兔頸動脈粥樣硬化流場改變對內(nèi)中膜病理形態(tài)及管壁生物力學(xué)特性的影響.pdf

1、背景和目的: 頸動脈粥樣硬化性狹窄(carotidatheroscleroticstenosis,CASS)是缺血性腦血管病(IschemicCerebralVascularDisease,ICVD)的重要危險因素。造成腦卒中的機制之一是斑塊不穩(wěn)定、破裂，破裂的斑塊栓塞遠端血管，或斑塊表面粗糙，形成血栓。 血液的流動會對血管壁不斷產(chǎn)生各種力的作用，包括：切應(yīng)力(剪切力)(ShearstressSs)、周應(yīng)力(circum

2、ferentialstressCS)和壓應(yīng)力(pressurestressPS)等。其中剪切應(yīng)力認(rèn)為是與動脈粥樣硬化發(fā)生及斑塊破裂最為相關(guān)的力學(xué)因素。研究表明，血管狹窄程度大于40％可引起血流動力學(xué)變化，這種血流動力學(xué)改變可影響斑塊穩(wěn)定性。文獻認(rèn)為：狹窄前端過高的剪切應(yīng)力使血小板源性生長因子(platelet-derivedgrowthfactor，PDGF)分泌減少，抑制了血管平滑肌細胞的蛋白合成，細胞凋亡增加，斑塊的纖維帽變薄而易于

3、破裂。因此，狹窄動脈局部流體力學(xué)因素是動脈粥樣硬化具有高度病灶性的原因。 有作者認(rèn)為，腦動脈硬化病變初期，中膜平滑肌細胞分裂增殖，并遷移到內(nèi)膜，分泌結(jié)締組織基質(zhì)，包括膠原纖維、彈性纖維和蛋白多糖，引起內(nèi)膜增厚，參與內(nèi)膜粥樣硬化斑的形成。病變進一步發(fā)展，管腔狹窄導(dǎo)致動脈內(nèi)血流方式發(fā)生變化，使正常血管變?yōu)閺澒?，而這種彎管將迫使血流轉(zhuǎn)向，導(dǎo)致血流對管壁產(chǎn)生較大的壓力，從而使管壁周應(yīng)力增大，進一步造成血管壁特別是中膜的損傷，中膜則有不同

4、程度的萎縮。 血管壁的力學(xué)性質(zhì)主要取決于中層，后者又取決于其中膠原纖維、彈性纖維和平滑肌的性質(zhì)、含量及空間構(gòu)型。動脈管腔局部狹窄不僅使動脈幾何形狀及力學(xué)性質(zhì)發(fā)生顯著改變，更嚴(yán)重的是引起動脈中的血液流動和流場異化，誘導(dǎo)動脈組織增生，促使動脈進一步狹窄和更加粥樣硬化；并隨著狹窄的發(fā)展流體力學(xué)因素起著越來越大的作用，從而造成嚴(yán)重的循環(huán)系統(tǒng)疾病。 國外多中心前瞻性研究結(jié)果表明，對有嚴(yán)重的頸動脈粥樣硬化及狹窄的患者，早期進行頸動脈

5、內(nèi)膜剝脫術(shù)(carotidendarterectomyCEA)，可使重度頸動脈狹窄患者的年卒中發(fā)病率降低到4.5％。但存在一定的手術(shù)死亡及致殘率，許多患者難以接受。而且，CEA手術(shù)創(chuàng)傷較大，不適合于高?；颊呒案呶华M窄、多發(fā)狹窄、顱內(nèi)動脈狹窄以及椎動脈狹窄等。近年來隨著神經(jīng)影像和神經(jīng)介入治療的發(fā)展，相繼開展了經(jīng)皮腔內(nèi)血管成形術(shù)(percutaneoustransluminalangioplastyPTA)和支架植入術(shù)(Stenting)治

6、療頸動脈狹窄，并針對此種方法的腦栓塞、再狹窄等并發(fā)癥研制出相應(yīng)的腦保護裝置及防止支架植入后內(nèi)膜增生的方法，使腦血管介入治療成為現(xiàn)實。 支架置入血管成形術(shù)治療頸動脈狹窄已被公認(rèn)為有肯定療效的治療方法。但其手術(shù)適應(yīng)征仍未達成共識。有學(xué)者提出，狹窄程度為30％-69％的有癥狀或無癥狀病人是否也可從支架治療中獲益?我們認(rèn)為：不同狹窄程度血流動力學(xué)改變對內(nèi)、中膜病理形態(tài)、管壁彈性特征造成的影響不同，從而影響支架置入效果。因此，本實驗?zāi)康脑?/p>

