天然牛磺酸对肝硬化门静脉高压大鼠生物力学网络的调控

生物力学是现代生命科学和生物医学工程学的基础，肝硬化门脉高压的形成也和生物力学环境的改变密切相关。我们前期研究发现了天然牛磺酸对肝硬化门脉高压的抑制作用，该课题将生物力学和传统医学结合，围绕着门脉高压"前向血流"、"后向血流"发生发展机制，采用生物固体力学、生物流体不同力学方法，从细胞-分子力学、器官-组织力学不同角度，观察门静脉纵向拉伸、径向支撑、残余应力及门静脉结构的变化，采用微管吸允技术等观察肝细胞粘弹性、可变形性、膜微粘度的变化，采用激光多普勒技术观察门静脉及肝脏微循环血流动力学的变化，采用PT-PCR、Western Blot、免疫荧光法检测细胞外基质-整合素-细胞骨架力学信号转导系统的变化，从生物力学角度阐明天然牛磺酸对肝硬化门脉高压的抑制作用及可能机制。

生物力学涉及纵多学科内容，是现代生命科学和生物医学工程学的基础，肝硬化时肝细胞的生长、繁殖、分泌、凋亡等行为均与力学环境密不可分，当力学环境发生改变时，根据应力-生长法则，应力环境的改变必将导致应力-生长失衡，组织细胞的结构和功能也随之发生重建，因此肝硬化门脉高压的形成也和生物力学环境的改变密切相关。本课题围绕既定目标，采用生物固体力学、生物流体不同力学方法，从细胞-分子力学、器官-组织力学不同角度，开展了天然牛磺酸对门静脉生物力学、对肝细胞生物力学、对肝脏微循环平均血流灌注量、门静脉血液动力学、肝细胞基质-整合素-细胞骨架系统的影响，从生物力学网络调控方面阐明天然牛磺酸对肝硬化门脉高压的抑制作用及可能机制。本课题研究表明，肝硬化门脉高压大鼠肝脏氧化-抗氧化功能失衡；肝细胞外基质金属蛋白-整合素-细胞骨架的黏附作用显著增加；门脉系统处于高阻力、高压力、高血流量的全身高动力循环状态，门静脉组织结构和生物力学力学发生了显著改变：HE染色及超微电镜下门静脉管壁增厚，内外管径增大，血管内皮细胞遭破坏，平滑肌细胞转型或增生肥大；对门静脉进行拉力及残余应力测试，发现门脉顺应性显著下降，门静脉处于周向和轴向的高应力状态；此外在大鼠门静脉血管重建过程中，始终伴随流体剪切应力的减少，其不仅反作用于门静脉内皮细胞的应力环境，而且还参与了血管重建及门静脉高压的维持。天然牛磺酸可以通过调控门脉高压大鼠肝细胞及门脉系统的应力环境，抑制肝脏脂质过氧化，改善肝脏线粒体、内质网功能及调整肝细胞基质金属蛋白-整合素-细胞骨架的黏附作用从而达到一定抗肝硬化作用；也可以显著改善全身高动力循环及流体低剪切应力状态，降低门脉高压时轴向及周向的高应力状态，对门静脉管壁重朔具有一定逆转作用，进而防止门静脉高压的进一步恶化，对临床治疗肝硬化门脉高压症具有一定的指导意义。