水凝胶涂层弹簧圈促进血管内皮细胞早期增殖的体外研究：为颅内动脉瘤愈合机制提供新见解

《Scientific Reports》：Earlier and greater vascular endothelial cell proliferation on hydrocoils compared to bare platinum coils: an in vitro study

本刊推荐：为解决颅内动脉瘤介入治疗后复发率高的临床难题，研究人员开展水凝胶涂层弹簧圈（HydroCoil）与裸铂弹簧圈（BPC）对内皮细胞粘附影响的对比研究。结果表明HydroCoil能诱导更早（第3天达峰）和更强的内皮细胞增殖，但伴随PECAM-1表达下调及早期凋亡倾向，这为理解HydroCoil降低动脉瘤复发的细胞机制提供了重要实验依据。

　　

在神经介入治疗领域，颅内动脉瘤的长期稳定性始终是困扰临床医生的核心难题。虽然血管内弹簧圈栓塞术已成为动脉瘤治疗的主流方式，但与传统开颅夹闭手术相比，其远期复发率较高的问题一直未能得到根本解决。这种复发风险主要源于弹簧圈植入后动脉瘤颈部的内皮化过程不完善，导致在血流持续冲击下发生弹簧圈压缩和血栓溶解。有趣的是，临床观察发现水凝胶涂层弹簧圈栓塞系统（HES）在降低动脉瘤复发方面展现出优势，这背后的细胞生物学机制却尚未明确。

正是基于这一临床需求，来自同济大学和复旦大学附属华山医院的研究团队在《Scientific Reports》上发表了这项创新性研究。该研究通过体外实验模型，首次系统比较了bEnd.3小鼠脑血管内皮细胞在水凝胶涂层弹簧圈和裸铂弹簧圈上的增殖动力学差异，揭示了两种材料引导细胞行为的独特模式。

研究人员主要采用三种关键技术方法：首先通过胰酶消化和自动细胞计数仪定量分析细胞在不同时间点（D0-D21）的增殖曲线；其次利用钙黄绿素AM/碘化丙啶双染进行活死细胞荧光染色；最后在第七天进行血小板内皮细胞粘附分子-1（PECAM-1）免疫荧光染色评估细胞功能状态。所有实验均使用MicroVention公司生产的标准弹簧圈段，每组设置3-5个重复样本确保结果可靠性。

细胞生长曲线分析结果

生长曲线显示两组细胞呈现截然不同的增殖模式。水凝胶涂层弹簧圈上的内皮细胞表现出爆发式增长，在第3天即达到峰值（平均1079.07±427.50个细胞），随后逐渐下降并在第7天趋于稳定。而裸铂弹簧圈上的细胞增殖相对缓慢，直到第14天才达到峰值（平均871.80±117.51个细胞），且峰值数量显著低于水凝胶组。这种时间差异在早期尤为明显：第1天水凝胶组的细胞数量（859.03±202.68）已是裸铂组（233.63±60.85）的3.7倍，虽然统计学差异临界显著（p=0.1），但生物学意义明确。到第21天，两组细胞数量趋于一致，表明水凝胶涂层主要影响的是细胞增殖的时序而非最终承载量。

活死细胞荧光染色结果

活死细胞染色结果与生长曲线相互印证。裸铂弹簧圈上的活细胞在第14天最为密集，且罕见死细胞附着。与之形成对比的是，水凝胶涂层弹簧圈在第3天可见大量活细胞，但几乎观察不到粘附的死细胞。这一现象提示水凝胶材料可能不适宜凋亡后细胞的附着，或细胞在水凝胶表面发生凋亡后迅速脱离。

PECAM-1免疫荧光染色结果

在细胞数量相近的第7天进行的PECAM-1染色显示，水凝胶涂层弹簧圈上的内皮细胞PECAM-1表达强度明显弱于裸铂弹簧圈组。PECAM-1作为内皮细胞连接的重要分子，其表达下调可能反映水凝胶微环境对细胞间连接特性的影响，这或许与观察到的早期细胞脱落现象存在关联。

综合研究结论与讨论，本实验证实水凝胶涂层弹簧圈能诱导更快速和更显著的内皮细胞增殖反应，但这种增殖优势伴随早期细胞数量下降和功能分子表达改变。研究人员推测这可能对应体内过程的加速修复反应：早期大量细胞增殖快速形成新内膜，随后通过凋亡机制进行组织重塑。这种加速的细胞动力学或许可以解释水凝胶涂层弹簧圈在临床观察中表现出的降低复发率的优势。

该研究的创新点在于首次从细胞动力学角度揭示水凝胶涂层弹簧圈促进动脉瘤愈合的潜在机制，为改进栓塞材料设计提供了重要理论依据。不过研究者也强调，静态培养模型缺乏血流动力学作用和炎症细胞参与，这些局限需要在后续动物实验中加以验证。未来研究可进一步探索水凝胶表面特性如何调控内皮细胞命运决定，以及PECAM-1表达下调对血管修复质量的具体影响。

这项研究不仅深化了对现有栓塞材料生物相容性的认识，更重要的是为开发新一代促进血管修复的智能栓塞材料指明了方向。通过精准调控植入材料与宿主细胞的相互作用，或许在未来能够实现动脉瘤颈部的完美内皮化，最终攻克介入治疗后复发这一临床难题。