某些心血管疾病的发生与血液动力学改变的关系

关德明  中国慢性病预防与控制

　　最近，许多研究认为〔1，2〕：原发性高血压、冠状动脉粥样硬化性心脏病、心肌梗塞和心肌肥厚等心血管疾病的发生发展与血管内皮细胞(VEC)的生理生化功能异常有直接关系，因为VEC作为血流的生理屏障，使其成为血液动力学敏感的特异感受器。血液是一种有生命活力的多功能液体组织，除了向各器官的组织细胞供氧，参与其新陈代谢外，还影响VEC的新陈代谢和激活VEC内生化信号途径，使机体心血管系统出现病理性改变〔3〕。所以，血液动力学异常，尤其是其产生的血液低剪切压力(Low shear Stress LSS)是心血管疾病发生发展的主要因素之一。本文试将这方面的研究动态作一概述，为防治心血管疾病提供理论依据。

　　1　血液动力学基础

　　1.1　血液剪切压力

　　当血液中悬浮颗粒(血脂和血细胞等)随血液流动经过VEC表面时，血流和VEC交界面之间的机械性磨擦拖力对VEC产生剪切压力〔1〕。Poiseuille公式表明：剪切压力与血流速度大小成正比，与血管内径的立方成反比〔4〕。在临床实验室检测中，剪切压力单位是mPa/s，低、中和高剪切压力分别是3，30和200，其中，低剪切压力具有明显的病理意义。

　　剪切压力的生理作用是使多数内皮细胞极性改变，排列在其综合向量的方向，并使这些细胞骨架重构〔1〕。同时，血流产生的长期轻微振动性剪切压力，尤其是低剪切压力，在小动脉、血管弯曲和分叉处等，可造成血管内皮细胞Ⅰ型损伤和功能改变，并参与内皮细胞增生、迁移、死亡、动脉粥样硬化过程和发育期间的动脉壁重构等〔1，5〕。

　　实验表明〔4〕：3周龄兔正常颈动脉每天内皮细胞死亡率约0.5%～1%，增殖率约20%，血流减缓后第2天，细胞死亡率每天上升到约2%，此时细胞增殖率已降到每天1%以下，这说明内皮细胞的损失在血流减缓的早期即开始出现，表明内皮细胞的死亡和增殖是LSS所致血管重构的常见现象。

　　1.2　一氧化氮(NO)

　　NO通过NO合成酶从L-精氨酸的氨基酸合成，在人类和动物成为血管张力和动脉压的重要调节机制。血液剪切压力扩张血管的机制是激活酪氨酸激酶，继而激活细胞内血管扩张的生化传导途径，使内皮细胞NO合成酶活性增强，NO合成增加并释放。

　　最近的研究表明：NO除具有直接扩张血管的作用外，也在控制血管张力的神经调节上起作用，主要是对交感神经去甲肾上腺素输出的调节。另外，NO还抑制VEC生长和增殖，抑制血小板粘附因子和血小板源性生长因子(PDGF)的基因表达〔5，6〕。

　　动物实验表明：血液流速增加，剪切压力升高；血液流速缓慢，剪切压力降低。在人的冠状动脉，高剪切压力导致的血管扩张，等于100μmol/L硝普钠作用的65%〔5〕。在休息情况下，健康自愿者静注NO合成酶抑制剂NG-单甲基-L-精氨酸，平均增加动脉压约10%；在运动情况下，则减弱交感神经反应。

　　1.3　血小板源性生长因子(PDGF)

　　实验表明：血液流速从正常到缓慢的变化而产生的LSS将导致VEC的PDGF-A和PDGF-B mRNA表达，LSS首先增强VEC的PDGF-B、细胞分裂素、细胞生存因子和血管活性因子等的基因表达，而对VEC的细胞死亡是次要的〔1〕。

　　在动脉损伤和粥样硬化的动物模型，PDGF已成为VEC潜在的细胞分裂素，它促进VEC迁移、增殖和内膜增厚，其中，PDGF-B主要涉及动脉粥样硬化形成的病理机制，但PDGF-A的作用机制尚不完全清楚。另外，内皮损伤亦导致血小板粘附和血小板颗粒形成及PDGF-B的释放。因此，可以这样认为：血液剪切压力，尤其是LSS，是通过增强PDGF-B、细胞分裂素和细胞粘附因子等的表达而产生病理作用的〔3〕。

　　1.4　血管紧张素转换酶(ACE)

　　ACE在血液中循环，常作为VEC胞外酶存在于其表面，它是一种单链多肽酸性糖蛋白，其生理功能是使无活性的10肽血管紧张素Ⅰ(AngⅠ)分解掉2个氨基酸，生成具有高度生物活性的8肽血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)。AngⅡ最初被认为调节钠水平衡、血压和血管张力，但最近的研究表明：它还具有调节心肌细胞收缩和新陈代谢、促进心肌细胞肥大、刺激血管平滑肌细胞生长、增强炎症调节酶表达、激活参与心肌肥厚和心肌梗塞后心肌重构的Janus激酶及原癌基因(c-fos等)的转录等〔7，8〕。

　　实验研究表明：ACE启动子对剪切压力有快速的敏感性，ACE基因表达可被启动子活性减低而抑制；或被启动子活性提高而增强。而且，ACE启动子基因表达对所有实验的剪切压力值均起反应。

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