中图分类号：R363.1⁺1;R543.5文献标识码：A

文章编号：1004-3934（2000）04-0240-03

Mechanical Force of Blood Flow and Atherosclerosis

YANG Xian

（The Affiliated Hospital of Xi'an Armed Police Engineering College,ShanxiXi'an710086）

HU Xiao-dong

（Department of Pharmacology of Tongji Medical University,HubeiWuhan430030）

高血压是动脉粥样硬化（AS）的危险因素之一。高血压如何引起AS的发生和发展，一直是人们关注的焦点。血流对血管的机械性作用分为两种：一种是血流和血管壁（内皮细胞）相互摩擦产生的剪切应力（shear stress;SS）；另一种是血压作用于血管壁形成的环形张力（cyclic stretch;CS）。在生理条件下，血流对血管壁经常性的机械性刺激对维持血管壁的结构与功能至关重要^［1］，近年来，一系列实验表明：当其超出生理作用范围后，血流的机械作用易引起内皮损伤、单核/巨噬细胞趋化、血小板激活聚集、各种细胞因子的释放和血管重构等，导致AS的发生。因此推测血流机械力可能是高血压引起AS的直接原因，现就这一方面的最新进展综合如下：

1单核细胞和T淋巴细胞的趋化与粘附

单核细胞和T淋巴细胞向血管壁的迁移以及与内皮细胞（EC）的粘附是AS形成的早期反应，这一过程受多种因素的影响，其中最重要的是单核细胞趋化蛋白-1（MCP-1）和白介素-8（IL-8），它们分别对单核细胞和T淋巴细胞有很强的趋化活性。血流机械力能诱导血管壁MCP-1和IL-8的表达与释放。例如，CS可增强人脐静脉内皮细胞、大鼠主动脉平滑肌细胞IL-8和/或MCP-1 mRNA的转录^［2，3］。在去甲肾上腺素（NA）和血管紧张素Ⅱ（AngⅡ）制造的高血压大鼠模型中，主动脉平滑肌细胞MCP-1 mRNA水平明显升高，口服肼苯哒嗪降压后，主动脉MCP-1 mRNA的表达则显著抑制。SS可激活EC表面的酪氨酸蛋白激酶受体（RTK），整合素受体（integrin）和G蛋白耦联受体，经P60^src。Ras的依次介导，通过两条途径：Ras^。ERK^。ELK-1和Ras^。JNK^。c-Jun，分别激活血清反应元件（SRE）和TPA反应元件（TRE），诱导MCP-1的表达^［4］。

内皮细胞可合成与分泌粘附分子，如细胞间粘附分子-1（ICAM-1）和血管粘附分子-1（VCAM-1）。ICAM-1和白细胞表面β₂整合素结合，主要促进白细胞和EC间的粘连，而VCAM-1主要介导单核细胞和EC间的粘连。正常血压大鼠的颈动脉EC不表达ICAM-1，也无白细胞的粘附和内皮下的聚积现象，而自发性高血压大鼠微血管EC表达ICAM-1增加。实验表明血流机械力可诱导ICAM-1的表达^［5-7］，并且在ICAM-1 mRNA水平上调的同时，过氧化物浓度也显著增加，抗氧剂N-acetylcysteine(NAC）或过氧化氢酶则可抑制SS诱导ICAM-1的表达，过氧化物可能是机械作用在EC中的第二信使，它激活多种转录因子（如NFKB、AP-1等），调节基因的表达（如MCP-1、ICAM-1基因等），在ICAM-1基因上游启动子序列中插入报告基因Laciterase后，SS可激活ICAM-1启动子，相反NAC和过氧化氢酶则抑制转录。但SS能否诱导VCAM-1的表达目前尚无定论^［8］。

2超氧化物的生成和低密度脂蛋白（LDL）的氧化修饰

近年来，人们对氧化修饰的低密度脂蛋白（ox-LDL）在AS形成中的作用非常重视，ox-LDL可诱导中膜平滑肌细胞（SMC）的增生与迁移、单核细胞的趋化与粘附以及释放多种生长因子；ox-LDL亦可被内皮下巨噬细胞和SMC摄取，使细胞内堆积大量脂质，转成泡沫细胞；此外ox-LDL的细胞毒作用能引起粥样斑块内细胞的损伤及坏死等。血流机械力能促进血管EC产生过氧化物。CS通过NADPH氧化酶和一氧化氮合酶（NOS）增加人主动脉内皮细胞（HAECs）中超氧化物（O^-₂）浓度^［9］。在持续性、搏动性压力作用下，HAECs中NOS的表达增强；NADPH氧化酶抑制剂DPI和NOS抑制剂均显著抑制O^-₂生成，搏动性压力也可时间依赖性和压力依赖性增加人冠脉平滑肌细胞中O^-₂^［10］，并被NADPH氧化酶和NADH氧化酶抑制剂所拮抗。由于蛋白激酶C（PKC）可激活NADPH氧化酶，且磷脂酶C（PLC）位于细胞膜表面，易受CS的影响，推测PLC^。PKC途径可能参与了O^-₂的生成；也有实验证实，PLC抑制剂NCDC和选择性PKC抑制剂Chelerythrine chloride显著减少CS诱导的O^-₂的生成。

