Оценка биологического действия сиролимус-элюирующих коронарных стентов

А.Д. Кручинина, О.Д. Любченко, Я.П. Ястремская, А.Н. Шатров

Ключевые слова: сиролимус-элюирующий стент; антипролиферативное покрытие стентов; лекарственное покрытие стентов; гематология; биохимия крови.

Цель исследования — изучить влияние разработанного сиролимус-элюирующего кардиоваскулярного стента на гематологические и биохимические параметры крови в эксперименте.

Материалы и методы. Выполнена ангиопластика аортально-подвздошного сегмента бедренной артерии 6 кроликам с имплантацией голометаллических кобальт-хромовых стентов МС 2,5×11 мм и 6 кроликам с имплантацией стентов такой же модели с покрытием линейно-цепочечным углеродом и лекарственным покрытием (содержание сиролимуса — 2 мкг/мм²), разработанных ООО «НаноМед» (Россия). Состояние животных оценивали визуально и по изменению гематологических и биохимических параметров крови через 1, 2, 4, 7 нед после имплантации в сравнении с показателями в интактной и контрольной группах.

Результаты. Применение стентов с покрытием линейно-цепочечным углеродом и лекарственным покрытием снижает риск возникновения рестеноза. Постепенное разрушение полимерного покрытия обеспечивает дозированное, локальное выделение лекарственного вещества в зону стентированной сосудистой стенки, что ингибирует гиперплазию неоинтимы. Имплантация сиролимус-элюирующих стентов по сравнению с имплантацией голометаллических стентов не вызывает достоверных изменений биохимических параметров крови кроликов и не влияет на ее гематологические показатели. Изменения в анализах крови животных контрольной группы по сравнению с интактной объясняются хирургическим вмешательством в организм. Все это позволяет начать клинические испытания сиролимус-элюирующих коронарных стентов.

В лечении ишемической болезни сердца, стенокардии, болезней периферических артерий широко применяются методы коронарной ангиопластики и стентирование [1].

Основной проблемой при их использовании является возникновение рестеноза в отдаленном периоде [1, 2]. Вероятность этого осложнения уменьшается при применении стентов с лекарственным покрытием: значительно улучшается клиническая картина ишемической болезни сердца, увеличивается эффективность вмешательств на периферических артериях, снижаются частота рецидивов стенокардии и потребность в повторных реваскуляризациях миокарда [3–5].

Использование полимерного покрытия металлического стента в качестве матрицы для инкапсуляции лекарственного препарата обусловлено необходимостью точечной доставки активного вещества с целью уменьшения интенсивности пролиферации клеток интимы сосуда: постепенная резорбция покрытия обеспечивает локальное высвобождение достаточного количества препарата, необходимого для ограничения гиперплазии в ответ на имплантацию.

Полимерный слой, содержащий лекарственное вещество, должен быть биодеградируемым, биосовместимым и неиммуногенным, а также сохранять свойства после стерилизации. Наиболее полно этим требованиям соответствуют сополимеры молочной и гликолевой кислот, широко применяемые при создании различных медицинских изделий [6, 7]. Конечные продукты их разрушения являются обычными метаболитами клеток млекопитающих, не оказывающими токсического влияния на организм.

Для снижения риска возникновения рестеноза используют следующие лекарственные препараты: иммунодепрессанты (сиролимус и его аналоги), противоопухолевые препараты (паклитаксел и его аналоги) и т.д. [8].

Применение лекарственных стентов прочно вошло в практику восстановления функций сосудов, однако широко представлены на рынке лишь зарубежные изделия [9]. В условиях импортозамещения актуальным для нашей страны является создание собственных аналогов, не уступающих по качеству мировым лидерам. В связи с этим компанией «НаноМед» были разработаны сиролимус-элюирующие коронарные стенты с полилактид-ко-гликолидом в качестве полимера. Лекарственное покрытие наносится на стенты поверх слоя из линейно-цепочечного углерода — инновационного материала, придающего изделию высокую биосовместимость и тромборезистентность. Высвобождение сиролимуса на ранних сроках после операции позволит снизить избыточную пролиферацию клеток в ответ на травматизацию сосудистой стенки, а наличие инертного покрытия из линейно-цепочечного углерода обеспечит снижение рисков рестеноза и тромбоза на более поздних этапах.

