血管内皮的通透性与心血管疾病
作者：谭晓燕
单位：谭晓燕(国医学科学院阜外心血管病医院 100037)
关键词：
首都医药000133 在正常情况下，内皮细胞通过细胞间连接等结构严格限制血液中生物大分子的通过而发挥其屏障作用〔1〕，但在某些生理或病理情况下屏障功能受损，通透性可以大幅度地增加，即细胞间缝隙形成等，使血液中的生物大分子通过，进入内皮下组织或组织间隙。
内皮通透性的重要结构基础是细胞间连接，它们由连接于质膜下微丝网的复杂的跨膜蛋白网构成，分为紧密连接、缝隙连接和粘附连接。缝隙连接的功能与相邻动脉内皮细胞间的生化信息相关，而紧密连接和粘附连接则是物质扩散转运的部位、即细胞旁扩散。炎症介导因子如α-凝血酶，组织胺所致内皮通透性增加伴随以细胞变圆和细胞间缝隙形成，表明细胞旁扩散是物质运输的主要径路；另一径路为受体或胞饮方式激活的内吞作用，它对内皮通透性增加的作用尚待研究。
, 百拇医药
细胞旁转运：
细胞旁转运的调节与使内皮细胞间或内皮细胞与细胞外基质相锚定，从而保持了内皮完整性的肌动蛋白系统相关〔2〕。
不论是内皮细胞还是上皮细胞的紧密连接，均包含有一种蛋白质ZO-1，对紧密连接的形成十分重要。在内皮细胞，与肌动蛋白微丝相关的ZO-1通过肌动蛋白分布的变化影响紧密连接对物质穿行的限制性，而肌动蛋白丝的破坏则使紧密连接发生变化及细胞形状改变，进一步致内皮细胞对白蛋白通透性的增加。紧密连接及粘附连接的完整性也被cadherins即一族细胞间粘合分子所调节。它保障Ca2+依赖性细胞间粘合，并通过肌动蛋白结合蛋白(vinculin、α-actinim和catenins)与肌动蛋白相连，保障内皮的屏障功能。
内皮细胞与基质间的病理性改变也影响内皮屏障的完整性。Integrins是一族跨膜受体，起连接细胞内骨架蛋白(如肌动蛋白、vinculin、tatin、α-actinin)和细胞外基质蛋白的作用。它和细胞骨架蛋白的结合可使肌动蛋白再分布，进而影响内皮细胞与基质间的相互作用；而与基质蛋白的结合则通过“出一至一进”信号机制使细胞内骨架蛋白重构。
, 百拇医药
由炎症介导因子引起的内皮通透性的增加是通过细胞收缩和回缩致内皮细胞间缝隙形成所致。
ATP和Ca2+可引起与肌球蛋白轻链(MLC)磷酸化相关的细胞收缩；而肌球蛋白轻链激酶(MLCK)伪底物肘则抑制ATP/Ca2+介导的细胞收缩，表明MLCK诱导的MLC的磷酸化对收缩反应的重要作用。内皮的肌动-肌球蛋白收缩机制成为向心性张力(细胞-细胞间及细胞-基质间结合力的反作用力)的基础。由介导因子所引起的MLC磷酸化的增加导致内皮收缩性及张力的增加，从而致内皮通透性的增加。
与细胞收缩的激活相比，细胞被动回缩的发生则不依赖于MLCK而致细胞间缝隙形成。这个过程可被蛋白激酶C(PKC)和酷氨酸激酶(TK)引起的结合蛋白(如vinculin和talin)的磷酸化所调节。Vinculin，分布于肌动蛋白 的末端与细胞膜间，可传递张力至细胞膜，使经在磷酸化的条件下调节细胞间的彼此回缩。Talin与vinculin和integrin相互作用，调节细胞从基质中回缩。PKC也使caldesmon和vinentin磷酸化，后二者为另二个对细胞形态影响很重要的内皮细胞骨架蛋白。故某些骨架蛋白的磷酸化可引起细胞间及细胞-基质间的连接减弱，从而致细胞回缩和细胞间缝隙形成。
, 百拇医药
囊泡介导的跨膜转运：
内皮的囊泡在白蛋白、胰岛素、转铁蛋白等的转运中发挥重要作用。例如白蛋白可吸附到细胞膜管腔面的小凹处或与特异的白蛋白受体相结合，然后小凹进一步向胞质回缩，从质膜上箍断形成细胞内独立的小泡，待转运至基膜侧细胞膜，将其释放至内皮下间隙。该转运对肿胀及静水压的跨膜压差，转运分子的大小并不敏感。
第二信使对内皮屏障功能的调节：
一些炎症介导因子如α-凝血酶，组织胺通过与它们在内皮细胞上的相应受体的结合，激活第二信使途径。 受体激活导致细胞膜上的G蛋白激活，继而激活PI-磷脂酸C。后者的底物主要有PIP2、IPI和PI。只有PI-磷脂酶C介导的PIP2的水解可产生两种细胞内第二信使，即Ca2+移动性因子Ins(1，4，5)P3和PKC激活介导因子DAG。而PIP和PI的水解产生DAG，但不产生Ins(1，4，5)P3。Ins(1，4，5)P3与内质网上的受体结合使贮存于其中的Ca2+释放入胞浆。Ca2+与DAG均可激活包括PKC在内的多种相关物质，从而调整内皮的通透性。对内皮通透性的研究主要从细胞水平及大体水平两方面进行。①细胞水平：将从鼠主动脉分离出的内皮细胞置于含有内皮细胞生长物质的培养基中，待这些细胞融合后冲洗两次，然后孵育48小时使其处于静息状态。经14C标记的化合物如LDL处理后计数14C-LDL进入细胞内的情况。