血管内皮的保护策略研究

踏**痕

血管内皮是一个多功能的内分泌器官，可合成及分泌多种生物活性物质，参与机体复杂功能的调节过程。血管内皮损伤是诱发许多心脑血管疾病的共同病理生理基础，也是诊断及防止心脑血管疾病的重要手段。血管内皮直接接触血液中的各种生物活性及毒性物质，因此，具有易受损性，且其结构及功能复杂，防止困难，现将血管内皮的实验研究进展作一简要综述。
    一、血管内皮的结构与功能
    血管内皮是衬于血管腔内表面的单层扁平上皮，成年人约有1012个血管内皮细胞。大血管和微血管的内皮结构基本相同，肝、脾、骨髓、肾、脑、心内膜等部位的内皮则形成窦状、开窗性等特化结构以适应器官功能的需要长期以来，人们一直认为内皮是血液与组织之间的物理屏障。但1980年Furchgott等揭示了内皮依赖性血管舒张活动的现象并提出内皮依赖性因子(endothelium-derived relaxing factor,EDRF)的概念，从此对内皮功能的研究与认识发生了巨大飞跃。现已证明血管内皮是一个十分活跃的多功能内分泌器官，能够合并分泌多种舒缩血管因子、生长因子、炎性介质与细胞因子。因此，内皮除具有屏障功能外，还有调节血管张力、调节血管生长、凝血与纤溶、炎症与免疫反应、调节造血功能、转化与灭活循环中物质等多种功能。
    二、血管内皮损伤与心血管疾病
    血管内皮功能障碍是诱发许多心脑血管疾病发病的共同环节。与血管内皮损伤密切相关的心血管病变包括动脉粥样硬化、冠心病、心肌梗塞、高血压、肺动脉高压、心力衰竭、心血管重塑、心血管介入术(如PTCA)术后并发症、糖尿病等。就动脉粥样硬化而言，内皮依赖性血管舒张功能受损发生动脉硬化形成之前并且贯穿于整个病程。而且，内皮损伤在白细胞粘附并向内膜下迁移、脂质沉积、平滑肌细胞增殖、粥样斑块脆性增加与破裂、临床并发症发生(如血管痉挛、血栓形成)等过程中起着关键作用。
    三、血管内皮损伤导致心脑血管疾病发生的机理
    血管内皮易受到来自血液和组织的各种理化因子的**，同时，内皮本身对外界**的敏感性高，这两种因素共同导致了内皮成为最易被氧化、炎症、血流切应力等**损伤的靶器官，很多资料表明，内皮功能障碍是自由基、钙稳态及活性因子之间失衡的结果。而氧化应激是导致内皮损伤的主要原因，除外源性氧化物以外，内皮持续暴露于内源性细胞因子与生长因子等使血管细胞产生的氧化物之中，并且这些内原性氧化物参预内皮细胞的胞内细胞的胞内信号转导，引起内皮功能障碍。
    四、血管内皮功能的检测与评价
    血管内皮功能的检测对于心血管疾病的早期诊断与评价疗效具有重要意义。内皮产生的缩血管因子与舒血管因子之间的平衡被认为是内皮细胞完整性的标志，一旦偏离这种平衡状态即被认为是内皮细胞功能障碍，其中最为显著的是内皮依赖性血管舒张功能受损。对血管内皮依赖性舒张的评价方法包括:
    1、测NO生成量
    主要方法有：(1)Griess法：通过测定NO代谢的终产物亚硝酸盐(NO户和硝酸盐(NO户含量间接反应NO生成量。该法操作简单，成本低，但灵敏度低，对N认的灵敏度仅为10-8mol/l；(2 )电极法：以NO特异的电极记录电流以反应NO含量。灵敏度高达10-20～10-9mol/L ，但电极来源困难，对记录系统要求高，应用受到限制；(3)化学发光法：通过NO与氧自由基反应生成过氧亚硝基，后者氧化luminal产生化学荧光，该法特异性强、灵敏度高(10-15～10-9mol/L)，但易受实验器材、外源性亚硝酸盐等影响。
