±0.4毫微摩尔并且采用未充气的气囊处理时为0.7±0.2毫微摩尔。被 被切割的组织重新覆盖的酰基鞘氨醇的量度与作为气囊充气的结果传送 给组织的酰基鞘氨醇的量度没有明显的区别。作为被传送的酰基鞘氨醇 最初时分配给0.0365cm3腔体容积，在气囊损伤部位的酰基鞘氨醇的有 效浓度的估计值为1.5毫摩尔/升。所以作为气囊充气的结果可以实现将 酰基鞘氨醇的有效的可再现的对受损动脉的剂量分配。
采用位置自动方式造影的方法，以便确证在血管成型术后由气囊导 管传送的[3H]C6-酰基鞘氨醇对动脉的渗透(图3B至3D)。与未被失踪的 动脉(照片B)相比，在血管成型手术后15分钟[3H]C6-酰基鞘氨醇渗透 过动脉的中间层(照片C)。此点将提高表明未触及的酰基鞘氨醇增多的 象素密度，例如在此时间点采用经认证的C6-酰基鞘氨醇标准为放射示踪 荧光光栅的89±4％。充气时的动脉的(照片C)象素密度大于非充气时 的动脉的(照片D)的象素密度。当对10个随机选取的组的每平方毫米 的的象素密度用提取的底数表示时，则与未充气的气囊相比，酰基鞘氨 醇涂覆的充气气囊的平均染色增长4.7±0.2倍。此点再次支持了气囊充气 将导致最大的传送和穿透的结论。因此涂覆类脂的气囊将把酰基鞘氨醇 的治疗剂量传送给血管拉伸损伤部位的组织并表明，少量的使用可穿透 细胞的酰基鞘氨醇足以完全渗透到受损动脉内并在发炎的环境下也可减 少内膜增生。
同时还对采用TLC快速介入放射示踪的酰基鞘氨醇的衰变进行了评 估。在15分钟血管成型术术后时间点，采用经认证的C6-酰基鞘氨醇标 准，TLC分离的类脂的荧光光栅为89±4％。这相当于补偿的酰基鞘氨醇 的质量为2.7±0.4毫微摩尔。在血管成型手术术后60分钟，补偿1.3±0.6 毫微摩尔。因此，在1小时后作为未触及的酰基鞘氨醇仍可以补偿50％ 放射示踪。此点将与提高TLC分离的神经节苷脂和脑苷，但不包括鞘氨 醇，相符减少酰基鞘氨醇质量。
这里要指出的是，浸注型导管的优点是，可以以个别的剂量将在BSA- 载体上的酰基鞘氨醇输送给动脉伤损部位。因此可以确定采用浸注型导 管通过溶液输送的酰基鞘氨醇是否与具有涂覆在气囊端的凝胶的导管输 送的酰基鞘氨醇减少狭窄的效果相同。对在图4F所示的动脉双腔冲洗栓 子切除术导管端的气囊充气，使其直径等于前面试验时的直径。每1分 钟三次浸注10毫微摩尔C6-酰基鞘氨醇将减少血管成型术后狭窄的39％。 但相同剂量的二氢-C6-酰基鞘氨醇对狭窄损伤无效。这些研究进一步支 持酰基鞘氨醇涂覆的气囊导管以及动脉内侧部位-专用分配器具的新颖性 和有效性。
为避免血栓的形成，患者在接受经皮的穿透腔体的冠状动脉成型术 治疗之前患者必须例行接受抗凝固剂治疗。所以对抗凝固剂治疗对酰基 鞘氨醇治疗效果的作用做了研究。不管是酰基鞘氨醇-还是载体处理气囊 血管成型都不会导致形成血栓。在外科手术后7天皮下注射(2.5mg/kg) Lovenox(一种低分子量肝素)本身并不会减少狭窄并加强由酰基鞘氨醇 导致的对狭窄的抑制作用，因而可以得出如下提示，酰基鞘氨醇处理与两 种抗凝固治疗和未处理的记录的效果相同。
