《Life》期刊"微血管动力学：洞察与应用"特刊研究综述：从基础机制到临床转化的多学科研究概览

《Life》：Microvascular Dynamics: Insights and Applications

　　自1600年代Marcello Malpighi首次在显微镜下观察到毛细血管以来，已过去三百多年。然而，关于微血管血流的可信研究仅在近期才出现在动物和人体上。影响微血管动力学的变量非常丰富，包括血管几何结构、流体流变学特性、细胞变形能力、药理学制剂，以及镰状细胞病、微血栓、微血管心绞痛、动脉粥样硬化、糖尿病、视网膜病变和休克等病理状态。此外，微血管动力学及相应变量的定量测量指标，如血小板和红细胞聚集、血流速度和壁面剪切应力，可作为评估疾病进展、生物功能和治疗效果的关键临床生物标志物。人体微血管动力学可受多种状况影响，但直接的体内观察仅限于少数组织，如结膜（通过结膜视频毛细血管镜检查——CVC——）、视网膜（通过自适应光学或光学相干断层成像血管造影——OCTA——）、甲襞（通过甲襞视频毛细血管镜检查——NVC——）和舌下组织（通过舌下视频毛细血管镜检查——SVC——）。在这方面，体外研究、计算机模拟和动物模型可以弥补人体体内研究的不足。此外，还使用激光多普勒血流计、激光散斑对比成像和氧分压测量等间接方法。多年来，还使用造影增强超声（CEUS）来实时观察体内器官中最小血管的血流。本期题为"微血管动力学：洞察与应用"的特刊（SI）于2026年5月18日截稿。该特刊发表在《Life》期刊（ISSN 2075-1729）上，属于"生理与病理"专题，共收录六篇（6篇）原创研究论文、一篇（1篇）综述和一篇（1篇）病例报告。截至2026年8月24日，该特刊已被浏览21,804次。以下段落简要概述了特刊中收录的文章。Posado-Domínguez等人[1]关注癌症相关血栓性微血管病（TMA），这是一种通常发生在癌症晚期阶段但被低估的疾病。在他们的工作中，首先回顾了癌症相关TMA的病理生理机制，随后报告了五个在2023年确诊的病例。文中描述了癌症相关TMA的各种潜在诱因，并讨论了患者所需的必要支持以及不同的靶向治疗。全球数亿人口受糖尿病影响，并发展为慢性微血管损伤，包括肾病、视网膜病变和神经病变。Li?kiewicz-Jankowska等人[2]关注通过扫描激光多普勒血流计（SLDF）、自适应光学（AO）、光学相 coherent断层成像血管造影（OCTA）和激光散斑血流图（LSFG）等成像技术，早期检测糖尿病视网膜病变的临床前期微血管改变。这些先进的成像技术无需散瞳或注射染料。他们还提供了非常实用的表格，总结了2001年以后关于碳水化合物代谢障碍中视网膜微血管改变的主要临床研究。心血管疾病是发达国家的首要死因，动脉粥样硬化斑块的发展与之密切相关。Amun G. Hofmann[3]提出了两个动脉粥样硬化斑块进展模型。第一个模型（逻辑映射模型）以动脉管腔面积中被动脉粥样硬化斑块占据的比例作为主要变量，模拟其随时间的进展。该模型的一个关键参数是生长因子r，其值决定了斑块的最终进展。第二个模型（空间马尔可夫模型）模拟斑块在状态之间（稳定或不稳定斑块）的转移概率，纳入了炎症水平、脂质含量、剪切应力、斑块负荷和空间依赖矩阵（邻近斑块区域的状态）等变量。自COVID-19大流行开始以来，全球已确认超过7.77亿例确诊病例和超过700万例死亡。部分幸存者无法完全康复，出现持续性的长期症状，通常被统称为"长新冠"（Long COVID）。Aristotle G. Koutsiaris[4]提出了一种数学模型，用于在有平坦组织区域定量数据的情况下估算微血管血供减少（SR）。该模型同时考虑了测量的微血管血流动力学下降和微血管丢失，适用于所有具有相关测量的病例对照研究。微血管丢失可通过血管密度降低、中心凹无血管区扩大和灌注血管百分比降低来估算。估算的SR随后根据速度-扩散方程转化为相应的氧气和营养物质质量扩散减少。