再生内皮细胞表型改变在血管损伤性疾病中的作用
作者：欧和生 唐朝枢
单位：北京医科大学第一医院中心实验室，北京 100083
关键词：
心血管病学进展990505 文章编号：1004-3934(1999)05-0273-03 中图分类号：R361+.3；R543 文献标识码：A
Role of Regenerated Endothelial Cell
Phenotypic Shift in Vascular Disease
OU He-sheng,TANG chao-shu
(Central Laboratory in First Affiliated Hospital of Beijing Medical University,Beijing 100083)
, http://www.100md.com
[A Review] Vascular endothelial regeneration play a key role in regulating vascullar injury and recovery.As a major event of endothelial recovery,endothelial regeneration may take part in the pathogenesis of atherosclerosis and restenosis after angioplasty.There is a phenotypic shift between normal and regenerated endothelial cell.Changes of para/autocrine funtion in regenerated endothelial cell,due to the variety of cell phenotypic response,play an important role in regulating vascular tone and smooth muscle cell proliferation,which was a critical event in the neointimal formation of restenosis and the plaque of aterosclerosis.
, 百拇医药
血管内皮细胞(endothelial cell;EC)再生是血管内膜损伤或剥脱后的主要修复方式。然而，Koo等[1]于1989年应用血管体外培养发现，球囊拉伤后再生EC存在功能紊乱，并促进了再狭窄病变的发生发展。近来研究表明，EC再生的过程不仅参与血管内膜的修复，而且也参与动脉粥样硬化和再狭窄等病变过程。再生EC存在表型的改变可能对血管损伤性病变的发生发展起重要的作用。
1 正常血管内皮细胞的结构与功能
EC是衬于血管腔内表面的单层扁平上皮细胞，大血管EC和微血管EC的结构基本相同，形态略有差别。微血管EC扁平而细长，大血管EC多数呈多角形或两种形态并存。大血管EC比微血管EC要厚些，它们在血管原位都是以顺血流方向呈纵行排列。随着物种的进化，人和高等动物的EC由于各系统和器官功能的需要而逐渐分化成一些有特征的EC，如肾和胃肠粘膜的开窗性EC；肝、脾和骨髓的窦状EC、心内膜上的连续性EC以及脑和视网膜的特化性EC。
, 百拇医药
EC的功能远不仅仅是解剖意义上的屏障作用，而是具有多种功能。EC能合成和分泌许多种具有不同功能的血管活性物质如细胞因子、肽类和生长因子等，在调节血管弹性和舒缩状态、对血管壁平滑肌细胞的生长抑制或刺激、促凝和纤溶功能的调节以及血管壁重塑等方面均有十分重要的作用。EC是人体最大的多功能内分泌器官的观点已得到公认[2]。
2 内皮的损伤与再生
由于所处解剖位置的特殊性，EC极易受到各种因素的影响而被损伤。这些损伤性因素包括物理性因素如血流产生的切应力、化学性因素如酸碱平衡紊乱、生物性因素如细菌内毒素以及机械性因素如血管成形术等。各种因素导致EC损伤或剥脱后，邻近内皮细胞出现再生修复以取代受损或剥脱的内皮，这个过程称为内皮再生(endothelial regeneration)。
内皮的再生过程包括几个阶段：(1)损伤周边邻近的正常细胞向损伤区扩展，但不足以覆盖损伤区和重建内膜；(2)邻近正常细胞发生迁移和增殖；(3)增殖停止时细胞表型发生改变，从增殖型又转向静止型。剥脱后最起始的反应是邻近细胞体积增大，并开始向剥脱区扩展，大约7小时细胞转向损伤区并开始迁移，此时细胞的密度明显增加，12～24小时细胞DNA合成增加，并出现细胞分裂。该区域DNA合成增加可达到100个细胞范围，距损伤区越近，DNA合成越明显[3]；内皮细胞的迁移和分裂使损伤区内膜得以重建。内膜重建所需时间与损伤剥脱的程度有关；5～8个细胞范围的重建需要48小时左右；更广泛的剥脱时，细胞再生迁移可持续数天或数周，并且在未完全覆盖时，内皮细胞就停止其迁移和增殖。内皮增生的最后阶段以细胞形态改变为特征，再生的细胞胞体大、胞浆有突起，胞核也大。无疑内皮再生对于受损的血管内膜修复其结构和功能有着积极的意义。然而近年来越来越多的实验现象和证据表明，再生EC对动脉粥样硬化(AS)和再狭窄起着不可忽视的作用[4，5]。大面积、严重的EC损伤或剥脱(如血管成形术后)内皮再生可形成新内膜；而反复少量的内皮损伤或剥脱意味着反复出现内皮再生、再生内皮又可被损伤，这种状况在很大程度上将找造成内皮功能紊乱[6]。已有的资料证实，再生内皮与正常内皮确实存在某些生化成分和功能上的差异[7，8]。这种差异意味着再生内皮不可能实现正常内皮的某些功能、或具有某些异常的功能，这可能是内皮功能紊乱引起AS和再狭窄细胞学基础。
, 百拇医药
3 再生内皮的结构和功能改变
