早期動脈粥樣硬化血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷機制研究進(jìn)展

蘆鳳琴 (山東章丘市中醫(yī)醫(yī)院 250200)

自Ross提出動脈粥樣硬化(AS)發(fā)病機制的“損傷反應(yīng)假說”以來，血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷在AS的形成與發(fā)展中的地位日趨受到關(guān)注。糖尿病、高血脂和高血壓等多種疾病，氧化應(yīng)激以及炎癥反應(yīng)等各種相關(guān)因子作用于內(nèi)皮細(xì)胞后，致其內(nèi)皮細(xì)胞的調(diào)節(jié)血管張力、抗凝與促凝等功能障礙，血管活性物質(zhì)、細(xì)胞因子、黏附分子等分泌和表達(dá)失衡，進(jìn)一步引發(fā)AS早期事件，進(jìn)而細(xì)胞形態(tài)改變，構(gòu)成早期AS內(nèi)皮損傷的一系列特點。本文就早期動脈粥樣硬化內(nèi)皮細(xì)胞損傷機制進(jìn)行了如下綜述。

一、氧化應(yīng)激

氧化應(yīng)激是指機體或細(xì)胞內(nèi)以氧自由基為代表的氧化性物質(zhì)的產(chǎn)生與消除失衡，或外源性氧化物質(zhì)的過量攝入，導(dǎo)致氧化性物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)蓄積而易于引發(fā)氧化反應(yīng)狀態(tài)。氧自由基的大量產(chǎn)生，使自由基清除能力降低，打破了機體氧化-抗氧化能力的平衡，使血液中活性氧含量增加，形成氧應(yīng)激狀態(tài)。同時，病理條件下的活化內(nèi)皮細(xì)胞也可以產(chǎn)生大量的活性氧，由于內(nèi)皮細(xì)胞長時間直接暴露在高濃度的氧化應(yīng)激條件下，最終導(dǎo)致?lián)p傷。導(dǎo)致氧自由基大量產(chǎn)生的病理條件很多，如炎癥反應(yīng)、缺血再灌注、高血壓、糖尿病等。體外實驗證明[1]，內(nèi)皮細(xì)胞在有H2O2存在的條件下培養(yǎng)，H2O2與內(nèi)皮細(xì)胞作用8h就可以引起部分細(xì)胞死亡和凋亡。

1.炎癥反應(yīng)。近年來國內(nèi)外研究認(rèn)為，AS是一種慢性炎癥和自身免疫性疾病，炎癥是致AS發(fā)病的中介和中心環(huán)節(jié)。受損傷的內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)生功能改變和滲透性增高，血液中的單核細(xì)胞黏附在內(nèi)皮細(xì)胞損傷處進(jìn)入內(nèi)皮下，吞噬脂質(zhì)成為泡沫細(xì)胞，形成脂肪斑。血小板聚集并黏附于內(nèi)皮的損傷處。吞噬細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞及黏附于內(nèi)皮細(xì)胞損傷處的血小板釋放生長因子刺激平滑肌細(xì)胞進(jìn)入內(nèi)膜并增殖，脂肪斑變成纖維斑塊，損傷的內(nèi)皮細(xì)胞通透性改變，血漿中的低密度和極低密度脂蛋白更多地進(jìn)入內(nèi)膜，導(dǎo)致動脈粥樣硬化。實驗觀察[2]炎癥因素誘導(dǎo)大鼠動脈粥樣硬化發(fā)病過程中對血管內(nèi)皮細(xì)胞的影響，炎癥組比單純高脂AS樣病變重，與對照組相比，炎癥組動脈壁一氧化氮合酶(NOS)mRNA表達(dá)降低，血管內(nèi)皮黏附分子1(VCAM-1)mRNA及基質(zhì)溶解素(MMP7)mRNA大量顯著增高。因此炎癥刺激能夠損傷動脈血管內(nèi)皮細(xì)胞，誘導(dǎo)炎癥因子釋放增加，促進(jìn)動脈粥樣硬化的發(fā)生。

2.缺血再灌注。血管內(nèi)皮細(xì)胞是產(chǎn)生氧自由基的重要部位。缺血再灌注時，中性粒細(xì)胞與血管內(nèi)皮接觸時被激活，繼之釋放氧自由基、蛋白酶、彈性蛋白酶和膠原酶等毒性因子，這些細(xì)胞毒素破壞內(nèi)皮細(xì)胞，抑制生理性血管擴張和抗血栓形成機制，增加毛細(xì)血管通透性。再灌注時內(nèi)皮細(xì)胞大量產(chǎn)生超氧陰離子(O2-)，加之內(nèi)皮細(xì)胞(EC)表達(dá)的黏附分子和釋放的炎性介質(zhì)，可導(dǎo)致白細(xì)胞激活和黏附，并產(chǎn)生大量O2-，這些O2-是小動脈EC依賴的、一氧化氮(NO)介導(dǎo)的血管舒張反應(yīng)功能障礙的主要原因。

