血管内皮细胞屏障功能的血流动力学调控及其与动脉粥样硬化的关系

动脉粥样硬化是心脑血管疾病的重要病理基础。内衬于血管的内皮细胞是血管壁与血流之间的一道具有选择通透性的屏障,对于维持血管内环境稳态发挥重要作用。血管内皮屏障功能的紊乱是动脉粥样硬化发生发展的重要环节之一。近年的研究表明血流动力学能明显影响血管内皮细胞屏障功能。扰动流和振荡流等异常血流形态能改变血管内皮的通透性,甚至形成动脉内膜破裂。本文通过聚焦内皮细胞内外侧的物质交换、动脉内膜破裂方面的最新研究成果,评述血流动力学变化对血管内皮细胞屏障功能的影响,讨论了值得进一步深入研究的领域,以期为进一步阐明动脉粥样硬化发生发展机制以及有效防治策略的选择提供一个新的思路。     

钙对HaCaT细胞整合素β1启动子活性和表达及细胞迁移的影响

目的 了解钙离子对人永生化KC株HaCaT细胞整合素β1启动子活性、蛋白表达及细胞迁移的影响.方法 (1)体外培养HaCaT细胞(12孔板),按随机数字表法分为5组,每组18孔.分别用pGL3启动子(阳性对照组)、pGL3空载体(阴性对照组)及pGL3-1756 bp(全长启动子组)、pGL3-1442 bp(远端启动子组)、pGL3-261 bp(近端启动子组)报告质粒转染HaCaT细胞,转染分别在含0.00、0.03、0.09、0.30、0.80、1.20 mmol/L钙离子的无血清RPMI 1640培养液中进行(每组每种浓度3孔).24 h后用双荧光素酶报告基因检测系统检测荧光素酶相对活性.(2)取本室构建的稳定转染小干扰RNA-整合素β1载体(简称稳定转染)的HaCaT细胞,常规培养后按随机数字表法将细胞分为6部分,用前述6种浓度钙离子处理,每种浓度3个样本.采用蛋白质印迹法检测整合素β1蛋白表达水平.(3)于6孔板中培养正常HaCaT细胞和稳定转染的HaCaT细胞,每种细胞18孔.按常规进行划痕处理后,用含前述6种浓度钙离子的培养液(按随机数字表法划分.每种浓度3孔细胞)培养12 h.观察并检测细胞迁移率.(4)对各实验结果进行单因素方差分析和独立样本t检验.结果 (1)全长启动子组细胞在钙离子浓度由0.00 mmol/L升至0.09、0.30 mmol/L时,荧光素酶相对活性由0.16±0.09升至0.39±0.09、0.35±0.05(t值分别为3.143、3.140,P值均小于0.05);当钙离子浓度升至0.80、1.20 mmol/L时,荧光素酶活性下降.远端启动子组细胞荧光素酶相对活性随钙离子浓度变化的趋势与全长启动子组相似,但在0.09、0.30 mmol/L时,该酶活性分别为0.56±0.32和0.64±0.06,明显高于全长启动子组(t值分别为0.887、6.122,P值均小于0.05).各种浓度钙离子对近端启动子组荧光素酶相对活性无明显影响.(2)当钙离子浓度为0.00 mmol/L时,稳定转染的HaCaT细胞整合素β1蛋白表达量为0.53±0.10.当钙离子浓度为0.03、0.09、0.30、0.80、1.20 mmol/L时,整合素β1表达量分别为0.58±0.09、1.40±0.29、1.41±0.09、0.99±0.10、1.16±0.15,与0.00 mmol/L时比较均明显升高(t值分别为0.687、4.880、11.210、5.578、6.199,P值均小于0.05).(3)与钙离子浓度为0.00 mmol/L比较,当钙离子浓度为0.09、0.30 mmol/L时,正常HaCaT细胞迁移率明显增高;0.80、1.20 mmol/L时,迁移率明显降低.稳定转染的HaCaT细胞经各种浓度钙离子处理后,细胞迁移率无明显改变.结论 整合素β1远端启动子是调节人表皮细胞整合素β1转录的主要区域,钙离子对整合素β1启动子活性、蛋白表达和细胞迁移具有调节作用.     

血流动力学与动脉粥样硬化斑块的稳定性及其机制

薄纤维帽斑块破裂以及随后的血栓形成是心肌梗死的主要原因.文章通过总结斑块的特点、斑块处的血流动力学环境,分析血流动力学因素在动脉粥样硬化的形成、发展以及破裂中的地位和作用,认为切应力是斑块形成过程中的重要因素,斑块所承受的周向应力和斑块的内应力是斑块破裂的重要因素.     

肌成纤维细胞与血管内再狭窄

肌成纤维细胞(myofibroblast)是一种具有平滑肌细胞样特点的成纤维细胞,广泛存在于机体各组织中.具有强收缩和迁移能力,同时仍保留成纤维细胞的功能和特性,例如,表达间充质细胞表型蛋白--波形蛋白(vimentin),合成分泌细胞外基质,如Ⅰ胶原、Ⅲ胶原、纤连蛋白(fibronectin,FIN)等.     