再生EC的结构出现改变是其功能改变的基础。已有实验证实，在内皮损伤后再生内皮细胞超微结构的改变包括细胞的微丝、微管和中心体的变化[9]。对再生内皮细胞和正常内皮细胞的细胞骨架进行比较表明，正常情况下EC的肌动蛋白作为细胞周边的网状结构而存在，而在再生内皮细胞中可出现应激性纤维，尤其在受到致裂源的刺激时，应激性纤维的排列发生明显改变。如当内皮剥脱时，再生内皮中的应激性纤维明显朝向剥脱区[10]。一般认为应激性肌动蛋白纤维是EC中所固有的细胞器，是在某些不恰当因素的作用下、或在某种病理状态下重新进行的适应性排列。这种排列的改变意味着将出现细胞迁移，并决定其迁移的方向。在内皮剥脱后所出现的再生内皮细胞中，细胞骨架的重排对内膜的修复起着非常重要的作用。这种重排还受到许多因素和邻近细胞的增殖、细胞外基质成分和一些可溶性分子的调节。
再生EC结构的改变必然伴随其功能的改变，包括EC的通透性、对血管舒缩反应性调节、促凝和纤溶系统功能、血管平滑肌细胞生长刺激和抑制以及细胞外基质的合成等、而这些功能的改变是AS和再狭窄病变形成的重要基础。最近Alvarez等[11]雌激素对内皮细胞凋亡的影响时发现，当内皮细胞的更新率增加时可出现内皮细胞功能紊乱；更新率的增加意味着细胞凋亡和再生速度增高，因此这时内皮细胞功能的紊乱不仅是凋亡增加所引起，更可能是再生速度增加时内皮细胞本身功能发生改变的结果。
, http://www.100md.com
4 再生内皮细胞表型改变的病理生理意义
众所周知高胆固醇血症是AS的重要危险因素。内皮细胞对胆固醇有积极主动的代谢调节。在体外培养的EC能够摄取外源性胆固醇，然后在EC胞体内的固醇27-羟化酶作用下生成27-羟化胆固醇及其氧化产物3β-羟基5-胆淄烯酸，该产物很容易转运出细胞外。体内EC能摄取血液中的部分胆固醇，以同样的代谢方式处理胆固醇，将代谢产物转移到血液中，然后经肝脏进一步代谢变成胆汁酸排出体外。Day等[12]报道，当球囊剥脱内皮11～15周后，再生内皮细胞摄取3H-胆固醇明显高于去内皮区和假手术组，即再生内皮比正常内皮和损伤内皮更多地摄入胆固醇。对胆固醇酯的代谢研究表明再生内皮分解胆固醇的能力明显低于假手术组。胆固醇的摄取增加而分解代谢减少，是再生内皮对胆固醇代谢与正常内皮有明显区别的表型改变特征，它将导致胆固醇在新内膜下的积聚，被单核-巨噬细胞或平滑肌细胞过多摄入便形成泡沫细胞。Gorog等[13]用激光损伤内膜，14周时再生内皮对125I-LDL的摄取是正常内皮的两倍，到16周内皮再生更完整时对125I-LDL的摄取是正常内皮的5倍，说明新内膜下的胆固醇积聚与再生内皮对胆固醇的摄取增加有直接的关系。
, http://www.100md.com
再生内皮对胆固醇酯的摄取增加可能与脂蛋白同细胞外基质的结合增加有关。细胞外基质参与多种细胞反应的调节，也可能是细胞的一种代偿机制。它在细胞分化、炎症反应、凝血与纤溶、细胞与细胞之间的相互联系以及一些可溶性分子的主动转运等方面都起着不可忽视的作用。在血管壁，细胞外基质如蛋白聚糖(PG)影响着血管壁细胞与血液细胞之间的联系。脂质可通过改变血管的PG代谢而发挥致AS作用，早期AS病变如存在PG的合成增加则会促进AS病变的发展[14]。血管壁PG可来源于EC或平滑肌细胞(SMC)，但两种细胞合成的成分有些区别，EC主要合成硫酸肝素(HS)，而SMC主要合成硫酸软骨素(CS)和硫酸角质素(DS)。球囊剥脱后形成的新内膜中PG的合成释放明显增加，其种类和分布也发生明显改变。Ismail等[15]报道这些PG可同时来源于EC和SMC，其中75%的PG与中-内层结合，多以较大的分子量呈多聚体形式存在，而且高分子的PG中HS的增加比例更明显，即来源于EC的PG增加占了较高的分量。新内膜中的CS来源于SMC和再生EC，这种CS的链比正常要长，提示细胞内合成CS的基因激活位点发生改变，或其蛋白释放前的修饰加工过程有异常。再生EC合成释放细胞外基质的量和成分发生改变，无疑有助于AS和再狭窄血管的重塑过程，也影响细胞间可溶性分子对血管舒缩反应性、平滑肌细胞增殖和迁移的调节。
, 百拇医药
内皮细胞通过合成和释放一些血管活性物质来调节血管的舒缩反应性。这些物质有的引起血管收缩如内皮素-1(ET-1)，有的引起血管舒张如一氧化氮(NO)。NO是具有很高活性的信使分子，能自由地扩散于膜性结构。在血管EC，NO由L-精氨酸在NO合成酶(NOS)催化下生成。当进入SMC时与细胞内特殊的靶分子自由而发挥其生理功能，如当与胞内鸟苷酸环化酶卟啉环上的铁原子结合时该酶被激活，产生环磷酸鸟苷(cGMP)，通过cGMP的升高导致血管舒张。调节这一生理过程的关键酶是EC中的NOS。自从1990年获得NOS的单克隆抗体和多克隆抗体、继而在1992年克隆了牛和人的NOS cDNA以来，NOS的分子生物学研究对血管医学的研究起了很大的推动作用。已知牛的NOS基因含26个外显子和25个内含子，在170和240碱基对上游分别有两个转录起始位点。其蛋白产物NOS可分为结构型和诱导型两类，前者可被钙离子-钙调蛋白复合物激活并在瞬间产生NO；相反，后者在正常情况下并不激活，只有当某些细胞因子激活后才可表达其活性，但一旦被激活，则可持续产生大量NO。EC中的NOS可被蛋白激酶磷酸化所调节，一旦被磷酸化后，则在细胞内改变其位置，而且活性也明显降低。
, http://www.100md.com
再生EC所调节的血管舒张反应性降低往往伴随着有其它物质的合成与释放改变。Krejcy等[16]在最近的实验中报道，家兔血管内膜球囊拉伤4周后取髂动脉进行孵育，发现增厚的新内膜存在血管内皮依赖性舒张反应性降低；同时用免疫组化的方法检测再生内皮表面的血管细胞粘附分子(vascular cell adhesion molecule-1,VCAM-1)和CD31，发现两者均有明显表达。VCAM-1是EC合成释放的免疫球蛋白，在正常情况下EC不表达或只有极微量的表达，当在炎性因子如IL-1、肿瘤坏死因子(TNF)或(LPS)作用下可大量表达，因此VCAM-1的表达增加一方面是EC炎性激活的重要标志，提示有炎性因子的刺激，EC处于激活状态，此时EC本身可合成IL-1、TNF等，增加巨噬细胞的浸润迁移到内膜下，直接吞噬脂质变成泡沫细胞，产生血小板源性生长因子(PDGF)等生长因子刺激SMC增殖和迁移；另一方面，VCAM-1的表达本身是内皮细胞表型改变的重要标志。