3.高血壓。高血壓是動脈粥樣硬化的易患因素，在去氧皮質(zhì)酮醋酸鹽(DOCA)高血壓大鼠，高血壓導(dǎo)致了內(nèi)皮細(xì)胞中四氫生物蝶呤(BH4)的減少，NOS脫耦聯(lián)，產(chǎn)生大量的活性氧(ROS)，后者進(jìn)一步氧化BH4，從而加重NOS脫耦聯(lián)，最終可能導(dǎo)致動脈粥樣硬化的產(chǎn)生。實驗[3]對DOCA高血壓大鼠主動脈血管壁中的ROS進(jìn)行了測定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其含量明顯升高，而去除血管段內(nèi)皮細(xì)胞后，ROS明顯下降，說明ROS主要來自于血管內(nèi)皮細(xì)胞。

4.高血糖。高血糖引起血管內(nèi)皮細(xì)胞DNA損傷，延緩細(xì)胞修復(fù)，促進(jìn)細(xì)胞死亡。同時受損的內(nèi)皮細(xì)胞釋放縮血管活性物質(zhì)增加，這些物質(zhì)使血管通透性增加，血漿物質(zhì)向血管壁的內(nèi)膜和中膜滲透增多，基底膜成分增加。另一方面，糖基化或氧化后的LDL易與血管膠原糖化終產(chǎn)物(AGE)結(jié)合。此變化阻止低密度脂蛋白膽固醇(LDL)彌散出血管內(nèi)膜而滯留于細(xì)胞外基質(zhì)，使單核細(xì)胞黏附于內(nèi)皮，激活和分化單核-巨噬細(xì)胞，使之?dāng)z取氧化LDL后轉(zhuǎn)變?yōu)榕菽?xì)胞。氧化LDL具有細(xì)胞毒性作用和血管活性作用，增加PAI-1和金屬蛋白酶的表達(dá)，促進(jìn)血栓形成。

二、氧化型膽固醇和氧化型低密度脂蛋白

大多數(shù)氧化型膽固醇是膽固醇自氧化的產(chǎn)物，或由細(xì)胞色素P-450參與的特異微粒體氧化產(chǎn)物。實驗證明，動脈粥樣硬化的發(fā)生與膽固醇的氧化和氧化型固醇在細(xì)胞內(nèi)的堆積有關(guān)，也是導(dǎo)致血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷的重要原因之一。

氧化型低密度脂蛋白(OX-LDL)能以比原形低密度脂蛋白快數(shù)倍的速度被單核/巨噬細(xì)胞攝取，從而形成泡沫細(xì)胞。單核/巨噬細(xì)胞上的參與這種攝取過程的受體被稱之為清道夫受體。這一重要發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致了動脈粥樣硬化形成的“修飾型脂蛋白假說”。OX-LDL具有高度細(xì)胞毒性，損傷EC，使EC生成的NOS減少，分泌一氧化氮量絕對減少，導(dǎo)致血管收縮，血小板和白細(xì)胞在內(nèi)膜損傷處黏附、聚集和激活，血管平滑肌細(xì)胞(VSMC)增殖和內(nèi)膜異常增生，降低內(nèi)源性抗AS的機制[4]。EC損傷后，其脆性增加，滲透性和黏附性變大，使更多的LDL進(jìn)入內(nèi)膜下沉積，并氧化成OX-LDL，從而形成惡性循環(huán)。

三、內(nèi)皮細(xì)胞黏附分子和細(xì)胞因子

動脈粥樣硬化是一種炎癥，其表現(xiàn)符合炎癥的普遍規(guī)律，即可見組織細(xì)胞的變性和壞死、白細(xì)胞的黏附、滲出和平滑肌細(xì)胞的增殖。細(xì)胞間黏附分子-1和血管細(xì)胞黏附分子-1在白細(xì)胞黏附于血管內(nèi)皮細(xì)胞表面并進(jìn)入內(nèi)皮下及SMC增殖中起到重要作用。一些細(xì)胞因子是細(xì)胞黏附分子表達(dá)的強效誘導(dǎo)劑，加速了AS的發(fā)生發(fā)展過程。

