流体剪应力对EA.Hy926细胞IL-8受体mRNA表达的影响

为研究EA．Hy926细胞在不同时间、不同大小流体剪应力作用下IL-8受体CXCR1、CXCR2 mRNA的表达规律,通过体外培养人脐静脉内皮细胞株EA．Hy926细胞,分别施加5．56、10．02、15．27 dyn／cm2三种剪应力,选取剪切5 min、10 min、15 min、20 min、25 min和30 min、1、2、4和8 h等10个时间点进行观测,以半定量RT- PCR方法检测IL-8受体mRNA表达变化。结果表明,在5．56 dyn／cm2剪应力作用下,与静止组相比,各时间点CXCR1 mRNA与CXCR2 mRNA表达均显著升高(P<0．05)。在10．02 dyn／cm2剪应力作用下,CXCR1 mRNA表达随时间相对缓慢下降;而CXCR2 mRNA表达在30min出现短暂的升高,然后随着作用时间的延长开始缓慢下降。在15．27 dyn／cm2剪应力作用下,其CXCR1、CXCR2 mRNA的表达随时间呈现较显著性降低(P<0．01),当持续作用4 h以上其CXCR2 mRNA表达极低。以上结果表明,不同强度、作用时间的流体剪应力参与调节IL-8受体表达。     

切应力诱导内皮细胞表达IL-8基因的信号转导

目的现已确定动脉粥样硬化是一种炎症疾病,单核/巨噬细胞在动脉内膜下集聚是导致动脉粥样硬化损伤发展的基础;血流低切应力促进其损伤的发展.趋化细胞因子MCP-1对单核/巨噬细胞起强力趋化和激活作用,并有报告切应力可诱导其基因的表达.新近报道在层流作用下IL-8亦是单核/巨噬细胞与内皮细胞相互作用的重要调节因子.本研究旨在观察切应力诱导人脐静脉血管内皮细胞IL-8mRNA的表达,探讨Toll/NF-κB信号转导通路对其基因激活的介导作用.方法4.2dyn/cm2层流切应力处理人脐静脉血管内皮细胞,提取总RNA,应用RT-PCR和Northern杂交技术检测切应力作用不同时间后IL-8、TLR-2和TLR-4mRNA的表达.免疫印迹技术检测IκB磷酸化和降解.免疫荧光细胞化学染色检测NF-κB胞核易位.结果切应力作用0.5h后IL-8mRNA表达逐渐增高,2h时达到很高水平.胞浆蛋白IκB和磷酸化IκB的免疫印迹显示4.2dyn/cm2层流切应力作用10min后磷酸化IκB水平即显著增加,30min后又逐渐下降,与之相应IκB含量随切应力作用时间而逐渐下降,到1h时几乎测不出,表明在切应力作用下内皮细胞胞浆NF-κB抑制因子IκB发生了磷酸化和降解.NF-κBp65亚基免疫细胞化学染色显示在4.2dyn/cm2切应力作用0.5h后内皮细胞核逐渐着色,1.5h时细胞核几乎全着色,表明胞浆NF-κB在切应力作用下发生了易位,从胞浆进入胞核.RT-PCR检测和Northern杂交分析显示内皮细胞固有表达TLR-2和TLR-4mRNA,在4.2dyn/cm2切应力作用1h后TLR-4mRNA的表达显著增强,而TLR-2mRNA的表达变化不明显.结论流体切应力可诱导血管内皮细胞表达IL-8,活化转录因子NF-κB.在切应力作用下内皮细胞TLR-4mRNA表达增强,提示Toll/NF-κB信号转导通路可能参与动脉粥样硬化性炎症反应.     