EC通过旁/自分泌功能影响血管壁SMC生长增殖的因素是复杂的，但不外乎两类，一类是生长刺激性因素如ET-1，PDGF等，另一类是生长抑制性因素如NO，降钙素基因相关蛋白(CGRP)等。正常情况下内膜中的EC可通过这两类物质之间的平衡来调控SMC的增殖和迁移。内膜受损后EC产生ET-1、PDGF等增加，而产生NO，CGRP等减少，这是内膜剥脱后SMC增殖和迁移形成新内膜的重要机制之一。然而再生EC已覆盖的情况下仍有SMC明显增殖，提示再生EC存在这种功能紊乱。
, http://www.100md.com
影响EC再生的因素是复杂的，体内有调控EC再生的多种机制。在体内，内膜的损伤方位与内皮再生的速度有很大的关系，损伤的方向与血管的长轴方向一致时，内膜再生修复的速度很快，这种快速的内皮细胞再生修复对防止SMC的过度增殖有利[17]。然而Koo等[1]应用体外器官培养的方法，研究内皮对平滑肌细胞增殖的影响，发现内膜剥脱后7天的血管孵育液对平滑肌细胞增殖的刺激明显高于刚剥脱组和非剥脱组，可能是由于再生内皮细胞合成某些可溶性分子刺激的结果。体外内皮细胞的培养表明，细胞增殖不依赖于外源性生长因子的加入，因此推测EC的再生增殖过程是细胞本身内在的信号传递所导致。重要的是EC本身能产生许多可溶性因子促进增殖和迁移，尤其当细胞处于再生增殖状态时；应用细胞松弛素B(cytochalasin B)能同时抑制EC的再生增殖和迁移，可能是抑制细胞从G0期到G1期的结果[17]。
5 问题与展望
, 百拇医药
血管内皮损伤后，再生EC对内膜的修复极为关键。然而再生EC在修复内膜的同时，也可能由于其功能表型的改变而促进某些血管病变的发生发展。因此，未来针对AS和再狭窄等的防治策略，就应该强调在EC加快再生和内膜修复的同时，使其功能表型正常，即强调结构修复和功能修复的同步化。要达到这一目标，有许多问题尚待解决，主要有以下几个方面：(1)建立再生EC的体内外实验研究模型和再生EC与正常EC的简便鉴别方法；(2)进一步研究再生EC表型改变在各种病理过程中的作用及其机制，研究再生EC与正常EC的结构表型和功能表型与细胞的基因表型之间的相互关系及其病理生理意义；(3)寻找促使再生EC尽快恢复正常表型的药物或干预措施，为血管损伤性疾病的临床防治提供一条新的途径。
参考文献
[1] Koo EWY,Gotlieb A.Endothelial stimulation of intimal cell proliferation in a porcine organ culture[J].Am J Pathology,1989,134(3):497
, 百拇医药
[2] 汤 健，唐朝枢主编.内皮细胞和平滑肌细胞的相互关系及其在动脉粥样硬化发病中的意义.《心肺内分泌学》[M].北京：北京科学技术出版社，1991.42-45
[3] Schwartz SM,Haudenschild CC,Eddy EM.Endothelial regeneration.I:
Quantitative analysis of intial stages of endothelial regeneration in rat aortic
intima[J].Lab Invest,1978,38:568
[4] Azuma H,Niimi Y,Terada T,et al.Accerated endothelial regeneration and intimal hyper-plasia following a repleated denudation of rabbit cartid arteries:morphological and immunohisto-chemical studies[J].Clin Exp Pharmacol Physiol,1995,22(10):748
, 百拇医药
[5] Gohra H,McDonald TO,Verrier ED,et al.Endothelial loss and regeneration in a model of transplant arteriosclerosis[J].Transplantation,1995,60(1):96
[6] Niimi Y,Azuma H,Hirakawa K.Repeated endothelial removal augments intimal thicking and attenuates EDRF release[J].Am J Physiol,1994,266(4pt2):H1348
[7] Shimokawa H,Aarhus LL,Vanhoutte.Porcine coronary arteries with regenerated endothelium have a reduced endothelium-dependent responsiveness to aggrega-ting platelets and serotonin[J].Circ Res,1987,61:265
, http://www.100md.com
[8] Cox RH,Haas KS,Moisey DM,et al.Effects of endothelium regene-ration on canine coronary artery function[J].Am J Physiol,1989,257:H1681
[9] Wong MK,Gotlieb AI.Control of reendothelialization:the importance of endothe-lial microfilaments,microtubules and centrosomes in endothelail locomotion[J].Surv Synth Pathol Res,1985,4(5-6):341