②大体水平：分别穿刺雄性鼠的右颈动脉、右股动脉和左股静脉，并各置入一鞘管。大分子示踪剂如HRP以每100g体重10mg的剂量注射入左股静脉，经一预定的时间后(在不同的实验分11，31，51)，静脉内注射0.2ml肝素(5000μ/ml)以预防血管内凝血，随即予以大量的戊巴比妥钠。将颈动脉管连接于一压力储存器，立即在110mmHg的压力下灌注肝素化的磷酸盐溶液(PBS)，直到它在排出口(左股静脉，右股动脉)流出(约20S)。接着灌注液改为固定液，在相同的压力下每分钟进15ml，共计101。主动脉根部和膈间的主动脉被切下，在室温下浸于固定液中2-3小时。然后沿长轴切开，内皮细胞朝上，在培养基中培养1小时，再经DAB反应和苏木染色后，进行包埋及用超薄切片机进行切片，在电镜下观察单位时间内HRP进入单位面积的内皮下间隙的情况。
, http://www.100md.com
内皮通透性的增加是很多疾病发生、发展的重要机制。
1. 参与动脉粥样硬化的形成：在正常情况下，动脉血管内皮细胞通过细胞间连接等发挥其屏障作用，阻止低密度脂蛋白(LDL)进入内皮下组织。但在一些危险因素情况下如高血压、糖尿病、吸烟、高血脂等均可提高动脉内皮的细胞代谢〔3～5〕，使细胞有丝分裂和死亡率增加，致这些细胞间的连接短暂开放，细胞间缝隙形成〔6〕，内皮通透性明显提高，氧化的LDL进入内皮下组，并进一步促进单核细胞对内皮的粘附及血管平滑肌增殖等〔7～9〕，从而导致动脉粥样硬化形成。
2. 参与心肌水肿的发生：心肌缺血再灌注后，冠状动脉局部内皮细胞受损〔10〕，细胞间缝隙形成，通透性明显增加，大量蛋白分子进入组织间隙，从而使组织胶体渗透压增加，心肌组织水肿加重。大量沉积的蛋白分子于心肌梗死恢复期刺激成纤维细胞分泌胶原纤维，增加局部组织的硬度，降低心肌的顺应性，从而影响心脏的舒张功能。
, 百拇医药
3. 参与肺水肿的发生：在某些疾病如急性左心衰时可致肺部感染，炎症介导因子如α-凝血酶，组织胺等使肺血管内皮细胞变圆，细胞间缝隙形成，同时在高肺循环压力下，血管内水分等渗入内皮下组织，导致肺水肿，使气体交换下降，血氧含量降低和/或二氧化碳储留。
4. 参与药物所致的局部组织水肿：钙拮抗剂可扩张毛细血管前血管，使内皮细胞间缝隙形成，通透性增加，血管内水分等进入内皮下组织致踝部水肿。
因此造成内皮通透性增加的如高血压、糖尿病、吸烟、高血脂、炎症等可造成包括冠心病在内的多种心血管疾病的发生，使增加的内皮通透性降至正常水平的机制显得至关重要，它是否与包括膜受体及膜蛋白在内的多级信号传递系统的功能下调有关成为我们新的课题。
参考文献
[1] Hazel Lum and Asrar B.Mallk:Regulation of rascular endothelial barrier function.the American Physiological Soiety 1994,1040-0605
, 百拇医药
[2] Elisabetta Dejana and Aldo Del Maschio:Molecular organization and functional regulation of cell to cell junction in the endothelium.Thrombosis and haemostaics 74(1) 309-312(1995)
[3] Yuh-Lien Chen,Kung-Ming Jan,Huai-San Liu,Shu Chien:Vltrastructural studies on macromolecular permeability in relation to endothelial cell turnover.Atherosclerosis 118(1995) 89-104
[4] Yuh-Lien Cher,Kung-Ming Jan,Huai-San Lin,Shu Chien:Relationship between endothelial all turnover and permeability to horseradish peroxidase.Atherosclerosis 133(1997)7-14
, 百拇医药
[5] K.A.Roberts,A.A.Rezai,K.E.Pinkerton,J.C.Rutledge:Effect of erwironmental tobauo smoke on LDL acwmulation in the artery wall.American Heart Association May-20,1996
