血液动力学在血管重构中的作用.docVIP

血液动力学在血管重构中的作用 王 桂 清 （上海市脑血管病防治研究所，上海 201318） 摘 要：血液动力学主要是应用流体力学理论和方法研究血液流动、血管生理和病理之间关系的一门边缘性学科。近年来国内外学者都认为血液动力学因素对血管重构有着重要的影响，当血液动力学发生改变后，血管内皮细胞通过跨膜蛋白、信号传导和基因表达等将力学信息传递到细胞内， 再经过效应分子将转导信号最终作用于相应的血管，从而参与血管形态和功能的重构过程。本文旨在简述血液在流动过程中，血液动力学因素对血管内皮细胞的形态和功能、平滑肌细胞增殖和细胞外基质的生成等的影响。 关键词；(Vascular remodeling)是指机体在生长、发育、衰老和疾病过程中，血管为适应体内外环境的变化而发生的形态结构和功能的改变。血管重构包括组份不变的重排（Vascular rearrangement）和结构、功能变化的重建( Vascular reconstruction)。血管重构作为心血管疾病的病理基础，其成因一直是医学研究领域的热门课题之一。 1 血液动力学与心血管疾病 血管是人体内感受血液流动变化最迅速的器官。血液在血管中流动能够产生一系列作用于血管的应力，其大小、频率、方向随血流变化而变化。已知血液流动过程中对血管产生的作用力主要有：血管压力和血管流动时产生的摩擦力，即分别为垂直作用血管的血压和平行于血管的的剪切力（shear stress）。国内外大多数学者认为，血管壁血压增加或血流减慢所致剪切力降低都可诱导血管重构，从而导致血管疾病的发生和发展。大量研究表明，诸如动脉粥样硬化高血压、等常见心血管疾病的发生机理都与血管密切相关。Fung等[2，3]人研究证实,血液流动产生的剪切力及其累加效应作用于内皮细胞,可引起血管壁组织重构,从而影响动脉粥样硬化的发生、发展和病程转归。动物实验表明,急性高血压可在数小时内引起血管壁重构,导致内皮细胞间间隙扩大，血浆蛋白（含免疫球蛋白及纤维蛋白原渗入内皮下间隙以致4]。Ameshima, 他们对慢性肺动脉高压大鼠的主肺动脉进行检查肺动脉高压大鼠肺动脉过氧化物酶体增生物激活受体肺动脉高压过氧化物酶体增生物激活受体5]。另外，血液动力学异常也是也是血管功能损害的重要指征。临床研究证实，血液动力学参数是筛选卒中高危人群和预测脑卒中发生的可靠指标，是人群发生卒中的重要信号，而且卒中患者发病时血液动力学明显异常。我们通过无创伤方法检测血液动力学指标，利用其在人群中筛选出卒中高危个体，发现血液动力学检测能客观反映脑血管功能损害和定量评估脑卒中危险度，当血液动力学明显异常时，该患者的脑卒中患病风险大大增加，为正常人的7.3倍[6]。因此，开展血液动力学与血管重构关系的研究,对于阐明心血管疾病的发病机制、探索新的治疗手段都具有重大的理论和应用意义。 2 血液动力学对血管重构的影响 血管是流动的基础，而研究表明是7]。血液通过影响内皮细胞的形态、影响调节(extracellular matrix, ECM)的合成等的结构和功能重建高血压致使血流冲击血管内膜，导致管壁增生、增厚，管腔狭窄。管壁内膜受损后易为胆固醇、脂质等沉积，又加重了动脉粥样斑状形成，如遇到吸烟、饮酒、高脂血症、糖尿病等危险因子时，动脉粥样硬化会更加严重，更为广泛。12dynes/cm2作用内皮细胞24h后，内皮细胞伸长的程度较2dynes/cm2低剪切力的区域要大，内皮细胞在高剪切力作用之下呈长梭形，细胞长轴沿剪切力方向排列；而低剪切力作用下，已定向的内皮细胞发生重排,内皮细胞排列方向逐渐紊乱[8]。另外，还有学者报道内皮细胞对剪切力的这种适应性取向过程呈作用大小和时间的依赖性[9]。以上提示血液流动的作用力可改变血管内皮细胞的排列方向。 血管内皮不仅是存在于血液与血管平滑肌之间的屏障结构，而且还是一个重要的内分泌器官。已知在高血压时，血管压力可调节内皮细胞合成和分泌内皮素I、前列环素（PGI2）、纤维蛋白溶解酶原激活物抑制因子I。这些因子对血管重构都非常重要。而Nerem报道剪切力可调节内皮细胞分泌血管活性因子，动脉水平剪切力（15dyn/cm2）下，组织纤溶酶原激活物分泌增多，静脉水平剪切力（1-4 dyn/cm2）下分泌减少，而内皮素I在静脉水平切变应力下分泌增加，动脉水平下分泌减少，与体内观察到的现象一致[10]。许多研究指出，剪切力能调节血小板源性生长因子等目标基因的mRNA水平，从而调节基因表达[11]。此外，剪切力对培养的内皮细胞表达粘附分子如细胞间粘附分子－1（ICAM – 1）、血管间粘附分子-1（VCAM – 1）和E-选择素（E – selectin）具有调节作用,实验显示层流剪切力选择性地上调肿瘤坏死因子诱导内皮细胞表达ICAM-1 [12]。血液动力学