[10] Gabbiani G,Gabbiani F,Lombardi D,et al.Organization of actin cytoskeleton in normal and regenerating arteral endothelial cells[J].Proc Natl Acad Sci USA,1983,80(8):2361
, 百拇医药
[11] Alvarez RJ,Gips SJ,Moldovan N,et al.17beta-estradiol inhibits apopto-sis of endothelial cells[J].Biochem Biophys Res Commun,1997,237(2):372
[12] Day AJ,Alavi M,Moore S.Inflex of [3H,14C]cholesterol-labelled lipoprotein into re-endothelialized and de-endothelialized areas of ballooned aortas in normal-fed and cholersterol-fed rabbits[J].Atherosclerosis,1985,55(3):339
[13] Gorog P,Shafi S.Increased accumulation of lipoprotein and cholesterol in reendo-thelialized rat cartid artery laser damage[J].Atherosclerosis,1985,57(1):33
, http://www.100md.com
[14] Alavi MZ,Galis Z,Li Z,et al.Dietary alterations of plasma lipoproteins influence their interactions with proteoglycan enriched extracts from neointima of normal and injured aorta of rabbit[J].Clin Invest med,1991,14:419
[15] Ismail NAE,Wasty F,Moore S,et al.Injury-induced alterations in newly synthesized sulphated proteoglycans from rabbit arterial neointima covered by rege-nerated endothelium[J].Int J Exp Path,1996,78:71
, 百拇医药 [16] Krejcy K,Schwarzacher S,Ferber W,et al.Expression of VCAM-1 in rabbit iliac arteries is associated with vasodilator dysfunction of regenerated endothelium following balloon injury[J].Atherosclerosis,1996,122:59
[17] Schwartz SM,Gajdusek CM,Reidy MA,et al.Maintenance of integrity in aortic endothelium[J].Fed Proc,1980,39(9)2618
收稿日期：1998-06-16
修回日期：1999-07-05, 百拇医药
单位：北京医科大学第一医院中心实验室，北京 100083
关键词：
心血管病学进展990505 文章编号：1004-3934(1999)05-0273-03 中图分类号：R361+.3；R543 文献标识码：A
Role of Regenerated Endothelial Cell
Phenotypic Shift in Vascular Disease
OU He-sheng,TANG chao-shu
(Central Laboratory in First Affiliated Hospital of Beijing Medical University,Beijing 100083)
, http://www.100md.com
[A Review] Vascular endothelial regeneration play a key role in regulating vascullar injury and recovery.As a major event of endothelial recovery,endothelial regeneration may take part in the pathogenesis of atherosclerosis and restenosis after angioplasty.There is a phenotypic shift between normal and regenerated endothelial cell.Changes of para/autocrine funtion in regenerated endothelial cell,due to the variety of cell phenotypic response,play an important role in regulating vascular tone and smooth muscle cell proliferation,which was a critical event in the neointimal formation of restenosis and the plaque of aterosclerosis.