流体低切应力对内皮细胞IL—8mRNA表达的影响

为证实内皮细胞IL-8表达不仅受化学因子的调节,而且还受力学因素的影响。我们用低层流切应力（4.2dyne/cm^2）处理培养的人脐静脉内皮细胞后采用RT-PCR法检测内皮细胞IL-8基因表达,并用免疫细胞化学染色法检测内皮细胞内NF-kB激活的影响,结果发现：①未用切应力处理和切应力作用0.5h后内皮细胞IL-8mRNA表达量很少,切应力作用1h后内皮细胞IL-8 mRNA表达增加,2h进一步增加。②未用切应力处理和切应力作用0.5h内皮细胞核内NF-kBp65染色阴性,切应力作用1h呈弱阳性,2h呈阳性。提示低层流切应力可诱导内皮细胞表达增加,IL-8表达量与切应力作用时间有关。流体切应力可诱导内皮细胞内NF-kB的激活,激活程度与作用时间有关。低切应力诱导内皮细胞表达IL-8,可能在急性炎症和动脉粥样硬化发生、发展过程中具有重要作用。     

力-化学耦合作用在血管内皮细胞迁移中的作用及其力学生物学机制

目的 研究力学与化学因素的耦合在内皮细胞迁移过程中的作用以及其中的力学生物学机制。方法 在不同大小剪应力下分别用RTPCR、Western blot以及免疫荧光的方法检测内皮细胞CXCR1和CXCR2的表达变化;用antiIL8RA和antiIL8RB拮抗CXCR1和CXCR2,在剪应力作用下观察内皮细胞迁移情况;采用脂质体包绕法分别将Rac1及RhoA的野生型、活化型和抑制型3种质粒转染入内皮细胞,将转染了Rac1的3种质粒的细胞分别施加力学（剪应力）和化学（IL-8）刺激,对转染了RhoA的3种质粒的细胞施加化学刺激,检测以上条件下内皮细胞迁移情况。结果 CXCR1和CXCR2作为新型力学感受器参与调节内皮细胞迁移;Rac1与RhoA的高表达能促进内皮细胞迁移,反之,内皮细胞迁移被抑制。结论 IL-8Rs (CXCR1、CXCR2)、Rac1、RhoA是将力学、化学信号进行“耦合”的关键信号分子。     