[6] Harolal F.Dvorak,Lawrence F.Brown,Michacl,and Ann M.Dvorak:Vascular permeability factor/vascular endothelial growth factor,Microvascular hyperpoermeability and angiogenesis.Ameviean journal of Patbology,Vol.146,No.5 May 1995
[7] Maria M.Ramirez,David D.Kim,and Walter N.Duran:Proteinkinase C modulates microvascular permeability thvough nitric oxide synthase.the American Physiological Society 1996.363-6135
, 百拇医药
[8] Klaus Juul,lars B.Nielsen,Klaus Munkhotm,Steen Stender,Borge G.Nordestgard:Dxidation of plasma low-density lipoprotein auelerates its awumulation and degradation in the arterial wall in vivo.American Heart Association,April 9,1996
[9] Shanthini Rangaswany,Marc S.Penn,Gerald M.Saidel,Guy M.Chisolm:Exogenou oxidud low-density lipoprotein injures and atters the barrier function of endothelium in rats in wvo.American Heart Association Octomber-15 1997
[10] P.H.E,B.Liu,and F.E.Curry:Effect of nitric oxide synthase inhibitors on endothelial 〔Ca2+〕,and microvessel permeability.the American Physiological society 0363-6135/97
收稿日期：1999-11-03, http://www.100md.com
单位：谭晓燕(国医学科学院阜外心血管病医院 100037)
关键词：
首都医药000133 在正常情况下，内皮细胞通过细胞间连接等结构严格限制血液中生物大分子的通过而发挥其屏障作用〔1〕，但在某些生理或病理情况下屏障功能受损，通透性可以大幅度地增加，即细胞间缝隙形成等，使血液中的生物大分子通过，进入内皮下组织或组织间隙。
内皮通透性的重要结构基础是细胞间连接，它们由连接于质膜下微丝网的复杂的跨膜蛋白网构成，分为紧密连接、缝隙连接和粘附连接。缝隙连接的功能与相邻动脉内皮细胞间的生化信息相关，而紧密连接和粘附连接则是物质扩散转运的部位、即细胞旁扩散。炎症介导因子如α-凝血酶，组织胺所致内皮通透性增加伴随以细胞变圆和细胞间缝隙形成，表明细胞旁扩散是物质运输的主要径路；另一径路为受体或胞饮方式激活的内吞作用，它对内皮通透性增加的作用尚待研究。
, 百拇医药
细胞旁转运：
细胞旁转运的调节与使内皮细胞间或内皮细胞与细胞外基质相锚定，从而保持了内皮完整性的肌动蛋白系统相关〔2〕。
不论是内皮细胞还是上皮细胞的紧密连接，均包含有一种蛋白质ZO-1，对紧密连接的形成十分重要。在内皮细胞，与肌动蛋白微丝相关的ZO-1通过肌动蛋白分布的变化影响紧密连接对物质穿行的限制性，而肌动蛋白丝的破坏则使紧密连接发生变化及细胞形状改变，进一步致内皮细胞对白蛋白通透性的增加。紧密连接及粘附连接的完整性也被cadherins即一族细胞间粘合分子所调节。它保障Ca2+依赖性细胞间粘合，并通过肌动蛋白结合蛋白(vinculin、α-actinim和catenins)与肌动蛋白相连，保障内皮的屏障功能。
内皮细胞与基质间的病理性改变也影响内皮屏障的完整性。Integrins是一族跨膜受体，起连接细胞内骨架蛋白(如肌动蛋白、vinculin、tatin、α-actinin)和细胞外基质蛋白的作用。它和细胞骨架蛋白的结合可使肌动蛋白再分布，进而影响内皮细胞与基质间的相互作用；而与基质蛋白的结合则通过“出一至一进”信号机制使细胞内骨架蛋白重构。
, 百拇医药
由炎症介导因子引起的内皮通透性的增加是通过细胞收缩和回缩致内皮细胞间缝隙形成所致。
