動脈形成

動脈新生とは、既存の動脈の 直径が増加することを意味します。

機械的に、動脈形成は、放射状壁応力を増大させる圧力上昇と、内皮表面応力を増大させる血流上昇に関連しています。血管は、応力が正常になるまで直径が増加します (Prior et al. , 2004)。ただし、血流が増加するたびに動脈形成が起こるわけではありません。ほとんどの血管ネットワークは、血流が血管直径の 2 乗 (2 乗) で増加するため、直径を大幅に増加させることなく、血流の増加に対処できます。初期の実験では、成熟した血管は、増加した血流に対して直径を拡大することで対応する可能性は低いが、減少した血流に対しては直径を縮小することで対応するという点で、この現象が実証されました (Brownlee & Langille, 1991)。別の実験では、せん断応力が増加すると、血管拡張が直ちに増加し、その後急速に減少することが示され、成熟した血管は確かに応力の減少に対してより好ましく反応することが実証されました (Tuttle et al. , 2001)。

化学的には、動脈形成はサイトカインおよび細胞接着受容体の上方制御に関連しています。より具体的には、機械的ストレスにより内皮細胞が化学的促進因子を生成し、これが直径の増大プロセスを開始します。せん断応力が増加すると、血管壁の表面に発現する単球走化性タンパク質-1 (MCP-1) 分子の数が増加し、TNF-α、bFGF、およびMMPのレベルも増加します。MCP-1 は単球が細胞壁に付着する傾向を高めます。TNF-α は細胞が発達するための炎症環境を提供し、bFGF は内皮細胞の有糸分裂を誘発します。最後に、MMP は動脈周囲の空間を再構築して拡張のための空間を提供します (Van Royenら、2001)。もう一つの強力な化学シグナルは一酸化窒素（NO）であり、せん断応力が正常レベルに戻るまで、血流の増加に反応して血管径を拡大させる主な要因であることが実証されています（Tronc et al.、1996）。

bFGF は、生体内で動脈形成と血管新生の両方を促進することが知られています。しかし、動脈形成を促進する単独療法としては不十分です。動脈形成に対する bFGF の効果を調べるプラセボ試験では、患者は bFGF の 1 回のボーラス投与を受けました。この治療は狭心症の症状を軽減するのに役立ちましたが、動脈形成に大きな影響はありませんでした。したがって、他の成長因子が bFGF と連携して望ましい反応を生み出し、成長因子は実験期間中のさまざまな時点で投与する必要があると推測されます (Van Royenら、2001 年)。この発見は、動脈形成が単一の化学物質に結び付けられているのではなく、シグナル伝達カスケードと成長因子の組み合わせの結果であることを示しているため重要です。

MCP1（現在はCCL2と呼ばれている）は、動脈形成において特に重要である。MCP-1は単球を引き寄せるため、炎症を助ける免疫カスケードを生成することができる。単球は血管壁に入り込んでマクロファージとなり、bFGFとMMPの生成を助けることに加えて、 TNF-αなどの炎症性サイトカインを生成することができる（Van Royen et al.、2000）。マクロファージはまた、血管内皮細胞の成長シグナル伝達に大きく貢献する血管内皮増殖因子（VEGF）を生成する。内皮細胞にはVEGF専用の受容体があり、VEGF受容体1と適切に名付けられており、これが細胞内の急速な有糸分裂を即座にシグナルする（Prior et al.、2004）。ある研究では、MCP-1 の局所注入により側副血管と末梢血管の両方の伝導率が大幅に上昇する一方で、MCP-1 レベルの低下により動脈形成のプロセスが妨げられることが示されました (Itoら、1997)。これは、単球が動脈形成の誘導に重要な役割を果たしていることを示しています。

ポアズイユの法則は、管内の総流量が管の直径の 4 乗に比例することを示しています。したがって、細動脈などの高次血管の直径が増加すると、特定の血管ネットワークが耐えられる総流量が大幅に増加します。この流量の増加は、運動後の微小血管の再構築、特にスプリント トレーニングにおいて極めて重要です。スプリント トレーニングは、任意の時点で血管ネットワークに最大量の血液を流すことに依存する無酸素運動の一種です(Priorら、2004)。

動脈形成は、アテローム性動脈硬化症のメカニズムとも多くの共通点があります。単球が内皮組織に侵入し、炎症性サイトカインが放出され、内皮細胞が周囲の組織に増殖し、細胞接着受容体がアップレギュレーションされます。現在、動脈形成がアテローム性動脈硬化症に及ぼす影響は不明ですが、MCP-1 受容体がプラーク形成と関連していることは知られています (Van Royenら、2001)。

• 血管新生
• 無酸素運動

1. Brownlee, RD、Langille, BL 血流変化に対する動脈の適応。Can J Physiol Pharmacol 69: 978-83, 1991。
2. Ito WD、Arrasi M、Winkler B、Scholz D、Schaper J、およびSchaper W。モノサイトケモタクティックタンパク質-1は大腿動脈閉塞後の側副血行路および末梢血コンダクタンスを増加させる。Circ Res 80: 829–837、1997。
3. Prior, BM, Yang, HT, & Terjung, RL 運動トレーニングで血管が成長する理由とは? J App Physiol 97: 1119-28, 2004.
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5. Tuttle, JL, Nachreiner, RD, Bhuller, AS, Condict, KW, Connors, BA, & Herring, BP et al.剪断レベルは抵抗動脈リモデリングに影響する: 壁寸法、細胞密度、eNOS 発現。Am J Physiol Heart Circ Physiol 281: H1380-H1389, 2001。
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