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编号:10237791
内皮粘附机制
http://www.100md.com 《广州医学院学报》 1999年第4期
     作者:孙瑜 张雅洁

    单位:广州医学院病理教研室,广州 810182

    关键词:动脉粥样硬化;内皮;粘附

    广州医学院学报990426 中图分类号 R543.5

    动脉粥样硬化(Atherosclerosis AS)是引起心脑疾病、休克、坏疽等疾病的主要原因,在发达国家约占死亡总数的50%,在我国随着生活水平的提高,发病率也在逐年上升。大多数心血管疾病及其并发病源于早期AS的发展,因此了解AS的发生发展过程,在此基础上有针对性地、积极地预防及治疗是非常有必要的。

    AS的病理过程包括:(1)炎症因子浸润管壁;(2)细胞增殖,包括来自血液中的单核细胞和血管壁细胞;(3)纤维斑块形成;(4)斑块破裂栓塞管壁。这一过程从根本上讲是由于血管内皮的损伤引起的,高血压、糖尿病、高血脂、血流切应力、吸烟、异体移植排斥反应等均可影响内皮细胞的正常功能。那么内皮的损伤为什么会导致AS的发生及发展呢?目前大家公认的AS形成学说-内皮损伤反应学说认为,内皮的损伤不一定会引起内皮的剥脱但可引起内皮功能的改变,内皮功能紊乱包括血管舒张功能的减弱及内皮粘附力的增高[1],功能紊乱的内皮常会出现以下病理改变:管壁收缩加强、产生血小板源性物质、炎症细胞粘附、穿过内皮形成斑块。内皮损伤学说也包括在病变发展过程中所有参与的细胞均可释放生长因子、细胞因子、和血管活性物质,及所有参与的细胞之间在这些有活性的分子介导下相互作用。该学说很好地解释了内皮损伤、白细胞的粘附是AS发生的始动因素,其中来自血液中单核细胞的巨噬细胞是AS病灶中最早出现的细胞成分之一,早期认为泡沫细胞来源于原位细胞,后来人们发现人类AS斑块中的泡沫细胞大部分来自巨噬细胞,增生的细胞成分中40~50%是巨噬细胞,其他还有20~30%的平滑肌细胞和20~30%的淋巴细胞及其他未确定细胞[2]。以下我们将详细地探讨这些细胞是如何进入血管内膜及在此过程中一系列循环免疫复合物是如何作用的。
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    1 内皮功能紊乱

    了解粘附机制,首先应当了解内皮的正常功能及影响内皮粘附的因素。

    1.1 内皮的功能 内皮是血液和管壁之间的屏障,具有许多复杂的功能:1)为血流提供了一个光滑的、抑制凝血的表面;2)具有一定的通透性,允许活性物质通过,营养管壁;3)调节管壁的紧张性,通过分泌NO、PGI2和ET等来调节血管的收缩和舒张;4)分泌生长调节因子和细胞因子调节单核细胞和平滑肌细胞的相互作用;5)氧化修饰穿越管壁的低密度脂蛋白。

    1.2 影响因素 引起内皮功能紊乱的因素很多,主要包括以下几大类:1)内皮细胞的氧化还原状态。一些与AS有关的疾病如:高脂血症、糖尿病、高血压等均可引起内皮氧化功能的加强,从而加强内皮超氧化阴离子的能力,促进管壁中低密度脂蛋白的氧化,而氧化的低密度脂蛋白(OXLDL)可以直接引起内皮的损伤,促进血管细胞粘附分子—1(VCAM-1)、单核细胞趋化蛋白(MCP-1)的产生,激活单核细胞,引起单核细胞的粘附;2)血管舒张状态。血管舒张功能的减弱主要由于氧化作用加强,引起NO的降解。NO是在乙酰胆碱作用下内皮分泌的一种舒张因子,可阻抑血小板聚集、平滑肌增殖,同时还能抑制NF-кB活性和VCAM-1、MCP-1的表达[3][4],阻抑白细胞与内皮的粘附,可见,NO活性降解将会导致AS斑块的形成;3)血流动力学的改变,包括管壁切应力和cyclic strain 引起的生物活性物质的合成和分泌,以及目前认识还不清楚的细胞内各种调节信号传导途径、第二信使、转录因子、激活因子和细胞骨架等因素的改变。现已证明,管壁切应力的改变可以调节内皮合成和分泌TPA、ET-1、PGI2、VCAM-1、MCP-1、纤维粘连素[5],离体实验证明,一定范围内增加管壁切应力,单核细胞粘附率减小,且与血流速度和化学趋化因子有关[6],因此这是一个复杂的因素,管壁处于一定的压力下有利于内皮的正常功能,一旦打破这种平衡,将会促进粘附;4)病毒。巨细胞病毒和单纯疱疹病毒等均能引起单核细胞和淋巴细胞粘附内皮细胞。AS病人动脉壁CMV的感染是普遍存在的,且随年龄的增加感染率也增加[7]。OXLDL可激活单核细胞CMV的IE基因表达,从而引起CMV的复制;5)其他。磷酸化双糖(磷酸化乳糖和磷酸麦芽糖)、蛋白激酶抑制剂(H-7和STAUROSPORINE)、抗炎化合物(地塞米松)等在抑制内皮的粘附功能上发挥着重要的作用。
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    在这些众多引起内皮功能改变的因素作用下,内皮细胞及血液中白细胞、管壁中的平滑肌细胞均可分泌一系列活性分子来介导粘附级联反应,促进AS斑块形成。