ATP和Ca2+可引起与肌球蛋白轻链(MLC)磷酸化相关的细胞收缩；而肌球蛋白轻链激酶(MLCK)伪底物肘则抑制ATP/Ca2+介导的细胞收缩，表明MLCK诱导的MLC的磷酸化对收缩反应的重要作用。内皮的肌动-肌球蛋白收缩机制成为向心性张力(细胞-细胞间及细胞-基质间结合力的反作用力)的基础。由介导因子所引起的MLC磷酸化的增加导致内皮收缩性及张力的增加，从而致内皮通透性的增加。
与细胞收缩的激活相比，细胞被动回缩的发生则不依赖于MLCK而致细胞间缝隙形成。这个过程可被蛋白激酶C(PKC)和酷氨酸激酶(TK)引起的结合蛋白(如vinculin和talin)的磷酸化所调节。Vinculin，分布于肌动蛋白 的末端与细胞膜间，可传递张力至细胞膜，使经在磷酸化的条件下调节细胞间的彼此回缩。Talin与vinculin和integrin相互作用，调节细胞从基质中回缩。PKC也使caldesmon和vinentin磷酸化，后二者为另二个对细胞形态影响很重要的内皮细胞骨架蛋白。故某些骨架蛋白的磷酸化可引起细胞间及细胞-基质间的连接减弱，从而致细胞回缩和细胞间缝隙形成。
, 百拇医药
囊泡介导的跨膜转运：
内皮的囊泡在白蛋白、胰岛素、转铁蛋白等的转运中发挥重要作用。例如白蛋白可吸附到细胞膜管腔面的小凹处或与特异的白蛋白受体相结合，然后小凹进一步向胞质回缩，从质膜上箍断形成细胞内独立的小泡，待转运至基膜侧细胞膜，将其释放至内皮下间隙。该转运对肿胀及静水压的跨膜压差，转运分子的大小并不敏感。
第二信使对内皮屏障功能的调节：
一些炎症介导因子如α-凝血酶，组织胺通过与它们在内皮细胞上的相应受体的结合，激活第二信使途径。 受体激活导致细胞膜上的G蛋白激活，继而激活PI-磷脂酸C。后者的底物主要有PIP2、IPI和PI。只有PI-磷脂酶C介导的PIP2的水解可产生两种细胞内第二信使，即Ca2+移动性因子Ins(1，4，5)P3和PKC激活介导因子DAG。而PIP和PI的水解产生DAG，但不产生Ins(1，4，5)P3。Ins(1，4，5)P3与内质网上的受体结合使贮存于其中的Ca2+释放入胞浆。Ca2+与DAG均可激活包括PKC在内的多种相关物质，从而调整内皮的通透性。对内皮通透性的研究主要从细胞水平及大体水平两方面进行。①细胞水平：将从鼠主动脉分离出的内皮细胞置于含有内皮细胞生长物质的培养基中，待这些细胞融合后冲洗两次，然后孵育48小时使其处于静息状态。经14C标记的化合物如LDL处理后计数14C-LDL进入细胞内的情况。②大体水平：分别穿刺雄性鼠的右颈动脉、右股动脉和左股静脉，并各置入一鞘管。大分子示踪剂如HRP以每100g体重10mg的剂量注射入左股静脉，经一预定的时间后(在不同的实验分11，31，51)，静脉内注射0.2ml肝素(5000μ/ml)以预防血管内凝血，随即予以大量的戊巴比妥钠。将颈动脉管连接于一压力储存器，立即在110mmHg的压力下灌注肝素化的磷酸盐溶液(PBS)，直到它在排出口(左股静脉，右股动脉)流出(约20S)。接着灌注液改为固定液，在相同的压力下每分钟进15ml，共计101。主动脉根部和膈间的主动脉被切下，在室温下浸于固定液中2-3小时。然后沿长轴切开，内皮细胞朝上，在培养基中培养1小时，再经DAB反应和苏木染色后，进行包埋及用超薄切片机进行切片，在电镜下观察单位时间内HRP进入单位面积的内皮下间隙的情况。
, http://www.100md.com
内皮通透性的增加是很多疾病发生、发展的重要机制。
1. 参与动脉粥样硬化的形成：在正常情况下，动脉血管内皮细胞通过细胞间连接等发挥其屏障作用，阻止低密度脂蛋白(LDL)进入内皮下组织。但在一些危险因素情况下如高血压、糖尿病、吸烟、高血脂等均可提高动脉内皮的细胞代谢〔3～5〕，使细胞有丝分裂和死亡率增加，致这些细胞间的连接短暂开放，细胞间缝隙形成〔6〕，内皮通透性明显提高，氧化的LDL进入内皮下组，并进一步促进单核细胞对内皮的粘附及血管平滑肌增殖等〔7～9〕，从而导致动脉粥样硬化形成。
2. 参与心肌水肿的发生：心肌缺血再灌注后，冠状动脉局部内皮细胞受损〔10〕，细胞间缝隙形成，通透性明显增加，大量蛋白分子进入组织间隙，从而使组织胶体渗透压增加，心肌组织水肿加重。大量沉积的蛋白分子于心肌梗死恢复期刺激成纤维细胞分泌胶原纤维，增加局部组织的硬度，降低心肌的顺应性，从而影响心脏的舒张功能。
, 百拇医药
3. 参与肺水肿的发生：在某些疾病如急性左心衰时可致肺部感染，炎症介导因子如α-凝血酶，组织胺等使肺血管内皮细胞变圆，细胞间缝隙形成，同时在高肺循环压力下，血管内水分等渗入内皮下组织，导致肺水肿，使气体交换下降，血氧含量降低和/或二氧化碳储留。
4. 参与药物所致的局部组织水肿：钙拮抗剂可扩张毛细血管前血管，使内皮细胞间缝隙形成，通透性增加，血管内水分等进入内皮下组织致踝部水肿。
