微循環技術及其在中藥研究中的應用進展＊

曹南開 林 苗 朱裕勛綜述 董世芬審校

微循環是指直接參與組織、細胞的物質、信息、能量傳遞的血液、淋巴液和組織液的流動［1］。多種疾病（如高血壓、冠心病、糖尿病、腦血栓、硬皮病、胃腸病等）的發生發展均有微循環障礙。隨著微循環檢測儀器和方法的進步，以及觀察指標和操作過程的不斷規范，其在藥物（如活血化瘀中藥）臨床研究中的應用逐漸增加，并成為獲取創新成果的重要技術平臺。

1 微循環檢測技術

微循環檢測對了解人體健康狀態及疾病的預防、診斷、治療有較好的指導作用，最早的微循環研究始于臨床。20世紀70－90年代，隨著創新藥物研究步伐的加快，新的微循環技術為藥物的研發提供了方法和平臺，促進了基礎研究結果轉化為臨床應用。目前應用的主要微循環檢測技術包括動態可視化檢測、激光多普勒血流成像、血液流變性測定等。

1.1 動態可視化技術

微循環動態可視化技術是微循環研究的主要方法，既可用于臨床微循環檢測，也可用于實驗動物腸系膜、心、腦、腎等器官的微循環觀察。主要設備是微循環顯微鏡，用于動物實驗的顯微鏡有Nikon ECLⅠPSE LⅤ100ND微循環檢測儀、MT1－1501CB微循環顯微放大系統等。由于實驗動物及觀察部位不同，顯微鏡配置了一些特殊結構，如載物臺與物鏡間的較大空間，還有正置、倒置顯微鏡之分，正置顯微鏡適合觀察腦部微循環，倒置顯微鏡適合觀察腸系膜微循環等。

與顯微鏡配套的附件主要包括顯微圖像的采集、錄像和數據分析系統，特別是熒光超敏感攝像機等配套設備，可為微循環動態可視化及多指標檢測提供較好的研究條件，適合于較深入的微循環形態、動態及細胞水平的研究［2］。

1.2 激光多普勒血流成像技術

近年來，激光多普勒血流成像技術在微循環血流量的檢測應用發展較快，可直接反映微循環血流灌注狀態。該技術采用小功率激光照射體表，基于多普勒效應，再應用掃描技術，將體表血流以彩色圖像顯示于熒屏，采用計算機圖像處理軟件對微循環圖像進行分析處理，定量測定血流量大小和變化［3］。已被廣泛應用于醫學臨床、科研及藥物評價［4，5］。

激光多普勒成像技術主要包括三種方法：（1）激光多普勒寬場實時成像，適用于對大面積組織血液灌注的動態觀測；（2）光學相干層析多普勒微血管造影術，有利于對淺表微小血管，特別是毛細血管內的血流探測；（3）光聲多普勒測量技術，對較大深度組織下微小血管血流探測有較明顯優勢［6］。

1.3 血液流變性檢測技術

血液流變性與血液微循環關系密切。血液流變性檢測主要觀察血管內的物質流動與形變規律［7］。其相關檢測指標可直接反映血液的黏度和流動性，如血液黏度增高時會影響血液在微血管內的流動，影響組織的灌流量［2］，是評價藥物療效、論證藥理作用的重要指標。

血液流變性檢測儀發展速度快，有壓力傳感式血液流變儀、圓筒式血液流變儀和錐板式血液流變儀，其準確性、分辨率、重復性均不斷提高，且采用多項指標聯合檢測。

1.4 其它新型微循環檢測技術

科學技術的不斷發展，以及研究需求的不斷提高，一些新型微循環檢測技術應運而生。例如光聲顯微成像（Photoacoustic Microscopy，PAM）技術可將光吸收編碼成超聲波，能對生物組織的同一對比度源進行多尺度的成像研究，而且由于超聲波在組織中的散射遠小于光的散射，使其成像深度更深［8］。因而能對深層組織的微循環網絡進行多尺度在體三維成像，在微循環研究中具有明顯優勢。

2 微循環障礙模型的建立及其在藥物研究中的應用

微循環障礙模型的建立是進行藥物研究實驗的基礎和關鍵，近幾十年來，研究者們積累了多種動物、組織器官建立微循環障礙模型的方法，并逐步建立微循環學、生物化學和分子生物學指標的評價方法，為相關疾病的病因病機和藥物作用研究提供了科學依據。

2.1 腸系膜微循環障礙模型

腸系膜是研究臟器微循環的良好部位。該模型較多采用大鼠［9］。主要采用鹽酸腎上腺素、脂多糖等在腸系膜局部滴注的方式構建，其觀察指標包括腸系膜微動脈管徑、毛細血管網交點數、血液流態、血液流速、血流恢復時間、腸系膜間質內肥大細胞脫顆粒以及細胞黏附分子的表達等［10－13］。

2.2 耳蝸微循環障礙模型

耳蝸微血管可為耳蝸提供血液供應、提供能量、排出代謝廢物以維持耳蝸內環境［14］。動脈粥樣硬化、貧血、糖尿病、血液高黏滯性等均可引起耳蝸微循環功能失調或障礙［15］。其動物模型主要采用豚鼠，采用光化學誘導或者五羥色胺（5－HT）置于圓窗膜誘導微循環障礙［16，17］。因耳蝸血管位置較深，且位于耳蝸骨質結構包圍內，檢測時需關注對器官結構功能的保護。可以通過活體微循環觀察、激光多普勒血流檢測、組織學方法和微球檢測等方法，檢測耳蝸側壁微血管的舒縮、血液流速、紅細胞流動狀態，以及耳蝸血管的病理變化等［18］。