    2、外周血管内皮功能超声检查:以袖带短暂阻断肪动脉血流引起反应性血流增加，使内皮细胞受到的切应力增加，血管扩张，以高分辨率超声波探测肪动脉直径和血流变化可评价内皮依赖性舒张功能，该方法无创伤、易于守施、重复性好，适合于大规模临床检查、冠心病的筛选以及防止过程中动态观察。
    3、冠状动脉内皮功能检查：将内皮依赖性扩血管剂乙酞胆碱或非内皮依赖性扩血管剂硝酸甘油注入冠状动脉内，通过造影测量两者引起的冠状动脉内径变化并作比较，可评价冠状动脉内皮功能。该方法创伤较大，成本高，目前开展较少。单光子发射型断层显像(SPECT)和正电子放射型断层显像(PE丁)是利用核素检查的影像技术，SPET测量发射单光子(如Y射线)的核素(如99mTc)在体内的分布，PET测量发射正电子的核素(如18F，11C，13N，15O)在体内的分布。应用心肌灌注显像剂(如99smTc标记的化合物)，通过SPECT或PET技术可观察心肌灌注状况从而计算出冠脉血流量，给予潘生丁等药物**后计算冠状动脉的血流储备，可反应冠状动脉内皮功能。该方法为非侵人性，但价格昂贵，应用受到限制。
    4、检测缩血管因子的水平：内皮源性舒血管因子产生或功能障碍的同时，通常伴有缩血管因子水平上调，以内皮素一1为代表，包括超氧阴离子、内过氧化物等，检测缩血管因子也有助于判断内皮的血管活性。
    5、检测内皮细胞表达的抗凝/促凝因子、细胞因子、粘附分子等的变化对判断内皮细胞功能有重要价值，尤其是在炎症、感染与免疫反应或疾病状态下。内皮损伤时，不仅发生内皮依赖性血管舒张障碍，还发生抗凝血、抗粘附、抗血管增殖等正常表型的改变。
    另外循环内皮细胞计数及形态学检查也可间接反应血管内皮损伤状况。正常人外周血内皮细胞多为新陈代谢脱落的衰老细胞，细胞形态皱缩、核缺如，内皮损伤时，外周血内皮细胞数量明显增加，且胞核清晰可见、胞浆丰富，为新鲜脱落的细胞。循环内皮细胞检查操作简单，结果直观，对临床判断缺血性心脏病等疾病的发生、发展与评价疗效有参考意义。
    尽管目前检测血管内皮功能的方法众多，但尚缺乏评价其功能的金标准，此外，不同疾病状态下内皮损伤的标志分子可能不同，寻找敏感性与特异性标志分子对预测疾病发生、判断病情轻重、评估疗效与判断预后有重要价值。
    五、血管内皮的保护策略
    血管内皮的健康是维护心血管系统健康的关键，治疗内皮功能障碍已成为治疗心血管疾病的靶的，寻找并利用血管内皮的保护策略对心血管疾病的防止意义重大，主要策略包括：激活内源性保护物质与保护机制、抗氧化、降血脂、基因治疗、饮食治疗、代谢治疗、应用酶抑制剂与钙拮抗剂等。
    1、活内源性保护物质与保护机制
    既往对疾病的防止通常致力于对抗外源性与内源性致病因子或危险因子，随着对机体自身保护机制认识的深入，动员自身保护机制日益受到重视，已成为防止疾病的重要策略。血管内皮的保护也不例外，对内皮有保护效应的内源性物质包括：热休克蛋白(HSP)、金属硫蛋白(MT)、降钙素基因相关肤(CGRP)，腺苷、心钠素、超氧化物歧化酶、血红素氧合酶(HO)、谷胧甘肤(GSH)，ATP敏感的钾通道、白蛋白等。
    HSP是一类结构高度保守的应激保护蛋白，热休克、炎症、氧化应激、缺氧、机械损伤、血流动力学变化等**均可诱导其快速表达，作为其它蛋白的分子伴侣而发挥效应。HSP的表达有助于阻止脂质过氧化、减轻活性氧导致的线粒体与DNA损伤、协助新生蛋白质的合成、修复损伤的蛋白质、运输毒性产物由蛋白酶体降解、抑制细胞凋亡、修复离子通道、抑制免疫介导的细胞损伤等，对防止细胞损伤以及加速损伤后修复具有重要意义。
