经皮穿刺冠脉成形术(percutaneous transluminal coronary angioplasty PTCA)后有30%～50％的患者在半年内发生再狭窄^［1］。多年来，国内外学者做过大量的临床和实验研究，未能找到满意的预防再狭窄的方法。血管内支架的广泛应用使再狭窄率下降了10%，但是仍有20%～30％的患者在术后半年内发生再狭窄^［2］。低能量激光照射具有一种波长依赖性，非热效应的生物刺激作用^［3］。最近的研究表明低能量激光照射(low-power laser illumination LPLI)对血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cell VSMC)和内皮细胞(endothelium cell EC)的增生和修复起着显著的调节作用^{［8～12，、18～21］}。本文对目前应用LPLI预防PTCA术后再狭窄的研究进展作一详尽的综述。

一、低能量激光照射的生物学效应

LPLI的基本原理是在不产生明显热效应的条件下，利用激光照射具有的波长相关性的光效应改变细胞的生物活性^［3］。光谱范围多为可见光和红外区域。输出功率在10～90mW。总的辐射量维持在1～4J/cm²左右。在这种照射的能量密度下，局部温度的改变只在0.5～1.0℃以内，却可产生明显的生理生化效应。

LPLI的生物学效应的具体机制目前还不明确。细胞和分子生物学研究^［4，5］发现细胞线粒体氧化呼吸链中某些特异的发色团可以吸收一定波长的低能量激光，改变氧化还原酶对中电子传递速度。照射的能量密度低时促进氧化还原反应，促进细胞的生长；能量密度高时则可产生大量的自由基，对细胞产生抑制和损伤作用。因此，LPLI的生物学效应呈现双重性。另外，低能量激光照射首先要通过细胞膜，引起细胞膜上某些离子通道和跨膜蛋白如整合蛋白等的构型和功能发生改变，激活细胞内多种信息传递，最终可影响DNA的表达和复制。

二、LPLI预防PTCA术后再狭窄

(一)LPLI对VSMC的作用

早在1926年，Azuma^［6］就发现激光照射可引起兔动脉VSMC的舒张。后来的研究表明^［7，8］，LPLI引起VSMC的舒张是一种非内皮依赖性的舒缩反应。这种效应是由激光照射的光谱效应直接引起的，局部温度改变在1.0℃以内，因此与热效应无关。激光照射引起VSMC的舒张效应与照射激光的波长和能量密度密切相关。短波长的紫外激光比可见激光的作用要强几十到几百倍，并且VSMC舒张的程度和持续的时间与激光照射的能量密度成正相关。但是过高的能量密度照射则可以导致VSMC的损伤。由于LPLI直接促进VSMC的舒张，因此在PTCA术后进行局部的低能量激光照射，可以通过减轻机械损伤和组织胺等引起的血管痉挛，可能有利于PTCA术后的血管适应性重塑的建立^［9］。

John等^［10］应用不同能量密度的低能量He-Ne激光照射兔腹主动脉VSMC后，发现随着照射的能量密度的升高，VSMC的非内皮依赖性的收缩功能明显受到抑制，并且受抑制的程度与照射的能量密度呈正相关。病理组织学检查发现照射的能量密度超过1.3 J/cm²后，短时间内就会出现VSMC活性降低，细胞发生空泡变性，细胞核消失。当照射的能量密度达到11.9 J/cm²时，80%以上的VSMC出现不可逆的损伤，而局部的温度改变只在1.2℃以内，因此可以完全排除激光的热损伤。Kipshidze等应用632 nm的激光(10 mJ/pulse,time 60 s)照射离体培养的大鼠动脉VSMC后，99%的VSMC被杀伤，而对照组99%的VSMC仍然保持良好的活性。降低照射的能量密度，VSMC受损伤的程度也随之降低。

在此基础上，Kipshidze等^［11］进一步应用球囊拉伤兔子的腹主动脉后进行低能量He-Ne激光照射，照射的能量密度为1.1 J/cm²以上，然后给予高脂饮食。在术后15、30和60天进行病理组织学检查。激光照射组与单纯球囊拉伤组相比，动脉内经明显扩大［(8.9±0.9）cm²vs （35.4±5.4）cm²，P＜0.05］，VSMC向内膜的迁移受到抑制，内膜增生程度降低［(26.4±2.8）mm² vs (4.2±0.7)mm²,P＜0.05］，中膜VSMC的坏死增多，内膜与中膜的比值减少(2.1±0.29 vs 0.3±0.02，P＜0.05)表明LPLI可通过杀伤VSMC来减少VSMC向内膜的迁移和增生，减少再窄的发生。在更进一步动脉粥样硬化的兔腹主动脉模型上进行球囊扩张后局部激光照射，得到相同的结果，进一步验证了LPLI预防再狭窄的作用^［12］。

LPLI虽然可以通过杀伤VSMC，减少VSMC向内膜的迁移和增生，减少再窄的发生，但是过量的VSMC的破坏可能会形成局部的血管瘤；另外，过量的VSMC破坏后可以释放出大量的成纤维细胞生长因子，引起残存的和损伤周围的VSMC的迁移和增生，从而影响红激光的疗效^［13］。

