美国生理学杂志心脏循环生理学。2016年2月1日；310（3）：H365–H375。
小血管-大问题：疾病微血管机制的新见解
衰老与大脑后动脉和实质小动脉的生物力学特性变化有关
密歇根州立大学药理学和毒理学系，密歇根州东兰辛
通讯作者。转载请求和其他通信地址：J.M.Diaz-Otero，药理学和毒理学部，B340生命科学大厦，密歇根州立大学，东兰辛，MI 48824（电子邮件：ude.usm@inajzaid). 2015年7月17日收到；2015年12月2日接受。
衰老与实质小动脉和大脑后动脉的生物力学特性变化有关；这可能损害脑血管健康，增加中风和痴呆的风险。我们的研究是新颖的，因为所研究的小鼠年龄较大，并且对实质小动脉进行了分析。
关键词：衰老、脑血管循环、重塑、脉管系统
摘要
动脉重塑被描述为动脉结构的改变，可能是随着年龄增长心血管疾病风险增加的原因。虽然中风的风险随着年龄的增长而增加，但大多数中风研究中都使用了相对年轻的动物。因此，需要更多关于衰老如何改变脑动脉生物力学特性的信息。大脑后动脉（PCA）和实质小动脉（PA）在控制脑灌注方面非常重要。我们假设年龄（22-24月龄）的C57bl/6小鼠的PCA和PA比年轻（3-5月龄）小鼠更硬。通过压力肌电图评估PCA和PA的生物力学特性。数据以年轻人与老年人的平均值±SE表示。在PCA中，老年小鼠的外径（155.6±3.2 vs.169.9±3.2μm）和管腔直径（116.4±3.6 vs.137.1±4.7μm）增加。壁应力（375.6±35.4 vs.504.7±60.0 dyn/cm2)动脉僵硬度（β系数：5.2±0.3 vs.7.6±0.9）也增加。然而，随着年龄的增长，壁应变（0.8±0.1 vs.0.6±0.1）降低。在老年小鼠的PA中，壁厚（3.9±0.3 vs.5.1±0.2μm）和面积（591.1±95.4 vs.852.8±100μm2)压力增加时（758.1±100.0 vs.587.2±35.1 dyn/cm2)减少了。老龄化也增加了平均动脉压和脉压。我们的结论是，年龄相关性重塑发生在大脑大动脉和小动脉中，可能会增加脑血管疾病的风险。
关键词：衰老、脑血管循环、重塑、脉管系统
新的和值得注意的
衰老与实质小动脉和大脑后动脉的生物力学特性变化有关；这可能损害脑血管健康，增加中风和痴呆的风险。我们的研究是新颖的，因为所研究的小鼠年龄较大，并且对实质小动脉进行了分析.
老化其特点是许多生理和血管功能下降(5)。动脉功能障碍(23)是高血压、动脉粥样硬化和脑动脉疾病等心血管疾病的重要因素，这些疾病是老年人死亡的主要原因(36)。心脑血管疾病的发病率随年龄增长而显著增加；中风和心力衰竭尤其如此(24,25)。随着年龄增长而发生的动脉重塑可能会导致年龄与心血管疾病之间的关联(31)。术语“动脉重塑”是指动脉直径和血管壁结构的稳定变化；向内重塑是指内腔直径的减小，而向外重塑是指管腔直径的增加。肥厚性重塑发生在壁面积增加时，而肥厚性重构是指壁面积减少(41,59)。与年龄相关的脑动脉重塑可能会增加脑血管意外的风险，尤其是在存在其他危险因素（如高血压）的情况下(48)。因此，充分了解衰老对大脑动脉结构的影响至关重要。
中风治疗学术行业圆桌会议（12a）关于临床前测试的建议指出，应在老年动物中测试潜在的神经保护剂。衰老对外周动脉的影响已有文献记载(25,26)。与年轻小鼠相比，老年动脉粥样硬化小鼠表现出主动脉的向外重塑(39)。大鼠主动脉和肠系膜小动脉的动脉硬度随年龄增长而增加(27,31)。在老年大鼠肠系膜小动脉中也观察到动脉壁肥大(1,27,35)。衰老还导致不同血管床动脉内皮功能障碍。18和24月龄小鼠主动脉、颈动脉和基底动脉的内皮功能受损(6,10,34)。有趣的是，基底动脉功能受损最严重，作者将其归因于活性氧生成增加和氧化应激(34,47)。这些研究表明，衰老对外周和脑循环的影响是不同的；因此，我们不能假设外围环境的老化效应会影响大脑。
脑动脉自动调节是维持脑血流量在正常范围内的重要机制。衰老对自动调节的影响是有争议的。最近对24个月龄C57Bl/6小鼠的研究表明，衰老会削弱大脑动脉的自我调节能力(52)。临床研究也观察到了这一点(8)。然而，其他研究表明，衰老对自我调节没有影响。最近一项针对轻度认知障碍老年人的研究表明，低血压与脑血流量减少无关(15)。这表明这些患者的自我调节是正常的。在年轻人群中也有类似的发现(54).