7、于建立最經(jīng)濟、有效的粥樣硬化動物模型，研究不同狹窄程度粥樣硬化頸動脈流場改變對斑塊形態(tài)及管壁病理結(jié)構(gòu)、血管力學(xué)特性影響，有助于尋找最佳治療時機，為臨床治療提供理論依據(jù)。 研究方法： 1、采用空氣內(nèi)膜干燥術(shù)加高脂飲食建立兔頸動脈內(nèi)膜損傷及粥樣斑塊形成模型。 2、模型制備成功后，將動物隨機分為正常對照組，高脂對照組，病理組及生物力學(xué)測試組。 3、病理組于術(shù)后2、4、8、12周利用彩色血流多普勒超聲探測平均血流

8、速度，舒張末期血管內(nèi)徑。同時采集靜脈血進行血液流變學(xué)檢查，測定血液黏度，結(jié)合超聲所測數(shù)據(jù)計算血流剪切力。利用數(shù)字減影血管造影與計算機圖形處理系統(tǒng)進行狹窄的定性與定量研究。留取頸動脈標(biāo)本做HE染色、Mosson染色和免疫組化染色等，通過計算機圖像分析系統(tǒng)計算內(nèi)-中膜比值，管壁平滑肌及膠原纖維平均積分光密度。高脂組在假手術(shù)后2周與正常對照組完成上述測試。 4、生物力學(xué)測試組于術(shù)后2、4、8、12周測定血管彈性模量(Elasticmo

9、dulusEM)、抗拉強度(StrengthfailureSF)、最大載荷(peakloadPD)等，畫出應(yīng)力.應(yīng)變曲線(Stress-straincurveSSC)。對比不同狹窄程度流場變化對內(nèi)中膜形態(tài)及血管壁力學(xué)特性的影響。 研究結(jié)果： 實驗1.各組平均狹窄率分別是：A組為：36.58％±8.53％；B組為：60.28％±5.08％；C組為：76.07％±5.35％；D組為：65.58％±8.36％；75％實驗動物頸

10、動脈有小側(cè)支，結(jié)扎后干燥效果更好。病理組48根實施手術(shù)血管，鏡下斑塊發(fā)生率對比：左側(cè)87.5％，右側(cè)54％，兩者比較有差異(P＜0.05)，雙側(cè)血管重度狹窄比例對比：左側(cè)重度狹窄比例為45％，而右側(cè)重度狹窄比例僅為8.3％，兩者比較有差異(P＜0.05)。 實驗2.手術(shù)組頸動脈出現(xiàn)較典型的粥樣硬化改變。2周組以纖維斑塊為主，中膜明顯變厚，平滑肌平均積分光密度值增加，但隨狹窄程度增高和剪切力增加，狹窄血管流場改變，4周及8周組出現(xiàn)

11、纖維帽變薄,表面潰破，脂質(zhì)核心明顯增大、斑塊內(nèi)部出血等不穩(wěn)定斑塊特點。血管中膜病理改變以萎縮變薄及平滑肌含量減少為突出特點。統(tǒng)計顯示：2周組與4、8、12周組相比均有顯著差異(P＜0.05)。免疫組化染色顯示，不穩(wěn)定斑塊CD68表達增多，而且狹窄上游區(qū)更為顯著。 實驗3.隨粥樣硬化程度增加，血管內(nèi)膜增厚，中膜變薄，大量增生的膠原組織代替平滑肌纖維，血管彈性模量增高，硬度增大，順應(yīng)性減低。各組間數(shù)據(jù)比較，12周組與高脂組、手術(shù)后2

12、、4、8周組相比均有顯著差異。但2周組與高脂組對比差異不明顯。 結(jié)論： 1.經(jīng)過對實驗方法的簡單改進，我們利用高脂飲食加空氣干燥術(shù)成功復(fù)制出兔頸動脈粥樣硬化模型，部分斑塊顯示出不穩(wěn)定斑塊特點，有利于對粥樣硬化病理機制的更深入研究。 2.我們發(fā)現(xiàn)：(1)、75％兔頸總動脈存在細小血管分支。術(shù)中僅對左側(cè)血管分支暫時結(jié)扎，雙側(cè)手術(shù)后結(jié)果對比左側(cè)干燥效果更好，成模率更高。(2)本實驗成功的在雙側(cè)兔頸動脈實施空氣干燥手術(shù)，

13、未發(fā)現(xiàn)增加手術(shù)死亡率。 3.隨著血管狹窄程度增高，血流剪切力增加、湍流形成、狹窄血管流場改變，斑塊穩(wěn)定性下降，血管發(fā)生重構(gòu)改變。2周組以平滑肌增殖為主，而4、8、12周組表現(xiàn)為膠原增生，中膜萎縮變薄，斑塊顯示不穩(wěn)定特征。 4.在動脈粥樣硬化早期，血管呈正性重塑，彈性模量略有降低以適應(yīng)新的力學(xué)環(huán)境。但隨著粥樣硬化程度加重，動脈壁膠原含量增加，內(nèi)膜增厚而中膜萎縮變薄，管壁彈性減低，硬度增加，狹窄后段擴張且易形成動脈夾層，為介