ΜΑΘΗΜΑ ETY-494 «ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΒΙΟΪΑΤΡΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ» Τμήμα Επιστήμης και Τεχνολογίας Υλικών, Σχολή Θετικών Επιστημών, Πανεπιστήμιο Κρήτης ρ. Γεώργιος Βλαστός (E-mail: vlastos@materials.uoc.gr) Ιστοσελίδα Μαθήματος: http://www.materials.uoc.gr/courses/ety494 Αλληλεπίδραση Μηχανικών και Γενετικών Παραγόντων στην Αθηροσκλήρωση
ΑΘΗΡΟΣΚΛΗΡΩΣΗ 2 Η αθηροσκλήρωση είναι αποτέλεσμα της συγκέντρωσης λιπαρών ουσιών στο αρτηριακό τοίχωμα Η στένωση της αρτηρίας προκαλεί μείωση της αιματικής ροής Έτσι δημιουργούνται κλινικά προβλήματα, όπως εγκεφαλικό, καρδιακή ημ ργ ρ β ήμ, ς γ φ, ρ ή προσβολή
ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΚΙΝΔΥΝΟΥ, ΟΞΕΙΔΩΤΙΚΟ ΣΤΡΕΣ ΚΑΙ ΠΡΟΩΡΗ ΑΘΗΡΟΣΚΛΗΡΩΣΗ 3 Hypertension Hyperglycemia/Diabetes Hypercholesterolemia Oscillatory Shear Stress ICAM-1 VCAM-1 Mo LDL Endothelial Cells TNFα IL-1 Ang II MCP-1 Mφ Lox, MPO Nox Ox-LDL Nox Neointimal SMC Foam cells Migration Proliferation i O 2 - Smooth Muscle Cells Fibroblasts Weiss et al. AJC 2001;87:25-32
ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΤΗΣ ΑΘΕΡΟΓΕΝΕΣΗΣ 4 A B Endothelial Dysfunction Fatty-Streak Formation C D Formation of Advanced Lesion Unstable Fibrous Plaque Ross R. NEJM 1999;340:115-126
ΕΡΩΤΗΜΑ: 5 Γιατί ενώ όλες οι αρτηρίες εκτίθενται στην ίδια συγκέντρωση της λιποπροτεϊνης LDL στο αίμα, έχουμε αθηρωματικές πλάκες μόνο στις διακλαδώσεις και στις καμπυλώσεις των αρτηριών;
ΚΑΝΑΛΙ ΡΟΗΣ ΓΙΑ ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΕΠΙΔΡΑΣΗΣ ΤΗΣ ΡΟΗΣ ΣΤΑ ΚΥΤΤΑΡΑ 6 Τιμές διατμητικής τάσης παρόμοιες με αυτές στο αρτηριακό σύστημα (περίπου 12 dynes/cm 2 )
ΚΑΝΑΛΙ ΡΟΗΣ ΓΙΑ ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΕΠΙΔΡΑΣΗΣ ΤΗΣ ΤΥΡΒΩΔΟΥΣ ΡΟΗΣ ΣΤΑ ΕΝΔΟΘΗΛΙΑΚΑ ΚΥΤΤΑΡΑ 7 Προσομοίωση των συνθηκών σε διακλάδωση αρτηρίας
ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΜΕΤΑΞΥ ΤΟΥ ΕΥΘΕΙΟΥ ΚΑΙ ΤΟΥ ΔΙΑΚΛΑΔΩΜΕΝΟΥ ΚΟΜΜΑΤΙΟΥ ΤΗΣ ΑΡΤΗΡΙΑΣ 8
ΕΣΤΙΑΚΗ ΦΥΣΗ ΤΗΣ ΑΘΗΡΟΣΚΛΗΡΩΣΗΣ ΣΤΗΝ ΚΑΡΟΤΙΔΑ 9 Malek et al. JAMA 282:2035-2042, 1999
ΑΙΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΔΙΑΤΜΗΤΙΚΗ ΤΑΣΗ 10 Malek et al. JAMA 282:2035-2042, 1999
ΜΟΝΤΕΛΟ ΤΗΣ ΑΘΕΡΟΓΕΝΕΣΗΣ 11 Malek et al., JAMA 1999;282:2035-2042
ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΕΝΔΟΘΗΛΙΑΚΩΝ ΚΥΤΤΑΡΩΝ ΚΑΙ ΔΙΑΤΜΗΤΙΚΗ ΤΑΣΗ 12 Malek et al. JAMA 282:2035-2042, 1999