流体切应力对内皮细胞IL-8基因表达的影响及信号转导

目的流体切应力对于维持血管的稳定有着重要的作用.另外在一些病理情况下,例如动脉粥样硬化、高血压等心血管疾病的发病过程中,流体切应力也扮演着关键角色.我们以往的实验结果证实:以低流体切应力(4.2dyne/cm2)处理培养的人脐静脉内皮细胞1 h,其IL-8mRNA的表达上调;处理2 h其表达量上调更为明显.在本实验中我们将进一步阐明流体切应力对培养的人脐静脉内皮细胞IL-8基因表达、蛋白生成的影响及其信号转导途径.方法分别用实时定量RT-PCR及定量三明治ELISA检测IL-8基因表达及蛋白生成;通过基因转染及流式细胞数检测IL-8报告基因pEGFP1-IL8USCS经流体切应力作用后的激活情况;用免疫荧光化学染色观测对照和层流切应力处理以后NF-κB核转移情况;将对照和层流切应力处理后的内皮细胞裂解物进行I-κB和磷酸化的I-κB的免疫印迹实验,以检测切应力诱导的I-κB磷酸化和降解的情况;RT-PCR、Northern杂交和免疫荧光细胞化学染色观察TLR-4和TLR-2在人脐静脉内皮细胞上的表达;用RT-PCR技术从血管内皮细胞扩增胞内区段缺失突变TLR-4 cDNA克隆于真核表达质粒pcDNA3,构建重组TLR-4胞内缺失突变基因真核表达质粒pcDNA3-mTLR4,与pEGFP1-IL8USCS共转染内皮细胞,流式细胞术观察mTLR4对切应力诱导IL-8报告基因表达的影响.结果和讨论(1)未用切应力处理的内皮细胞没有IL-8基因的表达;切应力处理内皮细胞后,1 h IL-8 mRNA表达增加,2 h IL-8 mRNA表达量至最高值,3 h IL-8 mRNA表达量开始下降,4 h后IL-8 mRNA持续相对高表达;各实验组(2.23、4.20、6.08 dyne/cm2)均表现出相同的IL-8 mRNA随时间的变化规律,即IL-8的表达对切应力有时间依赖性.(2)未用切应力处理的内皮细胞没有IL-8基因的表达;切应力处理内皮细胞后,低切应力时IL-8 mRNA表达量明显增加,高切应力时IL-8 mRNA表达量较低.IL-8 mRNA的表达量与内皮细胞所施加的切应力强度呈反变关系;不同的切应力作用时间(1、2 h)均表现出相同的IL-8 mRNA随切应力强度的变化规律.提示流体切应力诱导内皮细胞表达IL-8,不仅与切应力的作用时间有关,而且IL-8的表达量与切应力作用强度有关,两者之间具有明显的直线负相关.直线回归方程:1 h时为y=7.57-0.11x,相关系数r=-0.97;2 h时为y=7.92-0.10 x,相关系数r=-0.96.(3)未用切应力处理的内皮细胞只有极少量的IL-8蛋白质生成;切应力处理内皮细胞1 h后,IL-8蛋白质生成量增加,处理5 h后IL-8蛋白质生成量增加至最高值,处理8 h后IL-8蛋白质生成量下降,10 h后IL-8蛋白质生成量维持在一个较高的水平.各实验组(2.23、4.20、6.08 dyne/cm2)均表现出相同的IL-8蛋白质生成量随切应力作用时间的变化规律.提示流体切应力确实可以诱导内皮细胞生成IL-8,并且IL-8的生成量与切应力的作用时间有关,呈双相性变化.(4)未用切应力处理的内皮细胞只有极少量的IL-8蛋白质生成;切应力处理内皮细胞后,低切应力(2.23 dyne/cm2)时IL-8蛋白质生成量明显增加,为高切应力(19.29 dyne/cm2)时IL-8蛋白质生成量的约6(作用5h)或7倍(作用6h).IL-8蛋白质生成量与内皮细胞所施加的切应力强度呈反变关系;直线回归方程:5 h时为y=760.12-36.06x,相关系数r=-0.978;6 h时为y=781.87-36.66x,相关系数r=-0.980.(5)pEGFP1-IL8USCS转染细胞,层流切应力刺激3 h后IL-8报告基因绿色荧光蛋白表达增强.(6)NF-κB p65免疫荧光细胞化学染色显示,切应力刺激0.5 h,胞核即出现阳性反应,刺激1.5 h后,胞核呈强阳性染色.(7)细胞裂解物免疫印迹显示,刺激10 min时磷酸化IκB即显著增强,1 h后磷酸化IκB印迹强度降到无,而IκB随刺激时间延长而逐渐降低,0.5和1 h后降至测不到IκB.(8)免疫荧光细胞化学染色显示脐静脉血管内皮细胞膜表达TLR-4.RT-PCR和Northern杂交显示,人脐静脉血管内皮细胞表达TLR-2和TLR-4 mRNAs;当切应力刺激1 h后,TLR-4 mRNA表达明显增强.pcDNA3-mTLR4和pEGFP 1-IL8USCS共转染细胞,层流切应力刺激3 h后荧光蛋白表达未明显增强.本实验中我们采用的切应力为2.23、4.20、6.08 dyne/cm2,这些切应力与动脉血管分叉处等低切应力区生理切应力大小相似,在这些低切应力区,血管内皮细胞可分泌IL-8,IL-8转而激活中性粒细胞和单核细胞,调控它们和内皮细胞的黏附,这将触发一系列的病理变化,例如:动脉粥样硬化等.结论流体切应力诱导内皮细胞IL-8 mRNA的表达及IL-8蛋白的生成,在感染及动脉粥样硬化等病理过程中扮演着重要角色.     