(二)LPRLI对EC的作用

1996年，Kipshidze等^［14］应用不同能量密度的He-Ne激光照射离体混合培养的兔子和人的VSMC和EC。当照射的能量密度在0.54 J/cm²以下时，EC的活性明显增强，细胞粘附能力增强，生长和繁殖速度增快，VSMC则无任何变化。增加照射的能量密度后，首先表现出EC的活性受到抑制，VSMC的活性仍不受影响。进一步增加能量密度超过5.4 J/cm²时，则EC和VSMC的活性都受到显著的抑制。结果表明虽然高能量密度的红激光照射对VSMC和EC都有杀伤作用，但是与VSMC相比，EC对LPRLI更加敏感。

低能量密度的激光照射促进EC的生长修复的机制尚不明确。离体细胞培养发现^{［13，14，16］}，激光照射后，EC的沉积和粘附性明显增强，而EC的粘附性对于EC的正常生长增殖有重要的作用。EC膜上的整合蛋白的激活可能与激光所致EC粘附性增强有关。整合蛋白是介导细胞组织间粘附的主要受体。整合蛋白的激活可以进一步激活细胞内多种信息传导途径，最终影响基因的表达来调节细胞对生长因子的亲和力和增生反应。此外，LPLI可以改变内皮细胞膜上跨膜离子转运，进一步增强EC的粘附性和沉积性。

血管内皮的剥脱和再修复在PTCA术后再狭窄方面起着重要的作用^［15］。一方面，内皮的修复可减少血液中活性物质对VSMC的直接刺激作用，并可减少局部小血栓的形成；另一方面，修复的EC可合成NO等活性物质，扩张局部血管，有利于适应性重塑的建立。而且，NO还对VSMC的迁移和增生具有直接抑制作用。由于PTCA后很少有完全的内皮剥离，总是在受损伤管壁上残存岛状的内皮细胞。因此，可以通过更低能量密度的激光照射来促进这些残存的和损伤周边的内皮细胞的增生和修复，来预防再狭窄的发生。在离体研究基础上，Kipshidze等^［12］进一步应用低能量密度的He-Ne激光(＜0.91 J/cm²)局部照射球囊拉伤后的兔子的髂动脉，并在7天后进行病理组织学检查发现，LPRLI后EC修复程度和速度明显高于对照组［(85.6±5.3）% vs （10.7±1.9）%，P＜0.05］。后来，在兔子动脉粥样硬化模型的腹主动脉上进行球囊成形术^［17］，然后给予低能量密度的激光照射，并在治疗前后和术后60天进行造影和病理组织学检查。结果显示与对照组相比，激光照射组术后管腔内径的扩大幅度与对照组相同，但是术后60天管腔内径的减小幅度却明显低于对照组，管腔面积显著增大［(33.9±2.1)mm² vs (7.6±0.9)mm²，P＜0.05)］，内膜增生程度显著减低［(4.2±0.7）mm² vs（25.3±1.9）mm²，P＜0.05］。初步验证了低能量密度的激光照射对血管再狭窄的预防作用。(但是应用更低能量密度的激光局部照射促进血管损伤后EC的再生和修复的具体机制不明确，确切疗效尚有待于进一步的实验和临床研究来明确。)

三、LPLI对支架植入后再狭窄的预防

支架的应用使PTCA术后的再窄率降低了10%～15％，但仍有20%～30％的患者于术后半年内发生再窄^［2］。最近的研究显示^［18］，支架的植入通过机械作用抵消了血管的弹性回缩和病理性重塑，但是并不能减少内膜的增生与肥厚，甚至内膜的增厚程度明显高于单纯的PTCA。新生内膜的增生成了支架置入后再窄的主要机制。由于LPLI可以杀伤和抑制VSMC的迁移和增生，因此，LPLI与支架置入的联合应用有可能会更大程度地减少PTCA术后再狭窄的发生。已有学者应用不同能量密度的LPLI(10 mW×60 s,34 mW×60 s)加支架的植入在猪的冠状动脉内进行在体实验^［19］，初步结果表明LPLI可明显抑制支架植入后内膜的增生，术后6周与术后即刻相比管腔内径减小的幅度明显低于单纯支架植入组，并且照射效果与照射的能量密度呈正相关(r=-0.90，P＝0.028)。

四、LPLI预防PTCA术后再狭窄的临床应用

由于在多个离体细胞培养和在体动物实验中均已初步证明了LPLI可直接促进VSMC的舒张，减轻血管机械损伤后的反应促进EC的增生和修复；抑制VSMC的迁移和增生，有效地减少血管机械损伤或成形术后再狭窄的发生，并且未见有相关副作用出现；因此，目前在美国，比利时和法国等地已相继开展了LPLI预防PTCA术后再狭窄的小规模临床实验^{［20，21］}。病例包括新发病变，PTCA术后效果不佳或再窄，以及支架置入和搭桥术后再窄的患者。结果表明术后即刻成功率高，管腔内径大，在住院期间和6个月随访中未发现有严重的并发症，随访中再狭窄率总体在16.9%～20%左右。初步结论是LPLI是一种安全可行的，有希望降低PTCA术后再狭窄的方法。

五、结论和展望

根据目前的<