研究解开了致命血块背后的生物力学之谜

悉尼大学的研究人员利用生物力学工程技术解开了影响血液凝固的机械力的奥秘。

这一发现使研究人员离开发新的抗血栓药物又近了一步，这种药物没有导致致命出血的严重副作用。

而凝血——血小板聚集在一起的激活——是停止的关键血过度激活会导致致命的血凝块、心脏病发作或中风。

研究人员使用微流体通道，模拟血管收缩导致血凝块，在单分子水平上观察血小板的激活。

发表在杂志上自然材料，研究人员证明血液流动可以通过激活来控制整合素这是一种介导黏附的受体血小板聚集形成血块。整合素是一种机械感觉蛋白，血小板利用它来感知驱动动态血液流动的机械力。

“整合素基本上促进细胞如何与环境结合并对其做出反应，”悉尼大学航空航天、机械和机电工程学院(AMME)、心脏研究所(HRI)和查尔斯·帕金斯中心(CPC)的联合第一作者Arnold Lining Ju博士说。

“它们允许细胞相互粘附，是很好的沟通者，传递双向信号来激活结合功能;由外而内，让细胞感知并对细胞外环境做出反应。整合素可以指导血小板细胞的凝血行为。”

Ju博士是AMME和HRI的澳大利亚研究委员会DECRA生物医学工程研究员，他与国际研究人员团队合作开发了一种单分子生物力学纳米工具，称为“双生物膜力探针(BFP)”，以观察血小板如何利用血液流动中的机械力来发挥粘合凝血功能。

研究人员说，这一发现——生物力学血栓生长主要是由一种独特的整合素生物力学激活途径触发的中间状态介导的——有可能指导新的抗血栓策略的发展。这可能会使每年患有心脏病的5.5万名澳大利亚人中的许多人受益。

朱博士说:“我们的发现也可能为糖尿病患者提供帮助，因为糖尿病血小板更容易对传统的抗凝血药物产生耐药性。”“靶向生物力学途径也可能具有预防致命血栓而不产生出血副作用的优势。

“每年，大约有5.5万澳大利亚人患心脏病——每10分钟就有一例。血小板的过度激活和随后的血液凝固会导致心脏病发作和中风。”

这些发现对目前的治疗意味着什么

Ju博士的研究也为传统抗血小板药物治疗血栓性心血管疾病疗效不佳提供了新的解释。虽然这些药物抑制血小板的生化激活，但它们可能不会阻断血小板的生物力学信号通路。

抗血小板药物如阿司匹林和血小板ADP受体药物通常用于治疗血栓性疾病。然而，这些药物有严重的副作用，会导致致命的出血。”

长期以来，研究领域血栓形成试图在细胞和分子水平上了解血小板活化的机制，希望为开发疗效强、副作用小的新型抗血栓药物提供思路。”

HRI的高级研究员Yuping Yuan说:“由于糖尿病是澳大利亚卫生系统的最大威胁，这一发现揭示了保护易患糖尿病的人免受心脏病的影响。”

研究中发现的“机械驱动血小板活化”现象解释了为什么仅通过高速湍流的机械刺激，血小板就可以聚集和积聚，从而导致血管堵塞。

因此，本研究为开发新型、高效、无严重出血副作用的抗血栓药物提供了新的思路。

这篇题为“当整合素αIIbβ3具有中间结构时，它具有中间亲和力，这种中间状态介导1生物力学血小板聚集”的论文发表在《生物力学》杂志上自然材料．