他汀類藥物與缺血-再灌注損傷血管滲透性

趙世杰 綜述齊國先 審校

(中國醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院老年心血管內科，遼寧沈陽 110001)

他汀類藥物與缺血-再灌注損傷血管滲透性

趙世杰 綜述齊國先 審校

(中國醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院老年心血管內科，遼寧沈陽 110001)

急性心肌梗死是危害人類身體健康和生命安全的重大疾病?？s短組織缺血時間，盡早恢復血流是防治缺血損傷最有效的措施。然而，經過一定時間缺血的組織器官，即使恢復血液灌注，其代謝、功能及結構的損傷反而加重，甚至出現(xiàn)不可逆性損傷，即缺血-再灌注損傷(ischemia-reperfusion injury，IRI)。在IRI的過程中，冠脈血管內皮屏障受損，滲透性增加是損傷的主要始動因素，是構成IRI病理生理過程的基礎。作為HMG-CoA還原酶抑制劑，他汀類藥物是目前公認的可以預防和減少IRI的藥物，其降脂作用外的多效性尤其是對內皮屏障的直接保護作用正日益受到關注。

1 血管滲透性的病理生理

在機械性層面，血管滲透性主要表現(xiàn)為兩種方式，即通過內皮細胞的通道或囊泡(經細胞性)及穿過內皮細胞連接處(經細胞旁性)。經細胞性方式主要通過小凹(細胞腔面的壓痕，可穿過細胞)、囊-泡小體(一種細胞器，貫通內皮細胞的腔內外面)、開窗(單個細胞內壓縮的細胞質孔)等三種方式實現(xiàn)，主要見于生理狀態(tài)。而經細胞旁途徑的血管滲漏則常見于病理狀態(tài)［1］，并通過肌動蛋白細胞骨架的收縮、緊密連接及黏附連接等調節(jié)［2］。其中，肌動蛋白細胞骨架其主要成分則是肌球蛋白輕鏈(myosin light chain，MLC)，緊密連接主要包含跨膜蛋白(claudins、occludins)及胞漿附著蛋白(ZO)，黏附連接則主要由鈣黏蛋白(cadherin)及連環(huán)蛋白(catenin)組成。肌動蛋白細胞骨架、緊密連接蛋白及黏附連接蛋白均可通過激酶及磷酸化等方式調節(jié)及相互作用。

2 他汀類藥物一氧化氮合酶/一氧化氮依賴的內皮保護作用

他汀類藥物可以通過抗炎癥、抗血小板聚集、抗氧化應激等多種途徑實現(xiàn)對血管內皮屏障的保護，而這些作用被認為可能與其可上調內皮型一氧化氮合酶(eNOS)的活性，增加一氧化氮(NO)的生成和生物利用度有關［3］。目前，已證實他汀類藥物可通過誘導激活PI3K/AKT/eNOS、抑制異戊二烯防止RhoGTP酶的激活、下調血管內皮細胞小凹蛋白-1(caveolin-1，Cav-1)表達等多種途徑來上調eNOS的生成，并認為eNOS的上調和激活，可能是他汀對抗缺血-再灌注損傷的基礎［3］。甚至研究認為，在單純應用eNOS阻斷劑L-NAME對心肌梗死面積無影響的前提下，應用LNAME可完全阻斷他汀類藥物的心臟保護作用，從而認為他汀的心臟保護作用完全通過NO實現(xiàn)［4］。但是，NO是一把雙刃劍，在一定濃度下起保護作用，但超過該濃度后又會因產生新的自由基而起損傷作用。其次，L-NAME實際是一種eNOS非特異阻斷劑，不僅可阻斷eNOS的保護作用，同樣還可阻斷神經型一氧化氮合酶(nNOS)及誘導型一氧化氮合酶(iNOS)的損傷作用。也就是說，他汀類藥物對血管內皮屏障的保護還可能存在其它途徑。近年來的一系列研究也對他汀類藥物對內皮屏障的直接保護作用有了新的進展。