При создании нового медицинского изделия в России необходимым этапом является проведение исследований согласно ГОСТ Р ИСО 10993 «Изделия медицинские. Оценка биологического действия медицинских изделий». Соблюдение положений стандартов данной серии позволяет обеспечить системный подход к исследованию биологического действия медицинских изделий, поскольку они являются руководящими документами для прогнозирования и исследования на стадии выбора материалов, предназначенных для изготовления, а также для исследований готовых изделий.

Цель исследования — изучение влияния разработанного сиролимус-элюирующего кардиоваскулярного стента на гематологические и биохимические параметры крови для оценки биологического действия медицинского изделия на организм в эксперименте.

Материалы и методы. Эксперимент проводили на 12 самцах кроликов в возрасте 8–10 мес массой 3,5–4,5 кг. Все этапы работы проходили в соответствии с ГОСТ Р ИСО 10993. Содержание животных соответствовало ГОСТ Р ИСО 10993-2-2011, они прошли карантин и акклиматизацию в условиях вивария в течение 14 дней. В работе руководствовались этическими принципами, установленными Европейской конвенцией по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и других научных целей (принятой в Страсбурге 18.03.1986 г. и подтвержденной в Страсбурге 15.06.2006 г.).

Экспериментальные группы формировали методом простой фиксированной рандомизации по 6 животных. Перед проведением операции был произведен забор крови с последующим определением гематологических и биохимических параметров, которые использовали в качестве интактной группы значений.

На базе Центра доклинических исследований (Пенза) сотрудниками Федерального центра сердечно-сосудистой хирургии Министерства здравоохранения Российской Федерации (Пенза) была выполнена ангиопластика аортально-подвздошного сегмента бедренной артерии кроликов с имплантацией голометаллических кобальт-хромовых стентов МС 2,5×11 мм и стентов такой же модели с покрытием линейно-цепочечным углеродом и лекарственным покрытием (содержание сиролимуса — 2 мкг/мм²), разработанных ООО «НаноМед» (Россия).

После установки стентов на контрольной ангиографии артерия в месте имплантации стентов была проходима, система доставки и проводники удалены, ушивание ран проводили послойно.

Основываясь на времени резорбции покрытия в условиях in vitro [10], для исследования влияния лекарственных стентов на гематологические и биохимические показатели крови были определены сроки забора биологического материала: 1, 2, 4, 7 нед после имплантации.

Забор крови производили из вены уха кролика. Объем взятой крови составлял 4–5 мл; 250 мкл отбирали в микрокюветы для взятия крови ЭДТА-К2 (Sarsted, Германия), гематологическое исследование проводили с использованием анализатора BC-2800 Vet Auto Hematology Analyzer (Mindray, Китай). Сыворотку получали центрифугированием крови в течение 15 мин при 4000 об./мин в медицинской лабораторной центрифуге ОПН-8 («Аналит-Нева», Россия). В полученной сыворотке определяли активность ферментов и концентрацию веществ, рекомендованных к анализу ГОСТ Р ИСО 10993-11-2011 (приложение D.2): аланинаминотрансферазы (АлАТ), аспартатаминотрансферазы (АсАТ), γ-глутамилтрансферазы, щелочной фосфатазы, альбумина, глюкозы, кальция, креатинина, неорганического фосфора, калия, натрия, общего и прямого билирубина, общего белка, триглицеридов, мочевины, хлорида, общего холестерина.

Биохимические показатели сыворотки крови определяли унифицированными методами [11] с использованием клинических наборов («Ольвекс Диагностикум», Россия). Оптическую плотность образцов измеряли на фотометре КФК-3 (Загорский оптико-механический завод, Россия) с использованием кюветы с длиной оптического пути 1 см («Аналит-Нева», Россия).

При оценке полученных экспериментальных данных использовали методы статистической обработки. Результаты выражали в виде среднего арифметического (Х) и статистической девиации (SD). Проверку гипотезы о равенстве средних выборочных величин проводили с применением t-критерия Стьюдента. Анализ отсроченного влияния имплантации образцов осуществляли с использованием дисперсионного анализа. Принадлежность подгрупп животных к разным гомогенным группам оценивали с помощью метода Шеффе.

Результаты и обсуждение. Гематологическое исследование крови кроликов в выбранные сроки после стентирования не выявило отклонений значений параметров от таковых в интактной группе, что свидетельствует о хорошем состоянии здоровья животных после проведения ангиопластики. Результаты анализов показали отсутствие ярко выраженной воспалительной реакции во все сроки после проведения операции и реакций отторжения имплантата на более поздних сроках (см. таблицу).