, 百拇医药
血管内皮细胞(endothelial cell;EC)再生是血管内膜损伤或剥脱后的主要修复方式。然而，Koo等[1]于1989年应用血管体外培养发现，球囊拉伤后再生EC存在功能紊乱，并促进了再狭窄病变的发生发展。近来研究表明，EC再生的过程不仅参与血管内膜的修复，而且也参与动脉粥样硬化和再狭窄等病变过程。再生EC存在表型的改变可能对血管损伤性病变的发生发展起重要的作用。
1 正常血管内皮细胞的结构与功能
EC是衬于血管腔内表面的单层扁平上皮细胞，大血管EC和微血管EC的结构基本相同，形态略有差别。微血管EC扁平而细长，大血管EC多数呈多角形或两种形态并存。大血管EC比微血管EC要厚些，它们在血管原位都是以顺血流方向呈纵行排列。随着物种的进化，人和高等动物的EC由于各系统和器官功能的需要而逐渐分化成一些有特征的EC，如肾和胃肠粘膜的开窗性EC；肝、脾和骨髓的窦状EC、心内膜上的连续性EC以及脑和视网膜的特化性EC。
, 百拇医药
EC的功能远不仅仅是解剖意义上的屏障作用，而是具有多种功能。EC能合成和分泌许多种具有不同功能的血管活性物质如细胞因子、肽类和生长因子等，在调节血管弹性和舒缩状态、对血管壁平滑肌细胞的生长抑制或刺激、促凝和纤溶功能的调节以及血管壁重塑等方面均有十分重要的作用。EC是人体最大的多功能内分泌器官的观点已得到公认[2]。
2 内皮的损伤与再生
由于所处解剖位置的特殊性，EC极易受到各种因素的影响而被损伤。这些损伤性因素包括物理性因素如血流产生的切应力、化学性因素如酸碱平衡紊乱、生物性因素如细菌内毒素以及机械性因素如血管成形术等。各种因素导致EC损伤或剥脱后，邻近内皮细胞出现再生修复以取代受损或剥脱的内皮，这个过程称为内皮再生(endothelial regeneration)。
内皮的再生过程包括几个阶段：(1)损伤周边邻近的正常细胞向损伤区扩展，但不足以覆盖损伤区和重建内膜；(2)邻近正常细胞发生迁移和增殖；(3)增殖停止时细胞表型发生改变，从增殖型又转向静止型。剥脱后最起始的反应是邻近细胞体积增大，并开始向剥脱区扩展，大约7小时细胞转向损伤区并开始迁移，此时细胞的密度明显增加，12～24小时细胞DNA合成增加，并出现细胞分裂。该区域DNA合成增加可达到100个细胞范围，距损伤区越近，DNA合成越明显[3]；内皮细胞的迁移和分裂使损伤区内膜得以重建。内膜重建所需时间与损伤剥脱的程度有关；5～8个细胞范围的重建需要48小时左右；更广泛的剥脱时，细胞再生迁移可持续数天或数周，并且在未完全覆盖时，内皮细胞就停止其迁移和增殖。内皮增生的最后阶段以细胞形态改变为特征，再生的细胞胞体大、胞浆有突起，胞核也大。无疑内皮再生对于受损的血管内膜修复其结构和功能有着积极的意义。然而近年来越来越多的实验现象和证据表明，再生EC对动脉粥样硬化(AS)和再狭窄起着不可忽视的作用[4，5]。大面积、严重的EC损伤或剥脱(如血管成形术后)内皮再生可形成新内膜；而反复少量的内皮损伤或剥脱意味着反复出现内皮再生、再生内皮又可被损伤，这种状况在很大程度上将找造成内皮功能紊乱[6]。已有的资料证实，再生内皮与正常内皮确实存在某些生化成分和功能上的差异[7，8]。这种差异意味着再生内皮不可能实现正常内皮的某些功能、或具有某些异常的功能，这可能是内皮功能紊乱引起AS和再狭窄细胞学基础。
, 百拇医药
3 再生内皮的结构和功能改变
再生EC的结构出现改变是其功能改变的基础。已有实验证实，在内皮损伤后再生内皮细胞超微结构的改变包括细胞的微丝、微管和中心体的变化[9]。对再生内皮细胞和正常内皮细胞的细胞骨架进行比较表明，正常情况下EC的肌动蛋白作为细胞周边的网状结构而存在，而在再生内皮细胞中可出现应激性纤维，尤其在受到致裂源的刺激时，应激性纤维的排列发生明显改变。如当内皮剥脱时，再生内皮中的应激性纤维明显朝向剥脱区[10]。一般认为应激性肌动蛋白纤维是EC中所固有的细胞器，是在某些不恰当因素的作用下、或在某种病理状态下重新进行的适应性排列。这种排列的改变意味着将出现细胞迁移，并决定其迁移的方向。在内皮剥脱后所出现的再生内皮细胞中，细胞骨架的重排对内膜的修复起着非常重要的作用。这种重排还受到许多因素和邻近细胞的增殖、细胞外基质成分和一些可溶性分子的调节。
再生EC结构的改变必然伴随其功能的改变，包括EC的通透性、对血管舒缩反应性调节、促凝和纤溶系统功能、血管平滑肌细胞生长刺激和抑制以及细胞外基质的合成等、而这些功能的改变是AS和再狭窄病变形成的重要基础。最近Alvarez等[11]雌激素对内皮细胞凋亡的影响时发现，当内皮细胞的更新率增加时可出现内皮细胞功能紊乱；更新率的增加意味着细胞凋亡和再生速度增高，因此这时内皮细胞功能的紊乱不仅是凋亡增加所引起，更可能是再生速度增加时内皮细胞本身功能发生改变的结果。
, http://www.100md.com