3 他汀類藥物非eNOS/NO依賴的內皮保護作用

3.1 他汀類藥物與小凹蛋白

Cav-1是小凹蛋白維持其結構及功能所必需的組份［5］。Caveolae通過液相、非特異性吸附或特異性的受體介導等方式把血液中許多大分子物質(白蛋白、免疫球蛋白等)運送到內皮下間隙，此過程稱為跨細胞轉運。一般認為，該過程主要存在于生理狀態(tài)下維持血管內穩(wěn)態(tài)，病理狀態(tài)下的血管通透性增加主要由細胞間隙增大引起。然而，有研究發(fā)現(xiàn)，在膿毒血癥引起的呼吸窘迫綜合征患者中，肺毛細血管內皮間隙在大多數情況下是完好的［1］。同樣有研究證實，在Cav-1缺陷的小鼠中，血管內皮生長因子(VEGF)介導的血管高通透性呈顯著減弱［5］;在體實驗也表明，跨細胞白蛋白轉運在缺血性休克引起的微血管通透性增加方面起主要作用［6］。這些研究均表明以Cav-1為代表的跨細胞轉運可能在病理性的內皮細胞通透性增加及組織損傷中同樣具有重要作用。

Cav-1同時還是eNOS的負性調節(jié)因子，目前已有多個研究證實了他汀類藥物可通過下調Cav-1的表達而激活與其緊密偶聯(lián)的eNOS，發(fā)揮其心臟保護作用［7］。盡管如此，這仍無法解釋上述某些病理及干預情況下白蛋白跨細胞轉運的減少或增加。因此，他汀類藥物通過Cav-1實現(xiàn)的保護作用可能為在激活eNOS的同時又可減少通過Cav-1實現(xiàn)的白蛋白跨細胞轉運，從而降低經細胞途徑的血管滲透性，其具體機制尚需進一步研究。

3.2 他汀類藥物與細胞骨架的收縮性

RhoGTP酶又稱小G蛋白，包括Ras家族和Rho家族等，可通過調節(jié)應力纖維、板狀偽足、絲狀偽足來調控肌動蛋白細胞骨架的收縮，影響細胞間連接及其完整性［8］。其中，RhoA、Rac1和cdc42是研究最多的Rho家族成員。Rac1及Cdc42主要起穩(wěn)定細胞間黏附、保護屏障的作用，而RhoA傾向于破壞內皮的屏障［9］。IRI時，大量炎性介質和毒性產物能夠激活胞質中的RhoA，使其活化后轉移到質膜上與Rho激酶(ROCK)結合;活化后的RhoA/ROCK轉移到特定的細胞亞結構上，提升MLC的磷酸化水平，增加肌動-肌球蛋白的收縮力，使組織細胞間距增大，血管通透性增加，引起組織損傷［10］。

他汀類藥物可抑制微血管中RhoA/ROCK通路活性，這個通路無論是在動物試驗還是在臨床研究中，都被認為是他汀類藥物發(fā)揮其多重血管保護作用的重要通路［11-13］。其主要機制是他汀類藥物除可抑制甲羥戊酸合成膽固醇的過程外，還可抑制類異戊二烯的生成，減少RhoA的親脂性及其在細胞質膜上的定位，實現(xiàn)對微血管中RhoA/ROCK通路活性的抑制，從而降低MLC的磷酸化水平，發(fā)揮對內皮屏障的直接保護作用［14］。目前，對RhoGTP酶及其下游效應分子如ROCK等的研究正在不斷進展，為實現(xiàn)通過抑制RhoA的促滲透性和/或增強Rac1及Cdc42的抗?jié)B透性，進而保護內皮屏障提供了新的治療靶點。

