제거된 대동맥을 통해: 3개

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 8632(2022) 이 기사 인용

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대동맥 벽의 매체는 두 층의 콜라겐 섬유와 함께 엘라스틴 및 평활근 세포(SMC)의 층을 변경하는 것을 특징으로 하며 고혈압 및 죽상동맥경화증과 같은 기능적 및 병리학적 재형성에 중심 역할을 합니다. 동맥 기능은 동맥벽 내부 구조와 밀접하게 연결되어 있기 때문에 심혈관 병리를 이해하려면 거시적 변형 중에 동맥 미세 구조의 변화를 조사하는 것이 필수적입니다. 본 연구는 쥐 흉부 대동맥의 3차원 기계적 특성화에서 조직 제거 방법을 채택했으며 조직 기계적 무결성과 유연성을 유지하면서 관내 가압 하에서 대동맥의 세 가지 주요 구성 요소 각각의 구조 변화를 성공적으로 관찰했습니다. 탄성 섬유층과 SMC는 외막쪽보다 내막쪽에서 더 크게 변형되었습니다. 또한, SMC 핵과 탄성 섬유 사이의 정렬 각도는 내막 측에서 구조적으로 일치했지만 외측 측에서는 그렇지 않았습니다. 이는 대동맥을 구성하는 세 가지 주요 구성요소의 미세구조 변화를 대동맥을 통해 가시화하고 평가한 최초의 연구이다. 여기에 확립된 방법은 다른 하중을 지지하는 연조직의 조직 역학을 이해하는 데도 유용할 것입니다.

대동맥 벽은 내막, 중막, 외막의 3개 층으로 구성됩니다. 그 중 미디어는 주로 대동맥의 기계적 거동을 지배하며 고혈압, 죽상경화증과 같은 병리학적 리모델링뿐만 아니라 기능적 리모델링에도 중심 역할을 합니다. 매체는 주로 엘라스틴, 콜라겐 및 혈관 평활근 세포(SMC)로 구성되며, 각각은 서로 다른 순서로 탄성 계수를 갖습니다. 즉, 엘라스틴, 콜라겐 및 SMC의 계수에 대해 일반적으로 허용되는 값은 각각 약 0.6 MPa1, 1 GPa1 및 1–100 kPa2인 것으로 보고됩니다. 엘라스틴과 SMC는 중막에서 뚜렷한 교대 층인 탄력성 라멜라(EL)와 평활근층(SML)3을 형성하는 반면, 콜라겐 섬유는 중막과 외막의 두 층 모두에 존재합니다. 탄성 라멜라는 원주 방향의 엘라스틴(전체 내측 엘라스틴의 71%)으로 구성되어 있으며 시트형 EL 구조 내에 작은 구멍이 있고 하중이 없는 상태에서 원주 방향과 축 방향 모두에서 물결 모양 형태를 나타냅니다. 8,9. 이러한 구조적 이질성은 관내 가압 하에서 대동맥의 비선형, 점탄성 기계적 거동을 초래했습니다.

대동맥의 기계적 거동은 일반적으로 저압 범위의 큰 변형과 고압 범위의 작은 변형이라는 두 단계로 설명됩니다. 저압 범위의 첫 번째 단계에서는 대동맥 벽이 탄성 섬유의 원주 방향 스트레칭과 물결 모양의 콜라겐 섬유의 직선화를 통해 방사상으로 확장되는 반면, 고압 범위의 두 번째 단계에서는 생리적 혈액 내부 및 그 이상에 해당합니다. 압력이 가해지면 대동맥 벽은 뻣뻣하고 곧게 펴진 콜라겐 섬유가 기계적 응력을 견디기 때문에 제한된 확장을 나타냅니다. 조직 변형 중에 SMC는 주로 원주 방향으로 변형되며 이는 SMC 기능의 기계적 트리거가 될 수 있습니다. 동맥 기능은 동맥벽 내부 구조와 밀접하게 연결되어 있기 때문에 심혈관 병리와 그에 따른 동맥 기능 및 역학의 변화를 이해하기 위해서는 거시적 변형 중에 동맥 미세 구조의 변경을 조사하는 것이 필수적입니다. 이러한 정보는 독특한 3차원 동맥 구조를 보존하는 실험을 통해 얻어야 합니다.

손상되지 않은 대동맥 이식편을 사용하여 대동맥 기계적 거동의 3차원 특성화에 대한 최근 시도는 물결 모양으로 남아 있는 콜라겐 섬유의 일부가 고압 범위에서도 SML보다 EL에서 더 높았다는 것을 보여주었습니다. 가압. 이로 인해 원주 방향 변형 중에 층간 미끄러짐이 발생할 수 있습니다14. 한편, 본 연구에서는 EL과 SML의 변형률 수준이 비슷한 수준에 있으며, SML뿐만 아니라 EL의 내부층과 외부층의 변형률 수준에도 통계적으로 유의미한 차이가 없다고 보고했습니다. 이러한 발견은 아마도 더 큰 동물의 두꺼운 대동맥 표본을 통한 여기 2광자 레이저의 제한된 투과율 때문에 마우스 흉부 대동맥에서 얻은 것입니다. 따라서 혈관 생체역학에 대한 포괄적인 이해를 얻기 위해 관내 가압 하에서 다양한 모델 동물의 대동맥의 3차원 기계적 거동을 연구할 필요가 있으며 이를 달성하기 위해서는 적절한 실험 설정이 확립되어야 합니다.