4 再生内皮细胞表型改变的病理生理意义
众所周知高胆固醇血症是AS的重要危险因素。内皮细胞对胆固醇有积极主动的代谢调节。在体外培养的EC能够摄取外源性胆固醇，然后在EC胞体内的固醇27-羟化酶作用下生成27-羟化胆固醇及其氧化产物3β-羟基5-胆淄烯酸，该产物很容易转运出细胞外。体内EC能摄取血液中的部分胆固醇，以同样的代谢方式处理胆固醇，将代谢产物转移到血液中，然后经肝脏进一步代谢变成胆汁酸排出体外。Day等[12]报道，当球囊剥脱内皮11～15周后，再生内皮细胞摄取3H-胆固醇明显高于去内皮区和假手术组，即再生内皮比正常内皮和损伤内皮更多地摄入胆固醇。对胆固醇酯的代谢研究表明再生内皮分解胆固醇的能力明显低于假手术组。胆固醇的摄取增加而分解代谢减少，是再生内皮对胆固醇代谢与正常内皮有明显区别的表型改变特征，它将导致胆固醇在新内膜下的积聚，被单核-巨噬细胞或平滑肌细胞过多摄入便形成泡沫细胞。Gorog等[13]用激光损伤内膜，14周时再生内皮对125I-LDL的摄取是正常内皮的两倍，到16周内皮再生更完整时对125I-LDL的摄取是正常内皮的5倍，说明新内膜下的胆固醇积聚与再生内皮对胆固醇的摄取增加有直接的关系。
, http://www.100md.com
再生内皮对胆固醇酯的摄取增加可能与脂蛋白同细胞外基质的结合增加有关。细胞外基质参与多种细胞反应的调节，也可能是细胞的一种代偿机制。它在细胞分化、炎症反应、凝血与纤溶、细胞与细胞之间的相互联系以及一些可溶性分子的主动转运等方面都起着不可忽视的作用。在血管壁，细胞外基质如蛋白聚糖(PG)影响着血管壁细胞与血液细胞之间的联系。脂质可通过改变血管的PG代谢而发挥致AS作用，早期AS病变如存在PG的合成增加则会促进AS病变的发展[14]。血管壁PG可来源于EC或平滑肌细胞(SMC)，但两种细胞合成的成分有些区别，EC主要合成硫酸肝素(HS)，而SMC主要合成硫酸软骨素(CS)和硫酸角质素(DS)。球囊剥脱后形成的新内膜中PG的合成释放明显增加，其种类和分布也发生明显改变。Ismail等[15]报道这些PG可同时来源于EC和SMC，其中75%的PG与中-内层结合，多以较大的分子量呈多聚体形式存在，而且高分子的PG中HS的增加比例更明显，即来源于EC的PG增加占了较高的分量。新内膜中的CS来源于SMC和再生EC，这种CS的链比正常要长，提示细胞内合成CS的基因激活位点发生改变，或其蛋白释放前的修饰加工过程有异常。再生EC合成释放细胞外基质的量和成分发生改变，无疑有助于AS和再狭窄血管的重塑过程，也影响细胞间可溶性分子对血管舒缩反应性、平滑肌细胞增殖和迁移的调节。
, 百拇医药
内皮细胞通过合成和释放一些血管活性物质来调节血管的舒缩反应性。这些物质有的引起血管收缩如内皮素-1(ET-1)，有的引起血管舒张如一氧化氮(NO)。NO是具有很高活性的信使分子，能自由地扩散于膜性结构。在血管EC，NO由L-精氨酸在NO合成酶(NOS)催化下生成。当进入SMC时与细胞内特殊的靶分子自由而发挥其生理功能，如当与胞内鸟苷酸环化酶卟啉环上的铁原子结合时该酶被激活，产生环磷酸鸟苷(cGMP)，通过cGMP的升高导致血管舒张。调节这一生理过程的关键酶是EC中的NOS。自从1990年获得NOS的单克隆抗体和多克隆抗体、继而在1992年克隆了牛和人的NOS cDNA以来，NOS的分子生物学研究对血管医学的研究起了很大的推动作用。已知牛的NOS基因含26个外显子和25个内含子，在170和240碱基对上游分别有两个转录起始位点。其蛋白产物NOS可分为结构型和诱导型两类，前者可被钙离子-钙调蛋白复合物激活并在瞬间产生NO；相反，后者在正常情况下并不激活，只有当某些细胞因子激活后才可表达其活性，但一旦被激活，则可持续产生大量NO。EC中的NOS可被蛋白激酶磷酸化所调节，一旦被磷酸化后，则在细胞内改变其位置，而且活性也明显降低。
, http://www.100md.com
再生EC所调节的血管舒张反应性降低往往伴随着有其它物质的合成与释放改变。Krejcy等[16]在最近的实验中报道，家兔血管内膜球囊拉伤4周后取髂动脉进行孵育，发现增厚的新内膜存在血管内皮依赖性舒张反应性降低；同时用免疫组化的方法检测再生内皮表面的血管细胞粘附分子(vascular cell adhesion molecule-1,VCAM-1)和CD31，发现两者均有明显表达。VCAM-1是EC合成释放的免疫球蛋白，在正常情况下EC不表达或只有极微量的表达，当在炎性因子如IL-1、肿瘤坏死因子(TNF)或(LPS)作用下可大量表达，因此VCAM-1的表达增加一方面是EC炎性激活的重要标志，提示有炎性因子的刺激，EC处于激活状态，此时EC本身可合成IL-1、TNF等，增加巨噬细胞的浸润迁移到内膜下，直接吞噬脂质变成泡沫细胞，产生血小板源性生长因子(PDGF)等生长因子刺激SMC增殖和迁移；另一方面，VCAM-1的表达本身是内皮细胞表型改变的重要标志。