3.3 他汀類藥物與緊密連接蛋白

內皮細胞間的緊密連接主要由occludin、claudin組成［15］，它們均為四個跨膜域結構，其C末端可與ZO蛋白結合。目前已知，occludin及claudin在調節(jié)緊密連接的結構中均起重要作用，然而小鼠中occludin的缺失并未對緊密連接的形態(tài)造成大的變化，亦未能改變內皮屏障的功能［16］。與之對比，已有研究證實claudin-5可能是雌激素新的作用靶點，雌激素可通過增加其水平實現(xiàn)對心血管內皮結構完整性及屏障功能的保護作用［17］，從而表明claudin-5在調節(jié)緊密連接組成及血腦屏障功能中起重要作用，而occludin可能并不是必需的。最近Chen等［18］的研究也支持這一結論。此外，ZO對于決定occludin和claudin的組成及功能亦有重要作用［19］。目前，緊密連接的結構、功能組份及信號的相互作用漸被重視，可能在內皮屏障調節(jié)中起關鍵作用。

Mirza等［14］的研究證實，人芽囊原蟲感染可通過MLC的磷酸化、肌動蛋白骨架及ZO-1的重組顯著增加腸道上皮細胞的滲透性，而這些作用可被辛伐他汀所改善，其機制可能與他汀對微血管中RhoA/ROCK/ MLC的抑制有關。亦有研究表明，對于外傷后腦水腫，應用辛伐他汀可上調緊密連接蛋白claudin-5的表達，保護緊密連接，使中性粒細胞滲出減少，血腦屏障滲透性下降［20］。Morofuji等［21］應用原代培養(yǎng)鼠腦微血管內皮細胞構造的體外血腦屏障的研究顯示，匹伐他汀可以上調緊密連接蛋白claudin-5的表達，增強屏障的完整性，其機制亦與他汀抑制RhoA/ROCK激活，減少了claudin-5的磷酸化有關。

3.4 他汀類藥物與黏附連接蛋白

血管內皮cadherin(VE-cad)是內皮細胞間連接的主要蛋白之一，在保持內皮細胞和微血管結構完整方面發(fā)揮重要作用。研究證實，再灌注損傷可促使VE-cad降解，內皮屏障功能破壞;而抑制其降解將有效保護內皮結構完整，減輕炎性滲出［22］。β-catenin則在細胞連接處與cadherin相互作用，參與形成黏合帶。Barandon等［23］研究表明，阻斷β-catenin降解將顯著減輕急性心肌梗死再灌注后中性粒細胞浸潤，并縮小梗死面積。其中，VE-cad對于黏附連接的作用更為關鍵，因為其特殊位點的酪氨酸磷酸化可以充分阻斷βcatenin對其的綁定［24］。此外，在炎癥反應時，VE-cad的酪氨酸磷酸化同樣參與了黏附連接的破裂及單核細胞跨內皮遷移等過程［25］。

Khaidakov等［26］的研究發(fā)現(xiàn)，辛伐他汀可在人臍靜脈內皮細胞中明顯上調VE-cad的表達，通過加強細胞間連接而抑制新生血管的出芽作用，在抑制新生血管形成的同時降低血管滲透性。Haidari等［27］研究發(fā)現(xiàn)，阿托伐他汀可通過抑制RhoA及MLC磷酸化來抑制人臍靜脈上皮細胞中白介素1及單核細胞介導的VE-cad酪氨酸磷酸化的作用，從而保護內皮細胞的黏附連接。Chang等［28］證實，辛伐他汀可逆轉RhoA激活介導的catenin下調所致的內皮功能障礙。從而證實了他汀類藥物對于黏附連接蛋白的直接保護作用。Xiao等［29］亦證實，阿托伐他汀可以顯著降低血栓素刺激后的人臍靜脈內皮細胞的滲透性，增加細胞連接處VE-cad的表達，保護連接的完整性。

綜上所述，雖然他汀類藥物已是公認的可以預防和減少IRI的藥物，但其具體的保護機制仍有待于進一步的研究。尤其在對內皮屏障的直接保護作用方面，對于小凹蛋白、細胞骨架及連接蛋白等結構的深入研究很可能會為我們提供新的治療靶點。

［1］ Mehta D，Malik AB.Signalingmechanisms regulating endothelial permeability［J］.Physiol Rev，2006，86(1):279-367.