同时还对酰基鞘氨醇治疗对体内VSM细胞生长的作用做了研究。 采用免疫组织化学技术确定平滑肌细胞-特异性的肌动蛋白抗体(图4A- 4B)的VSM和采用增生细胞核抗原(PCNA)抗体(图4C-F)时的细 胞生长。采用肌动蛋白的抗体时的阳性染色表明VSM是气囊损伤导致 的新内膜的形成的主要成分(图4B)。该显微照片示出气囊成型术导致 明显褶皱和VSM在中间层的分散。在细胞循环周期的早期的G1和S阶 段中被合成PCNA，并被作为细胞增生的标志。在图4C-F中，分别针对 参照气囊损伤的、经酰基鞘氨醇治疗和经二氢-酰基鞘氨醇治疗的颈动脉 示出PCNA阳性染色的典型的显微照片。与参照血管(0.2％±0.1％)相 比，在气囊损伤的动脉中的PCNA阳性细胞的百分比(2.8％±0.1％)得 到大幅度的提高。正是C6-酰基鞘氨醇(0.6％±0.1％)，而不是二氢-C6-酰 基鞘氨醇可以减少在新内膜层内的，而不是颈动脉中间层内的PCNA阳 性细胞的数量。该数据表明，酰基鞘氨醇通过减少在血管壁损伤后进入 细胞循环周期内的VSM的百分比可以减少新内膜增生。
具体地说，在图4中示出，在血管成型术后酰基鞘氨醇处理的导管 将减少表现在血管平滑肌细胞的PCNA。通过采用单细胞抗-α平滑肌抗 体的免疫组织化学对平滑肌肌动蛋白的表示进行分析，并且采用用于 PCNA的鼠原代单细胞IgG2a抗体对PCNA阳性细胞数量进行评估。用 染色检验载片代替具有非特异性的鼠IgG的原代抗体并未显示出特异性 或选择性的染色。照片A-B分别表示作为参照物和作为气囊损伤的动脉 的平滑肌肌动蛋白染色，同时照片C-F分别表示作为参照物的、气囊损 伤的、酰基鞘氨醇涂覆的气囊损伤的和二氢-酰基鞘氨醇涂覆的气囊损伤 的颈动脉。这些显微照片的尺寸为200微米。
体内研究的数据表明酰基鞘氨醇通过抑制导致生长因素的细胞外信 号调整激酶(ERP)级联并且有时通过抑制蛋白激酶B(PKB)级联可 阻止细胞的生长。所以为了阐明酰基鞘氨醇避免再狭窄的机理，采用血 管成型术后新鲜的颈动脉切片对ERK2和PKBα的磷酸化状态进行了研 究(图5)。在气囊损伤后15分钟和24小时将增大ERK2和PKBα的磷 酸化。这些激酶的不断的磷酸化很易于反映了受损动脉的连续的再成型。 在酰基鞘氨醇处理后紧接着这些激酶的磷酸化状态被降低到基础活性的 程度。因此，应急酰基鞘氨醇治疗将直接对激酶进行调整或调整假想的 酰基鞘氨醇激活的蛋白磷酸酶，这些将实现信号路径的下调。
具体地说，如图5中所示，在兔子的颈动脉上进行酰基鞘氨醇涂覆 的气囊血管成型术后将减少ERK2和PKBα的磷酸化。图片A示出采用 磷酸化-特异性抗体试验时的典型的ERK-2和PKBα的韦斯特(Western) 斑。采用或不采用PDGF处理的NIH3T3细胞的溶解产物分别作为阳性 的和阴性的参照物。该免疫斑是采用8只动物进行相同的试验得出的典 型数据。图片B-C对免疫斑数据进行了量化。
