健康/病理动物模型中内皮细胞的功能性差异对小口径人工血管内皮化的影响研究

Acute thrombosis of small caliber vascular prosthesis after implantation still remains a challenge in clinics. Studies have demonstrated that rapid endothelialization of artificial blood vessels is the key to suppress thrombosis and achieve long-term patency. Although, the current strategy of endothelialization for small caliber vascular prosthesis is feasible in animal experiments, the clinical result in man is unsatisfactory. To address this scientific issue, 4 aspects of research have been designed to verify the hypothesis proposed by the applicant from the viewpoint of animal model used. The hypothesis states that between healthy individuals and patients with atherosclerosis, their endothelial / endothelial progenitor cells might have intrinsic functional differences in the aspects of cell adhesion, migration and proliferation. In addition, the micro-environment of the diseased blood vessel such as blood flow, atherosclerotic plaque composition, inflammation and so on may affect the in vivo endothelialization of the vascular prosthesis or interfer with the normal phenotype of the pre-implanted endothelial cells so that the conventional method of endothelialization failures. This may be the reason why the current methods of endothelialization in small-diameter artificial blood vessels can be effective in animal (health) experiments, but can never be applied successfully in clinic (patients). The implementation of this project will provide important guidance in the selection of animal models for small-diameter vascular prosthesis.

小口径人工血管植入人体后的急性血栓问题，至今困扰着临床。研究表明，快速实现人工血管的内皮化是抑制血栓形成，达到长期通畅率的根本。然而，目前内皮化的策略尽管在动物实验上可行，运用到临床效果却不尽人意。针对这一问题，本项目从所用动物模型的角度，设计了4个方面的研究内容来验证申请人提出的科学猜想：健康个体和动脉粥样硬化病患者，其内皮/内皮祖细胞在粘附、增殖、迁移等方面存在的本身差异，加上病变血管系统的微环境（如血流，动脉粥样硬化斑块成分，炎症等）可能会影响小口径人工血管的在体内皮化或者干扰已预植入内皮正常表型的发挥，从而使得常规内皮化方法失效。这可能是目前小口径人工血管内皮化在动物（健康）实验方面效果尚可，却无法应用于临床（病患）的原因。本项目的实施对小口径人工血管动物模型的选择具有重要指导意义。

本项目研究的目的是验证申请人提出的科学猜想：健康个体和临床上病患，其内皮细胞在粘附、增殖、迁移等方面存在很大差异，加上病变血管系统的微环境（如血流，动脉粥样硬化斑块成分，炎症等）可能会影响小口径人工血管的在体内皮化或者干扰已预植入内皮正常表型的发挥，从而使得常规内皮化方法失效。这可能是目前小口径人工血管内皮化在动物（健康）实验方面效果尚可，却无法应用于临床（病患）的原因。为实现此目标，项目设计了4个方面的研究内容，并顺利完成。研究表明，高胆固醇（HC）大鼠颈动脉分支处，血管内膜增厚，内膜/中膜比（IMR）显著增大，颈内动脉窦处，细胞间黏附分子-1（intercellular adhesion molecular-1, ICAM-1）表达上调，表现出促炎趋势（pro-inflammatory）；将静电纺丝的PCL人造血管（内径：2.0mm；长度：1.0cm）植入健康（CON）和HC大鼠腹主动脉，43天后，植入HC大鼠的人造血管通畅率显著低于健康大鼠（HC: 5/11 vs. CON: 7/11），内膜表现出一定程度的增厚，内皮覆盖率降低；提取主动脉内皮细胞，在体外进行细胞增殖、迁移、黏附能力测定，发现HC大鼠主动脉内皮细胞（RAEC）的以上能力均受损，EC与细胞外基质fibronectin的黏附力也下降；DNA microarray的结果表明，HC大鼠与细胞增殖调控相关的基因：Egr2、Wnt2，与细胞凋亡相关的基因：Zbtb16、Mt1，以及内皮细胞代谢相关的基因：Slc7a11、Hamp表达异常。以上结果提示，HC大鼠血管内皮细胞增殖、迁移、黏附能力的减弱与PCL人造血管植入后减缓的内皮化进程及内膜增厚等不良反应有关。研究还表明，病理动物模型中，血管的收缩和舒张能力均有所降低。这种降低的原因可能跟局部血管内皮糖萼受损，进而导致对局部血流的响应变弱，血管舒张因子NO的分泌减少有关。项目研究较好地验证了申请人提出的科学猜想，达到了研究目标。