［2］ Wallez Y，Huber P.Endothelial adherens and tight junctions in vascular homeostasis，inflammation and angiogenesis［J］.Biochim Biophys Acta，2008，1778 (3):794-809.

［3］ Balakumar P，Kathuria S，Taneja G，etal.Is targeting eNOSa keymechanistic insight of cardiovascular defensive potentials of statins?［J］.JMol Cell Cardiol，2012，52(1):83-92.

［4］ Bao N，Ushikoshi H，Kobayashi H，et al.Simvastatin reducesmyocardial infarct size via increased nitric oxide production in normocholesterolemic rabbits［J］.JCardiol，2009，53(1):102-107.

［5］ Chang SH，F(xiàn)eng D，Nagy JA，et al.Vascular permeability and pathological angiogenesis in caveolin-1-nullmice［J］.Am J Pathol，2009，175(4):1768-1776.

［6］ Childs EW，Udobi KF，Hunter FA，et al.Evidence of transcellular albumin transport after hemorrhagic shock［J］.Shock，2005，23(6):565-570.

［7］ Suh JW，Choi DJ，Chang HJ，et al.HMG-CoA reductase inhibitor improves endothelial dysfunction in spontaneous hypertensive rats via down-regulation of caveolin-1 and activation of endothelial nitric oxide synthase［J］.JKorean Med Sci，2010，25(1):16-23.

［8］ Spiering D，Hodgson L.Dynamics of the Rho-family small GTPases in actin regulation and motility［J］.Cell Adh Migr，2011，5(2):170-180.

［9］ Stockton RA，Schaefer E，Schwartz MA.p21-activated kinase regulates endothelial permeability throughmodulation of contractility［J］.JBiol Chem，2004，279(45):46621-46630.

［10］van Nieuw AG，Koolwijk P，Versteilen A，etal.Involvementof RhoA/Rho kinase signaling in VEGF-induced endothelial cellmigration and angiogenesis in vitro［J］.Arterioscler Thromb Vasc Biol，2003，23(2):211-217.

［11］Wang CY，Liu PY，Liao JK.Pleiotropic effects of statin therapy:molecular mechanisms and clinical results［J］.Trends Mol Med，2008，14(1):37-44.

［12］Liu PY，Liu YW，Lin LJ，etal.Evidence for statin pleiotropy in humans:differential effects of statins and ezetimibe on rho-associated coiled-coil containing protein kinase activity，endothelial function，and inflammation［J］.Circulation，2009，119(1):131-138.

［13］Nohria A，Prsic A，Liu PY，et al.Statins inhibit Rho kinase activity in patients with atherosclerosis［J］.Atherosclerosis，2009，205(2):517-521.

［14］Mirza H，Wu Z，Teo JD，et al.Statin pleiotropy prevents rho kinase-mediated intestinal epithelial barrier compromise induced by Blastocystis cysteine proteases［J］.Cell Microbiol，2012，14(9):1474-1484.

［15］Niessen CM.Tight junctions/adherens junctions:basic structure and function［J］.J Invest Dermatol，2007，127(11):2525-2532.

［16］Furuse M.Knockout animals and natural mutations as experimental and diagnostic tool for studying tight junction functions in vivo［J］.Biochim Biophys Acta，2009，1788(4):813-819.

［17］Burek M，Arias-Loza PA，Roewer N，et al.Claudin-5 as a novel estrogen target in vascular endothelium［J］.Arterioscler Thromb Vasc Biol，2010，30(2):298-304.

［18］Chen W，Sharma R，Rizzo AN，et al.Role of claudin-5 in the attenuation of murine acute lung injury by simvastatin［J］.Am JRespir Cell Mol Biol，2014，50(2):328-336.

［19］Chavez A，Smith M，Mehta D.New insights into the regulation of vascular permeability［J］.Int Rev Cell Mol Biol，2011，290:205-248.

