Dosisabhängige Auswirkungen des kombinierten β/γ Emitters Rhenium¹⁸⁶ auf das Wachstum humaner Gefäßwandzellen*

Zusammenfassung.

Zielsetzung: Ziel dieser Studie war die Bewertung der Erholungsfähigkeit humaner aortaler Muskelzellen (= haSMC) sowie Endothelzellen (= EC) nach Inkubation mit dem kombinierten β/γ Emitter Rhenium-186. Material und Methoden: HaSMC sowie EC wurden zwei Tage nach Subkultivierung für 5 Tage mit Re-186 inkubiert (applizierte Gesamtdosen 4 - 32 Gy). Die absoluten Zellzahlen wurden über einen Zeitraum von 30 Tagen (haSMC), respektive von 22 Tagen (EC) bestimmt. Zur Evaluation einer möglichen Wachstumserholung wurden für beide Zellarten an den Tagen 5, 10 und 20 (für die haSMG zusätzlich auch Tag 30) Koloniebildungsassays angefertigt. Ergebnisse: Sowohl die haSMC als auch die EC zeigten eine dosisabhängige Wachstumsinhibition, die bei 32 Gy am stärksten ausgeprägt war. Während die EC bei 4 und 8 Gy eine vollständige sowie bei 16 Gy eine partielle Erholung aufwiesen, zeigten die haSMC nur bei 4 und 8 Gy eine partielle Erholung, jedoch keine bei 16 Gy. Schlussfolgerung: Die Wachstumsfähigkeit von haSMC sowie von EC kann effektiv mittels Re-186 über einen Zeitraum von 30 Tagen moduliert werden. EC weisen im Vergleich zu haSMC bei Dosen zwischen 8 - 16 Gy eine bessere Erholungsfähigkeit auf. Re-186 könnte sich als potentiell wertvolles Radionuklid (vorzugsweise auf einem Re-186 beschichteten Stent) zur Restenoseprophylaxe erweisen.

Dose-Dependent Effects of the Combined β/γ Emitter ¹⁸⁶Rhenium on the Growth of Human Vessel Wall Cells.

Purpose:The aim of this study was to evaluate the capability of human aortic smooth musc e cells (HaSMC) and endothelial cells (EC) to recover after incubation with the combined β/γ emitter ¹⁸⁶rhenium. Materials and Methods: Two days after plating, HaSMC and EC were incubated for five days with ¹⁸⁶Re (total doses applied 4 Gy - 32 Gy). Cell counts were performed for a period of 30 days (haSMC) and 22 days (EC). To detect possible growth recovery, colony formation assays were plated for both cell types on day 5, 10, and 20 (and lay 30 for haSMC). Results: Both cell types presented a dose-dependent growth inhibition which was maximum at a dose of 32 Gy. Human endothelial cells presented with total growth recovery at 4 and 8 Gy, and a partial growth recovery at 16 Gy. Smooth muscle cells only presented partial growth recovery at 4 and 8 Gy. At 16 Gy and more no recovery was detected. Conclusion: HaSMC as well as EC growth can be modulated effectively with ¹⁸⁶Re over a period of 30 days in vitro. Compared to smooth muscle cells human endothelial cellls seem to possess a higher potential to recover at doses of 8 to 16 Gy. ¹⁸⁶Re may be a valuable radionuclide to prevent restenosis.

