在CTEPH中的肺动脉狭窄和内皮功能障碍的3D建模
Salina Nicoleau1, Ylenia Roger Valle2,3, Olga Tura-Ceide2,3,4
1National Heart and Lung Institute, Imperial College London, ICTEM Building, Hammersmith Campus, Du Cane Road, London W12 0NN, UK. b.wojciak-stothard@imperial.ac.uk.
Lab on a chip
|July 21, 2025
概括
研究人员开发了肺动脉的3D微流体模型,以研究慢性血栓栓塞性肺高血压 (CTEPH). 这些模型揭示了狭窄血管中的血流变化如何影响内皮细胞和血小板聚合,为CTEPH机制提供了洞察力.
科学领域:
- 心血管研究研究心血管研究
- 生物医学工程 生物医学工程
- 肺高血压研究 肺高血压研究
背景情况:
- 慢性血栓塞性肺高血压 (CTEPH) 涉及渐进的肺动脉阻塞,导致肺压力增加和内皮功能障碍.
- 连接血管几何学,血液流动动力学和CTEPH中疾病进展的精确机制仍然不完全理解.
- 现有的模型无法完全复制肺动脉狭窄的复杂流动条件.
研究的目的:
- 开发和验证肺动脉狭窄的新型3D微流体模型.
- 为了研究各种狭窄症严重程度对内皮细胞行为和基因表达的影响.
- 探索血小板聚合和·威尔布兰德因子 (VWF) 在狭窄血管中的相互作用中改变血液动力学的作用.
主要方法:
- 利用CTEPH和急性肺栓塞 (APE) 患者的CTPA成像来创建患者特定的3D微流体模型 (30-80%狭窄).
- 采用体流动模拟和软光刻3D打印来复制现实的肺动脉几何和流动动力学.
- 在狭窄通道内培养人类肺动脉内皮细胞 (HPAEC),在不同的流量条件下分析基因表达,细胞形态和血小板粘附.
主要成果:
- 狭窄通道中的HPAEC显示出增加的促炎性,促血栓性和促血管性基因表达,与严重程度相关的反应.
- 在后静脉缩区域 (60-80%静脉缩) 的内皮细胞因流动受损而表现出乱的对齐和结合完整性.
- 在80%的狭窄模型中,HPAEC的转录概况与临床CTEPH内关节切除样本的转录概况非常相似.
- 由VWF介导的血小板粘附因狭窄的严重程度和流量而异,狭窄区域的粘附性增加在低流量和高流量后狭窄.
结论:
- 开发的3D微流体模型准确地模仿了肺动脉狭窄和相关的血液动力学变化.
- 狭窄性肺动脉中血液流量的改变显著影响内皮细胞功能,并促进了促血栓环境.
- 这些模型提供了一个强大的平台,用于研究CTEPH的发病因子,并评估血管封闭疾病的潜在治疗干预措施.