13 ΧΡΟΝΙΚΗ ΑΝΤΑΠΟΚΡΙΣΗ ΤΗΣ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΣΗΜΑΤΟΣ ΚΑΙ ΤΗΣ ΓΟΝΙΔΙΑΚΗΣ ΕΚΦΡΑΣΗΣ ΕΝΔΟΘΗΛΙΑΚΩΝ ΚΥΤΤΑΡΩΝ ΣΤΗΝ ΔΙΑΤΜΗΤΙΚΗ ΤΑΣΗ Signal transduction Gene expression Maximum activation Maximum activation Activation Ras Basal activity Ac ctivation Basal activity ERK JNK c-fos mrna MCP-1 mrna 0 30 60 min 0 60 120 180 240 min Chien et al. Hypertension 1998;31:162-169
ΠΡΩΤΑ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ 14 Οι αιμοδυναμικές δυνάμεις μπορούν να μεταβάλλουν τη δομή και τη λειτουργία των ενδοθηλιακών κυττάρων και των κυττάρων του μυϊκού ιστού Οι αιμοδυναμικές δυνάμεις αλλάζουν το γονιδιακό προφίλ των παραπάνω κυττάρων ανάλογα με τη συγκεκριμένη ροή (στρωτή η τυρβώδης) Υπάρχουν επιπτώσεις στην αγγειοχειρουργική, όπως π.χ. στην χειρουργική bypass. Θα πρέπει να λαμβάνεται υπ όψη το μηχανικό ταίριασμα μεταξύ του εμφυτεύματος και του αγγείου, ώστε να να αποφεύγεται η δημιουργία περίπλοκων συνθηκών ροής
Προτεινόμενα βιβλία β για μελέτη 15 Αιμοδυναμική των Αγγειακών Παθήσεων Κατσαμούρης Α.Ν. και Χατζηνικολάου Ν.Σ. 2001, Εκδόσεις Σταμούλης, ISBN 10: 0 387 25631 8, ISBN 13: 978 0387 25631 3 Physics of the Human Body Irving P. Herman 2007, Springer Verlag ISBN-10 3-540-29603-4, ISBN-13 978-3-540-29603-4 Introduction to Bioengineering. Advanced Series in Biomechanics Vol. 2 Y.C. Fung (Ed.), World Scientific, 2001 ISBN 981 02 4023 6, ISBN 981 02 4398 7 (pbk) Transport Phenomena in Biological Systems. George A. Truskey, Fan Yuan and David F.Katz. Pearson Prentice Hall. ISBN: 0 13 042204 5 Mechanosensing and Mechanochemical Transduction in Extracellular Matrix Biological, Chemical, Engineering, and Physiological Aspects Silver, Frederick H. 2006, XVI, 296 p., 145 illus., Hardcover ISBN 10: 0 387 25631 8, ISBN 13: 978 0 387 25631 3 Tissue Mechanics Cowin, Stephen C., Doty, Stephen B. Springer Verlag, 2007, XVI, 682 p., 300 illus., Hardcover Vascular Mechanics and Pathology Thubrikar, Mano J. 2006, XXIV, 496 p., 255 illus., 21 in colour, Hardcover ISBN 10: 0 387 33816 0, ISBN 13: 978 0 387 33816 3 The Physics of Coronary Blood Flow Series: Biological and Medical Physics, Biomedical Engineering Zamir, M. 2005, XVIII, 410 p., 269 illus., 4 in colour, Hardcover ISBN 10: 0 387 25297 5, ISBN 13: 978 0 387 25297 1 Textbook of Medical Physiology A.C. Guyton & J.E. Hall 2006, Elsevier, ISBN 0-7216-0240-1, International Edition ISBN 0-8089-2317-X όπως επίσης και πάρα πολλά papers! ISBN 10: 0 387 36825 6, ISBN 13: 978 0 387 36825 2