Atherosclerosis is a dynamic process starting with endothelial dysfunction and inflammation and eventually leading to life-threatening arterial plaques. Exercise generally improves endothelial function in a dose-dependent manner by altering hemodynamics, specifically by increased arterial pressure, pulsatility, and shear stress. However, athletes who regularly participate in high-intensity training can develop arterial plaques, suggesting alternative mechanisms through which excessive exercise promotes vascular disease. Understanding the mechanisms that drive atherosclerosis in sedentary versus exercise states may lead to novel rehabilitative methods aimed at improving exercise compliance and physical activity. Preclinical tools, including in vitro cell assays, in vivo animal models, and in silico computational methods, broaden our capabilities to study the mechanisms through which exercise impacts atherogenesis, from molecular maladaptation to vascular remodeling. Here, we describe how preclinical research tools have and can be used to study exercise effects on atherosclerosis. We then propose how advanced bioengineering techniques can be used to address gaps in our current understanding of vascular pathophysiology, including integrating in vitro, in vivo, and in silico studies across multiple tissue systems and size scales. Improving our understanding of the anti-atherogenic exercise effects will enable engaging, targeted, and individualized exercise recommendations to promote cardiovascular health rather than treating cardiovascular disease that results from a sedentary lifestyle.

中文翻译：

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研究血管病理生理学运动训练的临床前技术

动脉粥样硬化是一个动态过程，从内皮功能障碍和炎症开始，最终导致危及生命的动脉斑块。运动通常通过改变血液动力学，特别是通过增加动脉压、搏动性和剪切应力，以剂量依赖的方式改善内皮功能。然而，定期参加高强度训练的运动员可能会出现动脉斑块，这表明过度运动可通过其他机制促进血管疾病。了解在久坐状态与运动状态下驱动动脉粥样硬化的机制可能会导致旨在改善运动依从性和身体活动的新型康复方法。临床前工具，包括体外细胞分析、体内动物模型和计算机计算方法，拓宽我们研究运动影响动脉粥样硬化形成机制的能力，从分子适应不良到血管重塑。在这里，我们描述了临床前研究工具如何以及如何用于研究运动对动脉粥样硬化的影响。然后，我们提出如何使用先进的生物工程技术来解决我们目前对血管病理生理学的理解存在的差距，包括整合体外、体内和跨多个组织系统和尺寸尺度的计算机研究。提高我们对抗动脉粥样硬化运动作用的理解将使参与、有针对性和个性化的运动建议能够促进心血管健康，而不是治疗久坐不动的生活方式导致的心血管疾病。从分子适应不良到血管重塑。在这里，我们描述了临床前研究工具如何以及如何用于研究运动对动脉粥样硬化的影响。然后，我们提出如何使用先进的生物工程技术来解决我们目前对血管病理生理学的理解存在的差距，包括整合体外、体内和跨多个组织系统和尺寸尺度的计算机研究。提高我们对抗动脉粥样硬化运动作用的理解将使参与、有针对性和个性化的运动建议能够促进心血管健康，而不是治疗久坐不动的生活方式导致的心血管疾病。从分子适应不良到血管重塑。在这里，我们描述了临床前研究工具如何以及如何用于研究运动对动脉粥样硬化的影响。然后，我们提出如何使用先进的生物工程技术来解决我们目前对血管病理生理学的理解存在的差距，包括整合体外、体内和跨多个组织系统和尺寸尺度的计算机研究。提高我们对抗动脉粥样硬化运动作用的理解将使参与、有针对性和个性化的运动建议能够促进心血管健康，而不是治疗久坐不动的生活方式导致的心血管疾病。然后，我们提出如何使用先进的生物工程技术来解决我们目前对血管病理生理学的理解存在的差距，包括整合体外、体内和跨多个组织系统和尺寸尺度的计算机研究。提高我们对抗动脉粥样硬化运动作用的理解将使参与、有针对性和个性化的运动建议能够促进心血管健康，而不是治疗久坐不动的生活方式导致的心血管疾病。然后，我们提出如何使用先进的生物工程技术来解决我们目前对血管病理生理学的理解存在的差距，包括整合体外、体内和跨多个组织系统和尺寸尺度的计算机研究。提高我们对抗动脉粥样硬化运动作用的理解将使参与、有针对性和个性化的运动建议能够促进心血管健康，而不是治疗久坐不动的生活方式导致的心血管疾病。