利用超复数小波处理的超声图评价涡流对血管内皮钙粘蛋白VE-cad结构的变化

In the regions of stenotic vessels, bifurcation and bending parts, vascular endothelial cells (ECs) are subject to a vortex motion under flow shear forces (FSS).It has been reported that atherosclerotic (AS) plaques tend to be localized. Our previous research group in vitro studies confirmed that the vortex can cause vascular endothelial cadherin (VE-cad) partly disrupted in 30min, while vortex can lead to cell membrane VE-cad protein massively interrupted and cell apoptosis in 24h. This research group applys firstly hypercomplex wavelet transform (HWT) over flow image processing with integration of spatial information to evaluate the effect of vortex-mediated FSS on ECs. The research group will continue to set the AS model and implant carotid artery cannula using apoE-/- mices as the research objects. Combined with HWT over ultrasonogram to assess accurately FSS in the vortex zone, the ECs are acquired under different vortex-induced flow, using a combination of IP and IB, to study the relationship between VE-cad and other cell signals and investigate cell apoptosis by TUNEL test.The change of VE-cad protein also revealed the damage degree of vortex-induced ECs, thus verifying the evaluation value of HWT over ultrasonogram on flow vortex. HWT over ultrasonogram will provide an effective detection method for the experimental study and clinical application in many subsequent studies.

血管内皮细胞(ECs)在动脉狭窄、分叉和弯曲等部位容易受到涡流中血流剪切力(FSS)损伤，促使动脉粥样硬化(AS)斑块形成。前期离体实验中本课题组证实涡流30min可引起血管内皮钙粘蛋白(VE-cad)少量断裂；涡流24h导致细胞膜VE-cad蛋白大量断裂和细胞凋亡。本课题组率先尝试超复数小波变换(HWT)处理的超声血流图，融合空间信息，评价涡流对ECs的作用。 本课题组以apoE-/-小鼠AS模型为研究对象，给与颈动脉限制性套管安置术，结合HWT处理的超声图对涡流中FSS进行精确评估；收集涡流多时间点作用下ECs，利用IP/IB结合，观察VE-cad蛋白与其他细胞信号的传递关系；结合TUNEL法检测细胞凋亡情况；血清sVE-cad蛋白变化揭示了涡流中FSS对ECs的损伤程度，验证HWT处理的超声图对涡流中FSS评估的准确性。HWT超声图将为其后的实验研究和临床应用提供一种有效的检测方法。

血液在心脏搏动的作用下成为脉动流，并随时间和局部血管结构而发生变化；在动脉粥样硬化(AS)斑块处、分叉和弯曲的部位呈现涡流，局部血管内皮细胞(ECs)容易受到涡流中血流剪切力(FSS)的影响。如何精确评估涡流区血流信号大小和方向，将有助于探讨涡流对ECs损伤机制，为其后的实验研究和临床应用提供一种有效的检测方法。. 本项目组（1）构建apoE-/-小鼠的AS模型，结合超复数小波（HWT）处理的超声图观察血液涡流在血管内流动的速度和方向；利用TUNEL法，观察细胞损伤和凋亡情况；利用倒置显微镜和免疫荧光电镜，观察细胞凋亡和细胞膜VE-cad蛋白的动态性改变；利用免疫印迹和iHC等检验方法，观察VE-cad蛋白在涡流作用下与相关细胞信号的作用关系，探讨涡流对血管ECs的影响。（2）以AS患者颈动脉为观察目标，利用HWT处理的超声图对涡流中 FSS 进行精确评估；收集涡流多时间点作用下 ECs，利用 IP/IB 结合，观察VE-cad蛋白与其他细胞信号的传递关系；血清sVE-cad蛋白变化揭示了涡流中 FSS 对 ECs 的损伤程度，验证 HWT 处理的超声图对涡流中 FSS 评估的准确性。. HWT处理的超声图可以保持图像光谱特性，融合空间信息，发现人眼不能看见的光谱畸变，而且能够检测到血流在血管内的微小变化，从而正确评价涡流对血管内皮的作用。本项目证实：涡流的时间和强度变化将加速VE-cad蛋白断裂和ECs凋亡，在一定范围内，这些损伤是可逆的，然而，长时间的涡流作用将引起不可逆的生物学反应，促使LDL的内皮下沉积，加速AS的形成。VE-cad蛋白变化揭示了涡流对血管内皮的损伤，结合血清中sVE-cad 水平，证实HWT处理的超声图在评估涡流方面有着重要的检测价值。. HWT处理的超声图可以有效地评估涡流对血管内皮的作用；细胞膜VE-cad蛋白的断裂和再分布与涡流的作用时间和强度(主要是FSS梯度和方向的变化)呈正相关，随着涡流时间延长将加速ECs的凋亡，促使AS的形成。本研究揭示血管内皮功能障碍与AS的发展密切相关，保护血管内皮，改善内皮功能障碍对AS的防治有重要意义；HWT 超声图将为其后的实验研究和临床应用提供一种有效的检测方法。