    MT是一类富含半胧氨酸的金属结合蛋白，金属元素、氧化应激、炎症、缺氧、高糖、糖皮质激素、细胞因子、凝血酶等理化因素均可诱导其表达。MT不仅能够结合金属元素减轻金属的毒性，也是一种自由基清除剂，能够防止各种类型的氧化损伤。而且，氧化应激诱导表达的MT能够**致炎因子快速产生，后者又能诱导新的MT表达，MT过度表达能够增强细胞对氧化应激等损伤的抵抗力。
    CGRP是迄今所知体内最强的舒血管因子，可由内皮细胞产生，舒血管作用也具有内皮依赖性，是通过作用于内皮细胞上的受体后激活cAMP断而使一氧化氮和前列环素产生增加而实现的。除舒张血管外CGRP还具有抑制血管平滑肌增殖、对心脏正性变力与变时、促进肾脏排钠、促进内皮生长和修复等效应，与高血压、心力衰竭等疾病发生、发展有关。
    腺苷既是腺嘌呤核苷的前体又是其代谢产物，可作用于内皮细胞和平滑肌细胞引起血管扩张，也能够**内皮细胞生长而具有促血管生成的作用，还能够抑制凝血酶诱导的内皮细胞组织因子的表达，具有抗凝、抗血栓形成的作用。
    ANP具有抗炎症抗动脉粥样硬化的效应。ANP可抑制炎性介质如NTFa的产生而发挥抗炎效应近来Kiemer等报道，ANP对NTFa的致炎效应也有抑制作用，作者观察到，在培养的人脐静脉内皮细胞，ANP显著诱导MAPK磷酸酯酶MKP-1mRNA与蛋白表达，使p38 MAPK失活，p38下游的核心靶分子HSP27的磷酸化被抑制，从而减轻NTF.引起的细胞骨架改变以及通透性增加。
    HO可催化血红素生成胆绿素和一氧化碳(CO)，体内70%以上的CO来源于HO对血红素的降解。HO-1本身可诱导血红素结合蛋白的表达，其酶解血红素的产物CO可舒张血管，而胆绿素和胆红素不仅本身具有抗氧化效应，还可通过抑制PKC、增强维生素C和维生素E的抗氧化效应等机制间接发挥细胞保护作用。血管损伤、动脉粥样硬化斑块等部位细胞坏死或破裂均可产生大量血红素，血红素本身具有细胞毒性，可引起铁超载，并且可以引起血管通透性增大、粘附分子表达、白细胞粘附等炎症反应，而CO和胆红素均具有保护效应，可见HO对血红素一CO和胆红素平衡的维持有重要意义在人体动脉粥样硬化斑块部位，内皮细胞和平滑肌细胞的谷胧甘肤氧化还原系统的抗氧化作用减弱,HO-1却被血红素、oxLDL、缺氧、炎性细胞因子、血管紧张素等多种因素诱导表达，可能作为一种代偿性抗氧化防御机制。
    预适应( prcconditioning)是一种强大的内源性保护现象，是指机体或组织预先受到较轻的**或损伤后，对后期较强的**或损伤产生耐受的现象，按照预处理方式的不同，可分为缺血/氧预适应、热休克预适应、药物预适应等。预适应对内皮细胞的保护是其保护心脏、肝脏等脏器实质细胞的机制之一预适应的保护机制尚未完全阐明，大致信号通路为：触发物质(内源性活性物质)— 中介物质(蛋白激酶)— 效应物质(保护蛋白和离子通道)。非常明确的是，预适应离不开新的蛋白合成，预处理激活的内源性保护物质包括HSP、抗氧化酶，CGRP、腺苷，NO、前列腺素E2，K ATP通道等，其中HSP被认为是多种因子的效应蛋白。线粒体在预适应中也有不可或缺的作用，其中HSP60，mtHSP70，Mn-SOD等保护蛋白的聚集以及线粒体膜KATP通道的开放也是预适应保护作用的部分机制。除多种保护蛋白以外，缺氧还能够诱导内皮细胞产生一组低氧应激蛋白，其化学本质尚未完全阐明，可能都是糖分解酶，已经明确的有甘油醛-3-磷酸脱氢酶、烯醇酶和蛋白二硫化物异构酶(protcin disulfidc isomcrase,PDI)，这一组蛋白不同于HSP和糖调节的蛋白(glucose-regulated rotein)，并且具有内皮细胞特异性，可能有助于提高内皮细胞对缺氧的耐受。