脑小动脉与神经元、星形胶质细胞和胶质细胞相互作用，形成神经血管单元，协调神经活动和局部脑血流之间的耦合。因此，脑动脉的行为可能与外周循环中的动脉不同(28)。我们研究的目的是描述衰老对大脑后动脉（PCA）和实质小动脉（PA）生物力学特性的影响，并评估衰老对微循环和大软脑膜动脉的不同影响。我们假设衰老会损害PCA和PA的生物力学特性，导致动脉外重塑和动脉僵硬度增加。PCA调节大脑后循环的血流和压力。PCA来自基底动脉，供应中脑、基底核和丘脑等结构(22)。PCA被用作大软脑膜动脉的模型。它经常在小鼠身上进行研究，因为它比高度分支的大脑中动脉（MCA）更容易接受压力肌电图研究。PA来自软脑膜动脉，通过位于Virchow-Robin间隙的穿透小动脉产生。所研究的PA从MCA分支，位于Virchow-Robin空间下游1-2 mm处；这些小动脉与脑实质直接接触。与MCA或PCA不同，PA的分支机构很少。PA在控制脑微循环中的血流和压力方面起着关键作用，并且在确定总体脑血管阻力方面很重要(12)。PA由内皮细胞和平滑肌细胞组成，但它们不同于软脑膜动脉和外周血管床中的动脉，因为它们缺乏外源性神经支配(9).
材料和方法
动物模型。
所有实验方案均由密歇根州立大学动物护理和使用委员会批准，并按照美国生理学会动物护理和使用指导原则从Charles River Laboratories的国家衰老研究所购买的雄性C57Bl/6小鼠在12:12小时的光/暗周期内自由进食和饮水。小鼠在3-5月龄（幼年）和22-24月龄（老年）时进行研究。在压力肌电图研究中，用一氧化碳对小鼠实施安乐死2窒息后发生颈椎脱位和斩首。
遥测。
如前所述，通过遥测测量血压(62)。用3%异氟醚/1%氧气麻醉小鼠，通过股动脉将导管植入腹主动脉，导管连接至无线遥测发射机（Data Sciences International，St Paul，MN）；传输器体置于皮下。让小鼠恢复3天，然后连续测量平均动脉压、收缩压和舒张压（每10分钟、24小时/天收集10秒的平均值）。数据表示为收缩压、舒张压、平均动脉压和脉压（收缩压-舒张压）的1小时或24小时平均值。我们报告后者是因为它是心血管疾病的独立危险因素。
压力肌电图。
如前所述，在安乐死时收集大脑，通过压力肌电图评估分离的PCA和PA的生物力学特性(42——45)。为了解剖PA，分离出含有MCA的5×3mm大脑切片。然后将带有MCA的软脑膜从大脑中分离出来，并将来自MCA的分支软脑膜用于实验(43)。我们研究的PA从MCA分支出来，位于Virchow-Robin空间下游1-2 mm处。PCA和PA安装在定制插管室的两个玻璃微移液管之间(61)。使用伺服系统对动脉和小动脉加压。在含有（mM）141.9 NaCl、4.7 KCl、1.12 KH的生理盐水（PSS）中平衡动脉和小动脉2人事军官4，1.7硫酸镁4·7小时2O、 10 HEPES和5葡萄糖，在37°C零流量条件下。乙二醇四乙酸（EGTA；2 mM）和硝普钠（SNP；10−5M） 被添加以保持平滑肌处于放松状态。在每次试验之前进行泄漏试验；任何不能维持腔内压力的动脉（PCA为60 mmHg，PA为40 mmHg）均被丢弃。通过以20 mmHg的增量将腔内压力从0增加到120 mmHg，构建压力响应曲线。在每个压力下平衡PCA和PA 5分钟，然后使用10倍物镜（尼康平面物镜；数字孔径：0.25）和尼康Eclipse TS100显微镜测量管腔和外径。使用MyoVIEW II 2.0软件（丹麦奥胡斯的丹麦Myo Technology公司）记录每个压力下的外径和管腔直径的平均值。对这些测量值进行了比较，并用于计算壁厚（外径-管腔直径）。使用公式“动脉面积-管腔面积”计算壁横截面积。如前所述计算壁腔比、壁应力、应变和膨胀性(4)。通过使用模型从单个应力应变曲线计算出的β系数来量化墙体刚度(y=声发射βx)，其中年是壁应力，x个是壁应变，一是截距，β是指数拟合的斜率；β系数越高，容器越硬。