EC通过旁/自分泌功能影响血管壁SMC生长增殖的因素是复杂的，但不外乎两类，一类是生长刺激性因素如ET-1，PDGF等，另一类是生长抑制性因素如NO，降钙素基因相关蛋白(CGRP)等。正常情况下内膜中的EC可通过这两类物质之间的平衡来调控SMC的增殖和迁移。内膜受损后EC产生ET-1、PDGF等增加，而产生NO，CGRP等减少，这是内膜剥脱后SMC增殖和迁移形成新内膜的重要机制之一。然而再生EC已覆盖的情况下仍有SMC明显增殖，提示再生EC存在这种功能紊乱。
, http://www.100md.com
影响EC再生的因素是复杂的，体内有调控EC再生的多种机制。在体内，内膜的损伤方位与内皮再生的速度有很大的关系，损伤的方向与血管的长轴方向一致时，内膜再生修复的速度很快，这种快速的内皮细胞再生修复对防止SMC的过度增殖有利[17]。然而Koo等[1]应用体外器官培养的方法，研究内皮对平滑肌细胞增殖的影响，发现内膜剥脱后7天的血管孵育液对平滑肌细胞增殖的刺激明显高于刚剥脱组和非剥脱组，可能是由于再生内皮细胞合成某些可溶性分子刺激的结果。体外内皮细胞的培养表明，细胞增殖不依赖于外源性生长因子的加入，因此推测EC的再生增殖过程是细胞本身内在的信号传递所导致。重要的是EC本身能产生许多可溶性因子促进增殖和迁移，尤其当细胞处于再生增殖状态时；应用细胞松弛素B(cytochalasin B)能同时抑制EC的再生增殖和迁移，可能是抑制细胞从G0期到G1期的结果[17]。
5 问题与展望
, 百拇医药
血管内皮损伤后，再生EC对内膜的修复极为关键。然而再生EC在修复内膜的同时，也可能由于其功能表型的改变而促进某些血管病变的发生发展。因此，未来针对AS和再狭窄等的防治策略，就应该强调在EC加快再生和内膜修复的同时，使其功能表型正常，即强调结构修复和功能修复的同步化。要达到这一目标，有许多问题尚待解决，主要有以下几个方面：(1)建立再生EC的体内外实验研究模型和再生EC与正常EC的简便鉴别方法；(2)进一步研究再生EC表型改变在各种病理过程中的作用及其机制，研究再生EC与正常EC的结构表型和功能表型与细胞的基因表型之间的相互关系及其病理生理意义；(3)寻找促使再生EC尽快恢复正常表型的药物或干预措施，为血管损伤性疾病的临床防治提供一条新的途径。
参考文献
[1] Koo EWY,Gotlieb A.Endothelial stimulation of intimal cell proliferation in a porcine organ culture[J].Am J Pathology,1989,134(3):497
, 百拇医药
[2] 汤 健，唐朝枢主编.内皮细胞和平滑肌细胞的相互关系及其在动脉粥样硬化发病中的意义.《心肺内分泌学》[M].北京：北京科学技术出版社，1991.42-45
[3] Schwartz SM,Haudenschild CC,Eddy EM.Endothelial regeneration.I:
Quantitative analysis of intial stages of endothelial regeneration in rat aortic
intima[J].Lab Invest,1978,38:568
[4] Azuma H,Niimi Y,Terada T,et al.Accerated endothelial regeneration and intimal hyper-plasia following a repleated denudation of rabbit cartid arteries:morphological and immunohisto-chemical studies[J].Clin Exp Pharmacol Physiol,1995,22(10):748
, 百拇医药
[5] Gohra H,McDonald TO,Verrier ED,et al.Endothelial loss and regeneration in a model of transplant arteriosclerosis[J].Transplantation,1995,60(1):96
[6] Niimi Y,Azuma H,Hirakawa K.Repeated endothelial removal augments intimal thicking and attenuates EDRF release[J].Am J Physiol,1994,266(4pt2):H1348
