创新背景

体内动脉的生长和变化取决于许多因素。当血压升高时，动脉会伸展得更多，并承受更大的压力，导致动脉变厚。但其他因素可能也很重要，比如动脉细胞如何相互沟通。

创新过程

为了更好地了解动脉增厚的机制，埃因霍温理工大学以及来自爱尔兰三一学院的研究人员开发了一个计算机模型，以研究动脉拉伸和细胞信号传导的组合如何影响动脉增厚。该模型表明，由于血压升高引起的动脉机械变化和涉及所谓血管平滑肌细胞的细胞通信都可能是动脉增厚的关键。

重大的机械挑战

研究人员在开发该模型时面临的一个重大挑战是，需要捕捉高血压时动脉的变形。因为动脉是预先拉伸的，这意味着即使高血压引起的负荷被消除了，动脉仍然没有处于完全放松的状态。想在计算机模型中体现这一点是很困难的。于是研究人员通过对健康体内的活的原生动脉拉伸进行有限元分析实现了这一点。

细胞颤振的重要性 

捕捉动脉正确的力学行为只是计算难题的一部分。另一部分是关于细胞-细胞信号如何受到机械变化的影响以及这是如何驱动动脉的生长和重塑的。因此，研究团队研究了血管平滑肌细胞(VSMCs)之间的细胞-细胞Notch信号通路或通信途径，该通路在血管组织的发展和保持稳定方面起着关键作用。为了建立这个模型，研究人员使用了一个所谓的基于代理的模型，这个模型之前是由Sandra Loerakker和合作者在过去开发的。

通过这个模型，研究团队了解到Notch信号通路是如何与血压升高导致的动脉增厚有关的。实验证明，血压升高会减少vsmc之间的颤振，而颤振会改变它们的行为，因此，动脉的生长和增厚也会减少。

未来的希望

在组织工程中，组织在实验室或体内随时间生长。对生长过程的额外控制将允许研究人员培养更精确的替代组织，而这一切的关键可能是细胞的振动。研究人员表示，关于组织生长过程中细胞间通讯的新发现对未来的组织生长研究至关重要。

然而，这项发现要应用于培育新的组织还需要几年的时间。研究人员需要进行实验，检查这是否是一种生长动脉的可行方法，以及由此产生的动脉对患者是否安全。

创新关键点

研究团队开发了一种新型计算机模型，详细地研究了高血压导致动脉增厚的原因。研究发现，由于血压升高引起的动脉机械变化和涉及血管平滑肌细胞的细胞通信都会影响动脉的增厚。

该模型还可以帮助指导未来的治疗和再生治疗方法。