动脉剪切率决定全血凝块的结构与力学性能

《Research and Practice in Thrombosis and Haemostasis》：Arterial Shear Rate Determines the Structure and Mechanical Properties of Whole-Blood Clots

　　

摘要

背景

动脉血栓形成于高剪切力条件下，是缺血性中风和心肌梗死的主要病因。血栓形成过程中的局部血液动力学环境会影响其最终组成，进而影响其机械特性以及发生栓塞的风险。然而，动脉剪切率如何决定血栓的局部机械性能、结构及组成，目前仍不完全清楚。

研究目的

在微流控流动模型中，研究生理性和病理性动脉剪切率如何影响血栓的组成、形成动态以及局部机械性能。

方法

我们使用了微流控流动模型，在受控的动脉剪切率（300、1000和3500 s^-1）下对血栓形成过程进行实时成像。通过共聚焦显微镜观察血小板和纤维蛋白的沉积情况，并利用微压痕技术量化血栓硬度在不同成分下的空间差异。

结果

病理性高的动脉剪切率（3500 s^-1）会促进血小板更快聚集，形成更高且富含血小板的血栓。在所有剪切率条件下，纤维蛋白沉积大约在6分钟后开始，且在较高剪切率下与血小板聚集体稳定同步。微压痕实验显示，富含血小板和纤维蛋白的区域比富含红细胞的区域硬度要高得多。在3500 s^-1条件下形成的血栓，其平均硬度是300 s^-1条件下形成的血栓的3倍以上，这反映了前者含有更多血小板。

结论

本研究表明，动脉剪切率决定了血栓的生长和组成，进而影响其微观尺度上的机械性能。这些发现为理解血栓的稳定性及其易发生栓塞的机制提供了新的见解。

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  动脉血栓是在血流作用下形成的，但其对局部血栓强度的影响尚不清楚。
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  我们在微流控模型中，在动脉剪切率条件下模拟了人类血栓的形成过程。
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  我们分析了具有不同成分的血栓各区域的局部硬度差异。
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  高剪切力会形成更高、更硬且富含血小板的血栓，从而揭示了血栓力学特性与流动条件之间的关联。

Hande Eyisoylu|Parvin Ebrahimi|Marla Lavrijsen|Irène Nagle|Moniek P.M. de Maat|Gijsje H. Koenderink

荷兰鹿特丹大学医学中心埃拉斯姆斯医学中心心血管研究所血液科