[7] Shimokawa H,Aarhus LL,Vanhoutte.Porcine coronary arteries with regenerated endothelium have a reduced endothelium-dependent responsiveness to aggrega-ting platelets and serotonin[J].Circ Res,1987,61:265
, http://www.100md.com
[8] Cox RH,Haas KS,Moisey DM,et al.Effects of endothelium regene-ration on canine coronary artery function[J].Am J Physiol,1989,257:H1681
[9] Wong MK,Gotlieb AI.Control of reendothelialization:the importance of endothe-lial microfilaments,microtubules and centrosomes in endothelail locomotion[J].Surv Synth Pathol Res,1985,4(5-6):341
[10] Gabbiani G,Gabbiani F,Lombardi D,et al.Organization of actin cytoskeleton in normal and regenerating arteral endothelial cells[J].Proc Natl Acad Sci USA,1983,80(8):2361
, 百拇医药
[11] Alvarez RJ,Gips SJ,Moldovan N,et al.17beta-estradiol inhibits apopto-sis of endothelial cells[J].Biochem Biophys Res Commun,1997,237(2):372
[12] Day AJ,Alavi M,Moore S.Inflex of [3H,14C]cholesterol-labelled lipoprotein into re-endothelialized and de-endothelialized areas of ballooned aortas in normal-fed and cholersterol-fed rabbits[J].Atherosclerosis,1985,55(3):339
[13] Gorog P,Shafi S.Increased accumulation of lipoprotein and cholesterol in reendo-thelialized rat cartid artery laser damage[J].Atherosclerosis,1985,57(1):33
, http://www.100md.com
[14] Alavi MZ,Galis Z,Li Z,et al.Dietary alterations of plasma lipoproteins influence their interactions with proteoglycan enriched extracts from neointima of normal and injured aorta of rabbit[J].Clin Invest med,1991,14:419
[15] Ismail NAE,Wasty F,Moore S,et al.Injury-induced alterations in newly synthesized sulphated proteoglycans from rabbit arterial neointima covered by rege-nerated endothelium[J].Int J Exp Path,1996,78:71
, 百拇医药 [16] Krejcy K,Schwarzacher S,Ferber W,et al.Expression of VCAM-1 in rabbit iliac arteries is associated with vasodilator dysfunction of regenerated endothelium following balloon injury[J].Atherosclerosis,1996,122:59
[17] Schwartz SM,Gajdusek CM,Reidy MA,et al.Maintenance of integrity in aortic endothelium[J].Fed Proc,1980,39(9)2618
收稿日期：1998-06-16
修回日期：1999-07-05, 百拇医药