內(nèi)皮細胞微粒在慢性阻塞性肺疾病中的研究進展

梁 瀟綜述，王榮麗審校

（四川醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院呼吸內(nèi)一科，四川瀘州646000）

內(nèi)皮細胞微粒在慢性阻塞性肺疾病中的研究進展

梁 瀟綜述，王榮麗審校

（四川醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院呼吸內(nèi)一科，四川瀘州646000）

肺疾病，慢性阻塞性； 內(nèi)皮細胞； 急性?。?綜述

慢性阻塞性肺疾?。╟hronic obstructive pulmonary disease，COPD）是一種以持續(xù)性氣流受限為特征的疾病，呈進行性發(fā)展，發(fā)病機制復雜且尚未完全闡明，目前，較為認可的發(fā)病機制有肺部慢性炎癥、氧化/抗氧化失衡、蛋白酶/抗蛋白酶失衡等，預測其在2020年將會成為全球第三大死因[1]。

血管內(nèi)皮細胞是襯覆于血管內(nèi)壁的單層扁平細胞，在保持血管內(nèi)膜完整性和維持血管正常功能方面具有重要作用[2]。內(nèi)皮細胞微粒（endothelial cell particles，EMPs）是內(nèi)皮細胞激活或凋亡時從其表面釋放的直徑為0.1～1.0 μm的無核微小囊泡狀物質(zhì)，表面主要成分為磷脂酰絲氨酸和特異蛋白，內(nèi)在成分尚不清楚，具有內(nèi)皮細胞某些抗原特性，可有效反映內(nèi)皮細胞結(jié)構(gòu)和功能狀態(tài)[3]。有研究表明，EMPs不僅是內(nèi)皮功能紊亂的新的標志物，并被認為在炎癥、血管損傷、內(nèi)皮功能障礙中發(fā)揮著重要的生物學作用。在心血管、代謝、肺部疾病患者血液中EMPs水平均增加，而EMPs水平升高反映這些疾病內(nèi)皮損傷嚴重程度[4]。越來越多的證據(jù)顯示，損傷的肺組織內(nèi)皮細胞與COPD病程進展緊密相關(guān)，EMPs水平在外周血中的變化對不同程度COPD具有一定預測及指示作用，本文就EMPs在COPD中的研究進展作一綜述。

1 EMPs形成及分型

EMPs形成機制較復雜，主要與細胞凋亡及活化相關(guān)。有研究發(fā)現(xiàn)，不同刺激如腫瘤壞死因子 α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、過氧化氫（hydrogen peroxide，H2O2）、香煙提取物等可引起不同表型EMPs的形成及釋放[5]。

1.1 細胞凋亡 凋亡是活體細胞程序性死亡，主要特點為細胞皺縮、細胞質(zhì)邊集、細胞核裂解等。而內(nèi)皮細胞凋亡與半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶和Rho激酶Ⅰ有關(guān)。這2種酶的激活導致細胞膜骨架中肌動蛋白與肌球蛋白相互作用，使細胞收縮，從而導致細胞膜結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，細胞發(fā)生凋亡，產(chǎn)生EMPs[6]。

1.2 細胞活化 內(nèi)皮細胞在外源性或內(nèi)源性因素刺激下激活，如TNF-α、C反應蛋白等引起細胞質(zhì)中鈣離子的增加聚集，從而激活鈣蛋白酶使踝蛋白降解，導致磷脂酰絲氨酸暴露在細胞表面，細胞骨架被鈣離子依賴性蛋白水解酶水解，從而使內(nèi)皮細胞激活產(chǎn)生EMPs。由此可見，細胞質(zhì)中鈣離子增加和細胞骨架降解是細胞活化產(chǎn)生EMPs的主要機制，而不同類別的刺激可產(chǎn)生不同型EMPs[7]。

1.3 EMPs分型 EMPs根據(jù)細胞表面特異性抗原可分為血管-鈣依賴黏連蛋白 （vascular calcium dependentad hesionprotein，CD144）、血小板-內(nèi)皮細胞黏附分子（platelet endothelial cell adhesion molecule，CD31）、黑素瘤細胞黏附分子（melanoma cell adhesion molecule，CD146）、E選擇素（E-selectin，CD62E）等。已有研究顯示，CD144、CD31、CD62E 3種EMPs在COPD穩(wěn)定期和急性加重期升高[8]。

