低剪切应力对小鼠腹主动脉重建的影响及其作用机制的研究

作     者：刘莹 

作者单位：南方医科大学 

学位级别：硕士

导师姓名：宾建平

授予年度：2011年

学科分类：1002[医学-临床医学] 100201[医学-内科学(含：心血管病、血液病、呼吸系病、消化系病、内分泌与代谢病、肾病、风湿病、传染病)] 10[医学] 

主      题：低剪切应力 血管重建 P-选择素 VCAM-1 动脉粥样硬化 

摘      要：背景和目的 动脉粥样硬化(atherosclerosis, AS)导致的心脑血管疾病是危害人类健康的主要原因之一,AS的致病机理一直是心血管领域的研究热点,粥样斑块常出现于动脉特定部位(血流低速区,回流区等),最主要的脂质浸润学说、血栓形成学说、单克隆学说和损伤反应学说等并不能完全解释AS发生的局灶性(localization of atherosclerosis),而血流动力学因素在AS发生条件中具有主要的作用,血流动力学成因理论为认识AS的局灶性和发病机制提供了新的视角,与作用时间相关的血流剪切应力,尤其是低剪切应力(low shear stress)大小、方向的改变,可通过引起血管重建(vascular remodeling)和内皮黏附分子(endothelial adhesion molecule)表达的上调,导致内皮炎症的发生,从而在AS的发生、发展中起着关键作用。 正常范围的血流剪切应力对于维持血管稳态包括抗血栓形成、屏障功能和血管本身的动态平衡有重要的调节作用,血流剪切应力改变后血管稳定性受到破坏,将致使血管重建的发生。血管重建是指为适应内、外环境(尤其是力学环境)的变化而发生的血管形态结构和功能的一系列适应性改变,包括早期组分不变的适应性重排和晚期结构与功能改变的病理性重建,而病理性的血管重建是动脉粥样硬化、高血压和血管再狭窄等常见心脑血管病变共同的病理基础,但是造成血管重建的细胞分子生物学机制尚不清楚。剪切力学说认为,均匀的层流剪切力可选择性地诱导内皮抗动脉粥样硬化基因的表达,作用于局部以抵消全身危险因素的有害作用,当剪切力的性质和大小出现异常,内皮分泌抗动脉粥样硬化分子减少,促炎因子表达增加,从而激活相应的信号转导通路,参与诱导炎症进展,导致血管重建和AS的发生、发展。 炎症细胞与内皮细胞的粘附和跨壁转移是AS形成机制的第一步,正常情况下白细胞很难与内皮黏附,只有当外来因素如细胞因子、氧化脂蛋白、切应力等与内皮相互作用后使内皮表面不表达或低表达的粘附分子如：细胞间粘附分子-1 (ICAM-1)、VCAM-1、P-选择素和E-选择素等表达增加,有助于各种白细胞的粘附。其中P-选择素(P-selectin)在动脉病变早期对活化的血小板、白细胞与内皮细胞的初次黏附起决定性作用,是启动内皮炎症反应并维持炎症状态的关键成分,正常的内皮细胞仅表达极少量无介导白细胞活性的P-选择素,在血流低切应力等因素持续作用下,通过进一步的脂质堆积、内皮功能改变等引起炎症刺激内皮,内皮才表达具有介导炎症细胞活性的P-选择素;而血管内皮黏附分子-1 (vascular cell adhesion molecule-1, VCAM-1)主要在后续的白细胞与内皮细胞的紧密黏附及介导白细胞渗出、迁移过程中起作用,正常条件下内皮不表达VCAM-1,理化因素(如血流剪切应力异常等)刺激损伤内皮后表达增加,并有延迟表达或持续长久的特点,可促进对内皮的损伤,亦是维持内皮炎症状态的关键成分之一。因此,如果血流剪切应力异常是AS发生的始动因素,内皮表达的P-选择素、VCAM-1等粘附分子则可能是AS形成的枢纽之一。 如能尽早检测出反映血流动力学变化的综合指标,深入研究剪切力变化早期引起的血管生物学效应以及其与AS形成之间的关系和作用机制,对进一步揭示AS的本质、探索防治AS的方法有重要的理论和实际意义。 目前已有研究发现,大小、形态异常的血流剪切应力作用可通过影响多种炎症分子的表达而导致不同性质的粥样斑块形成,但有关血流动力学变化早期,低剪切应力作用对动脉病变早期血管重建的影响及其相关分子生物学机制尚不清楚。为此,本研究拟通过制备小鼠腹主动脉局部狭窄模型,在同一段平直血管上建立近似层流和振荡流的低剪切应力区域,观察血流动力学改变短时间内不同形态低剪切应力对动脉重建和内皮P-选择素表达的影响,并在此基础上较长时间观察近似层流低剪切应力作用下动脉病理形态学与内皮P-选择素、VCAM-1等黏附分子表达的动态变化,以进一步了解低剪切应力引起的血管生物学效应与早期AS发生、发展之间的关系及其作用机制。 材料和方法 1、实验动物分组：①短时间观察组：20只昆明小白鼠,性别不限,体重(18.0-2.0)g,随机分为短时间对照组和短时间观察组(狭窄1h,4h,24h组),每组5只;②长时间观察组：25只昆明小白鼠,性别不限,体重(18.0-2.0)g,随机分为长时间对照组和长时间观察组(狭窄1d,7d,14d,28d组),每组5只。 2、腹主动脉局部狭窄模型制备：狭窄组小鼠腹腔注射戊巴比妥钠麻醉后,仰卧位固定四肢,腹部去毛后75%酒精消毒皮肤,取正中线剪开皮肤及腹壁,移开肠腔并用温盐水纱布保湿,分离左肾动脉分支与髂动脉分叉