［20］Beziaud T，Ru Chen X，El Shafey N，et al.Simvastatin in traumatic brain injury:effect on brain edema mechanisms［J］.Crit Care Med，2011，39(10): 2300-2307.

［21］Morofuji Y，Nakagawa S，So G，etal.Pitavastatin strengthens the barrier integrity in primary cultures of rat brain endothelial cells［J］.Cell Mol Neurobiol，2010，30(5):727-735.

［22］Zhao X，Alexander JS，Zhang S，et al.Redox regulation of endothelial barrier integrity［J］.Am JPhysiol Lung Cell Mol Physiol，2001，281(4):L879-L886.

［23］Barandon L，Couffinhal T，Ezan J，etal.Reduction of infarct size and prevention of cardiac rupture in transgenicmice overexpressing FrzA［J］.Circulation，2003，108(18):2282-2289.

［24］Potter MD，Barbero S，Cheresh DA.Tyrosine phosphorylation of VE-cadherin prevents binding of p120-and beta-catenin andmaintains the cellularmesenchymal state［J］.JBiol Chem，2005，280(36):31906-31912.

［25］Dejana E，Orsenigo F，Lampugnani MG.The role of adherens junctions and VE-cadherin in the control of vascular permeability［J］.JCell Sci，2008，121 (Pt13):2115-2122.

［26］Khaidakov M，Wang W，Khan JA，et al.Statins and angiogenesis:is it about connections?［J］.Biochem Biophys Res Commun，2009，387(3):543-547.

［27］HaidariM，ZhangW，Chen Z，et al.Atorvastatin preserves the integrity of endothelial adherens junctions by inhibiting vascular endothelial cadherin tyrosine phosphorylation［J］.Exp Cell Res，2012，318(14):1673-1684.

［28］Chang CC，Lee PS，Chou Y，et al.Mediating effects of aryl-hydrocarbon receptor and RhoA in altering brain vascular integrity:the therapeutic potential of statins［J］.Am JPathol，2012，181(1):211-221.

［29］Xiao H，Qin X，Ping D，et al.Inhibition of Rho and Rac geranylgeranylation by atorvastatin is critical for preservation of endothelial junction integrity［J］. PLoSOne，2013，8(3):e59233.

Statin and Vascular Permeability in Ischem ia-reperfusion Injury

ZHAO Shijie，QIGuoxian
(Department of Geriatric Cardiology，The First Affliated Hospital of China Medical University，Shenyang 110001，Liaoning，China)

缺血-再灌注損傷是臨床亟需解決的問題之一，而他汀類藥物是目前公認的可以預防和減少缺血-再灌注損傷的藥物，其機制多認為與一氧化氮合酶/一氧化氮依賴的內皮保護作用相關。近年來，他汀類藥物對于內皮屏障的直接保護作用正日益受到關注，現(xiàn)對此加以概述。

他汀類藥物;缺血-再灌注損傷;緊密連接;黏附連接;細胞骨架

Ischemia-reperfusion injury is one of the primary problems that is solved in the clinic.Treatment of ischemia-reperfusion injuries in the clinic is typically done using statins.Statins are a widely accepted treatment for ischemia-reperfusion injury as they can reduce the injury via the Enos/NO dependentmechanism.In recent years，the direct protective effect of statins on the endothelial barrier has been receiving increased attention.This review examines progressmade in discovering how statins interactwith the permeability of the endothelial barrier.

statin;ischemia-reperfusion injury;tight junction;adherent junction;cytoskeleton

1004-3934(2015)01-0055-04

R9725.6;R541.4

A

10.3969/j.issn.1004-3934.2015.01.016

2014-04-28

2014-07-21

趙世杰(1982—)，主治醫(yī)師，博士在讀，主要從事冠心病的臨床防治研究。Email:zhaosj82@163.com

齊國先，主任醫(yī)師，博士生導師，主要從事冠心病的臨床防治研究。Email:qigx2002@medmail.com.cn