免疫荧光。
通过内皮细胞标记物GS-IB的免疫荧光（IF）染色对年轻和老年小鼠的动脉和毛细血管数量进行定量4用100 ml含有2.8 mM钙的PSS和1000 UI/ml肝素钠盐（10−4M SNP和10−5M地尔硫卓最大限度地扩张脑血管系统。灌注压力维持在60 mmHg。用PSS灌流后，用60 ml 4%甲醛灌流小鼠。取下大脑并在4%甲醛中固定48小时。然后将大脑在0.01 M磷酸盐缓冲盐水（PBS）中清洗两次，并放置在20%蔗糖-PBS溶液中进行冷冻切片。将冷冻液（20μm厚）在4°C的0.01 mg/ml isolectin GS-IB4 Alexa Fluo-568共轭物（Invitrogen，Cambridge，CA）中培养过夜。这是一种共轭凝集素；因此，没有必要用二级抗体孵育。第二天，在0.01 M PBS中对切片进行4次清洗（每次清洗5分钟），并使用Prolong防褪色试剂（Invitrogen，Carlsbad，CA）安装盖玻片(21)。使用20倍物镜（UPLSAPO 20X NA:0.75）与倒置的奥林巴斯共焦激光扫描显微镜（奥林巴斯美国，中央山谷，宾夕法尼亚州）和奥林巴斯Fluoview FV1000（奥林匹斯美国）耦合，获得运动前皮层的两个区域，每个半球一个，更具体地说是在新皮层的第二层和第三层。所有图像均使用红色荧光染料Alexa Fluor 568采集，该荧光染料的激发波长为578 nm，发射波长为603 nm。不含隔离素的切片作为阴性对照。为了量化血管密度，进行了z堆叠的3D体积重建。我们旋转三维体积重建，以更好地可视化血管的开始时间和结束位置，从而确保我们没有对同一血管进行两次计数。我们还使用了一个网格来确保我们正确地计数了船只，而不是两次。我们没有可用于量化血管的软件；因此，所有量化都是由研究人员使用ImageJ手动完成的(46).
钙和胶原染色。
密歇根州立大学研究组织学实验室对脑动脉中的钙和胶原进行染色。使用Von Kossa染色评估实质内动脉钙化(33)。采集六个随机字段，计算含有钙沉积的阳性血管的数量。用马森三色染色法染色大脑动脉中的胶原蛋白(7)。采集了六个字段来量化血管中胶原蛋白沉积量。图像是使用Axioskop 40（德国哥廷根卡尔蔡司）和摄像头（AxioCam MRc5卡尔蔡斯）以及AxioVision Rel 4.6软件（德国哥丁根卡尔蔡司成像解决方案）采集的。一位失明的研究人员分析了图像。
统计分析。
所有数据均以平均值±SE表示。体重、血压、钙和胶原沉积以及血管定量数据由Student’s分析t吨-测试。对于动脉结构分析，采用双向方差分析，然后使用Bonferronit吨-对平均数进行事后比较的测试。所有统计分析均使用GraphPad Prism 6.0软件（加利福尼亚州圣地亚哥的GraphPat）进行。在所有情况下，统计显著性表示为对<0.05。
药物和化学品。
除非另有说明，否则所有药物和化学品均从西格玛奥德里奇（密苏里州圣路易斯）购买。
结果
生理测量。
老年小鼠明显重于年轻小鼠（31.02±1.57 vs.34.79±1.09 g；年轻小鼠vs.老年小鼠）。通过遥测技术测量的血压表明，在我们的小鼠队列中，高龄与较高的收缩压、舒张压、平均压和脉压相关(,A–D)。然而，我们没有观察到年龄对心率或活动的显著影响(,E类和F类)。老年小鼠的血压升高主要是由于动物最活跃的夜间血压的显著差异所致().
衰老使血压升高，而心率没有变化。数据为平均值±SE(n个=4代表年轻人和n个=3（老年人）通过遥测测量的24小时平均血压或心率。双向方差分析表明年龄对所有血压都有显著影响(A–D) (*对<0.05），但不适用于心率(E类)或活动(F类) (对> 0.05). 血压数据记录开始于第3天遥测仪植入后。
老年小鼠夜间血压升高。数据为平均值±SE(n个=4表示年轻人和n个=老年人为3），表示最后8天数据的1小时平均动脉压（MAP）老年小鼠夜间血压显著升高。0-h时间点表示所示时间段的第一个午夜。双向方差分析表明时间和年龄具有显著的影响，其中有一个显著的交互项(对<0.05）。
大脑后动脉和穿透小动脉的生物力学特性。
年龄较大的小鼠PCA外径和管腔直径增加(,A类和B类)。老年小鼠的内脏横截面积也较大()。年轻和老年小鼠的壁厚和横截面积没有显著差异(,D类和E类)。年龄较大的小鼠表现出壁腔比下降()。动脉的力学性质随年龄而不同。老年小鼠的壁应力较高()而老年小鼠PCA的壁应变、膨胀性和应力-应变较低(,B–D类).
衰老导致大脑后动脉重塑。外径(A类)，流明直径(B类)、和管腔面积(C类)随着年龄的增长而增加。墙体横截面积和厚度未发生变化(D、 E类)。老化确实降低了壁腔比(F类)。数据以平均值±SE表示***对< 0.001, **对< 0.01, *对<0.05，2向方差分析，然后是Bonferroni，用于事后比较。
大脑后动脉（PCA）的力学性能随着年龄的增长而发生变化。壁应力增加(A类)随着年龄的增长。老化也降低了PCA中的应变(C类)。PCA随年龄增长而膨胀较小(B类)。年龄较大的小鼠的壁应力与应变降低(D类)。数据表示为平均值±SE***对< 0.001, **对< 0.01, *对<0.05，2向方差分析，然后是Bonferroni，用于事后比较。数据来自用于计算PCA的力学性能。
衰老也与PA重塑有关(和)。与年轻小鼠相比，老年小鼠PA的壁厚、横截面积和壁腔比更大。未观察到动脉结构的其他显著差异。年龄较大的小鼠在PCA中具有更大的壁硬度()但不是PA().
老化增加了穿透小动脉的壁厚。外径(A类)，流明直径(B类)、和管腔面积(C类)穿通小动脉的变化不明显。墙体横截面积(D类)，壁厚(E类)、和壁流明比(F类)随着年龄的增长而增加。数据以平均值±SE表示***对< 0.001, *对<0.05，双向方差分析。
老化导致穿透小动脉的机械性能发生变化。120mmHg时，壁应力随年龄增加而增加(A类)。壁面应变(C类)、膨胀性(B类)，和应力应变(D类)保持不变。数据以平均值±SE表示*对<0.05，2向方差分析，然后是Bonferroni，用于事后比较。数据来自用于计算PCA的力学性能。
衰老会增加大脑后动脉的血管硬度，并且血管硬度因动脉类型而异。大脑后动脉壁硬度随着年龄的增长而增加(A类)但不在穿透小动脉中(B类)。β系数增加表示壁刚度增加。与大动脉相比，年轻小鼠的小动脉血管僵硬度增加(C类)。老年老鼠的情况并非如此(D类)。PA，实质小动脉。数据以平均值±SE表示*对< 0.05, **对<0.01，学生的t吨-测试。数据来自和用于计算PCA的力学性能。
我们分别在年轻和老年小鼠中比较了PCA和PA的动脉硬化。在幼鼠中，PA比PCA更硬()。在老年小鼠的PCA和PA之间没有观察到硬度的差异().
动脉壁中的钙和胶原蛋白。
在一小群小鼠中，我们观察到，年龄较大的小鼠脑动脉数量没有显著增加，而脑血管壁上的钙沉积增加(对= 0.3) ()。然而，如代表性图片所示，老年小鼠大脑动脉钙化的百分比似乎更大(,C类和D类)。老年小鼠的动脉胶原沉积较多()。显示了具有代表性的图像(,B–D类).
衰老可能会增加脑动脉壁中的钙含量。在一小群小鼠中，对年轻和老年小鼠的动脉进行了钙沉积计数。两组间钙沉积血管的数量或钙化百分比的增加（数据未显示）无显著差异(A类)。显示了放大40倍的典型图像(B类：阳性对照；C类：幼鼠；D类：老老鼠）。箭头表示动脉。数据以平均值±SE表示。对=0.3（学生）t吨-测试；n个= 3.
衰老会增加大脑动脉中胶原蛋白沉积的百分比。在一小群小鼠中，对年轻和老年小鼠的胶原蛋白沉积百分比进行了量化。老化导致胶原蛋白沉积显著增加(A类)。显示了放大40倍的典型图像(B类：阳性对照；C类：幼鼠；D类：老老鼠）。箭头表示动脉。胶原蛋白含量增加的动脉会被染成紫色。数据以平均值±SE表示****对<0.001（学生）t吨-测试；n个= 3.
大脑皮层的动脉和毛细血管密度。
使用内皮细胞标记物异凝集素IB-4定量动脉和毛细血管密度。获得了两个新皮质区，每个半球一个。在一小群小鼠中，我们观察到老年小鼠大脑皮层的动脉和毛细血管明显较少().
衰老会降低动脉密度。在一小群小鼠中，使用Isoectin-IB4对动脉数量和毛细血管数量进行定量。在每只动物的大脑皮层采集两个图像，每个半球一个。上面显示了具有代表性的图像。B类：控制；C类：年轻；D类：旧。数据以平均值±SE表示*对<0.05，学生的t吨-测试；n个= 3.
讨论
我们研究的新发现是，衰老与PCA和PA的生物力学特性的变化有关。衰老对大脑后循环和较小脑小动脉的生物力学特性的影响尚未得到广泛描述(29)。PCA被用作大软脑膜动脉的模型。PCA对于调节大脑后循环的血液流量非常重要。PA是新皮质灌注的瓶颈(41)。PA在决定缺血结局方面也起着重要作用；然而，这些小动脉的特征尚不清楚(9,21,43)老化的影响尚未评估。在PCA中，老化与外径和管腔直径增加以及壁腔比降低有关。老化还与壁应力和刚度增加有关。然而，PCA中的壁应变和膨胀性随着年龄的增长而降低。在PA中，未观察到动脉大小的变化，但老化与壁结构的变化有关。随着年龄的增长，PA的壁面积、壁厚和壁腔比增加，而壁应力降低。
随着年龄的增长，我们观察到PCA管腔直径的增加可能会增加脑血流量并导致充血。这可以通过增加肌源性张力来补偿。在本研究中，我们没有测量肌原性张力，但在接受血管紧张素II治疗的老年小鼠中的研究表明，年龄加上高血压，会导致MCA肌原性紧张度和自身调节的丧失(52)。大动脉（如MCA）肌原性张力的丧失会随着血压的波动增加PA破裂的风险。在PA中，我们观察到的壁厚增加而壁应力没有变化，这可能是保护这些小动脉免受破裂和血管损伤的积极适应。
我们研究的优势之一是老年组小鼠的高龄。在24个月大时，本研究中使用的小鼠接近其自然寿命的终点；因此，这些小鼠确实是老年人的模型。在这项研究中使用遥测血压记录也是一种优势，因为它是一种比尾部容积描记术更准确的血压测量技术。我们还避免了许多小鼠遥测研究中使用的颈动脉插管方法，因为它可能通过影响压力反射功能来人为改变血压。我们的研究表明，平均动脉压和脉压随年龄增长而增加。这与使用尾剪断容积描记法的研究相反，该研究表明，衰老并不影响(52)或减少(19)血压。然而，我们的研究与临床研究一致，临床研究表明血压随年龄增长而升高(20,40,58,55)。老年小鼠脉压明显升高；这可能导致血管认知障碍(17,32,56).
我们在老年小鼠身上观察到的昼夜血压比更高()值得注意的是，即使在调整了24小时平均血压后，该比率也被认为是人类全因死亡率和心血管事件的独立预测因子(11)。我们研究的一个警告是，我们不知道老年小鼠的血压何时升高，因为血压只在24个月时测得。年龄会改变脑动脉适应高血压的能力。幼年小鼠的脑动脉具有功能和结构上适应高血压的能力(38,52)。然而，24月龄小鼠的MCA对高血压的反应能力受损(51)。我们的研究表明，年龄会导致高血压。因此，老年小鼠PCA和PA适应高血压的能力可能受损。值得注意的是，在我们的研究中，我们观察到了与我们对高血压的预期相反的外向重塑(41)。值得注意的是，血管紧张素Ⅱ诱导的高血压可能比衰老相关的血压变化起病更快；随着血压的逐渐升高，动脉重塑的机制可能有所不同。
我们对一小群小鼠的初步研究表明，衰老过程也会导致动脉稀少，即大脑中的血管密度降低。在一些高血压模型中观察到脑动脉稀疏(37,49)和老化(52)。大脑血管数量减少可能导致慢性低灌注(28)。我们还发现，衰老会增加脉压，这与动脉稀疏有关(50,52)。然而，我们不知道观察到的PCA和PA结构的变化是否是动脉稀疏的一个原因，或者重塑和稀疏是否相互独立发生。
我们观察到PCA硬度增加，但PA硬度没有增加，这表明年龄相关的硬度变化在小动脉和大脑大动脉中不同。PCA硬度的增加可能是老年小鼠平均动脉压或脉压升高的结果，而不是衰老本身。在原发性高血压大鼠模型中，大脑大动脉首先重塑；这大概是为了保护较小的下游动脉免受压力增加的影响(28)。长时间高血压后小动脉重塑(28)。随着年龄的增长，可能会发生同样的重塑模式，我们观察到的大脑动脉重塑是年龄增长和血压升高的结果。需要进一步研究来确定衰老小鼠的脑动脉僵硬是由衰老本身还是血压升高引起的。动脉僵硬度增加是动脉功能障碍的标志，也是心血管疾病的独立预测因子(16)。在外周动脉中，衰老与动脉壁成分和组织的变化有关，这些变化会增加动脉硬度(13)。我们观察到PCA刚度增加，但壁厚没有增加，这表明刚度增加是细胞外基质组成变化的结果。
胶原蛋白和弹性蛋白是细胞外基质的重要组成部分(14)，并且它们在维持动脉壁的强度和弹性方面起着关键作用。随着正常衰老，胶原蛋白和弹性蛋白的表达受到不同的调节(13)大动脉硬度的增加与胶原蛋白的增加和弹性蛋白沉积的减少有关(30,53)。胶原蛋白沉积的增加可能会改变动脉壁的机械性能，导致动脉硬化。Mandala等人(29)结果表明，与幼年大鼠相比，成年正常血压大鼠PCA中的弹性蛋白数量减少，但未观察到胶原蛋白的变化。我们的发现表明，随着年龄的增长，穿透小动脉中的胶原沉积增加。这些研究之间的差异可归因于动物的年龄和应变；Mandala等人研究了11至12个月龄的Sprague-Dawley大鼠，而我们研究的小鼠更能代表老年人群（22至24个月龄）。随着年龄增长，弹性蛋白断裂与基质金属蛋白酶（MMP）表达增加有关(18,53,57)。尤其是MMP-2和MMP-9与弹性蛋白钙化有关(2,三)。老化过程也增加了细胞壁中钙和磷酸盐的含量(63,64)。这与弹性纤维钙化有关，可能导致动脉壁硬化。我们发现，随着年龄的增长，血管壁中的钙含量和有钙沉积的动脉数量可能会增加，但我们的数据没有达到统计学意义。我们认识到这些研究动力不足(n个=3）但老龄小鼠数量有限；因此需要进一步研究。
Liu等人(28)显示老年小鼠在缺血性中风后的梗死面积小于年轻小鼠。然而，有趣的是，老年小鼠中风后的功能损伤要严重得多。中风后，大脑动脉最大程度扩张，流量与管腔直径成正比。我们的研究表明，年龄增长与PCA管腔和动脉横截面积增加有关。这可能是老年大鼠出现较小梗死的原因。管腔外径和管腔直径之间的增加幅度不同。PCA外径随年龄变化较大，这可能是动脉僵硬度增加的原因。PCA的壁厚不随年龄变化，但在PA中增加。这种差异意味着软脑膜动脉缺乏对高腔内压力的保护与下游小动脉壁厚增加有关。在PA中，随着年龄的增长，壁增厚可能是平滑肌细胞肥大的结果(30)。我们的结果与之前的研究结果一致，即在人类导管动脉中，如主动脉、髂动脉和颈动脉，衰老与管腔面积增加和管壁增厚有关(53)。我们的研究还表明，老年小鼠在PCA和PA中的壁横截面积高于年轻小鼠。相反，在老年费舍尔大鼠中，软脑膜动脉的壁横截面积小于幼年动物(19)。老化也改变了PCA的机械性能，导致动脉扩张性降低，壁应变降低。这与Hadju等人的工作一致(19)24个月龄Fischer大鼠软脑膜动脉。然而，在另一项研究中，24月龄小鼠MCA的膨胀性没有改变(50)。我们观察到的膨胀性降低也可能与动脉僵硬度的改变有关。
我们研究的一个局限性是，我们没有研究自发性肌源性张力或内皮功能障碍随年龄的发展。然而，众所周知，衰老通过活性氧依赖机制与基底动脉内皮功能障碍相关(34,47)。老化也会削弱MCA对静电产生音调的能力(52)和脉动压力(50)。我们研究的另一个局限性是，我们没有评估动脉重塑的机制；这是一个有待进一步研究的课题。可能的机制包括平滑肌细胞排列的改变，MMPs如MMP-2和-9的表达增加，以及弹性蛋白断裂。我们确实表明，老年小鼠的脑动脉中胶原蛋白增加，这可能在观察到的动脉壁变化中起重要作用。
总之，老化与结构变化有关，这些结构变化增加了PCA的壁刚度以及PA的壁应力和壁厚；综合起来，这些变化可能会导致脑血流的失调，从而增加中风和痴呆的风险。血管系统是中风的潜在治疗靶点，潜在的神经保护或神经修复治疗需要一个功能正常的血管系统将药物输送到损伤部位。因此，充分了解年龄相关性脑动脉重塑的机制对改善脑血管健康至关重要。出于实际原因，我们所有的研究都是在雄性小鼠身上进行的；因此，需要对雌性小鼠进行进一步研究，以评估性别差异。在未来的研究中，我们应该评估衰老是否会损害大脑动脉的血管张力，以及大脑动脉结构中与年龄相关的变化是否是由血压升高或衰老本身引起的。
赠款
这项研究得到了美国国家心肺血液研究所的资助PO1-HL-070687G.D.Fink和W.F.Jackson以及美国心脏协会拨款13GRNT17210000给A.M.Dorrance。J.M.Diaz-Otero得到了美国国立卫生研究院的资助5T32-GM-092715-04型.
披露
作者未声明任何利益冲突，无论是财务还是其他方面。
作者贡献
作者贡献：J.M.D.-O.和H.G.进行了实验；J.M.D.-O.和W.F.J.分析数据；J.M.D.-O.、G.D.F.、W.F.J.和A.M.D.解释了实验结果；J.M.D.-O.和W.F.J.编制的数字；J.M.D.-O.起草的手稿；J.M.D.-O.、G.D.F.、W.F.J.和A.M.D.编辑和修订手稿；J.M.D.-O.、H.G.、G.D.F.、W.F.J.和A.M.D.批准的手稿最终版本；A.M.D.研究的概念和设计。
致谢
我们感谢密歇根州立大学组织学研究实验室的技术支持。
参考文献
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