一个由动态壁切压力调节的内皮细胞-免疫细胞相互作用的多层次计算模型
Yu-Yuan Zhang1,2, Yi-Teng Wang1,2, Yong-Jiang Li1,2
1Institute of Cardio-Cerebrovascular Medicine, Central Hospital of Dalian University of Technology, Dalian, Liaoning, People's Republic of China.
概括
血液流动受到干扰会产生各种壁切应力 (WSS),影响动脉样硬化中的内皮细胞和免疫反应. 这项研究模拟了WSS异质性如何驱动炎症和免疫细胞招募.
科学领域:
- 心血管研究研究心血管研究
- 计算生物学 计算生物学
- 免疫学 免疫学 免疫学
背景情况:
- 动脉样硬化斑块的形成改变了血管的几何形状,导致血液流动受到干扰和异质壁剪应力 (WSS).
- 空间WSS异质性对于内皮功能障碍和在动脉生成过程中免疫细胞招募至关重要.
- 对WSS异质性对内皮-免疫相互作用的动态影响尚未完全理解.
研究的目的:
- 研究内皮细胞 (EC) 现型转变和免疫细胞动态在不同条件下的氧化 (NO) 损伤值 (DNO).
- 开发一个综合血液动力学,EC表型转变和免疫反应的多尺度计算模型.
- 阐明WSS异质性在血管炎症和病变发展中的作用.
主要方法:
- 开发了一种综合血液动力学,EC表型转变和免疫反应的多尺度计算模型.
- 在不同的DNO条件下模拟EC表型转换和免疫细胞动态.
- 分析了低剪切应力区域和NO枯竭对EC和免疫细胞招募的影响.
主要成果:
- 低剪切应力区域扩大,DNO增加,氧化 (NO) 生产减少.
- 由于NO的减少,观察到加速的EC激活和死亡.
- 增加单细胞化学吸引蛋白-1 (MCP-1) 表达增强了单细胞的招募和M1巨细胞的两极分化.
结论:
- 动态WSS异质性驱动EC状态过渡,并调节免疫细胞的招募和分化.
- 空间异质的WSS诱导了局部NO耗尽,解释了焦点内皮功能障碍并促进了炎症病变的发展.
- 该模型为机械力和血管免疫反应之间的相互作用提供了机械洞察力,指导治疗策略.