血流动力学因素对血管重建的作用及机制

应力作用下血管的重建是动脉粥样硬化研究的重点，血管重建的方向与动脉斑块的发展直接相关。通过分析血流动力学因素影响内皮细胞NO的表达、平滑肌细胞增殖、迁移、胞外基质蛋白的合成和降解，进而影响血管结构和功能，认为血液动力学因素在血管重建中起着重要的作用。     

基底刚度对血管内皮细胞生长与增殖的影响

目的：以细胞生长所粘附的胞外基底的力学特性为对象,通过将人脐静脉内皮细胞（Human umbilical vein endothelial cells,HUVECs）接种于不同刚度的基底上,借以阐明基底刚度对其生长和生物学活性的影响。方法：以双丙烯酰胺和丙烯酰胺复合物为原料,构建不同基底刚度基底膜,经灭菌且胶原交联后接种HUVECs,分别进行MTT试验、鬼笔环肽细胞染色以及流式细胞技术检测细胞的生长周期。结果：随着基底刚度的增强,HUVECs增殖的速度明显受到抑制（P<0.01）;且细胞形态和生长周期也出现相应的变化。结论：基底刚度的改变在HUVECs的生长和增殖方面均有较大的影响,这可为进一步解释动脉粥样硬化中血管内皮细胞形态和功能紊乱提供了相应的生物力学依据。     

基底刚度对成纤维细胞生物学行为的影响

目的 了解基底刚度对Fb增殖、迁移和整合素β1表达的影响. 方法 将Fb接种于刚度为(16.2±0.5)、(19.8±1.1)、(200.1±2.6)kPa的硅胶基底上.进行如下检测.(1)分别连续培养5 d或6d,进行细胞计数、噻唑蓝法检测细胞增殖活性(吸光度值表示).(2)培养3d,检测细胞周期,计算增殖指数(PI).(3)划痕实验后培养0(当日)、1、2、3 d,测定Fb迁移率.(4)培养2 d,流式荧光法检测细胞中整合素β1表达.对部分数据进行单因素方差分析. 结果 (1)细胞计数、噻唑蓝法检测均显示,Fb增殖速度及活性均随着硅胶基底刚度的增强而增加.细胞周期检测显示:在刚度为(16.2±0.5)、(19.8±1.1)(200.1±2.6)kPa的硅胶基底上,细胞的PI分别为24.8％、27.4％、32.4％.(2)培养2d,在刚度分别为(19.8±1)、(200.1±2.6) kPa的硅胶基底表面上,Fb迁移率分别为(91.4±5.1)％(100.0±1.3)％,均明显高于刚度为(16.2±0.5)kPa硅胶基底表面的Fb迁移率[(55.8±6.8)％,F值分别为3.5、4.0,P值均小于0.01].(3)刚度为(16.2±0.5)kPa硅胶基底表面的Fb中整合素β1表达率最低,仅43.2％；刚度为(200.1±2.6)kPa硅胶基底表面的Fb中整合素β1表达率最高(81.3％]. 结论 基底刚度对Fb在创面愈合和瘢痕形成过程中的增殖迁移有较大影响,这一效应与其调控Fb整合素β1表达作用相关.     

血液动力学因素对血管平滑肌细胞的作用与机制

血液动力学因素直接影响血管平滑肌细胞的形态、迁移、增殖和凋亡,也通过调节内皮细胞来控制血管平滑肌细胞的行为,进而影响血管壁的结构和功能。通过综述血液动力学对平滑肌细胞的作用及机制,认为今后重点在于采用多种体外实验模型,模拟多种力、复杂流动对血管平滑肌细胞的影响,研究力学因素作用下血管平滑肌细胞结构和功能改变的分子生物学机理。     

支架植入位置对狭窄血管段支架内再狭窄影响的力学分析

背景经皮冠状动脉介入作为治疗动脉粥样硬化等心血管疾病最有效的方式,近些年在临床上得到广泛应用,但血管晚期血栓和支架内再狭窄等问题却并没有得到彻底解决。研究表明,支架植入会使血管壁产生非生理性组织应力,支架植入后血管内血流动力学微环境的改变会诱发支架内再狭窄。支架植入位置的不同也会对血管内力学环境产生重要影响,但相关研究却少有报道。因此,深入了解支架植入不同位置对血管力学微环境的影响,对于临床上优化支架放置以及缓解支架内再狭窄有重要意义。方法采用有限元方法模拟了支架扩张过程中狭窄血管的力学响应,通过球囊损伤法构建了兔颈动脉狭窄模型,并根据支架与狭窄血管中心区域的相对位置构建了支架植入的近心、中心、远心三种模型,对术后血管内血流动力学特征进行了分析。随后将支架段血管划分为前、中、后三个区域,对三个区域内的血流动力学参数进行了与支架植入位置之间的等级相关性分析,探究了支架位置的变化对于支架不同区域血流动力学特征的影响,并通过血管形态学观察对计算结果进行了验证。结果(1)计算模拟结果显示,血管壁最大应力出现在支架前、后端,而低剪切应力、高震荡剪切等血流动力学特征主要出现在支架前端,在支架后端血流动力学特征不明显,因此支架前端血管出现再狭窄风险较高。(2)支架前端血流动力学特征与支架植入位置存在显著相关性(r_(TAWSS)=-0.718,r_(OSI)=0.898,r_(RRT)=0.818,P0.01)。随着支架位置向远心移动,即从近心模型到远心模型,支架前端血管内膜增厚的程度加重,而支架中后端血管内膜增厚无显著差异,表明支架位置的变化对支架前端血管重构产生显著影响。结论支架植入会显著改变血管内的力学环境,在支架前端形成促动脉硬化斑块新生的区域,随着支架位置的不断靠后,支架前端对支架内再狭窄的影响更加显著。因此,临床支架介入术中需对支架的放置做进一步优化。