稳定层流剪应力对内皮细胞骨架调节蛋白VASP表达的影响

为探讨生理强度的稳定层流剪应力对内皮细胞骨架actin相关蛋白VASP特征影响规律，我们采用胰蛋白酶消化法分离人脐静脉内皮细胞(HUVECs)，模拟体内流动环境，建立平行板流动腔模型。利用细胞图像分析系统和ALEXA488—若丹明一次毒蕈环肽双标记法，观察内皮细胞在稳态层流下形态、actin排列变化与VASP分布变化之间的规律。采用Western blot定量动态检测细胞内VASP表达及磷酸化的水平。结果表明，内皮细胞在10dyn／cm^2剪切作用后，随时间细胞逐渐延长，长轴趋于剪应力作用方向排列，细胞与静息态的细胞相比，细胞内骨架沿剪应力方向重组，与此同时VASP表达增强，沿着actin纤维呈点状分布，尤其集中在细胞膜下actin末端区域；Western blot检测显示在剪切后，细胞内VASP出现快速磷酸化，VASP总体表达量增加，2h达高峰后逐渐恢复，8h后再次逐渐升高。以上结果提示血流动力学特性中剪应力引起了细胞胞质内骨架蛋白分子重组，血管内皮细胞形态改变，在此过程中，VASP发挥骨架调节蛋白的作用。     

压力、剪应力和川芎嗪对大鼠脑微血管内皮细胞凋亡和细胞周期的影响

为探讨剪应力、压力和川芎嗪对血管内皮细胞的细胞周期和凋亡的影响,以自制的可独自调节压力和剪应力的平板剪切装置提供剪应力和压力,与川芎嗪三者共同作用于大鼠脑微血管内皮细胞(rCMEC),采用流式细胞术检测剪应力、压力和川芎嗪对rCMEC细胞周期和凋亡的影响.结果表明,在两个组合条件(分别为20 dyn/cm2剪应力、0 mmHg压力、63μg/ml川芎嗪与10 dyn/cm2剪应力、40 mmHg压力、126μg/ml川芎嗪)下,内皮细胞的细胞周期与对照组无显著差异(P＞0.05),而凋亡率则明显低于对照组(P＜0.01).结果提示,适当水平的剪应力、压力和川芎嗪联合作用可能明显抑制rCMEC凋亡.     

剪切力对血管内皮细胞表达IL-8的影响

本文利用改进的流室装置, 通过精密蠕动泵提供剪切力, 选择5dyne/cm2、10dyne/cm2、15dyne/cm2三种剪切力, 施加于体外培养的血管内皮细胞, 作用不同时间, 用RIA的方法检测流体动力学对血管内皮细胞表达IL-8的影响.结果表示, 不同剪切力作用内皮细胞后, IL-8的表达量与剪切力大小及作用时间有关, 为时间依赖性增长, 在5dyne/cm2组和10dyne/cm2组中, IL-8表达量明显高于空白对照组, 而15dyne/cm2组与对照组相比有下降趋势, 提示高剪切力有可能抑制IL-8的分泌.通过观察不同大小剪切力对血管内皮细胞表达IL-8的影响, 为探讨剪切力对动脉粥样硬化的影响提供一些数据.     

