性别差异对动静脉瘘血管成形术治疗反应的影响

性别差异对动静脉瘘血管成形术治疗反应的影响

武汉协和医院主院区血管外科

英文原著作者：蔡传奇；

翻译与编辑：陈云飞（哈佛博士）、Lyu（吕平）.

模型很有特色：

1）采用了难度很高的建立小鼠颈动-静脉瘘模型。之所以选用小鼠，是因为小鼠为复制人类疾病动物模型和研究基因功能的首选模式动物，小鼠的基因组计划已基本完成，小鼠生理生化和发育过程和人类相似，基因组和人类98%同源；

2）手工显微缝合吻合小鼠颈动-静脉，没有用血管套管技术（后者会导致吻合口失去重塑）。另外，小鼠血管重塑进程较大鼠的快，可缩短实验周期，如果换用大鼠，模型建立难度降低了，但大鼠血管充分重塑需要等待12周的时间以上，实验周期太长。

3）巧妙地设计成将一侧颈外静脉与对侧颈总动脉吻合，这样增加了所研究的靶血管的长度，有利于血管成形术开展，并保证了足够的组织量用于后续研究。蔡传奇博士在米国梅奥医学中心研究期间成功建立该小鼠模型超过千次。

4）通过部分肾切除术诱发小鼠慢性肾脏疾病，很好地模拟了肾功能不全情况下的动-静脉透析通路状况。

——Lyu（吕平）

性别差异对小鼠动静脉瘘模型血管成形术治疗反应的影响

血液透析动静脉瘘(AVF)血管通路失败的两大主要原因是成熟失败和静脉新生内膜增生形成。经皮腔内血管成形术(PTA)是治疗这两种疾病的首选疗法，但在临床上，女性的通畅率低于男性。在本研究中要检验的假设是，与雄性小鼠相比，雌性小鼠内膜增厚较高的静脉区域PTA后转化生长因子-β1（TGF-β1）和TGF-β受体1（TGFβ-R1）的基因表达增加，伴纤维化的组织学变化。在该研究中使用了17只雄性和18只雌性C57BL / 6J小鼠。慢性肾脏疾病是通过部分肾切除术诱发的，并且28天后，创建了AVF以将左颈总动脉连接到右颈外静脉。2周后对较高内膜增厚区域进行PTA处理，3天后对小鼠实施安乐死进行基因表达分析或14天后对小鼠实施安乐死进行组织病理学分析。AVF建立后每周进行一次多普勒超声检查。在第3天，雌性AVF与雄性AVF相比具有显着更高的TGF-β1和TGFβ-R1平均基因表达。在第14天，雌性流出静脉的静脉直径、血管腔面积变小，管壁剪切应力减小，平均收缩峰值速度降低，新内膜与中膜面积之比增大。此外，雌性流出静脉显示出显著增加的α-平滑肌肌动蛋白和成纤维细胞特异性蛋白-1。M1/M2随着CD68的增加而减少。

介绍

在米国，2015年报告了124111例终末期肾病新病例，共有近50万患者接受了血液透析通路维持治疗;~ 45%是女性。女性患者较少可能使用AVF进行血液透析，因为其成熟速度较慢，而且需要更频繁的挽救性手术。此外，女性被认为是一期动静脉瘘失功的危险因素。经皮腔内血管成形术(PTA)是血液透析动静脉狭窄和成熟失败的初始治疗。总的来说，PTA的通畅率较低，估计在治疗1年后约为~42%。与男性相比，接受单次或重复介入挽救性手术的女性比例更高。此外，与男性相比，女性血液透析通路在AVF一期通畅性丧失和介入后一期通畅性丧失的风险都更大。

为了了解PTA后静脉狭窄形成的机制，我们最近创建了一种新颖的慢性肾脏病（CKD）后动静脉瘘(AVFs)静脉再狭窄的小鼠模型。在性别差异方面，对于PTA手术后再狭窄形成的分子机制了解甚少。本研究的目的是利用小鼠静脉新生内膜增生PTA模型，确定PTA后雄性和雌性动物的基因表达、血流动力学和组织学改变。