对于COVID-19的特定情况（634名新冠康复患者），多个组织和地理区域的估算SR达到了相当可观的47%。这种外周组织血供的大规模中断被认为是造成长新冠症状的主要机制。一年后，SR病理生理机制直接与七个主要长新冠症状相关联，归一化总发病率为76%[5]。近期，两篇研究论文的结果证实了SR机制预测的长新冠外周组织缺氧。Silva等人[6]在一项包含85名长新冠患者的病例对照研究中报告，抗氧化酶大量耗竭、脂质过氧化增加以及一氧化氮（NO）可用性降低，且效应量显著。Vajdi等人[7]报告，在一组69名长新冠患者中，HIF-1α（缺氧诱导因子1-alpha）表现出高度的网络中心性，证实了缺氧和细胞窒息通路处于活跃状态，并与慢性炎症密切相关。术中决策制定是外科医生在手术室高压条件下实时评估可用信息和意外事件并最终做出选择的过程。Kupke等人[8]研究了造影增强术中超声（CE-IOUS）对术中决策制定的性能和影响。CE-IOUS是一种将常规术中超声与静脉注射微泡造影剂相结合的实时成像技术。微泡造影剂有助于通过可视化周围微循环来区分恶性病变。在恶性病变中，动脉期可发现不规则的血管增生（如肝细胞癌）或不规则的边缘血管化（如转移灶，最常见的是结直肠癌转移灶）。微泡在注射后几分钟后由患者呼出，与用于MRI或CT的造影剂相比，副作用较少。Kupke等人[8]回顾性分析了50名患者肝胆胰外科术中进行的CE-IOUS检查，在20例中CE-IOUS发现了额外的意外病变，大多数为恶性。CE-IOUS诊断的分类准确率高达95.7%，对术中决策制定产生了显著影响。此外，Jung等人[9]展示了HIFR-CEUS（高帧率造影增强超声）在检测疑似恶性的肝脏病变方面的应用。利用专用软件，可以对肝脏病变的灌注增强和廓清动力学进行评估。移植过程的一个重要环节是中断供移植器官的血液供应。在这一" warm"缺血期间，氧合下降，细胞失去部分功能。最终，移植器官的功能容量将仅为其原始状态的一小部分。为减轻缺血期间损伤的策略之一是缺血预适应（IPC）——即在移植前对器官进行短时间、重复性的血流中断控制，然后进行与移植相关的时间较长的血流中断。Adorjan等人[10]通过在Wistar大鼠左侧肾脏诱导120分钟的完全缺血，随后进行60分钟的再灌注期，模拟肾脏移植，期间研究了代谢、流变学和血流动力学参数。大鼠分为三组：（1）对照组（C），（2）未经预适应的缺血/再灌注组（I/R），以及（3）经预适应的缺血/再灌注组（I/R/IPC）。两个缺血组中观察到了相似的代谢和血液流变学损伤；与C组相比，I/R组和I/R/IPC组的红细胞聚集显著更高。与I/R组相比，I/R/IPC组的肾动脉和肾静脉血流显著更高。在医院中，静脉输液使用晶体液是常见做法。然而，白蛋白等胶体液具有特定的优势，可以替代或补充晶体液。近期数据将静脉输液导致的血浆稀释与血浆容量的低频周期性波动（<0.001 Hz）联系起来。Robert G. Hahn[11]研究了72名志愿者在接受3 mL/kg高渗白蛋白（20%）输注30分钟后的血浆容量振荡。观察到的血浆容量振荡的峰-峰总振幅为3.6-6%，主频为0.007 Hz（144 ± 42分钟）。在微血管中，血液不能被视为牛顿均质流体，科学家们仍在尝试用数学方法描述其流动，这是一项困难的任务，因为它取决于许多参数，如红细胞力学特性、聚集、局部红细胞比容分布和血管几何结构。Kaliviotis等人[12]在Y形分支亲本和子分支的不同位置，估算了体外表观黏度，分支具有方形横截面（50 × 50 μm）。利用近期提出的黏度模型以及此前工作中健康红细胞和硬化红细胞悬浮液的 hematocrit 分布轮廓，他们估算了局部相对黏度分布η_r(y)和表观黏度（η_app），后者被视为微血管流动阻力的指标。总之，我们感谢所有为本特刊的完成做出贡献的作者和审稿人。我们还要感谢《Life》编辑部Polaris Li女士和Rainy Zhou女士提供的宝贵帮助。