脑动脉粥样硬化模型大鼠大脑中动脉的蠕变

doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2010.14.020

摘要/Abstract

摘要：

背景：蠕变是生物材料黏弹性固体的表现形式之一，脑动脉硬化和脑出血的防治有必要了解脑动脉硬化大脑中动脉的蠕变力学特性。

目的：比较正常和动脉粥样硬化动物模型大脑中动脉的蠕变力学特性，确定动脉粥样硬化对大脑中动脉蠕变特性的影响。

方法：SD雄性大鼠随机分为两组，模型组肌注维生素D3+尼古丁灌胃+高脂饮食制备动脉粥样硬化模型，对照组正常饮食，4周后处死大鼠取大脑中动脉为标本试件。在日本岛津电子万能试验机上对正常和动脉粥样硬化动脉标本试样进行蠕变实验。蠕变实验的应力增加速度为0.01 MPa/s。设定实验时间为7 200 s，采集100个数，以一元线性回归分析的方法处理实验数据，记录蠕变曲线和数据，以及应变与时间的变化规律。

结果与结论：正常和动脉粥样硬化大鼠大脑中动脉蠕变最初600 s变化较快，之后应变缓慢下降，正常动脉标本7 200 s蠕变量高于动脉粥样硬化动脉标本(50.38%，48.26%，P < 0.05)。说明正常和动脉粥样硬化大鼠大脑中动脉具有不同的蠕变力学特性，提示蠕变曲线是以指数关系变化的，动脉粥样硬化对大脑中动脉蠕变特性具有一定影响。

关键词: 动脉粥样硬化, 大鼠, 模型, 大脑中动脉, 蠕变

Abstract:

BACKGROUND: Creep is a visco-elastic biological material form of solid performance. It is necessary to understand the creep mechanical properties of middle cerebral artery in prevention and treatment of cerebral arteriosclerosis and cerebral hemorrhage.

OBJECTIVE: To compare the creep rheological properties of middle cerebral artery between the normal and atherosclerotic animal model, to identify the effects of atherosclerosis on the creep properties of middle cerebral artery.

METHODS: Male SD rats were randomly divided into 2 groups, in the model group, rats were injected vitamin D3 + nicotine + high-fat diet fed to prepare atherosclerosis models; in the control group, rats were fed with normal diet. Rats were killed at 4 weeks and the middle cerebral artery specimens were obtained. The creep experiments were performed with electron Shimadzu universal testing machine. The stress rate was 0.01 MPa/s, with 7 200 s experimental time. A total of 100 numbers were collected and analyzed using one linear regression analysis. The creep curve, as well as the variation of strain and time was recorded.

RESULTS AND CONCLUSION: The middle cerebral artery creep changed faster at the initial 600 s in the normal and atherosclerotic rats, and then slowly decreased. The creep of normal rats were greater than that of the atherosclerotic artery specimens at the 7 200 s (50.38%, 48.26%, P < 0.05). The results demonstrated that the middle cerebral artery have different mechanical properties of creep in normal and atherosclerotic rats. The creep curve is changed in an exponential relationship, and the atherosclerosis has certain effect on the creep characteristics of middle cerebral artery.

中图分类号:

R318

许东辉，李新颖. 脑动脉粥样硬化模型大鼠大脑中动脉的蠕变[J]. 中国组织工程研究, 2010, 14(11): 1979-1982.

Xu Dong-hui, Li Xin-ying. Creep mechanical properties of middle cerebral artery in rat cerebral atherosclerosis models[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2010, 14(11): 1979-1982.