不同剪切力对内皮细胞表面凝集素样氧化低密度脂蛋白受体1表达的影响

目的 研究不同剪切力对内皮细胞表面凝集素样氧化低密度脂蛋白受体1(LOX-1)表达的影响.方法 体外培养人脐静脉内皮细胞,将其种植于载玻片上,放入流室系统分别施加以不同的剪切力.按施加剪切力的不同分为实验组和对照组:实验组分为低剪切力组(4.2 dyne/cm2,n=5)、中等剪切力组(8.4 dyne/cm2,n=5)和高剪切力组(15.0 dyne/cm2,n=5);对照组(n=5)静态条件下培养,不施加剪切力.剪切力加载1、2、4、8 h后RT-PCR测定各组内皮细胞LOX-1 mRNA的表达.结果 低剪切力(4.2 dyne/cm2)作用下,内皮细胞LOX-1表达随时间延长而增加.与对照组比较,中等剪切力(8.4dyne/cm2)作用2、4、8 h内皮细胞LOX-1的表达水平均降低[2 h:0.2346±0.0397比0.2948±0.0128,4 h:0.1747±0.0585比0.2985±0.0204,8 h:0.0256±0.0067比0.2968±0.0175,均P＜0.05].高剪切力(15.0dyne/cm2)作用下,血管内皮细胞LOX-1表达一直维持在极低水平.结论 不同剪切力可以影响内皮细胞的LOX-1表达水平.     

压力、剪应力和川芎嗪对大鼠脑微血管内皮细胞血管生成的影响

为探讨剪应力、压力和川芎嗪对血管生成的影响,采用体外培养的大鼠脑微血管内皮细胞(rCMEC),用自制的可独自调节压力和剪应力的平板剪切装置预处理,再进行Matrigel体外三维培养.结果表明,在两个组合条件(分别为20dyn/cm2剪应力、0 mmHg压力、63μg/ml川芎嗪与10dyn/cm2剪应力、40mmHg压力、126μg/ml川芎嗪)与对照之间,内皮细胞血管生成有显著差异(P＜0.01),不同实验条件下不同时间血管生成亦有显著差异(P＜0.01).结果提示,适当水平的剪应力、压力和川芎嗪联合作用可能明显改变内皮细胞的血管生成.     

Down-regulation of endothelial ephrinB2 expression by laminar shear stress.

The EphB receptors and their ephrinB ligands are involved in vascular assembly and differentiation. In this study, the authors analyzed the regulation of ephrinB2 and EphB4 in response to laminar shear stress in human endothelial cells. In order to simulate different flow conditions in vitro, human endothelial cells were exposed to laminar shear stress (1 to 50 dyn/cm2 for up to 24 h) in a cone-and-plate viscometer. EphrinB2 mRNA expression is down-regulated by arterial, but not by venous, laminar shear stress in a dose-dependent manner in primary cultures of human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) (maximum at 30 dyn/cm2, 24 h: 46% +/- 4%of internal control without shear stress, n = 16, p < .05). The down-regulation of ephrinB2 by arterial shear stress is blocked by the protein kinase C inhibitor RO-31-8220. A similar shear stress-dependent down-regulation of ephrin-B2 can be found in human coronary artery endothelial cells (HCAECs). Chronic application of laminar shear stress does not affect EphB4 expression in venous and arterial endothelial cells. The down-regulation of ephrinB2 in response to laminar shear stress may contribute to the differentiation of endothelial cells into a nonactivated phenotype.     

流体切应力作用时间对内皮细胞IL-8 基因表达的影响

内皮细胞对力学环境变化敏感，流体切应力可以直接调节内皮细胞基因的表达。为阐明内皮细胞白细胞介素-8（IL-8）基因的表达除受化学因子的调节外还受力学因素的影响，本文用流体切应力（2.23、4.20、6.08dyne/cm^2）处理培养的人脐静脉内皮细胞，然后采用定量RT-PCR的方法检测内皮细胞IL-8基因的表达情况。结果显示：未用切应力处理的内皮细胞没有IL-8基因的表达；切应力处理内皮细胞后，1h IL-8mRNA表达增加，2hIL-8mRNA表达量至最高值，3hIL-8mRNA表达量开始下降，4h后IL-8mRNA持续低表达；各实验组（2.23、4.20、6.08dyne/cm^2）均表现出相同的IL-8mRNA随时间的变化规律。提示流体切应力确可诱导内皮细胞表达IL-8，而且IL-8的表达量与切应力作用时间有关，呈双相性变化。流体切应力诱导内皮细胞表达IL-8，可能在急性炎症和动脉粥样硬化的发生、发展过程中具有重要作用。     

