● 摘要
动脉粥样硬化好发于动脉血管的分叉、弯曲、狭窄这样一些血管几何形状发生急剧变化的部位，此即为动脉粥样硬化的局部性现象。研究表明，此现象的诱因可能有两个：① 低壁面剪切力/高剪切力振荡指数；②血流受扰后，局部地区血流极慢，从而给致病物质诸如致动脉粥样性脂质提供了更长的与动脉内壁相互作用的时间，导致这些有害脂质更多地渗入血管壁内。目前，临床上主要的防治策略仍集中在降低系统危险因子，如高血脂，高血压上。尽管这一策略成绩显著，但失败率仍高达60%。寻求潜在的防治靶点，增加血管本身对于致动脉粥样硬化等危险因子的抵抗力成为了新的研究趋势。血管细胞（内皮细胞/平滑肌细胞）糖萼是位于细胞表面的一层多糖蛋白复合结构。凭借其特殊的生理位置，内皮细胞表面糖萼在感受剪切力，调节血管通透性及内皮细胞功能等方面起到了核心作用；平滑肌细胞表面糖萼则在调控细胞增殖，收缩反应中扮演重要角色。鉴于以上事实，要弄清动脉粥样硬化的发病机理，同时明确将糖萼作为新的防治靶点的必要性，本论文面临回答两个问题：（1）糖萼对于力信号的感知与传导是否仅仅局限于流动剪切力？（2）糖萼在动脉系统脂质输运过程中扮演怎样的角色？为回答以上问题，本论文通过细胞实验及动物实验，对糖萼在力信号感知、传导及脂质输运过程中的作用进行了研究。
在糖萼对于力信号的感知和传导方面，本文做的工作如下：
（1）在过去的十年，科学界对血管内皮细胞糖萼及其力传导展开了大量研究。相形之下，血管平滑肌细胞表面糖萼及其在剪切力传导过程中所扮演的角色，则很少受到关注。本论文采用平行平板流动腔作为流动剪切力加载系统，定量研究了静态和12dyn/cm2作用下，平滑肌细胞（RASMC）增殖、迁移及NO的合成行为。结果表明，RASMC暴露在12dyn/cm2的剪切力水平下，可引起细胞沿流线方向排列，细胞增殖和细胞迁移受到抑制，NO合成量增加。采用肝素酶III破坏糖萼中的硫酸肝素蛋白聚糖（HSPG）成分后，同样的剪切力水平下，以上各种细胞响应将大打折扣，甚至完全消失。基于此，我们相信，HSPG或者整个糖萼在平滑肌细胞对流动剪切力的传导过程中扮演了十分重要的角色。
（2）糖萼的力传导功能是否仅限于流动剪切力？考虑到糖萼与细胞骨架及细胞膜穴样凹陷（caveolae）在结构上存在紧密联系，而后两者均能在单细胞水平上感知重力变化，本论文认为，糖萼很可能也参与了重力变化的感知和传导。为验证以上假说，本论文首先研究了二维旋转培养下，重力变化对RASMC的表型调控。研究发现，长时间（≥72h）的重力变化可诱导RASMC向收缩表型转换。在此基础上，本论文继而研究了重力变化条件下，糖萼的表达水平及其破坏前后，一氧化氮合酶（NOS）的活化程度、 mRNA、蛋白质水平以及F-actin表达量。研究证实，糖萼可感知重力变化，调控其自身的合成水平；另一方面，糖萼又可以将这种重力变化的信号传导至下游，进而影响NOS活化以及F-actin的合成。最后，本论文利用大鼠尾吊模型，研究了模拟失重对其颈总动脉、腹主动脉、股动脉三处血管内皮细胞糖萼尺寸的影响，发现以上三处糖萼的尺寸变化具有区域依赖性，即颈总动脉和腹主动脉内皮细胞间隙处糖萼变厚，股动脉内皮细胞顶部糖萼变薄。此种区域性重构与局部血流动力学环境有关，是糖萼作为力学感受器，在动物层次的验证。
针对糖萼在脂质传输中的作用研究，本文做了以下工作：
首先，研究了流动剪切力体外加载对于水分子及LDL跨内皮输运的影响。研究表明，剪切力的短时间（3h）作用可引起内皮细胞对水分子通透性增加，且这一过程主要是由NO所介导。另一方面，剪切力作用下，内皮细胞对LDL的通透性则具有时间依赖性：短时间（3h）作用可引起通透性增大，而长时间（11h）的作用又可使通透性回归基线水平，这一变化趋势正好与剪切力作用下，细胞凋亡率的变化一致。该项研究再次验证了，细胞凋亡所产生的大孔洞（leaky junction）是LDL跨内皮输运的主要通路。
其次，研究了糖萼成分或电荷密度破坏与LDL浓度极化的相关性。研究发现，糖萼成分或电荷密度的破坏可增大水的渗流速率，加速LDL在内皮细胞表面的沉积，同时内皮细胞对LDL的吸收也越来越多。换句话说，内皮细胞糖萼受损，可加速LDL在细胞表面的浓度极化，最终导致患动脉粥样硬化的几率变大。
综上所述，本论文的主要贡献可归纳为以下两点：
（1）研究了血管平滑肌细胞糖萼在传导流动剪切力，调控细胞增殖、迁移、NO合成行为中的作用，及内皮细胞糖萼破坏与脂质浓度极化的相关性，对动脉粥样硬化的发病机理研究具有重要意义。研究结果可为将糖萼作为新的防治靶点、增加血管本身对于致动脉粥样硬化危险因子的抵抗力提供理论支持。
（2）研究发现糖萼可对重力变化进行感知与传导，这是一个新的发现，该发现为宇航员返地后直立性不耐受发生机制的研究指明了一个新方向，有望为寻求新的对抗措施提供理论依据。
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