文档介绍：血流动力学对动脉粥样硬化疾病及血管发育
影响的机制研究

重庆大学博士学位论文

学生姓名:谢翔
指导教师:王贵学教授
专业:生物医学工程
学科门类:工学

重庆大学生物工程学院
二 O 一三年四月
The Mechanisms Study of Hemodynamics on
Atherosclerosis and Vascular Development

A Thesis Submitted to Chongqing University
in Partial Fulfillment of the Requirement for the
Doctor’s Degree of Biomedical Engineering
By
Xie Xiang

Supervised by Prof. Wang Guixue
Specialty:Biomedical Engineering

College of Bioengineering of
Chongqing University, Chongqing, China
April 2013
中文摘要

摘要

从建立血液循环开始,血管系统就是一个以心脏为中心的力学系统,血流动
力学因素在血管生理病理过程中的作用尤为重要。虽然过去的很多年中对血流动
力学因素参与血管疾病以及血管发育生理病理过程有一定程度的研究和理解,但
是由于研究方法手段和模式动物的限制,血流动力学对血管疾病和血管发育过程
影响的在体研究还非常缺乏,血流动力学参与调节血管病理生理过程的作用机制
以及下游参与调控的信号通路等诸多方面的还知之甚少。
动脉粥样硬化(atherosclerosis, AS) 好发于动脉的弯曲、分叉及狭窄部位,这些
AS 好发的区域存在共同的血流动力学特点,血流流场紊乱,会形成漩涡和旋拧流。
局部的血流动力学改变可能导致了 AS 局炤性的产生。基于以上理论,本论文第一
部分研究主要目的就是阐明血流动力学的改变对 AS 发生的局灶性的影响。
血管的发育在很大程度上是由遗传控制,但是近年的研究发现血管的发育不
仅仅是一个遗传因素控制的过程,力学因素也是心血管系统发育所必需的。但到
底哪些力学因素对血管发育的过程产生如此重要的影响并没有深入的研究,并且
到目前为止血流动力学对血管发育影响的力学信号通路也没有完全阐明,血管内
皮细胞应对血流机械性质改变的分子机制,至今尚不完全清楚。基于以上一些尚
未完全解决的科学问题,本论文第二部分主要工作是研究血流动力学改变对血管
发育的影响极其分子机制,探讨内皮细胞细胞收缩在力学机械信号传导中的作用
机制。
本论文主要研究内容和结论如下:
①在胚胎透明的 Flk1: GFP 转基因斑马鱼中注射红色荧光标记的低密度脂蛋
白(low-density lipoprotein,LDL),通过激光共聚焦显微镜在体观察 LDL 在血管
管腔中的分布,结果显示血管系统中从血管壁面到血管中轴位置 LDL 是呈梯度分
布的,LDL 在血管壁面的浓度显著高于血管管腔中的浓度,表明血液循环系统中
存在脂质浓度极化现象。并且我们还发现在血管分叉处的壁面 LDL 浓度显著高于
血管平直段壁面 LDL 浓度,猜测这个现象很可能是由于局部血流扰动产生的。随
后采取数值模拟和实测的方法模拟狭窄部位的流场,结果显示在局部狭窄处血液
流场紊乱、有二次流和漩涡的形成。同时利用兔子作为模式生物,通过血管外周
套环的方法建立在体的颈总动脉狭窄模型,分别给兔子饲喂高脂饲料和正常饲料,
研究结果显示在套环狭窄组才会有动脉粥样硬化斑块和病变的发生,在高脂组病
变加剧。而在非手术组,不管是正常饲料还是高脂组都没有病变的产生。这说明
动脉粥样硬化疾病局炤性的产生及其病变发生发展过程,局部血流动力学的改变
I
重庆大学博士学位论文
是关键因素。
②借助血细胞红色荧光标记同时血管内皮细胞绿色荧光标记的双转基因斑
马鱼作为模式生物,通过激光共聚焦显微镜在体观察、全胚原位杂交以及荧光定
量 PCR 等手段,研究血流动力学力学改变对血管发育的影响。研究结果显示在斑
马鱼血管生成过程中,血流减小会导致斑马鱼血管发育畸形以及血管内皮特异标
记基因 flk1、动脉特异标记基因 ephrinB2 和静脉特异标记基因 flt4 的表达降低,
并且 flt4 表达降低更加显著,说明血流动力学改变会影响斑马鱼血管生成过程,血
流对静脉的发育影响更