参考文献

引言

动脉粥样硬化是危害人类健康的一类疾病，是导致人类死亡的头号杀手，因此，国内外医学界对动脉粥样硬化关注程度也日益增长^[1]。脑动脉硬化是引起脑血管疾病的最常见原因，有关脑动脉硬化的病因及机制尚未清楚，老年学说、脂质学说及血栓源性学说仅从不同的角度阐述脑动脉硬化形成过程的全部细节^[2]。动脉粥样硬化发病机制和治疗对策的探究成了医学研究的热点^[3]。以往学者对脑动脉血管的力学性质作了一些研究^{[2, 4-7]}。焦辉^[2]对脑动脉硬化后弹性结构的力学特性的改变研究进行了报道，还对脑动脉壁弹性结构及生物力学特性研究进行了报道^[4]。王怀阳等^[5]对体外反博对脑动脉血流量影响的建模和仿真进行了研究。张建海^[6]对高血压及血流动力学异常对脑血栓管壁损伤病理改变的动力学进行了研究。关于动脉粥样硬化动物模型复制国内、外学者作了大量的研究^[8-16]。杨晓玲等^[8]建立了一种简单可行的动脉粥样硬化模型，其特点是不用手术损伤动脉内膜，方法简单，快捷，对实验动物血清总胆固醇、三酰甘油、低密度脂蛋白和高密度脂蛋白测定及模型大鼠主动脉组织学观察证明动脉粥样硬化模型复制得非常成功。关于实验大鼠动脉粥样硬化模型大脑中动脉蠕变特性报道较少。预防和治疗动脉粥样硬化预防脑出血有必要了解动脉粥样硬化对大脑中动脉蠕变特性的影响。鉴于此作者按参考文献[10]的方法复制大鼠动脉粥样硬化模型，取正常对照组大鼠和模型组大鼠大脑中动脉进行蠕变实验，得出了正常对照组和模型组大鼠大脑中动脉蠕变实验数据和曲线，定量得出正常对照组和模型组大鼠大脑中动脉应力与时间的变化规律，以一元线性回归分析的方法处理实验数据，得出了正常对照组和模型组大鼠大脑中动脉归一化蠕变函数方程，还得出了一些结论，并对实验结果进行讨论。

材料方法

讨论

实验结果表明正常对照组7 200 s蠕变量为50.38%，实验动物模型组7 200 s蠕变量为48.26%，正常对照组7 200 s蠕变量显著大于实验动物模型组(P < 0.05)。动脉粥样硬化是一种年龄相关的疾病，严重危害人类健康，建立一个良好的简单易行动脉粥样硬化模型是人们进一步认识和防治动脉粥样硬化的研究手段。实验按参考文献[8]的方法测量模型组大鼠的血浆总胆固醇、三酰甘油、低密度脂蛋白分别升高60.8%、51.6%、26.9%、高密度脂蛋白降低38%。证明实验动物动脉粥样硬化模型组复制成功。蠕变曲线是以指数关系变化的，蠕变最初600 s变化较快，之后随着时间的延长，应变缓慢上升，达到7 200 s时蠕变曲线基本达到平衡。血管的力学性质主要取决于血管的中层，又主要取决于其中的胶原纤维，弹性纤维和平滑肌的性质空间构型^[7]。胶原纤维使胶原组织具有一定的强度和刚度；弹性纤维使胶原组织具有载荷作用下延伸能力^[26]。动脉的应变和动脉的结构中的弹性纤维的排列方向、弹性纤维的数目相关。在载荷作用下弹性纤维的排列方向发生改变，如果超过动脉的生理载荷弹性纤维会发生损伤。动物动脉粥样硬化后动脉的弹性结构发生变化，动脉壁变硬，内膜灶纤维增生^[3]。弹性纤维和胶原纤维会受到一定的损伤，硬化后的管壁弹性降低脆性增加，改变了动脉血管的蠕变力学特性，即长时间恒定应力作用下，动脉的延伸(蠕变)能力。以往动脉血管的力学特性多以一维拉伸的方法进行研究，并多以正常动物动脉为研究对象^{[2, 4-6]}。曹黎等^[27]对自体动、静脉移植动物血管进行了单向拉伸实验研究，观察了大鼠颈总动脉原位移植、颈外静脉-颈总动脉自体移植模型，测量了最大载荷、最大应力、最大应变和弹性模量、伸长率等。王桂琴等^[28]对正常大鼠颈总动脉与脑膜中动脉进行了黏弹性实验研究，其用应力松弛和蠕变的方法研究了大鼠颈总动脉和脑膜中动脉的黏弹性特性，其研究方法较为先进，观察了正常大鼠颈总动脉和脑膜中动脉的应力松弛、蠕变与时间的变化规律，得出了7 200 s蠕变量和应力松弛量，建立了应力松弛函数和蠕变函数方程。以上研究均未建立动脉粥样动物模型来进行研究。本实验以正常和动脉粥样硬化实验动物模型大脑中动脉为研究对象，进行蠕变实验，能充分的揭示实验动物动脉粥样硬化模型大脑中动脉的蠕变力学特性，定量的分析了动脉粥样硬化对蠕变力学特性的影响，对临床更具有实际意义。

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