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。

水平回转培养对斑马鱼血管发育的影响

随着空间生命科学的发展,微重力对生命体的影响已成为科学家们日益关注的问题。多数研究表明,微重力对生物体胚胎早期发育有着重要影响,而血管系统作为胚胎最早行使功能的系统备受关注。目前关于微重力对血管发育影响的研究大多来自对离体培养细胞的体外回转模拟实验,在体实验相对较少。文章利用斑马鱼作为模式动物,在体探究水平回转培养环境下斑马鱼胚胎早期发育及水平回转培养对其血管系统发育的影响。在斑马鱼受精后24 h(24 hpf)时进行水平回转培养处理,至36 hpf时收集胚胎,通过体视显微镜观察斑马鱼表型变化,通过半定量RT-PCR、qPCR及全胚原位杂交等手段对比水平回转培养环境下与对照组血管相关因子的表达情况,并通过BrdU掺入及TUNEL法进行斑马鱼全胚细胞凋亡及增殖检测。结果表明,在90 r/min水平回转培养环境下,斑马鱼死亡数量没有差异,24 hpf时破壳数量显著降低(10.3±0.41 vs.0.0,P<0.05),心率显著加快(223.5±2.32 vs.185.0±3.23,P<0.05),黑色素明显增加,动静脉发育紊乱,且在120 r/min转速下,胚胎血管特异性表达因子flk1、flt4及ephrinB2的表达均显著降低,斑马鱼细胞凋亡明显增加,而细胞增殖无显著差异,提示水平回转培养对斑马鱼胚胎发育特别是早期血管发育具有重要影响。

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。

血流动力学调控血管重塑依赖性的斑马鱼尾部静脉血管的形成

血管新生是指血管内皮细胞在原有的血管基础上通过出芽、迁移和增殖等方式形成新的毛细血管网络。随后,为了进一步适应组织器官的氧和营养的需要,整个血管网络会进行血管重塑,在此过程中会选择性地修剪一些局部的毛细血管,进而成熟为具有明确分级的功能化的血管网络结构,这一过程叫做血管修剪(vascular pruning)[1-2]。越来越多的文献报道血流动力学在血管修剪过程中扮演了非常重要的角色[3]。然而,至今关于血流动力学调控血管修剪的机制尚未阐明。为了明确斑马鱼尾部静脉血管的形成是否涉及血管修剪等过程,首先观察了斑马鱼尾部静脉血管发育的整个过程。实验结果表明:在受精后24 h(24 hpf)左右斑马鱼尾部静脉开始血管新生,到32 hpf左右形成复杂的静脉毛细血管网络丛。随后,腹侧的斑马鱼尾部静脉血管丛开始进行剧烈的血管重塑,多个小毛细血管逐渐变成一个大的连续的血管,到60 hpf左右形成形态结构明确管腔较大的尾部静脉;一旦尾部静脉完全形成,剩余的尾部静脉毛细血管丛逐渐越来越少,在受精后7.5 d(7.5 dpf)基本消失。随后,又通过激光共聚焦显微镜对斑马鱼尾部静脉血管进行实时动态观察,结果发现斑马鱼尾部静脉血管的形成包括了l血管融合(vascular fusion)和血管修剪两个过程。在临近的毛细血管在融合过程中,他们之间的空腔先是很快变小,随后缓慢消失,最终形成尾部静脉血管。相反,在血管修剪过程中,其中一个分叉血管的半径逐渐变大保留下来变成了尾部静脉血管;另外一个血管的半径逐渐变小,最终被修剪掉。进一步研究发现,血流速度在血管融合和修剪过程中的作用不一样。当两根分叉血管中的血流速度相同时,分叉的血管进行融合;当两根分叉血管中的血流速度存在差异时,血流速度低的血管将进行修剪,血流速度大的血管将保留。进一步研究发现,轻微降低斑马鱼尾部静脉血管中的血流速度会明显导致有分叉的血管不能发育成完整的尾部静脉血管,这些结果表明血流动力学在斑马鱼尾部静脉血管发育中扮演了非常关键的作用。其次,发现转录因子klf6a响应血流动力学调控斑马鱼尾部静脉血管的发育。通过基因编辑技术建立了klf6a的突变体,结果发现敲除klf6a抑制尾部静脉内皮细胞的迁移,从而导致分叉的血管不能形成完整的尾部静脉血管。体外实验表明沉默KLF6不影响原代内皮细胞响应流体剪切应力的重排,但是明显抑制内皮细胞的迁移以及F-actin和VE-Cadherin在黏附连接处形成生物力学表界面[4]。机制上,通过RNAseq发现tagln2在klf6a下游调控斑马鱼尾部静脉血管的发育。体内和体外实验验证表明KLF6沉默导致明显的TAGLN2表达的下调。并且沉默TAGLN2抑制了内皮细胞的迁移以及流体剪切应力诱导的F-actin和VE-Cadherin在黏附连接处形成生物力学表界面。最后,在斑马鱼胚胎中沉默tagln2明显抑制尾部静脉内皮细胞的迁移,从而导致分叉的血管不能形成完整的尾部静脉血管。总之,结果表明斑马鱼尾部静脉血管的发育是一个受血流动力学调控血管修剪和融合的过程,这将为血管重塑的研究提供了一个比较好的模型。