因此造成内皮通透性增加的如高血压、糖尿病、吸烟、高血脂、炎症等可造成包括冠心病在内的多种心血管疾病的发生，使增加的内皮通透性降至正常水平的机制显得至关重要，它是否与包括膜受体及膜蛋白在内的多级信号传递系统的功能下调有关成为我们新的课题。
参考文献
[1] Hazel Lum and Asrar B.Mallk:Regulation of rascular endothelial barrier function.the American Physiological Soiety 1994,1040-0605
, 百拇医药
[2] Elisabetta Dejana and Aldo Del Maschio:Molecular organization and functional regulation of cell to cell junction in the endothelium.Thrombosis and haemostaics 74(1) 309-312(1995)
[3] Yuh-Lien Chen,Kung-Ming Jan,Huai-San Liu,Shu Chien:Vltrastructural studies on macromolecular permeability in relation to endothelial cell turnover.Atherosclerosis 118(1995) 89-104
[4] Yuh-Lien Cher,Kung-Ming Jan,Huai-San Lin,Shu Chien:Relationship between endothelial all turnover and permeability to horseradish peroxidase.Atherosclerosis 133(1997)7-14
, 百拇医药
[5] K.A.Roberts,A.A.Rezai,K.E.Pinkerton,J.C.Rutledge:Effect of erwironmental tobauo smoke on LDL acwmulation in the artery wall.American Heart Association May-20,1996
[6] Harolal F.Dvorak,Lawrence F.Brown,Michacl,and Ann M.Dvorak:Vascular permeability factor/vascular endothelial growth factor,Microvascular hyperpoermeability and angiogenesis.Ameviean journal of Patbology,Vol.146,No.5 May 1995
[7] Maria M.Ramirez,David D.Kim,and Walter N.Duran:Proteinkinase C modulates microvascular permeability thvough nitric oxide synthase.the American Physiological Society 1996.363-6135
, 百拇医药
[8] Klaus Juul,lars B.Nielsen,Klaus Munkhotm,Steen Stender,Borge G.Nordestgard:Dxidation of plasma low-density lipoprotein auelerates its awumulation and degradation in the arterial wall in vivo.American Heart Association,April 9,1996
[9] Shanthini Rangaswany,Marc S.Penn,Gerald M.Saidel,Guy M.Chisolm:Exogenou oxidud low-density lipoprotein injures and atters the barrier function of endothelium in rats in wvo.American Heart Association Octomber-15 1997
[10] P.H.E,B.Liu,and F.E.Curry:Effect of nitric oxide synthase inhibitors on endothelial 〔Ca2+〕,and microvessel permeability.the American Physiological society 0363-6135/97
收稿日期：1999-11-03, http://www.100md.com