材料与方法（仅保留小标题，后附图表）

实验动物。

小鼠外科手术。

小鼠血尿素氮和肌酐测定。

多普勒超声检查。

小鼠组织的采集和处理。

实时PCR。

免疫组织化学染色。

免疫荧光染色。

Masson三色染色。

形态测量和图像分析。

统计分析。

结果（文字部分仅保留小标题，后附图表）

动物的结局

与雌性相比，雄性AVFs平均直径增大和外向型重塑增加。

与雌性小鼠相比，雄性小鼠经PTA处理后血管的平均峰值流速增加。

经PTA处理的血管平均管壁剪切应力（WSS），雄性的比雌性的增加。

雌性AVF PTA治疗后转化生长因子-β1和转化生长因子- β受体1在PTA治疗后上调。

PTA-治疗的雄性血管与雌性血管比较，α-平滑肌肌动蛋白、成纤维细胞特异蛋白-1、CD68、和CD31染色减少，但肌球蛋白重链11和精氨酸酶1染色增加。

与雌性AVF相比，雄性AVF内与纤维化相关的平均染色增加。

与雌性AVF相比，雄性AVF的低氧诱导因子-1染色增加。

讨论

血管成形术可以减少血管狭窄，但会造成血管损伤。目前已知，血管成形术对狭窄性血液透析AVF患者的一期通畅性的结果在男性和女性患者中是不同的。在本研究中，我们确定了经PTA处理的具有高内膜增厚区域的CKD雄性和雌性小鼠的基因表达、血流动力学、WSS和组织形态学分析。我们观察到，与雄性血管相比，雌性血管成形术后TGF-β1和TGFβ-R1基因表达增加，静脉直径变小，WSS降低，平均收缩峰值速度降低，血管腔内面积减小，新生内膜-中膜比增加。此外，雌性AVF的α-平滑肌肌动蛋白、成纤维细胞特异蛋白-1、CD31，和CD68染色增加，同时MYH11、arg1、pSMAD3和静脉纤维变性染色减少。

TGF-β信号已被证明在AVF的血管重塑中起核心作用。关于瘘血管成形术治疗与女性有关的罕见发现已被报道。在我们之前的工作中，我们观察到PTA治疗的雄性AVF比假手术组的雄性AVF有更强的天狼猩红染色，这表明纤维化与血管成形术后的血管重塑有关。我们的假设是，在血管成形术后，多余的胶原沉积可能形成一个额外的支架以避免靶血管的狭窄性收缩。一种设想是，活跃的TGF-β信号通过一个由SMAD1到SMAD8介导的典型通路传递。此外，上皮-间充质转化(EMT)是AVF和PTA再狭窄相关的新内膜增生形成的基本病理生理机制。研究表明，TGF-β可诱导EMT过程，并伴有α-SMA和FSP-1的高表达。TGF-β信号促进了血管平滑肌细胞中由收缩蛋白至生物合成表型变化的快速增加，这在大鼠球囊损伤动脉模型中得到了证实。此外，TGF-β信号刺激血管生成。

我们的小鼠PTA模型有类似的结果，第14天与雄性流出静脉相比，表现出α-SMA+、CD31+和FSP-1+升高，而MYH11和pSMAD3细胞指数降低。在血管系统中，TGF-β1可由内皮细胞、血管平滑肌细胞、成纤维细胞和巨噬细胞产生。这与我们的复合染色结果是一致的。如图8示，第3天观察到经PTA治疗的流出静脉中有TGF-β1+/FSP-1+、TGF-β1+/α-SMA+和TGF-β1+/CD68+细胞。

我们的PCR数据显示，经PTA操作后，雌性AVF的TGF-β基因表达水平较高。我们的假设是，与雄性AVF相比，在PTA处理的雌性AVF中，TGF-β表达增加导致EMT过程的程度更高，CD68+细胞增多，而Arg-1+细胞减少，导致血管内向型重塑。在临床研究中，血清TGF-β1升高与有症状的狭窄性冠状动脉疾病相关。此外，人类组织中TGF-β1表达的增加与再狭窄病变有关。一项有趣的人类伤口愈合研究表明，较低的雌激素水平与改善疤痕愈合质量有关。这些线索暗示雌激素可能与TGF-β1信号传导和性别差异有关。

本研究存在一定的局限性。第一，AVF术后雌性的流出血管小于雄性。我们推测TGF-β和雌激素信号之间存在相互作用。PTA后pSMAD3的上调已被证明会导致适应性重塑。PTA治疗后雌激素作用于的TGF-B1/ pSMAD3信号的机制及其对瘘纤维化的影响需要明确。第三，采用多普勒超声检测雌性AVF的低通畅性。在第14天，我们纳入了所有通畅和失功的AVF，这可能会导致本实验的偏倚。最后，需要对切除卵巢和雌激素替代的动物进行进一步研究，以阐明激素在这种干预差异性中的作用。

综上所述，本研究表明，雄性和雌性小鼠对PTA治疗的血流动力学、基因表达和组织学改变不同。在小鼠的介入结果中，性别差异不仅与血管大小有关，还与PTA手术后炎症、纤维化和细胞分化相关的基因改变有关，如图9所示。今后PTA治疗血液透析AVF的实验和临床试验应考虑性别因素。

致谢（略）

参考文献（略）

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