2 EMPs與COPD

2.1 EMPs與吸煙的關(guān)系 吸煙為COPD重要的環(huán)境誘發(fā)因素，煙草中焦油、氫氰酸及吸煙所導致的促炎性細胞因子的活化如TNF-α、白介素（interleukin，IL）-6等可誘導中性粒細胞釋放蛋白酶從而造成肺血管內(nèi)皮細胞損傷釋放EMPs，同時吸煙可增加細胞自我吞噬作用而引起肺內(nèi)皮細胞凋亡和壞死，從而引起EMPs釋放[9]。有研究表明，在香煙暴露下的肺毛細血管內(nèi)皮細胞凋亡可引起CD31+、CD146+EMPs升高[5]，二手煙的暴露在數(shù)小時內(nèi)便可引起CD144+EMPs快速釋放[4]。

2.2 EMPs與炎癥的關(guān)系 氣道、肺實質(zhì)、肺血管慢性炎癥是COPD的特征性改變，COPD急性加重最多見的原因是細菌或病毒感染。細菌、病毒感染可導致促炎性細胞因子活化，從而導致CD62E+EMPs升高[5]；其在炎癥刺激下的白細胞趨化運動中扮演著至關(guān)重要的角色[10]；可活化白細胞并促使其穿過內(nèi)皮細胞進入肺組織，從而促進炎性反應，同時可與中性粒細胞表面選擇受體結(jié)合，黏附于血管內(nèi)皮表面后在IL-6、IL-8等炎性細胞因子作用下穿過血管內(nèi)皮細胞，釋放酶溶解細胞外基質(zhì)，造成肺損傷。同時有研究證實，致炎性EMPs的形成中p38有絲分裂蛋白激酶具有重要的旁路作用[11]，該研究還發(fā)現(xiàn)，促炎性細胞因子——TNF-α觸發(fā)EMPs釋放從而增加內(nèi)皮細胞對炎癥刺激的反應。EMPs體外培養(yǎng)實驗證明，EMPs釋放伴IL-6的釋放，且呈正相關(guān)，從而證明EMPs的形成與經(jīng)典炎癥旁路途徑相關(guān)，而EMPs的升高又可促進炎癥發(fā)展。因此，可推斷EMPs既是COPD中炎性反應的原因，又是其結(jié)果。有研究顯示，60%COPD急性加重與病毒或細菌感染相關(guān)，同時發(fā)現(xiàn)急性加重會引起肺功能急劇下降。據(jù)文獻報道，EMPs在外周血水平由于感染而顯著升高，因此，COPD急性加重期患者氣道感染可引起EMPs釋放[4]。Takahashi等[12]發(fā)現(xiàn)，高基線CD62E+EMPSs水平可能與COPD頻繁加重相關(guān)，即CD62E+EMPSs基線水平越高，COPD患者越易出現(xiàn)急性加重，同時發(fā)現(xiàn)CD62E+EMPSs水平反映了內(nèi)皮細胞正在受炎癥浸潤。急性加重期患者多數(shù)接受了全身靜脈激素的抗炎治療，但糖皮質(zhì)激素對EMPs水平的影響至今尚不明確。

2.3 EMPs與氧化應激的關(guān)系 氧化應激是指機體內(nèi)高活化分子如活性氧、H2O2等和活性氮、一氧化氮（nitric oxide，NO）等產(chǎn)生過多或清除過少而引起組織損傷，其是引起COPD發(fā)生、發(fā)展的重要機制之一，氧化應激不僅直接損傷肺組織，還可通過激活核因子κB和絲裂原活化蛋白激酶等信號通路上調(diào)炎癥基因表達，引起肺內(nèi)炎性反應，而炎性反應又可產(chǎn)生大量活性氧，加重肺氧化損傷，從而促進COPD病情發(fā)生、發(fā)展[13-14]。氧化應激中H2O2增多引起內(nèi)皮細胞凋亡和肺毛細血管內(nèi)皮細胞釋放CD31+、CD144+EMPs[5]，二者升高提示COPD急性加重，而COPD急性加重又進一步導致肺毛細血管內(nèi)皮細胞損傷，從而使二者血漿水平進一步升高。有研究發(fā)現(xiàn)，其在COPD急性加重后1 d內(nèi)顯著升高；但在28 d仍保持高水平，預示著急性加重引起的內(nèi)皮細胞損傷在臨床癥狀消失后仍存在[15]。