    2、抗氧化治疗
    SOD和过氧化氢酶(catalase)是增强内皮细胞抗氧化能力的代表药物，但两者的血浆半衰期很短，化学修饰或者基因治疗可能能够增强其效应。此外，维生素E和维生素C也是体内重要的抗氧化剂。维生素C可抑制NTF。或Ang I诱导的以及心衰患者血清所致的内皮细胞凋亡，维生素c的抗凋亡效应有助于维护内皮细胞的功能。
    3、降脂治疗
    高胆固醇血症可导致NO介导的血管舒张障碍。内皮细胞摄取胆固醇过多将引起其结构蛋白caveolin- 1增加，cavcolin-1与eNOS形成的复合物更加稳定，eNOS不易活化，从而导致NO产生减少。HMG-CoA还原酶抑制剂例如atorvastatin可有效抑制cavcolin-1的表达、促进NO产生，并且不依赖于胞外LDL一胆固醇的浓度，对纠正高胆固醇血症或其它因素引起的NO缺陷有应用价值。此外，提***DL颗粒的主要蛋白成分— HDL胆固醇和载脂蛋白A-I的血浆含量对内皮功能有保护作用HDL颗粒能够清除胆固醇或将其运输到肝脏合成胆汁酸。HDL与内皮细胞胞膜脂蛋白间的相互作用不只是简单接触，而是特异性地蛋白一受体相互作用、带电荷的磷脂一磷脂接触以及胞内信号途径的激活，引起与血管张力调节、凝血与纤溶、细胞粘附、凋亡、增殖等相关的基因调节与蛋白修饰。
    4、饮食治疗
    饮食对调节内皮功能有重要作用，尤其是n-3脂肪酸、抗氧化的维生素、叶酸和L一精氨酸的摄入，能够防止内皮的激活与表型改变、增强内皮依赖性血管舒张、降低心血管疾病的风险，对存在心血管疾病高危因素的患者以及健康人的内皮均有保护意义。相反，临床资料已表明，高盐、高脂饮食可损伤内皮功能。鉴于NO对血管健康的重要意义，饮食补充NO的前体— L-精氨酸引起了研究者的兴趣。给各种动物模型口服补充(饮食补充)L一精氨酸的观察表明，L-精氨酸能够有效改善血管内皮功能、防止高胆固醇血症动物发生动脉粥样硬化、稳定动脉粥样硬化斑块并减少心血管意外的发生，给人类补充I一精氨酸的观察结果有些变异，可能与样本量小、观察时间短有关，尚需进一步观察。
    5、其它
    如钙通道阻滞剂对血管内皮有一定的保护作用，且并不依赖于其抗高血压和抗缺血的作用主要机制有：维护受损血管内皮的舒血管活性，影响内皮细胞和平滑肌细胞间的相互作用，阻止内皮细胞与白细胞和血小板间的相互作用，减轻缺血或其他因素引起的内皮细胞的通透性增大，抑制动脉粥样硬化形成等。
    结 语
    血管内皮结构复杂，功能多样化，是血管整体功能调节的重要部分，因此，在研究及防止过程中应注意其多功能性、整合及平衡的观点。血管内皮受内源性毒性物质及内源性防御物质的双重调节，在防止时也要多考虑调动机体内源性防御机制，加强血管内皮的自身防御能力。目前人类基因组计划的完成，以及蛋白质组研究的深入发展，将对血管内皮损伤的机制及防御措施提供新的思路及策略。

刘*立

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