四、高同型半胱氨酸

國內(nèi)外大量的研究[5]已經(jīng)證明，高同型半胱氨酸血癥(Hhcy)可能通過多種機制引起血管內(nèi)皮細(xì)胞功能損傷，最主要的通過氧化應(yīng)激機制導(dǎo)致一氧化氮濃度降低及功能減退，同時通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激機制誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、未折疊蛋白反應(yīng)、影響脂質(zhì)代謝、促進(jìn)炎性介質(zhì)釋放等其他機制最終導(dǎo)致血管內(nèi)皮細(xì)胞功能損傷。

五、血流動力和血管應(yīng)力

血流動力和血管應(yīng)力不僅在維持血管穩(wěn)態(tài)中起重要作用，也是心血管疾病的病理啟動因子。這些力影響內(nèi)皮細(xì)胞的形態(tài)、排列、遷移、增殖和凋亡，引起內(nèi)皮細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)和細(xì)胞間連接發(fā)生變化，調(diào)節(jié)血管活性物質(zhì)、生長因子、黏附分子等的合成、分泌及表達(dá)。

在體內(nèi)，血管內(nèi)皮細(xì)胞持續(xù)暴露于3種不同的機械力：血流與管壁摩擦產(chǎn)生的平行于管壁的切線應(yīng)力即剪切應(yīng)力、垂直于管壁的環(huán)形張力和靜水壓。其中剪切應(yīng)力對于動脈粥樣硬化斑塊的灶性形成具有重要影響。剪切應(yīng)力學(xué)說[6]認(rèn)為，均勻的層流剪切應(yīng)力可選擇性地誘導(dǎo)內(nèi)皮“粥樣硬化保護性”基因的表達(dá)，從而作用于局部以抵消全身性危險因素的有害作用。血流動力學(xué)因素異常出現(xiàn)層流剪切應(yīng)力不均勻，內(nèi)皮細(xì)胞分泌抗動脈粥樣硬化分子減少，這時高膽固醇血癥、高同型半胱氨酸血癥等危險因素的持續(xù)作用即可促使動脈粥樣硬化病變發(fā)生。

六、腎素-血管緊張素系統(tǒng)(RAS)

在生理情況下，低濃度的血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)能維持血管的構(gòu)造和張力；在病理情況下AngⅡ的濃度升高，可導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞損傷。其機制為：AngⅡ可增加血管內(nèi)皮細(xì)胞或內(nèi)膜的通透性，有助于脂質(zhì)的沉積和有害物質(zhì)的侵入；激活NFkB，促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)MCP1等因子，加重炎癥反應(yīng)；激活細(xì)胞膜表面的NADH/NADPH氧化酶，導(dǎo)致氧化應(yīng)激，改變內(nèi)皮細(xì)胞的氧化/還原狀態(tài)；影響血管內(nèi)皮細(xì)胞衍生的血管活性物質(zhì)的表達(dá)；通過其受體激活蛋白激酶C途徑，促進(jìn)動脈內(nèi)皮細(xì)胞凋亡等。糖尿病患者體內(nèi)的高糖環(huán)境可促進(jìn)血管緊張素轉(zhuǎn)換酶基因表達(dá)，從而增加血液中AngⅡ含量，導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞損傷。以上改變最后導(dǎo)致血管舒張與收縮因子間的平衡失調(diào)；促凝血和抗凝血介質(zhì)間的平衡失調(diào)及促生長和抑制生長物質(zhì)間的平衡失調(diào)，從而加重血管內(nèi)皮損傷。

七、細(xì)胞毒性物質(zhì)及免疫因素

吸煙致血管內(nèi)皮細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)改變及ICAM21表達(dá)的確切機制尚不清楚。研究發(fā)現(xiàn)，尼古丁可使血管內(nèi)皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)損害，使內(nèi)皮細(xì)胞分泌和合成血管活性物質(zhì)，刺激交感神經(jīng)導(dǎo)致血管收縮而引起缺血。Petrik等[7]在動物實驗中發(fā)現(xiàn)大量吸煙可促使頸內(nèi)動脈內(nèi)膜增厚。表明煙草中的有害物質(zhì)致血管痙攣、缺血導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞損傷，是ICAM21、ICAM21 mRNA表達(dá)上調(diào)的主要原因。ICAM21表達(dá)上調(diào)可能是吸煙導(dǎo)致As的主要分子機制之一。一些外源性毒素和內(nèi)源性毒素如:甲乙二醛、丙烯醛、內(nèi)毒素等，均可造成血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷。