微循环技术及其在中药研究中的应用进展＊

曹南开 林 苗 朱裕勋综述 董世芬审校

微循环是指直接参与组织、细胞的物质、信息、能量传递的血液、淋巴液和组织液的流动［1］。多种疾病（如高血压、冠心病、糖尿病、脑血栓、硬皮病、胃肠病等）的发生发展均有微循环障碍。随着微循环检测仪器和方法的进步，以及观察指标和操作过程的不断规范，其在药物（如活血化瘀中药）临床研究中的应用逐渐增加，并成为获取创新成果的重要技术平台。

1 微循环检测技术

微循环检测对了解人体健康状态及疾病的预防、诊断、治疗有较好的指导作用，最早的微循环研究始于临床。20世纪70－90年代，随着创新药物研究步伐的加快，新的微循环技术为药物的研发提供了方法和平台，促进了基础研究结果转化为临床应用。目前应用的主要微循环检测技术包括动态可视化检测、激光多普勒血流成像、血液流变性测定等。

1.1 动态可视化技术

微循环动态可视化技术是微循环研究的主要方法，既可用于临床微循环检测，也可用于实验动物肠系膜、心、脑、肾等器官的微循环观察。主要设备是微循环显微镜，用于动物实验的显微镜有Nikon ECLⅠPSE LⅤ100ND微循环检测仪、MT1－1501CB微循环显微放大系统等。由于实验动物及观察部位不同，显微镜配置了一些特殊结构，如载物台与物镜间的较大空间，还有正置、倒置显微镜之分，正置显微镜适合观察脑部微循环，倒置显微镜适合观察肠系膜微循环等。

与显微镜配套的附件主要包括显微图像的采集、录像和数据分析系统，特别是荧光超敏感摄像机等配套设备，可为微循环动态可视化及多指标检测提供较好的研究条件，适合于较深入的微循环形态、动态及细胞水平的研究［2］。

1.2 激光多普勒血流成像技术

近年来，激光多普勒血流成像技术在微循环血流量的检测应用发展较快，可直接反映微循环血流灌注状态。该技术采用小功率激光照射体表，基于多普勒效应，再应用扫描技术，将体表血流以彩色图像显示于荧屏，采用计算机图像处理软件对微循环图像进行分析处理，定量测定血流量大小和变化［3］。已被广泛应用于医学临床、科研及药物评价［4，5］。

激光多普勒成像技术主要包括三种方法：（1）激光多普勒宽场实时成像，适用于对大面积组织血液灌注的动态观测；（2）光学相干层析多普勒微血管造影术，有利于对浅表微小血管，特别是毛细血管内的血流探测；（3）光声多普勒测量技术，对较大深度组织下微小血管血流探测有较明显优势［6］。

1.3 血液流变性检测技术

血液流变性与血液微循环关系密切。血液流变性检测主要观察血管内的物质流动与形变规律［7］。其相关检测指标可直接反映血液的黏度和流动性，如血液黏度增高时会影响血液在微血管内的流动，影响组织的灌流量［2］，是评价药物疗效、论证药理作用的重要指标。

血液流变性检测仪发展速度快，有压力传感式血液流变仪、圆筒式血液流变仪和锥板式血液流变仪，其准确性、分辨率、重复性均不断提高，且采用多项指标联合检测。

1.4 其它新型微循环检测技术

科学技术的不断发展，以及研究需求的不断提高，一些新型微循环检测技术应运而生。例如光声显微成像（Photoacoustic Microscopy，PAM）技术可将光吸收编码成超声波，能对生物组织的同一对比度源进行多尺度的成像研究，而且由于超声波在组织中的散射远小于光的散射，使其成像深度更深［8］。因而能对深层组织的微循环网络进行多尺度在体三维成像，在微循环研究中具有明显优势。

2 微循环障碍模型的建立及其在药物研究中的应用

微循环障碍模型的建立是进行药物研究实验的基础和关键，近几十年来，研究者们积累了多种动物、组织器官建立微循环障碍模型的方法，并逐步建立微循环学、生物化学和分子生物学指标的评价方法，为相关疾病的病因病机和药物作用研究提供了科学依据。

2.1 肠系膜微循环障碍模型

肠系膜是研究脏器微循环的良好部位。该模型较多采用大鼠［9］。主要采用盐酸肾上腺素、脂多糖等在肠系膜局部滴注的方式构建，其观察指标包括肠系膜微动脉管径、毛细血管网交点数、血液流态、血液流速、血流恢复时间、肠系膜间质内肥大细胞脱颗粒以及细胞黏附分子的表达等［10－13］。

2.2 耳蜗微循环障碍模型

耳蜗微血管可为耳蜗提供血液供应、提供能量、排出代谢废物以维持耳蜗内环境［14］。动脉粥样硬化、贫血、糖尿病、血液高黏滞性等均可引起耳蜗微循环功能失调或障碍［15］。其动物模型主要采用豚鼠，采用光化学诱导或者五羟色胺（5－HT）置于圆窗膜诱导微循环障碍［16，17］。因耳蜗血管位置较深，且位于耳蜗骨质结构包围内，检测时需关注对器官结构功能的保护。可以通过活体微循环观察、激光多普勒血流检测、组织学方法和微球检测等方法，检测耳蜗侧壁微血管的舒缩、血液流速、红细胞流动状态，以及耳蜗血管的病理变化等［18］。

2.3 软脑膜微循环障碍模型

软脑膜微循环作为脑组织供血的重要组织，可基本反应脑组织的供血情况，并具备连续、直接观察其动态变化的优势［19］。动物模型多采用大鼠或小鼠。采用颅窗法观察软脑膜微循环时，小鼠多采用尾静脉注射高分子右旋糖酐或脂多糖以及表面滴加去甲肾上腺素建立软脑膜微循环障碍模型［20－22］；大鼠多采用颈动脉引流法复制大鼠全脑缺血再灌注（Ⅰ／R）损伤模型［23］。观察指标主要为微动脉、微静脉管径的变化、血液流速、血流量、白细胞滚动和黏附、白蛋白漏出及每视野毛细血管交叉网点数目的变化等。

2.4 心脏微循环障碍模型

心脏微循环系统在维持心肌细胞生命活动及保障心脏的正常功能中起着重要作用。因一直处于运动状态中，在体心脏的微循环测定难度较大，心脏微循环障碍模型的建立方法也较少。有研究者采用结扎大鼠心脏冠状动脉前降支建立了心脏缺血再灌注模型，采用可视化技术观察心肌表面微循环动态，采用激光多普勒血流成像技术检测心脏表面血流量，并观察和检测心脏微血管和心肌细胞超微结构的变化、冠状血管微静脉管壁白蛋白的漏出及心肌梗死面积等指标［24］。

3 微循环技术在研究活血化瘀中药中的贡献

目前，微循环研究已经由定性描述发展到定量分析以及细胞分子生物学水平的研究［25］，不仅可以应用于临床诊断和治疗，还可以作为研究方法和平台，用于药物的药理学研究和新药的开发。目前利用微循环技术对不同类型药物进行药理学研究的成果较多，本节重点介绍在活血化瘀中药中的研究进展。

活血化瘀类中药是目前中医药研究的热门领域之一，主要针对血瘀证相关疾病。血瘀证是传统医学理论描述的病证，指人体内血行不畅、壅阻血脉或血溢脉外、停积为瘀的证候［26］。血瘀证主要与现代医学心绞痛、动脉粥样硬化、血栓等疾病有关，微循环障碍为基本病理表现。

20世纪80年代，有学者利用微循环技术分析比较了丹参、红花、川芎等20种活血化瘀药物对实验性微循环障碍模型的改善作用［13］，评价指标主要是血流恢复时间、血管收缩和恢复程度等；更早期文献［27］还报道了应用激光多普勒流速测定仪观察丹参注射液对犬肠系膜微循环影响的研究结果，选择的评价指标是血液流速及血流量。近年来，微循环检测技术有了较大进步，检测指标亦趋于成熟而多样，因而对不断完善动物模型建立的方法及不断细化病证分类起到了积极作用。《中华人民共和国药典－临床用药须知》（2010版，中药饮片卷）共收载活血化瘀中药46味，其中可检索到有明确微循环作用的有17味，主要作用为加快血液流速、扩大微血管口径及增加毛细血管网开放数目等。研究较多的7味中药的相关情况见表1。

表1 7种改善微循环的常用活血化瘀中药及检测技术和指标

其中对于丹参、川芎和红花等研究较为深入，其改善微循环的化学物质基础、生物学物质基础较为明晰。有学者发现丹参可以通过抑制白细胞和血管内皮细胞黏附及抑制肥大细胞脱颗粒等改善缺血再灌注引起的微循环障碍［46］；另有报道，丹参可以作为钙离子拮抗剂提高体内腺苷酸环化酶（cAMP）水平；并作为氧自由基清除剂，增加前列腺素Ⅰ2，扩张血管、抑制血小板积聚、降低血液黏度、加快血流速度、增加毛细血管开放数，从而改善微循环［47］。丹参素可能是其改善微循环主要成分［22］。动物实验和临床研究表明，川芎挥发油和川芎嗪均具有改善微循环、扩张血管和增加血流量的作用。川芎嗪是血管组织的钙离子拮抗剂，不仅可以阻断胞外钙离子通过钙通道内流，还可抑制血管平滑肌细胞内储存钙的释放，从而扩张血管，增加血流量，改善微循环［28］。但也有研究认为川芎嗪在川芎中含量甚微，并非川芎复方应用时的药效成分［29］，有待进一步系统论证。红花黄色素对皮下注射肾上腺素和冰水刺激所致大鼠微循环障碍有较好的改善作用［37］。羟基红花黄色素A是红花黄色素中含量较高的成分［48］，为血小板活化因子（PAF）受体抑制剂，可抑制由PAF所致血小板黏附及释放反应，降低血小板内游离钙离子浓度，缓解血栓形成、炎症反应等病理变化，从而改善血液循环［49］。

4 总结与展望

综上所述，动态可视化检测、激光多普勒血流成像、血液流变学检测等微循环技术在近几年得到较快发展，观测指标也从单一评价发展到综合定量评价，对药物药效学研究，尤其是活血化瘀中药的有效成分、药理作用及作用机制研究等有很重要的作用。然而，目前应用微循环技术研究药物的实验操作较为复杂，成本较高；而且因为仪器、设备、实验环境不同，某些实验数据差别较大；此外，微循环观察方法较多，指标尚未完全统一。这些因素导致实验结果的普适性、重现性及准确性不够好。随着光声显微、电子、信号等技术的不断推进，微循环技术方法也正在逐渐标准化、规范化、自动化，相信在未来微循环技术不仅对药物研究，而且对相关疾病的诊断和预后都会做出更大的贡献。