The endothelium as physiological source of properdin: role of wall shear stress

Properdin is a positive regulator of the alternative pathway of complement activation. It can be released by peripheral blood cells but is not synthesized in the liver and the physiological source of properdin in plasma is unknown. The endothelium is an extra-hepatic source for several complement components and shear stress can modulate their expression. The aim of this study was to analyze shear stress-exposed endothelial cells (EC) as physiological source for plasma properdin.Human umbilical vein EC (HUVEC) and human cardiac microvascular EC (HCMEC) were exposed to shear stress using a cone-and-plate apparatus and properdin expression was analyzed by RT-PCR, Northern, and Western blot. mRNA for properdin is barely detectable in untreated EC but strongly induced by laminar shear stress exposure (6 dyn/cm(2); 24 h). Properdin is induced also at the protein level and is released in the extracellular compartment. Properdin up-regulation requires a shear stress of 2-3 dyn/cm(2), is not transient, and is reversible by restoration of static conditions. Turbulent flow exposure results in two times higher induction of properdin than laminar flow exposure.The ability of endothelial cells exposed to shear stress to synthesize properdin proposes the endothelium as physiological source for plasma properdin and suggests a link between flow conditions and the modulation of the alternative pathway. Furthermore, the stronger properdin induction by turbulent flow may suggest an involvement in the pathology of atherosclerosis.     

Endothelial barrier function under laminar fluid shear stress

It has been suggested that increasing levels of shear stress could modify endothelial permeability. This might be critical in venous grafting and in the pathogenesis of certain vascular diseases. We present a novel setup based on impedance spectroscopy that allows online investigation of the transendothelial electrical resistance (TER) under pure laminar shear stress. Shear stress-induced change in TER was associated with changes in cell motility and cell shape as a function of time (morphodynamics) and accompanied by a reorganization of catenins that regulate endothelial adherens junctions. Confluent cultures of porcine pulmonary trunk endothelial cells typically displayed a TER between 6 and 15 ohms cm2 under both resting conditions and low shear stress levels (0.5 dyn/cm2). Raising shear stress to the range of 2 to 50 dyn/cm2 caused a transient 2% to 15% increase in TER within 15 minutes that was accompanied by a reduction in cell motility. Subsequently, TER slowly decreased to a minimum of 20% below the starting value. During this period, acceleration of shape change occurred. In the ensuing period, TER values recovered, reaching control levels within hours and associated with an entire deceleration of shape change. A heterogeneous distribution of alpha-, beta-, and gamma-catenin, main components of the endothelial adherens type junctions, was also observed, indicating a differentiated regulation of shear stress-induced junction rearrangement. Additionally, catenins were partly colocalized with beta-actin at the plasma membrane, indicating migration activity of these subcellular parts. Shear stress, even at peak levels of 50 dyn/cm2, did not cause intercellular gap formation. These data show that endothelial monolayers exposed to increased levels of laminar shear stress respond with a shear stress-dependent regulation of permeability and a reorganization of junction-associated proteins, whereas monolayer integrity remains unaffected.     

