脂质浓度极化的计算机仿真及低密度脂蛋白对内皮细胞粘附和迁移的影响

摘要

动脉粥样硬化疾病是严重危害人类健康的一类疾病。医学界对动脉粥样硬化的发病机理目前还没有完全明了，但是已经发现很多因素与动脉粥样硬化的发生有着密切的关系。尽管这些因素对于解释动脉粥样硬化的发生有着重要的意义，然而动脉粥样硬化好发于动脉血管的分叉，弯曲等局部位置这一现象却不能够得到很好的解释。有大量研究表明在动脉粥样硬化的发生部位血流动力学发生了明显的改变。然而单纯的血流动力学的改变在正常人体中也是存在的，这些信息表明动脉粥样硬化的发生可能是血流动力学和其它多种因素共同作用造成的。现有的研究表明，血液中的脂质会发生浓度极化现象，而动脉粥样硬化的发生与血液中低密度脂蛋白浓度有着明显的因果关系，但是低密度脂蛋白在动脉粥样硬化局部的发生与发展过程中起着什么样的作用还不是很清楚。 为了进一步研究低密度脂蛋白浓度极化在人体血管中形成的特点以及低密度脂蛋白在血管局部是如何发挥作用的，我们通过计算机对脂质浓度极化的发生特点和影响因素做了分析。同时，我们通过微管吸吮技术研究了低密度脂蛋白对内皮细胞粘弹和粘附特性的影响并做了较为详细的分析。此外还研究了低密度脂蛋白作用后，内皮细胞在流场剪切力作用下的迁移特点。 实验研究结果表明： 1.低密度脂蛋白在侧壁分叉和对称分叉血管中均存在明显的脂质浓度升高的现象，且位于动脉血管分叉部位。在该处，血液的压力明显减少，流速处于高速和低速转化处，同时该处的剪切力产生明显由高向低转化的趋势。增加血液的流速会明显增加脂质在局部的浓度。血液中脂质本体浓度的增加对局部浓度的升高没有明显改变，且流场方向的改变也不会对局部浓度产生明显的影响。 2.细胞微管吸吮测量的粘弹结果表明随着低密度脂蛋白浓度的增加，内皮细胞的初始和最终变形程度发生明显降低，蠕变时间却变得较长。该结果表明高浓度的低密度脂蛋白会显著降低内皮细胞的变形性。 3.微管吸吮粘附力测量和流动腔实验表明，随着处理内皮细胞低密度脂蛋白浓度的增加，细胞与IV型胶原的粘附力与保留率明显降低。当低密度脂蛋白与IV型胶原混合裱衬时，随着低密度脂蛋白浓度增加，细胞的粘附力与保留率降低更为显著，粘附的时间也被延长。 4.流动腔实验结果表明，剪切力增加会明显增加上游内皮细胞迁移而抑制下游细胞迁移。当低密度脂蛋白浓度增加时，上游内皮细胞的迁移逐渐增加，但最高处理组中细胞迁移明显受抑制。而下游细胞迁移有所下降，且细胞粘附保留率显著降低。细胞迁移再内皮化面积在低剪切力和中等脂蛋白浓度组中达最大。