:::
血管生物力學研究迭獲國際肯定－抗動脈粥狀硬化新穎分子標靶創新研究
國科會記者會新聞資料
血管生物力學研究迭獲國際肯定－
抗動脈粥狀硬化新穎分子標靶創新研究
主持人：張副主任委員清風
報告人：國家衛生研究院醫學工程組
裘正健 研究員
中華民國101年2月8日
國科會新聞稿
血管生物力學研究迭獲國際肯定—
抗動脈粥狀硬化新穎分子標靶的創新研究
繼去年在享譽國際的『生理評鑑』期刊(Impact factor高達28.417)發表血管生物力學領域重要論文，並榮登該期刊封面故事後，由國家衛生研究院裘正健教授所率領的『血管分子生物工程研究團隊』今年初將於世界知名的『美國國家科學院刊』再度發表最新且重要的研究成果。
『血管分子生物工程研究團隊』在行政院國科會與國衛院多年經費支持下，對於血流力學是如何調控血管病生理乃至於動脈硬化症形成的分子機制解密，近年來已獲得一連串的突破發現，成為台灣在國際上極具特色且領先的研究領域。
心血管疾病一直位居國人十大死因前兩名，而動脈粥狀硬化則是誘發心血管疾病的重要危險因子，近年來有關動脈粥狀硬化的研究一直受到國際的矚目與重視。臨床醫學證據顯示，動脈粥狀硬化好發生於血管彎曲或分歧處附近，而此區域的血液流動特別複雜，其所產生的擾流與振盪型剪力，被認為是參與調節血管壁發炎、增厚，與動脈硬化形成的重要因子。雖然經過三十年的研究歷程，科學家對於心血管系統的力學環境，是如何調控心血管病生理，乃至於動脈硬化症的形成，仍所知甚少。
參與動脈粥狀硬化形成的主要細胞，包括血管內壁的單層內皮細胞、中間的多層平滑肌細胞，與血液中特定的單核白血球等。近年研究指出，在較直的動脈血管中的血液層流，可對血管內壁施以較高且單一方向的剪力，調控內皮細胞內的訊息傳遞、基因表現與功能，防止動脈硬化症的發生。相反的，在動脈血管彎曲或分歧處附近所產生的血液擾流，則會施予血管內壁較低且振盪型的剪力，此特殊的流場及剪力型態會引起內皮細胞發炎、增生，及氧化，進而促進動脈硬化症的形成。然而不同型態的血流及剪力是如何改變內皮細胞內的訊息傳遞與基因表現，調控細胞功能，進而影響血管病生理現象，至今仍不十分清楚。
本研究團隊整合了相關領域近三十年的研究文獻，提出創新設計，以流動室模型模擬體內不同的血流與剪力型態，進行體外實驗，研究不同的血流力學環境對於血管內皮細胞的影響。並利用大鼠建立體內血液擾流之動物模型，研究動脈粥狀硬化好發生區的血管內皮細胞反應及功能改變。配合動脈粥狀硬化小鼠及臨床心血管病患冠狀動脈硬化樣本，證實了振盪型低剪力可增加血管內皮細胞內第一、二、三、五、七型組織蛋白去乙醯酶(Histone Deacetylases, HDACs)的表現，並促使這些蛋白質聚集於細胞核內調控特殊的轉錄因子，抑制血管內皮細胞抗氧化、抗發炎的基因，並促進細胞增生。相反的，層流及高剪力則會促使第五和第七型組織蛋白去乙醯酶離開內皮細胞核，促進抗氧化、抗發炎基因的表現，並抑制內皮細胞增生。不同型的組織蛋白去乙醯酶可調控不同的內皮細胞功能。但特別的是，第三型組織蛋白去乙醯酶，可同時調控血管內皮細胞氧化、發炎、增生三項重要功能，故第三型組織蛋白去乙醯酶可視為新穎的重要分子標靶，用以預防或治療與內皮細胞功能異常相關的心血管疾病，如動脈粥狀硬化症等。
此項結合不同領域知識與技術的創新研究成果，發現了血流力學環境如何調控血管內皮細胞病生理功能乃至於動脈粥狀硬化形成的分子機制，為心血管領域研究注入了跨領域的創新元素，未來將以發展血管疾病轉譯醫學及臨床相關之抗動脈粥狀硬化新穎藥物開發為終極目標。
本研究團隊與國內外知名大學及研究機構，如台灣大學醫學院、三軍總醫院、台中榮總與新竹國泰醫院，及美國加州大學聖地牙哥分校生物醫學工程學院均有長期研究合作。此項創新的研究成果亦為與這些研究機構及醫院長期合作的成果展現。
【小檔案】血液擾流、層流，及剪力
血液經心臟收縮，由心室打入動脈，經由分支至全身器官，由微血管接收動脈血液而流入靜脈回至心房，形成人類循環系統。而血液流經較大而彎曲或分歧的動脈，諸如動脈弓、頸動脈、及腹部主動脈時，易於這些區域附近形成類似漩渦狀的擾動流場，簡稱擾流。而血液流經較直的動脈，諸如胸腔主動脈時，其所形成的流場多為單一方向的平順流場，簡稱為層流。在血管中，血液流動所產生的平行於血管內壁面單層內皮細胞上的切應力，簡稱剪力。擾流因為含有正向及負向的血液流動速度，通常伴隨較低及振盪型剪力的形成。而層流因其為單一方向流動，故可產生較高及單向的剪力。臨床證據顯示，具較高及單一方向剪力的層流對心血管有保護作用，而具較低及正負向振盪型剪力的擾流易促使動脈粥狀硬化的形成。
參考論文：
Chiu JJ, Chien S. (2011) Effects of disturbed flow on vascular endothelium: pathophysiological basis and clinical perspectives. Physiol Rev. 91:327-87. (Cover story of the journal) (Impact factor: 28.417)
Lee DY, Lee CI, Lin TE, Lim SH, Zhou J, Tseng YC, Chien S, Chiu JJ. (2012) Role of histone deacetylases in transcription factor regulation and cell cycle modulation in endothelial cells in response to disturbed flow. Proc Natl Acad Sci
U S A. (In press) (Impact factor: 9.771)
:::
106214 台北市和平東路二段106號
電話:(02) 2737-7992
資訊客服專線：(02) 2737-7592
上班時間: 每週一到週五8:30 至 17:30
©National Science and Technology, 106, Sec. 2, Heping E. Rd., Taipei 106214, Taiwan, R.O.C.