Результаты гематологического исследования крови кроликов после имплантации сиролимус-элюирующих стентов (n=6, X±SD)

Анализ биохимических показателей крови кроликов на всех этапах исследования (рис. 1, 2) показал отсутствие системного токсического влияния нового стента с лекарственным покрытием на организм животных. В раннем постоперационном периоде наблюдалось некоторое изменение ряда биохимических параметров, что могло быть следствием оперативного вмешательства. По сравнению с контрольной группой животных, которым ангиопластику выполняли с использованием голометаллических кобальт-хромовых стентов, значения биохимических показателей крови кроликов после имплантации сиролимус-элюирующих стентов статистически значимо не отличались.

Рис. 1. Активность ферментов и концентрация альбумина, глюкозы, общего холестерина, триглицеридов в сыворотке крови кроликов в разные сроки после стентирования (n=6, X±SD): 1 — 1 нед; 2 — 2 нед; 3 — 4 нед; 4 — 7 нед; статистическая значимость различий значений по сравнению с интактной группой: ^#— р<0,05; ^##— р<0,01; ^###— р<0,001; по сравнению с контрольной группой: * — р<0,05

Рис. 2. Концентрации креатинина, мочевины, общего белка, ионов калия, кальция, натрия, фосфатов и хлоридов в сыворотке крови кроликов в разные сроки после стентирования (n=6, X±SD): 1 — 1 нед; 2 — 2 нед; 3 — 4 нед; 4 — 7 нед; статистическая значимость различий значений по сравнению с интактной группой: ^#— р<0,05; ^##— р<0,01

Полученные данные свидетельствуют также о положительной динамике восстановления и об отсутствии отсроченной негативной реакции на имплантат со стороны организма животного.

Заключение. Результаты проведенного экспериментального исследования свидетельствуют об отсутствии токсического действия разработанного медицинского изделия на организм животного, что подтверждает соответствие стентов с покрытием из линейно-цепочечного углерода и лекарственным покрытием, разработанных ООО «НаноМед», требованиям биологической безопасности и токсичности, предъявляемым к медицинским изделиям.

Финансирование исследования и конфликт интересов. Исследование не финансировалось какими-либо источниками, и конфликты интересов, связанные с данным исследованием, отсутствуют.

Литература

Карпов Ю.А., Самко А.Н., Буза В.В. Коронарная ангиопластика и стентирование. М: МИА; 2010.
Федорченко А.Н. Рестеноз как основная проблема после чрескожных коронарных вмешательств. Автореф. дис. … докт. мед. наук. Новосибирск; 2009.
Бокерия Л.А., Алекян Б.Г., Голухова Е.З., Бузиашвили Ю.И., Никитина Т.Г., Стаферов А.В., Закарян Н.В. Применение стентов с лекарственным антипролиферативным покрытием в лечении больных ишемической болезнью сердца. Креативная кардиология 2007; 1–2: 183–199.
Бокерия Л.А., Алекян Б.Г., Закарян Н.В., Стаферов А.В. Коронарное стентирование: современное состояние вопроса. В кн.: Руководство по рентгеноэндоваскулярной хирургии сердца и сосудов. Т. 3. Под ред. Бокерия Л.А., Алекяна Б.Г., Анри М. М; 2008; с. 206–219.
Ли Ч.Х., Серруйз П.У. Стенты с лекарственным покрытием. Международный журнал интервенционной кардиоангиологии 2003; 1: 9–18.
Адамян А.А. Основные направления и перспективы в создании и клиническом применении полимерных имплантатов. Биосовместимость 1994; 2: 97–107.
Севастьянов В.И., Кирпичников М.П. Биосовместимые материалы. М: МИА; 2011; 544 с.
Yin R.-X., Yang D.-Z., Wu J.-Z. Nanoparticle drug- and gene-eluting stents for the prevention and treatment of coronary restenosis. Theranostics 2014; 4(2): 175–200, https://doi.org/10.7150/thno.7210.
Ielasi A., Latib A., Colombo A. Current and future drug-eluting coronary stent technology. Expert Rev Cardiovasc Ther 2011; 9(4): 485–503, https://doi.org/10.1586/erc.11.5.
Любченко О.Д., Кручинина А.Д., Шатров А.Н. Кинетика деградации антипролиферативного полимерного покрытия стентов в условиях in vitro. Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Естественные науки 2015; 2(10): 55–61.
McPherson R.A., Pincus M.R. Henry’s clinical diagnosis and management by laboratory methods: 22nd edition. Elsevier Saunders, Philadelphia; 2011.