壁面せん断応力の報告値と内皮の流れ応答

1-3前の記事で、壁面せん断応力が「壁での速度勾配 × 粘度」だと確かめました。では、その値はどのくらいになるのが普通なのでしょうか。

Pa と dyn/cm² の換算

この分野には二つの単位が併存しています。Pa（パスカル）と dyn/cm² です。換算は単純で、1 Pa = 10 dyn/cm² です。古い文献と動脈瘤の文献では dyn/cm²、4D Flow 系の文献では Pa が多い、という程度の傾向があります。

自分の解析結果と文献値を比べるとき、この換算を忘れて10倍ずれた議論をしてしまうことは実際に起こります。下の目盛りをドラッグすると、両方の単位と、その値がどの範囲に相当するかが同時に出ます。

動脈・静脈・病変好発部の報告値

同じ総説¹が挙げた値を並べます。生体で報告された範囲と、 細胞実験で与えた条件が混在しているので、区別して読んでください。

三行目の性格に注意してください。 0.5 dyn/cm² は、内皮細胞に擾乱流を与えるために step-flow chamber で設定した条件です。ヒトの病変好発部で測った平均値ではありません。 生体の病変部の実測値は撮像条件と解析条件を含むため、3-4第3章で見るとおり 施設をまたいだ代表値としては使えません。

そのうえで押さえるべき点があります。実験条件の平均値は生理的範囲より二桁近く低く、 しかも振れ幅が平均を大きく上回っています。プラスとマイナスを行き来している状態です。

この二つの特徴——小さいことと向きが定まらないこと——は別のことを言っています。後で別々の指標になります。

層流と乱流で切り替わる内皮の遺伝子発現

数値の差が病気につながるには、壁がその差を感知していなければなりません。この総説の中心はそこです。

方向の定まった層流を受けた内皮細胞は、KLF-2 という転写因子を介して eNOS などを上げ、抗酸化・抗炎症の側に振れます。一方、擾乱流の条件を与えると NF-κB と活性酸素種が上がり、単球を呼ぶケモカインや接着分子、マトリックス分解酵素が誘導されます。

同じ細胞が、受ける流れの性質だけで逆向きに振る舞います。これが内皮の流れ応答で、壁面せん断応力を指標として使う根拠になっています。単に相関があるという話ではなく、感知する分子機構まで辿れているということです。

壁面せん断応力の桁による解析結果の一次判定

桁を覚えておくと、一次判定に使えます。動脈の解析結果が 10〜70 dyn/cm²（1〜7 Pa）の桁から大きく外れたら、生物学的な発見を疑うより先に、単位と算出条件を確認するほうが早く済みます。静脈系は動脈と桁が違うので、動脈の基準値を静脈に当ててはいけません。

同じ総説¹は、デバイス周りへの含意も述べています。ステント留置は段差を作って逆行流域を生み、吻合部の形を変えると低ずり域の位置が動き、それにつれて新生内膜過形成の場所も移ります。血管形成術後の再狭窄は6か月で30〜40%、ベアメタルステントで20〜40%という数字も挙げられています。

1-6次の記事では、この記事で出てきた「向きが定まらない」という性質を、どう数値にするかを扱います。