预先表明，C6-酰基鞘氨醇模拟了A7r5主动脉平滑肌细胞和鼠的肾 小球膜细胞的IL-1抑制酪氨酸激酶受体-和G-蛋白受体-连接的促有丝分 裂作用。酰基鞘氨醇处理与在G0G1处的阻止生长相关联并且不会在这些 平滑肌细胞类似的外膜细胞中编程细胞死亡。本发明表明，与根据采用 预先所述的成对物鉴别记录在对丙锭碘化物染色后采用荧光激活细胞分 类的评估相同，C6-酰基鞘氨醇在原代VSM中不会有明显的编程细胞死 亡，所述原代VSM是由兔子的颈动脉中分离出的。具体地说，采用5 微摩尔C6-酰基鞘氨醇或双氢-C6-酰基鞘氨醇分别经24小时或40小时 处理的原代兔子的VSM表明编程细胞死亡少于1％。作为参照物，采用 冈田酸进行的处理(100毫微摩尔)将在24小时(52％)和40小时 (69％±2％)后明显地导致编程细胞死亡。穿透细胞的酰基鞘氨醇对狭 窄的疗效包括其可以防止VSM的生长，而不会导致明显地编程细胞死 亡。
其它的可穿透细胞的酰基鞘氨醇衍生物也可以起着限制新内膜增生 的作用。酰基鞘氨醇衍生物，其中可以用二甲基碳水化合物的部分替代 酰胺结合的脂酰辅酶链，例如二甲基鞘氨醇对限制由于损伤导致的增生 也是有效的。
虽然选择的酰基鞘氨醇代谢交织在粥样硬化、糖尿病和癌病中，但 尚未将酰基鞘氨醇等考虑作为对增生血管病症治疗的药物。在动脉粥样 硬化和糖尿病的情况下，将在消耗内源酰基鞘氨醇的同时增大乳糖-和葡 萄糖-酰基鞘氨醇共轭物的浓度，并且此点将伴随VSM增生和血管收缩 而减少体内酰基鞘氨醇。在耗尽内源酰基鞘氨醇的情况下，可以考虑采 用外原酰基鞘氨醇等作为抗动脉血管粥样硬化的药剂。本发明表明，酰 基鞘氨醇是一种非常有效的避免血管成型术后再狭窄的候选药物。本发 明对治疗诸如冠状动脉、肾动脉和股动脉的狭窄也是有效的，并且具有 多种应用，例如作为门腔静脉分流术或阻塞的隐静脉曲张以及用于冠状 动脉搭桥术等。另外本发明还可用于糖尿病视网膜病，其中平滑肌类细 胞被激活并且视网膜前端增生，导致失明。还可以将局部输送的酰基鞘 氨醇用于潜在的治疗在透析后血管接口管狭窄造成的平滑肌生长障碍的 治疗。另外除了将药剂涂覆在气囊导管端，通过浸注口或涂覆在支架上， 可以将该抗促有丝分裂鞘脂衍生物作为传统的或阳离子脂质矢量的成分 进行输送，因而可以潜在地改善基因转移的效率和定向。
所以，本发明表明，当将酰基鞘氨醇或其它的防止生长、类脂的衍 生物涂覆在气囊或支架上实现局部用药时，可实现对损伤部位的平滑肌 细胞生长的抑制。另外，酰基鞘氨醇或其它的防止生长、类脂衍生的、 生物活性的物质可以利用浸注或微孔导管设计以实现固定的剂量的输 送。浸注导管是通过与充气气囊相背的口实现物质的输送。微孔导管是 通过在气囊表面上微细的孔眼实现物质的输送的。而且本发明的物质还 可以通过双气囊、浸注口、导管设计，被隔离在两个充气气囊之间，实 现对受损动脉壁的输送。根据本发明的一优选实施例，C6-酰基鞘氨醇， 一种可穿透细胞的酰基鞘氨醇，可以抑制在血管成型部位上的平滑肌细 胞的增生。另外，其它的可穿透细胞的酰基鞘氨醇衍生物也可以限制新 内膜的增生。酰基鞘氨醇的衍生物，其中可以用二甲基碳水化合物的部 分替代酰胺结合的脂酰辅酶链，对限制血管成型导致的损伤也是有效的。