Radionuklid - Gefäßbestrahlung - Muskelzellen - Endothelzellen - in vitro

Radionuclide - Vascular radiation - Muscle cells - Endothelial cells - in vitro

Literatur

• 1 Tetteroo E, van der Graaf Y, Bosch J L, et al. Randomised comparison of primary stent placement versus primary angioplasty followed by selective stent placement in patients with iliac artery occlusive disease: Dutch Iliac Stent Trial Study Group.  Lancet. 1998;  351 1153-1159
• 2 Hunink M GM, Donaldson M C, Meyerovitz M F, et al. Risks and benefits of femoropopliteal percutaneous balloon angioplasty.  J Vasc Surg. 1993;  17 183-194
• 3 Johnston K W. Femoral and popliteal arteries: reanalysis of results of balloon angioplasty.  Radiology. 1992;  183 767-771
• 4 Johnston K W. Iliac arteries: reanalysis of results of balloon angioplasty.  Radiology. 1993;  186 207-212
• 5 Bauters C, Isner J M. The Biology of Restenosis.  Progr Cardiovasc Dis. 1997;  40 107-116
• 6 Geary R L, Williams J K, Golden D, Brown D G, Benjamin M E, Adams M R. Time Course of Cellular Proliferation, Intimal Hyperplasia, and Remodeling Following Angioplasty in Monkeys with Established Atherosclerosis - A Nonhuman Primate Model of Restenosis.  Arterioscler Thromb Vasc Biol. 1996;  16 34-43
• 7 O'Keefe J HJ, McCallister B D, Bateman T M, et al. Ineffectiveness of colchicine for the prevention of restenosis after coronary angioplasty.  J Am Coll Cardiol. 1992;  19 1597-1600
• 8 Pepine C J, Hirshfeld J W, Mac Donald R G, et al. A controlled trial of corticosteroids to prevent restenosis after coronary angioplasty.  Circulation. 1990;  81 1753-1761
• 9 Dotter C T, Judkins M P. Transluminal treatment of arteriosclerotic obstructions: descriptions of a new technique and a preliminary report of its application.  Circulation. 1964;  30 654-670
• 10 Gottman D, Strecker E P, Boos I, Vetter S. Dose-dependent decrease of the rate of restenosis of stents in peripheral vessels with reviparin.  Fortschr Röntgenstr. 1999;  170 84-88
• 11 Tamai H, Katoh O, Suzuki S, et al. Impact of tranilast on restenosis after coronary angioplasty: tranilast restenosis following angioplasty trial (TREAT).  Am Herat J. 1999;  138 968-975
• 12 Schopohl B, Liermann D, Pohlit L J, et al. Ir-192 endovascular brachtherapy for avoidance of intimal hyperplasia after percutaneous transluminal angioplasty and stent implantation in peripheral vessels: 6 years of experience.  Int J Radiat Oncol Biol Phys. 1996;  36 835-840
• 13 Sarac T P, Riggs P N, Williams J P, et al. The effects of low-dose radiation on neointimal hyperplasia.  J Vasc Surg. 1995;  22 17-24
• 14 Verin V, Popowski Y, Urban P, et al. Intraarterial beta irradiation prevents neointimal hyperplasia in a hypercholesterolemic rabbit restenosis model.  Circulation. 1995;  92 2284-2290
• 15 Smith III E F, Pipes D, Konijnenberg M, Ferguson M S, Kirkman T. Efficiacy of a Re-186 filled PTCA balloon system to prevent restenosis of peripheral vessels in swine and AV grafts in sheep. In: Waksman R, Leon MB (eds) Advances in cardiovascular radiation therapy.  Washington, DC; 1997: 20
• 16 Hehrlein C, Stintz M, Kinscherf R, et al. Pure beta-particle-emitting stents inhibit neointima formation in rabbits.  Circulation. 1996;  93 641-645
• 17 Laird J R, Carter A J, Kufs W M, et al. Inhibition of neointimal proliferation with low-dose irradiation from beta-particle-emitting stent.  Circulation. 1996;  93 529-536
• 18 Fischell T A, Kharma B K, Fischell D R, et al. Low-dose, β-particle emission from „stent” wire results in complete, localized inhibition of smooth muscle cell proliferation.  Circulation. 1994;  98 2956-2963
• 19 Fareh J, Martel R, Kermani P, Leclerc G. Cellular effects of β-particle delivery on vascular smooth muscle cells and endothelial cells.  Circulation. 1999;  99 1477-1484
• 20 Teirstein P, Massulo V, Jani S, et al. Three-Year Clinical and Angiographic Follow-Up After Intracoronary Radiation Results of a Randomized Clinical Trial.  Circulation. 2000;  101 360-365
• 21 Waksman R, Bhargava B, White L, et al. Intracoronary beta-radiation therapy inhibits recurrence of in-stent restenosis.  Circulation. 2000;  101 (16) 1895-1898
• 22 Meerkin D, Tardif J C, Crocker I R, et al. Effects of intracoronary beta-radiation therapy after coronary angioplasty: an intravascular ultrasound study.  Circulation. 1999;  99 1660-1665

* S. H. Duda, H.-Peter Rodemann und R. Bares wurden durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (Bonn) unterstützt (DU 301/3 - 1).