A Preclinical Study on the Effect of Triamcinolone-Coated Biliary Stents in Reducing Fibrosis in a Porcine Model : Triamcinolone-Coated Stent for Biliary Fibrosis = 트리암시놀론 약물코팅 담도 스텐트의 항섬유화 효과에 대한 돼지 모델 전임상 연구

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Background: Biliary strictures remain a major complication after liver transplantation, driven by fibro-inflammatory remodeling of the bile duct wall. Current endoscopic treatment provides mechanical dilatation but does not directly suppress the underlying fibrotic response. Local corticosteroid delivery may attenuate periductal fibrosis, yet large-animal validation of drug-eluting platforms is limited. This study aimed to evaluate whether a triamcinolone-coated biliary stent can reduce fibro-inflammatory remodeling in a porcine model of benign biliary stricture.
Methods: Seventeen pigs were included in the final analysis (control: n=5; stent: n=6; triamcinolone-coated stent: n=6). A dual-loading method (mixture + absorption) was used to fabricate triamcinolone-coated stents. After 4 weeks, bile ducts were examined for structural, histologic, and molecular outcomes. Wall thickness and collagen fraction were quantified using Masson's trichrome staining, and expression of NCAM, TGF-β1, and α-SMA was assessed by Western blot.
Results: Triamcinolone-coated stents demonstrated a significant reduction in bile duct wall thickness compared with both the control and stent-only groups (231.1 μm vs. 463.8 μm and 386.1 μm, p = 0.042). Collagen fraction remained similar across groups (73.0%, 68.4%, and 70.5%, respectively; p = 0.780). Western blot analysis revealed significant intergroup differences in NCAM (p = 0.034) and α-SMA (p = 0.025), with the triamcinolone group showing the lowest normalized expression. TGF-β1 showed a non-significant decreasing trend (p = 0.149). Pairwise comparison demonstrated significantly lower α-SMA expression in the triamcinolone-coated stent group compared with stent alone (p < 0.05).
Conclusions: Local delivery of triamcinolone via a coated biliary stent attenuated early fibro-inflammatory activation and significantly reduced duct wall thickening in a porcine model. These findings support the feasibility of pharmacologically active biliary stents as a targeted strategy to prevent or mitigate benign biliary strictures after liver transplantation.

국문 초록 (Abstract)

배경: 간이식 후 발생하는 담도 협착은 담관벽의 섬유-염증성 리모델링에 의해 발생하는 주요 합병증이다. 현재의 내시경적 치료는 기계적 확장에 의존하며, 기저의 섬유화 반응을 직접적으로 억제하지 못한다. 국소 코르티코스테로이드 전달은 담관 주위 섬유화를 감소시킬 가능성이 있으나, 약물방출 스텐트 플랫폼에 대한 대동물 전임상 근거는 제한적이다. 본 연구는 트리암시놀론 코팅 담도 스텐트가 돼지 담도 협착 모델에서 섬유-염증성 리모델링을 감소시키는지를 평가하고자 하였다.
방법: 최종적으로 17마리의 돼지가 분석에 포함되었으며, 대조군(n=5), 스텐트군(n=6), 트리암시놀론 코팅 스텐트군(n=6)으로 구성하였다. 트리암시놀론 코팅 스텐트는 혼합(mixture)과 흡수(absorption)를 병합한 이중 약물적재 방식으로 제작하였다. 스텐트는 4주간 유지되었고, 이후 담관 조직을 수집하여 구조적, 조직학적, 분자생물학적 분석을 시행하였다. 담도벽 두께와 콜라겐 비율은 Masson’s trichrome 염색으로, NCAM, TGF-β1, α-SMA 발현은 Western blot으로 평가하였다.
결과: 트리암시놀론 코팅 스텐트군은 대조군과 스텐트 단독군에 비해 담도벽 두께가 유의하게 감소하였다(231.1 μm vs. 463.8 μm 및 386.1 μm, p = 0.042). 콜라겐 비율은 세 군 간 유의한 차이가 없었다(73.0%, 68.4%, 70.5%; p = 0.780). Western blot 분석에서 NCAM(p = 0.034)과 α-SMA(p = 0.025)은 유의한 군 간 차이를 보였으며, 두 마커 모두 트리암시놀론군에서 가장 낮은 발현을 보였다. TGF-β1은 감소 경향을 보였으나 통계적으로 유의하지 않았다(p = 0.149). 스텐트군 대비 트리암시놀론 코팅 스텐트군은 α-SMA 발현이 유의하게 낮았다(p < 0.05).
결론: 트리암시놀론 코팅 스텐트는 돼지 담도 협착 모델에서 초기 섬유-염증성 활성화를 감소시키며 담도벽 비후를 유의하게 줄였다. 이러한 결과는 국소 약물 전달 기반의 약물방출 담도 스텐트가 양성 담도 협착을 예방하거나 완화할 수 있는 생물학적 표적 치료 전략이 될 수 있음을 시사한다.

목차 (Table of Contents)

• Chapter 1. Introduction 1
• 1 Background 1
• Chapter 2. Methods 2
• 2.1 Study Design and Animal Allocation 2
• 2.2 Stent Fabrication 4
• 2.3 Fabrication of Triamcinolone-Coated Stent 5
• 2.4 Stricture Induction and Stent Placement 12
• 2.5 Follow-up and Euthanasia 15
• 2.6 Tissue Collection 16
• 2.7 Outcome Measures and Analytical Methods 19
• 2.7.1 Histological Assessment 19
• 2.7.2 Western Blot Analysis 20
• 2.8 Statistical Analysis 21
• 2.9 Ethical Statement 22
• Chapter 3. Results 23
• 3.1 Baseline Characteristics and Laboratory Profiles of Experimental Groups 25
• 3.2 Histopathologic Outcomes 28
• 3.3 Western Blot Analysis of Fibrosis-Related Protein Expression 30
• Chapter 4. Discussion 32
• References 38