基因突变和转基因技术评价TLR-4信号受体在流体切应力诱导血管内皮细胞IL-8基因转录激活中的作用

用基因突变和转基因技术，评价TLR-4信号受体在层流低切应力刺激诱导血管内皮细胞IL-8基因转录激活中的作用，RT-PCR，Northern杂交和免疫荧光细胞化学染色均显示脐静脉血管内皮细胞表达TLR-4，同时RT-PCR和Northern杂交显示，层流切应力刺激1h后血管内皮细胞TLR-4表达增强，用RT-PCR技术从血管内皮细胞扩增出胞内区段缺失突变TLR-4cDNA，用PCR技术从其基因组DNA中扩增出IL-8上游调控序列，分别克隆于真核表达质粒pcDNA3和绿色荧光增强蛋白报告基因pEGFP1质粒，构建出重组TLR-4缺失突变基因真核表达质粒pcDNA3-mTLR4和IL-8报告基因表达质粒pEGFP1-IL8USCS。用pEGFP1-IL8USCS转染或pcD-NA3-mTLR4和pEGFP1-IL8USCS共转染ECV304细胞，4.2dyne/cm^2层流切应力刺激3h后，流式细胞仪观察荧光蛋白表达强度变化，用pEGFP1-IL8USCS转染细胞，经层流切应力刺激3h后荧光蛋白表达增强（1.06:2.71)，同样用pcDNA3-mTLR4和pEGFP1-IL8USCS共转染细胞，层流切应力刺激3h后荧光蛋白表达未明显增强，提示TLR4/NF-кB信号传导通路可能介导层流切应力诱导血管内皮细胞IL-8基因的表达。     

流体切应力作用时间对内皮细胞IL-8生成的影响

内皮细胞对力学刺激反应敏感 ,流体切应力可以直接调节内皮细胞生物活性物质的产生。为阐明内皮细胞白细胞介素 - 8(IL- 8)蛋白质的生成受力学因素的影响 ,本文用流体切应力 (2 .0 9、4 .6 1、6 .19dyne/cm2 )处理培养的人脐静脉内皮细胞 ,然后采用双抗体夹心 ABC- EL ISA技术检测内皮细胞 IL- 8蛋白质的生成。结果显示 :未用切应力处理的内皮细胞只有极少量的 IL- 8蛋白质生成 ;切应力处理内皮细胞 1h,IL- 8蛋白质生成增加 ,处理 5 hIL- 8蛋白质生成量至最高值 ,处理 8h IL- 8蛋白质生成量下降 ,10 h后 IL- 8蛋白质维持在一个较高的水平 ;各实验组 (2 .0 9、4 .6 1、6 .19dyne/cm2 )均表现出相同的 IL- 8蛋白质随力学刺激时间的变化规律。提示流体切应力确实可以诱导内皮细胞生成 IL- 8,并且 IL- 8的生成量与切应力的作用时间有关 ,呈双相性变化。流体切应力诱导内皮细胞生成 IL- 8,可能在急性炎症或动脉粥样硬化的发生、发展过程中具有重要作用     

Intermittent short-duration exposure to low wall shear stress induces intimal thickening in arteries exposed to chronic high shear stress

We sought to determine whether intermittent short-duration exposure to low wall shear stress could induce intimal thickening in arteries chronically exposed to high shear stress. An arteriovenous fistula (AVF) was created between the left common carotid artery and the corresponding external jugular vein in 20 Japanese white male rabbits. After 4 weeks, blood flow was increased 10-fold to 182 +/- 39 ml/min and shear stress was increased to 33.4 +/- 13 dyn/cm(2). The AVF was then occluded for 1 h by finger compression with an 85% reduction in carotid artery blood flow (27 +/- 7 ml/min) and a reduction in wall shear stress to 4.9 +/- 1.7 dyn/cm(2) (P < 0.0001). Release of finger compression restored flow to the AVF and high shear stress to the carotid artery. This procedure was repeated at weekly intervals with a cumulative total of 4 h of low shear stress exposure. Arteries exposed to intermittent low shear stress developed a layer of intimal thickening which consisted of 3-4 layers of smooth muscle cells lined with thin elastic fibers and medial hyperplasia. Control arteries exposed to 8 weeks of continuous high shear had no intimal thickening. Transient exposure to low shear stress upregulated TGF-beta1, MMP-2, -14, and TIMP-2 gene expression while MMP-9 expression was downregulated. We conclude that repeated, intermittent short-duration exposure to low shear stress in the setting of high flow and high shear stress can induce arterial intimal thickening. Short-duration alterations in hemodynamic forces can induce rapid vascular cell message expression, which may effect arterial remodeling. This experiment suggests that a threshold value of 5 dyn/cm(2) may be needed in order to initiate and sustain the intimal thickening response.