    2 粘附机制

    粘附作用在慢性炎症、AS中都是个始动因素,由此而进一步引起粘附后的一系列病理生理的改变。

    2.1 粘附级联反应 白细胞在迁移到血管壁之前必须首先粘附内皮,在这个过程中伴随着白细胞与管壁之间互相释放接触信号,减慢白细胞的流动速度,使之在内皮上滚动,一些细胞解脱被血流带走,余下的停留在内皮上,在短时间内发生变形、粘附,伸出伪足至内皮细胞之间并穿过内皮。白细胞与内皮相互作用过程中,细胞形态的改变和粘附受着一个庞大的分子级连系统控制,这个级连事件包括束缚、触发、强粘附和迁移[8]。束缚引起循环着的细胞减慢流动速度,并沿管壁流动;使整合素活化,从而导致其介导的白细胞—内皮细胞之间接合紧密,使白细胞在管壁上停止移动且变扁平;在引起迁移的化学趋化因子作用下,白细胞进入管壁组织中。级联反应有其内在的特异性,它取决于被活化的细胞上存在着特异的复合物,这些复合物均参与白细胞的募集,而早期的观点认为存在着某一特定的亲和分子调节白细胞的募集。
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    2.2 粘附反应的分子基础 粘附反应是循环免疫复合物作用下进行的。过程如下:流动的白细胞通过选择素的介导与内皮接触被束缚;允许化学趋化因子(内皮细胞膜上的特殊的趋化因子家族)连接白细胞上受体,激活整合素,导致白细胞与内皮的强粘附,随后在趋化因子作用下(由内皮下、内皮细胞表面的炎症细胞,或内皮细胞本身分泌产生)迁移入组织内。级联反应的不同时期主要的作用复合物是不同的,以下逐一论述。

    选择素 由三种蛋白组成,根据最初发现它们的细胞,分别命名为E-选择素(内皮)、P-选择素(血小板)和L-选择素(白细胞)。E-选择素和P-选择素在内皮细胞上均有表达。凝血酶、组胺、IL-4可以是P-选择素迅速从胞浆动员至胞膜粘附中性粒细胞和单核细胞[9]。E-选择素和可以被IL-4、脂多糖、TNF等激活后产生[10]

    配体 所有选择素识别受体的唾液酸糖原决定簇,E-选择素和P-选择素分别识别tetrasaccharede sialyl lewis*和 idomer sialyl lewisa(a)。L-选择素配体与sialyl lewis*和lewisa(a)有关,选择素含有唾液酸和硫酸。L-和P-选择素糖配体为特异的粘蛋白分子,粘蛋白富含丝氨酸和苏氨酸,提供了氧糖基化位点[11]
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    趋化因子 在粘附中,连接内皮细胞与白细胞的是一种异二聚体粘附分子称整合素,然而整合素需要在趋化因子的作用下才能与内皮细胞接合得牢固[12]。完全阻抑白细胞在内皮上的滚动。白细胞向趋化因子处募集,趋化因子是一种可溶性分子,从其产生处向四周扩散,吸引白细胞的聚集。与趋化性相偶联的是接合性,白细胞在接合性作用下在其粘附密集处穿过内皮,因此趋化性和接合性共同作用使白细胞定位。经典的白细胞趋化因子作用非常广泛,分布于单核细胞、中性粒细胞、嗜酸性细胞和嗜碱性细胞。描述具有趋化作用的细胞分子称为趋化因子,是具有70~80个残基的多肽,根据其序列的同源性和在两个半胱氨酸周围序列不同将这一家族分为两大类:C-X-C或称为α-趋化因子,C-C或称为β-趋化因子。α-趋化因子主要作用于中性粒细胞和非造血细胞,β-趋化因子主要作用于单核细胞。趋化因子肝素结合位点使其固着在细胞外基质上,提高其聚集的剂量,通过与靶细胞上相应受体结合,参与靶细胞粘附内皮的过程。

