综述：心血管稳态与重塑中机械生物学的多维研究现状与20年趋势

这篇综述系统回顾了过去20年心血管稳态与重塑中机械生物学（mechanobiology）的研究进展，通过CiteSpace文献计量学分析揭示了该领域的发展脉络。文章聚焦机械刺激（如剪切应力shear stress、压力负荷pressure overload）对心血管细胞（内皮细胞ECs、平滑肌细胞VSMCs）及细胞外基质（ECM）的调控机制，探讨了机械敏感转录因子（YAP/TAZ）、离子通道（Piezo1）等关键靶点在动脉粥样硬化（AS）、心力衰竭（HF）等疾病中的作用，为心血管病理重塑的诊疗提供了新视角。

　　

引言

机械生物学研究机械刺激与化学信号如何协同调控细胞和组织功能。自Y.C. Fung提出"应力-生长定律"以来，心血管系统的机械调控机制逐渐成为研究热点。心血管细胞对机械环境高度敏感，异常机械刺激会破坏稳态机制，导致病理性重塑疾病如高血压、AS和HF。过去20年，相关研究文献数量呈指数增长，本文通过文献计量学方法梳理该领域的研究热点与新兴趋势。

文献计量分析

2004至2024年间，该领域共发表2796篇研究论文，2021年达峰值（超240篇/年）。美国（1449篇）、中国、意大利是发文量前三的国家，其中美国在合作网络中 centrality（0.35）最高。哈佛大学、耶鲁大学等机构是研究主力，作者合作网络显示Jay D. Humphrey（61篇）和Dao Wen Wang（24篇）等学者贡献突出。

研究热点

1. 内皮细胞对剪切应力的响应
生理性层流剪切应力（LSS）通过抑制炎症、维持ECs抗血栓表型保护血管功能，而振荡剪切应力（OSS）会激活YAP核转位，促进ECs增殖和单核细胞黏附，驱动AS斑块形成。在主动脉瘤中，低OSS通过诱导ECs内皮-间质转化（EndMT）促进血管壁重塑。

2. 细胞外基质的机械调控
ECM是机械力的主要传导者，其成分（弹性蛋白、胶原）和拓扑结构的变化直接影响血管刚度。压力超负荷导致弹性纤维断裂和胶原过度沉积，而主动脉瓣膜中的OSS会增加糖胺聚糖（GAGs）分泌，引发瓣膜钙化。

3. 平滑肌细胞的表型转换
VSMCs在压力负荷下从收缩表型转为合成表型，分泌基质金属蛋白酶（MMPs）促进ECM重塑。血管成形术后，暴露于高LSS的VSMCs凋亡增加，有助于减少再狭窄。

4. 心力衰竭的机械机制
压力超负荷通过线粒体功能障碍、氧化应激等途径诱发心肌纤维化，而容积超负荷则导致心室扩张。机械敏感通道Piezo1在心肌缺血-再灌注损伤中通过钙循环紊乱加剧心室重构。

新兴趋势

1. 机械敏感转录因子YAP/TAZ
YAP/TAZ-TEAD通路是机械传导的核心效应器。OSS激活ECs中YAP核转位促进AS，而SMCs中YAP缺失会削弱血管收缩功能，导致动脉瘤形成。

2. Piezo1通道的多元作用
该通道在心肌纤维化、肺动脉高压中调控钙信号和氧化应激。研究发现中药可通过抑制Piezo1延缓AS进展，如黄芪甲苷。

3. 心血管稳态的负反馈机制
ECs通过血流介导的血管舒张（FMD）调节管径，维持剪切应力设定值；而VSMCs的肌源性收缩应对急性血压变化，两者协同保障血流动力学平衡。

4. 心肌纤维化的机械驱动
压力超负荷通过成纤维细胞-肌成纤维细胞转化（FMT）促进ECM沉积，其中整合素-细胞骨架力传导和代谢重编程（有氧糖酵解增强）是关键环节。

挑战与展望

未来需突破多组学整合研究，量化机械刺激与疾病严重度的关系。计算流体力学（CFD）模拟结合医学影像技术，有望实现心血管疾病的个性化诊疗。此外，靶向Piezo1/YAP通路的药物研发，或为逆转病理性重塑提供新策略。

（注：全文严格依据原文数据及结论缩编，未添加非文献支持内容）