研究表明，过量低密度脂蛋白（LDL）向动脉壁的输运和堆积是动脉粥样硬化发生的早期事件。血管内皮细胞作为分子筛，在调控水分子及溶质向动脉壁的输运方面，发挥了重要作用。生理条件下，水分子及溶质跨内皮输运受到血流产生的流动剪切力影响，不同的血管床，此种现象明显程度存在差异。然而，到目前为止，实现在体外流动剪切力加载下，水分子和低密度脂蛋白跨内皮输运的定量测量，仍是一大难题。

本研究改进了物质传输测定系统，首次在体外完成了剪切力作用下，内皮细胞对水分子及低密度脂蛋白（LDL）的通透率的同时测定。研究表明，在剪切力加载3h 后，水的渗流速率Jv 可达到其基线水平的2.37±0.24 倍，达到同时刻静态水平的3.10 倍。有趣的是，L-NMMA 处理后，NO 的合成受到抑制，进而直接抑制了剪切力引起的Jv 增大现象，表现出与静态组相似的反应曲线。这提示我们，流动剪切力加载引起的Jv 增大现象主要是由NO 介导的。

另一方面，剪切力作用下，内皮细胞对LDL的通透性（Pe）则具有时间依赖性：短时间（3h）作用可引起通透性增大至基线水平的3.00±0.46倍，而伴随剪切力施加时间的延长，Pe呈现出规律变化：在4h、6h、8h末，Pe较其baseline依次增大2.24±0.54、2.42±0.56、3.25±0.95倍；到12h末，Pe又回归到近似基线水平（0.87±0.26）。

通过TUNEL技术，我们对静态或剪切力作用4h及12h后的内皮细胞凋亡率进行了测定。剪切力作用下，4h后，细胞凋亡率较0h提高到2.28±0.36倍，随着作用时间增至12h，细胞凋亡率又回降，维持在较低水平（shear: 1.33 ± 0.37 fold vs. static control: 1.46 ± 0.35fold, P>0.05）。此种变化趋势正好与剪切力作用下Pe的变化一致。

进一步地，我们建立了物质跨内皮输运的“三孔模型”。具体来讲，三孔包括：跨细胞囊泡（transcellular/vesicle）、断裂的紧密连接带（breaks in the tight junction，平均尺寸20nm）、大孔洞（leakyjunction，平均尺寸600nm）。通过模型简化，计算得到，流动剪切力作用下，断裂的紧密连接带对水的输运贡献份额高达78%，另外22%的水是通过细胞凋亡或增殖产生的大孔洞来输运的。相形之下，84.5%的LDL穿过大孔洞实现跨膜输运，仅有15.5%的LDL是通过囊泡运输。

该项研究再次验证了，细胞凋亡所产生的大孔洞（leaky junction）是LDL跨内皮输运的主要通路。生理水平的剪切力长期作用，可抑制内皮细胞凋亡，从而降低LDL向动脉壁的输运和沉积，对血管具有保护作用。

图 牛胸主动脉内皮细胞（BAEC）单层的激光共聚焦扫描图。绿色：VE-cadherin；蓝色：DAPI染细胞核；红色：TUNEL染色代表凋亡细胞。Arrows标出开始凋亡的细胞；Arrowheads指出凋亡小体；星号部分是细胞凋亡产生的leaky junction。(A) 和(B) 静态组; (C) 和 (D)流动剪切力加载组; (E) 和 (F) 流动剪切力作用同时L-NMMA处理。