2.3 軟腦膜微循環障礙模型

軟腦膜微循環作為腦組織供血的重要組織，可基本反應腦組織的供血情況，并具備連續、直接觀察其動態變化的優勢［19］。動物模型多采用大鼠或小鼠。采用顱窗法觀察軟腦膜微循環時，小鼠多采用尾靜脈注射高分子右旋糖酐或脂多糖以及表面滴加去甲腎上腺素建立軟腦膜微循環障礙模型［20－22］；大鼠多采用頸動脈引流法復制大鼠全腦缺血再灌注（Ⅰ／R）損傷模型［23］。觀察指標主要為微動脈、微靜脈管徑的變化、血液流速、血流量、白細胞滾動和黏附、白蛋白漏出及每視野毛細血管交叉網點數目的變化等。

2.4 心臟微循環障礙模型

心臟微循環系統在維持心肌細胞生命活動及保障心臟的正常功能中起著重要作用。因一直處于運動狀態中，在體心臟的微循環測定難度較大，心臟微循環障礙模型的建立方法也較少。有研究者采用結扎大鼠心臟冠狀動脈前降支建立了心臟缺血再灌注模型，采用可視化技術觀察心肌表面微循環動態，采用激光多普勒血流成像技術檢測心臟表面血流量，并觀察和檢測心臟微血管和心肌細胞超微結構的變化、冠狀血管微靜脈管壁白蛋白的漏出及心肌梗死面積等指標［24］。

3 微循環技術在研究活血化瘀中藥中的貢獻

目前，微循環研究已經由定性描述發展到定量分析以及細胞分子生物學水平的研究［25］，不僅可以應用于臨床診斷和治療，還可以作為研究方法和平臺，用于藥物的藥理學研究和新藥的開發。目前利用微循環技術對不同類型藥物進行藥理學研究的成果較多，本節重點介紹在活血化瘀中藥中的研究進展。

活血化瘀類中藥是目前中醫藥研究的熱門領域之一，主要針對血瘀證相關疾病。血瘀證是傳統醫學理論描述的病證，指人體內血行不暢、壅阻血脈或血溢脈外、停積為瘀的證候［26］。血瘀證主要與現代醫學心絞痛、動脈粥樣硬化、血栓等疾病有關，微循環障礙為基本病理表現。

20世紀80年代，有學者利用微循環技術分析比較了丹參、紅花、川芎等20種活血化瘀藥物對實驗性微循環障礙模型的改善作用［13］，評價指標主要是血流恢復時間、血管收縮和恢復程度等；更早期文獻［27］還報道了應用激光多普勒流速測定儀觀察丹參注射液對犬腸系膜微循環影響的研究結果，選擇的評價指標是血液流速及血流量。近年來，微循環檢測技術有了較大進步，檢測指標亦趨于成熟而多樣，因而對不斷完善動物模型建立的方法及不斷細化病證分類起到了積極作用。《中華人民共和國藥典－臨床用藥須知》（2010版，中藥飲片卷）共收載活血化瘀中藥46味，其中可檢索到有明確微循環作用的有17味，主要作用為加快血液流速、擴大微血管口徑及增加毛細血管網開放數目等。研究較多的7味中藥的相關情況見表1。

表1 7種改善微循環的常用活血化瘀中藥及檢測技術和指標

其中對于丹參、川芎和紅花等研究較為深入，其改善微循環的化學物質基礎、生物學物質基礎較為明晰。有學者發現丹參可以通過抑制白細胞和血管內皮細胞黏附及抑制肥大細胞脫顆粒等改善缺血再灌注引起的微循環障礙［46］；另有報道，丹參可以作為鈣離子拮抗劑提高體內腺苷酸環化酶（cAMP）水平；并作為氧自由基清除劑，增加前列腺素Ⅰ2，擴張血管、抑制血小板積聚、降低血液黏度、加快血流速度、增加毛細血管開放數，從而改善微循環［47］。丹參素可能是其改善微循環主要成分［22］。動物實驗和臨床研究表明，川芎揮發油和川芎嗪均具有改善微循環、擴張血管和增加血流量的作用。川芎嗪是血管組織的鈣離子拮抗劑，不僅可以阻斷胞外鈣離子通過鈣通道內流，還可抑制血管平滑肌細胞內儲存鈣的釋放，從而擴張血管，增加血流量，改善微循環［28］。但也有研究認為川芎嗪在川芎中含量甚微，并非川芎復方應用時的藥效成分［29］，有待進一步系統論證。紅花黃色素對皮下注射腎上腺素和冰水刺激所致大鼠微循環障礙有較好的改善作用［37］。羥基紅花黃色素A是紅花黃色素中含量較高的成分［48］，為血小板活化因子（PAF）受體抑制劑，可抑制由PAF所致血小板黏附及釋放反應，降低血小板內游離鈣離子濃度，緩解血栓形成、炎癥反應等病理變化，從而改善血液循環［49］。

4 總結與展望

綜上所述，動態可視化檢測、激光多普勒血流成像、血液流變學檢測等微循環技術在近幾年得到較快發展，觀測指標也從單一評價發展到綜合定量評價，對藥物藥效學研究，尤其是活血化瘀中藥的有效成分、藥理作用及作用機制研究等有很重要的作用。然而，目前應用微循環技術研究藥物的實驗操作較為復雜，成本較高；而且因為儀器、設備、實驗環境不同，某些實驗數據差別較大；此外，微循環觀察方法較多，指標尚未完全統一。這些因素導致實驗結果的普適性、重現性及準確性不夠好。隨著光聲顯微、電子、信號等技術的不斷推進，微循環技術方法也正在逐漸標準化、規范化、自動化，相信在未來微循環技術不僅對藥物研究，而且對相關疾病的診斷和預后都會做出更大的貢獻。