重磅！血管内皮信号网络控制心血管功能和心血管疾病风险

重磅！血管内皮信号网络控制心血管功能和心血管疾病风险

研究揭示了血管如何使用“捷径”来控制心血管系统

一种看不见的血管内膜利用一个巨大的连接网络来控制所有心血管功能和罹患心血管疾病的风险。

心血管疾病是一组由缺乏体力活动、不良饮食或某些异常情况引起的疾病。科学家们已经知道，这些疾病的发展始于血管内皮细胞的变化——血管内皮细胞排列在人体血管腔上。但内皮细胞功能发生变化的原因和方式尚不完全清楚。

斯特拉斯克莱德大学血管成像中心（University of Strathclyde's Vascular Imaging Centre）领导的新研究表明，这些细胞使用复杂的系统相互交流。这种通信系统的故障可能是心血管疾病发展的第一步。

内皮是血管内细胞的薄内层，它调节血液流动、血压、凝血、炎症和对疾病的反应。它不断地处理储存在血液成分和每条血管周围区域的化学物质中的大量信息，以保持心血管系统的正常工作。

斯特拉斯克莱德大学的研究发现，内皮细胞中有一些细胞簇，它们有特定的功能，并以团的形式运作。在小集团之间，有许多相互联系的连接来传递信息，有一个高密度的连接来保护系统不受通信障碍的影响。该系统通过使用快捷方式绕过邻近的小区，在距离上快速传输信息。

研究结果表明，内皮通讯网络的设计类似于互联网的通讯运作，在决定整体心血管活动方面，它可以有效地控制局部血管和提高整体效率。该设计是稳健的，因此，即使有广泛的损伤，控制心血管活动的通信系统也不会失效。

研究结果还表明，疾病的基础可能是交流组织的变化，而不是单个细胞的行为和功能。

研究人员通过在数千个完整的血管内皮细胞上使用单细胞钙离子成像，并应用数学网络(图)理论，解决了通讯网络的本质。这项与斯德哥尔摩卡罗林斯卡研究所（Karolinska Institutet in Stockholm）共同进行的研究已经发表在《米国国家科学院院刊》（PNAS）上。

斯特拉斯克莱德大学药学和生物医学科学研究所的 John McCarron 教授指出：内皮细胞是控制心血管疾病的主要目标，通常被视为一个统一的细胞群。我们的发现表明，这些细胞不是统一的，而是专门用于特定类型的功能。

有一个组织良好、快速和强大的通信系统，可以共享信息，从而产生协调的反应。通信系统为治疗方法的开发提供了新的目标，并洞察了为什么开发治疗方法如此困难。

该研究的意义：

内皮是排列在所有血管上的单层细胞，作为中枢控制枢纽，在数百种生理刺激下调节多种心血管功能。

对各种生理刺激的检测分布在内皮细胞的空间分离位点。分布式传感很难与协调跨内皮大区域的细胞活动的要求相协调。

在这里，研究团队展示了内皮通过使用具有无标度和小世界属性的网络来解决这个问题。该组织具有较高的信号传播速度和通过内皮细胞高度的同步性。

这种网络组织也解释了内皮细胞沟通的稳健性及其对损坏或故障的抵抗力。