研究揭开了致命血液凝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结的机械力的谜团。

这些发现让研究人员离开发新的抗血栓药物又近了一步，这种药物不会产生导致致命出血的严重副作用。

而凝结——血小板聚集在一起的激活——是停止的关键血切割或伤口的损失，过度激活会导致致命血栓，心脏病发作或中风。

研究人员使用微流控通道，模拟导致血栓的血管狭窄，在单分子水平观察血小板的活化。

发表在杂志上自然材料，研究人员证明血液流动能被激活控制吗整合素，一种介导黏附的受体血小板凝聚形成血块的聚集整合素是血小板用来感知驱动动态血液流动的机械力的一种机械感觉蛋白。

“整合素基本上促进了细胞与环境的结合和反应，”来自悉尼大学航空航天、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)的共同首席作者Arnold Lining Ju博士说。

“它们让细胞相互粘附，是很好的传播者，通过传递双向信号来激活结合功能;由外到内，让细胞感知细胞外环境并做出反应。整合素可以指导血小板细胞的凝血行为。

Ju博士,一位澳大利亚研究委员会生物医学工程DECRA研究员AMME HRI,与一个国际研究团队合作,开发一个单分子生物力学nanotool称为“双重biomembrance力探针(桶)”观察血小板利用机械力施加胶粘剂中血液流动的凝血功能。

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开发。这将使每年55000名澳大利亚心脏病患者受益。

“我们的发现也可能对糖尿病患者提供帮助，因为糖尿病患者的血小板更容易抵抗传统的抗凝药物，”朱博士说。“以生物力学途径为靶点可能还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55000澳大利亚人心脏病发作——每10分钟就有一个。血小板的过度激活和随后的血液凝结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

朱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，”朱医生说。

长期以来，在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、副作用少的新型抗血栓药物提供思路。”

HRI高级研究员袁玉平说:“由于糖尿病是澳大利亚卫生系统的最大威胁，这一发现揭示了如何保护脆弱的糖尿病患者不患心脏病。”

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

因此，本研究为新颖且高效的抗血栓药物的开发提供了新的思路，没有严重出血副作用。

这篇论文题为“当整合素αIIbβ3采取一个中间结构，它有一个中间亲和力，和这个中间状态介导1生物力学血小板聚集，”发表在自然材料。

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