    受体 白细胞趋化因子受体具有复杂的功能,不仅能引导迁移,也能激活整合素粘附作用和刺激细胞脱颗粒、细胞变形、激动蛋白聚合和respiratory burst[12],趋化因子受体是与蛋白相偶联的受体[13]
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    整合素 为跨膜蛋白,连接细胞内骨架并参与细胞外信号发生联系,每种整合素由非共价键连接的异二聚体α和β组成,8种β亚基和12种α亚基,根据亚基和与每个β亚基相接的1~8个不同的α亚基将其分类,目前报道的共发现21种整合素复合体。与白细胞粘附相关的只发现了5种,β2白细胞整合素:(CD11a/CD18,CD11b/CD18,CD11c/CD18),β1白细胞整合素:VLA-4(α4β1,CD49d/CD29)和α4β7,α4β1出现在淋巴细胞、单核细胞和被趋化因子激活的内皮细胞膜上[10]。β2整合素配体为细胞表达蛋白和一些溶解蛋白(纤维蛋白原和Ⅹ因子是CD11b/CD18的配体,补体片段是CD11b、c/CD18的配体)。单核细胞和中性粒细胞主要依赖CD11a/CD18、CD11b/CD18,而淋巴细胞则通过CD11a/CD18与内皮细胞上其配体ICAM-1和ICAM-2粘附。β1整合素在胞外区有着各种各样的受体包括纤维蛋白原、胶原、层粘连蛋白和纤维粘连蛋白。
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    免疫球蛋白超家族 由胞膜蛋白组成,有参与抗原识别的C1型及与补体结合和粘附相关的C2型。内皮细胞上有5种C2型参与白细胞的粘附:ICAM-1(CD54)、ICAM-2(CD102)、VCAM-1(CD106)、PECAM-1(CD31)和MAdCAM-1。鉴于其复杂性,这里不在加以详述。

    3 与动脉粥样硬化症治疗的关系

    根据以上所阐述的内皮的粘附机制,目前动脉粥样硬化的治疗主要包括以下几个方面:

    1)抗氧化、抗炎药物的应用。Hagthara及其同事发现地塞米松和脂氧化酶抑制剂FR110302抑制单核细胞粘附兔冠状动脉。另外,外源性糖皮质激素能够取消白细胞粘附内皮的节律性[14]

    2)Ω3脂肪酸尤其是DHA目前已广泛应用于心血管疾病的预防[15]。其作用机理可以抑制细胞因子引起的内皮源性白细胞粘附分子的表达,可调节炎症因子的分泌,抑制白细胞粘附,也能对抗IL-1、TNF、IL-4和LPS作用下粘附分子的表达。
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    3)NO合成酶。能促进NO的合成,NO不仅引起血管舒张,也能阻抑血小板的粘附和聚集,阻抑白细胞的粘附,抑制血管平滑肌的增殖[16]

    4)基因治疗。和直接用基因片段修饰内皮细胞,或用逆转录病毒和腺病毒载体植入血管壁[17],用以治疗PTCA及血管移植术后再狭窄[18]

    5)饮食疗法。现在人们普遍认为鱼油对于AS有预防作用,所以有人大剂量的使用,虽然大剂量鱼油能够降低血清中胆固醇和甘油三酯水平,但同时也增加LDL水平,引起自由基的产生和募集[19]。另外,研究发现,Zn+2在心血管疾病中是一个良性因素[20],所以也有人考虑在心血管疾病高危人群的饮食中添加Zn+2用以预防。

    6)针对粘附分子和转录因子的分子治疗,这方面有待进一步在体实验来证实。
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    7)雌激素替代疗法。大量临床调查发现绝经期妇女AS发病率高,与体内雌激素水平有关,通过体外应用雌激素可以降低体内LDL及oxLDL水平;抑制单核细胞迁移及粘附分子如MCP-1等的表达;改善血管反应性[21]

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    (收稿:1999-09-10), http://www.100md.com