动脉SMC和EC产生的超氧化物（O^-₂）氧化LDL，使ox-LDL生成增多。将大鼠主动脉平滑肌细胞和LDL共同培养^［11］，在CS作用下，超氧化物和ox-LDL明显增加，超氧化物歧化酶（SOD）或去除培养液中的金属离子，则抑制LDL的氧化。LDL氧化成ox-LDL的过程依赖金属离子，并由超氧化物介导。

超氧化物除氧化修饰LDL外，还具有其他多种作用，如灭活NO，造成内皮损伤，激活与炎症有关的基因，参与AS形成；促进SMC增生，引起血管重构等。

3细胞因子的合成与释放：

在AS形成过程中，EC、SMC、巨噬细胞和T淋巴细胞可合成、释放PDGF、FGF、CSF、EF-1和AngⅡ等多种细胞因子，参与细胞粘附、迁移、分泌、增殖等过程。SS和CS能促进细胞因子的表达。如血流机械力可使人脐静脉内皮细胞（HUVECs）和牛主动脉内皮细胞（BAECs）中PDGF-A和PDGF-B mRNA表达增加。例如先将一段PDGF-B基因上游启动子元件插到报告基因（CAT）中^［12］，然后用CS处理EC，4～8h后，启动子被激活。另有实验发现在PDGF-B基因上游-125bp处，存在剪切应力反应元件（SSRE），此元件是SS诱导PDGF-B表达所必需的，在用CS处理的BAECs中观察到和SSRE结合的核蛋白数目增加。现在认为SSRE存在于许多基因（如PDGF-B、TGF-β、ICAM-1、MCP-1等）的启动子中。

血流机械力还能促进其他细胞因子的释放，如单核细胞、巨噬细胞、纤维母细胞、内皮细胞等均可合成与释放粒细胞/巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF），它有促EC增殖、粘附分子表达等多种功能。血流机械力能增强GM-CSF的合成与释放，如1.5Pa（15dyne/cm²）和2.5Pa(25dyne/cm²）的SS可使HUVECs中释放的GM-CSF分别增加到5倍和9倍^［13］，但对粒细胞集落刺激因子（G-CSF）和巨噬细胞集落刺激因子（M-CSF）没有影响。GM-CSF之所以增加，不是因为其转录加强，而是由于GM-CSF mRNA稳定性增加。另外，成纤维细胞生长因子（FGF）与SMC的迁移和增生密切相关。机械力通过调节FGF-2的合成与释放，影响SMC的迁移与增殖。在正常情况下，没有FGF-2的释放^［14］，但超出生理条件，在一定范围内，随着机械刺激强度和频率的增加，SMC释放FGF-2增加。此外，AS斑块区域，SS的搏动性大，和血压共同作用于EC后，可显著诱导内皮素-1（ET-1）mRNA的表达^［15］，同时抑制ecNOS基因的表达。ET-1激活SMC上的ETa受体，促进DNA合成，加速mRNA转录，有很强的促VSMC增殖作用。此外，AngⅡ也是血流机械力诱导合成与释放的重要的细胞因子，其促血管重构作用将在后面详述。

4血小板激活和血栓形成

血小板的激活、聚集和释放在AS形成中亦发挥重要作用。内膜损伤使血小板易于粘附聚集，随后纤维蛋白沉积，形成微血栓，并可被增生的EC覆盖而并入动脉壁。在正常生理条件下，SS对血小板的激活和聚集没有作用，即使SS增加到8Pa(80dyne/cm²）也不能促进血栓形成^［16］。但在病理条件下，SS对血小板的作用不可忽视，例如，当SS增至31.5Pa(315dyne/cm²）（如血管狭窄处），流经的血小板大量激活，糖蛋白GPⅡb/Ⅱa活性明显增高，血小板微粒和血栓形成。如果血管表面有暴露的胶原纤维，血栓会进一步增大。SS的作用还与其持续时间有关。现在认为AS斑块破裂，导致血小板大量激活和形成血栓，导致冠脉阻塞是发生急性心肌梗塞的主要原因。

5血管重构和信号传导通路：

超出生理范围的过高的血压和剪切应力长期作用于血管壁，会引起血管重构，包括管壁增厚，胞外基质增多，VSMC肥大增生^［17］。血管壁含有几种可能的受体接受血流动力学信号，如整合素、G蛋白、酪氨酸蛋白激酶、离子通道等。整合素（integrins）贯穿细胞膜，其胞内部分是细胞骨架分子的结合区，胞外基质中的某些蛋白质则是整合素配体。在血流机械力作用下，整合素和胞外基质蛋白相互粘连，将机械信号转化为细胞内的化学信号，通过MAPK途径，引起血管重构。这一信号传导通路中有细胞骨架分子、Src、Ras等参与。用cytochalasin D降解肌动蛋白后，血流机械力就不能再诱导IL-8和MCP-1的表达；血压在一定范围内，可压力依赖性地提高兔主动脉平滑肌细胞中ERK1/2活性，而Src激酶抑制剂Herbimycin A则抑制ERK1/2活性，说明Src蛋白参与丝裂原激活蛋白激酶（MAPK）的活化^［18］。PKC是否也参与MAPK的激活，尚无定论^{［18，19］}。

ERK1（extra cellular signal-regulated kinase）和ERK2是分子量分别为42KD（≈4.2×10^4<