运动引起的血流剪切力信号调控内皮细胞功能的体外研究

发布时间：2022-10-31 18:54

　　运动是无创性心血管疾病预防的重要手段,它能够引起血流剪切力幅值和频率的改变,并且这种改变与运动强度相关。位于血管壁最内层的内皮细胞能够识别不同的血流剪切力信号,并将该机械力信号传递到细胞内部,从而引起一氧化氮（nitric oxide,NO）和活性氧类（reactive oxygen species,ROS）等血管活性物质分泌量的改变,这些活性物质与血管内皮细胞功能以及血管稳态密切相关。尽管大量在体研究表明血流剪切力在运动调节内皮功能中起关键作用,但是不同强度运动所引起的剪切力信号对血管内皮功能的调控规律及其力学生物学机制尚未阐明。鉴于体外系统能够有效模拟动脉内剪切力环境且适用于监测细胞生物学响应,本论文以运动前后人体颈总动脉处的血流剪切力波形为依据构建运动剪切力体外模拟系统,研究不同强度运动诱发的剪切力对于血管内皮细胞中NO和ROS水平的影响以及相关的力学生物学机制,为合理运动强度的选择以及心血管疾病的预防提供一定的可能性。主要研究内容和成果如下:（1）基于实测数据与血流动力学建模方法,获取了不同强度运动前后颈总动脉处的血流剪切力波形及其特征。利用彩色超声多普勒仪及电子血压计分别测量... 

【文章页数】：135 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号表
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外相关工作研究进展
        1.2.1 运动引起的血流剪切力改变
        1.2.2 运动血流剪切力对血管内皮功能影响的体内(in vivo)研究
        1.2.3 运动血流剪切力对血管内皮功能影响的体外(in vitro)研究
    1.3 本文主要研究内容及技术路线
        1.3.1 本文的研究内容
        1.3.2 本文的技术路线
2 急性运动前后颈总动脉处的血流剪切力分析
    2.1 引言
    2.2 实验和方法
        2.2.1 受试者
        2.2.2 实验过程
        2.2.3 血流剪切力的计算
        2.2.4 数据统计分析
    2.3 结果与分析
        2.3.1 不同强度运动前后颈总动脉处轴心流速及管径变化
        2.3.2 刚性管和弹性管模型所得到的不同强度运动前后颈总动脉处的剪切力波形
    2.4 本章小结
3 多元件平行平板流动腔系统的设计与搭建
    3.1 引言
    3.2 多元件平行平板流动腔系统的设计原理
    3.3 多元件平行平板流动腔系统的全局与局部流体力学分析
        3.3.1 全局的流体力学分析
        3.3.2 平行平板流动腔内局部的流体力学分析
    3.4 集中参数模型中各元件参数值的确定
        3.4.1 多元件矩形平行平板流动腔系统
        3.4.2 多元件非矩形平行平板流动腔系统
    3.5 多元件平行平板流动腔系统的搭建与调试
        3.5.1 多元件平行平板流动腔系统产生的稳定性压力波形
        3.5.2 矩形流动腔系统产生的剪切力波形与颈总动脉处剪切力波形的对比
        3.5.3 非矩形流动腔系统产生的剪切力波形与颈总动脉处剪切力波形的对比
    3.6 本章小结
4 不同强度运动剪切力作用下内皮细胞中NO及ROS的响应
    4.1 引言
    4.2 实验材料及试剂
        4.2.1 实验细胞
        4.2.2 主要实验仪器设备及耗材
        4.2.3 主要实验试剂
        4.2.4 主要实验试剂的配制
    4.3 实验方法
        4.3.1 细胞培养
        4.3.2 剪切力加载实验
        4.3.3 细胞内NO的检测及定量分析
        4.3.4 细胞内ROS的检测及定量分析
        4.3.5 细胞内线粒体形态的检测
        4.3.6 数据统计分析
    4.4 实验结果
        4.4.1 不同幅值及频率剪切力作用下细胞内NO和ROS的动态响应
        4.4.2 不同强度运动剪切力对细胞内NO和ROS水平的影响
        4.4.3 不同强度运动剪切力作用下细胞内NO和ROS的相互作用
        4.4.4 不同强度运动剪切力对细胞内线粒体形态的影响
    4.5 讨论
    4.6 本章小结
5 自噬调节不同强度运动剪切力下细胞内NO及ROS的生成
    5.1 引言
    5.2 实验材料及试剂
        5.2.1 实验细胞
        5.2.2 主要实验仪器设备及耗材
        5.2.3 主要实验试剂
        5.2.4 主要实验试剂的配制
    5.3 实验方法
        5.3.1 细胞培养
        5.3.2 剪切力加载实验
        5.3.3 总蛋白提取
        5.3.4 Western Blot检测
        5.3.5 细胞转染
        5.3.6 细胞免疫荧光
        5.3.7 细胞内NO的检测及定量分析
        5.3.8 细胞内ROS的检测及定量分析
        5.3.9 细胞抑制及激活实验
        5.3.10 数据统计分析
    5.4 实验结果
        5.4.1 不同强度运动剪切力对内皮细胞中自噬水平的影响
        5.4.2 不同强度运动剪切力对内皮细胞中eNOS磷酸化水平和NO生成的影响
        5.4.3 自噬对不同强度运动剪切力作用下细胞中eNOS磷酸化水平和NO生成的影响
        5.4.4 不同强度运动剪切力对内皮细胞中ROS生成的影响
        5.4.5 自噬对不同强度运动剪切力作用下内皮细胞中ROS生成的影响
    5.5 讨论
    5.6 本章小结
6 结论和展望
    6.1 结论
    6.2 创新点
    6.3 展望
参考文献
攻读博士学位期间科研项目及科研成果
致谢
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]运动训练调控细胞自噬相关机体功能的分子机制研究进展[J]. 张利,周海涛.  生命科学. 2018(05)
[2]血管内支架植入后的内皮损伤及其修复策略[J]. 席亚东,黄玉华,杜若林,王亚洲,王贵学,尹铁英.  生物医学工程学杂志. 2018(02)
[3]急性上肢哑铃训练对颈总动脉硬度和血液动力学的影响[J]. 申华,刘海斌,侯杰,覃开蓉.  中国生物医学工程学报. 2014(03)
[4]急性无氧功率自行车运动对颈总动脉弹性模量和局部血液动力学的影响[J]. 朱勇,侯杰,刘波,朱亚冰,邱天爽,覃开蓉.  医用生物力学. 2013(04)
[5]流体剪应力调节内皮化小径聚氨酯人工血管抗血栓特性的体外研究[J]. 杨震,陶军,王洁梅,涂昌,冯炼强,潘仕荣,马虹.  生物医学工程学杂志. 2008(03)
[6]稳态层流下的内皮细胞形态特征变化[J]. 韩林,张宝仁,柳兆荣,朱家麟,郝家骅,徐志云,李惜惜.  第二军医大学学报. 1999(10)



本文编号：3699532