2.4 EMPs加重內(nèi)皮細胞功能障礙 血管內(nèi)皮細胞功能障礙是COPD進展為慢性肺源性心臟病及其加重的機制之一，NO是內(nèi)皮細胞產(chǎn)生的在內(nèi)皮細胞性血管舒張中具有決定性因素的物質(zhì)，EMPs通過阻斷內(nèi)皮細胞NO信號轉(zhuǎn)導通路，且減弱乙酰膽堿介導的血管舒張功能，從而導致血管壁結(jié)構(gòu)改變及舒張功能降低，并增加過氧化物產(chǎn)生導致血管內(nèi)皮損傷，且這些效應與EMPs水平呈正相關(guān)[10]。減少或阻斷EMPs生成可減輕內(nèi)皮細胞功能障礙，從而延緩COPD病情進展。

2.5 EMPs與COPD急性加重期、肺功能的關(guān)系 近期研究顯示，COPD既往頻繁發(fā)作及急性加重次數(shù)與用力1秒呼氣量 （forced expiratory volume in 1 second，F(xiàn)EV1）遠期快速下降相關(guān)，且增加患病率、再入院率及病死率[16-18]。Thomashow等[19]研究發(fā)現(xiàn)，CD31+EMPs在輕度COPD和肺氣腫患者中升高，相反CD62E+EMPs在重度COPD和極度肺膨脹患者中升高，且CD31+、CD62E+EMPs水平與FEV1呈負相關(guān)，他們同時發(fā)現(xiàn)，CD31+EMPs水平與DLCO呈負相關(guān)且獨立于年齡、性別、種族存在。Takahashi等[12]比較了COPD穩(wěn)定期、急性加重期患者外周血EMPs水平發(fā)現(xiàn)，CD144+、CD31+、CD62E+EMPs水平較穩(wěn)定期顯著升高，而CD62E+EMPs基線水平越高，COPD患者越易出現(xiàn)急性加重，如及時治療，其水平可在急性加重期臨床癥狀出現(xiàn)之前或急性加重早期下降至基線水平以下。因此，不同亞型EMPs水平檢測可用于COPD嚴重程度分層及在臨床癥狀出現(xiàn)前預測COPD急性加重，及時、有效地通過減少或阻斷EMPs的釋放可降低COPD患者入院率及病死率。Liu等[20]研究發(fā)現(xiàn)，COPD模型大鼠較健康組CD31+/CD42b-EMPs水平升高，增高的EMPs來源于肺血管內(nèi)皮細胞凋亡，其用力0.3 s呼氣量/用力肺活量則下降，預示EMPs可作為COPD大鼠肺功能損害嚴重程度及肺血管內(nèi)皮細胞損害及凋亡的潛在生物學指標，但增高的EMPs在COPD急性加重期中的具體作用機制尚不明確，可能與其在急性加重期引起肺血管內(nèi)皮細胞功能障礙及損傷和加重炎性反應等相關(guān)。

3 EMPs的檢測

現(xiàn)如今對EMPs的檢測應用最為廣泛的實驗技術(shù)為流式細胞術(shù)（flow cytometry，F(xiàn)CM），其是根據(jù)研究目的加入熒光素標記的高特異性抗體結(jié)合EMPs表面特異性抗原如CD31+、CD144+、CD146+、CD62E+等，但多數(shù)表面抗原不是EMPs所特有表達的，且不同F(xiàn)CM對EMPs靈敏度不一致[21]，還受波長限制，直徑小于0.3 μm EMPs難以被檢出[22]。因此，使用FCM檢測EMPs尚需進一步完善，有必要發(fā)現(xiàn)其他特異性抗原以提升檢測靈敏度及準確度。酶聯(lián)免疫吸附試驗（enzyme-linked immunosorbent assay，ELISA）也可用于EMPs的檢測，但相比FCM其應用沒那么普遍，其是利用抗原、抗體反應特異性對標本進行檢測[23]。ELISA測定EMPs相對FCM雖具有對弱抗原敏感性高、不受微粒大小限制、一次性可完成大量標本檢測等優(yōu)點，但具有與其結(jié)合的抗體性質(zhì)易變、易受可溶性抗原干擾及不能定量等缺點。此外標本儲存時間和方式、處理方式、不同檢測方法等均會影響EMPs檢測結(jié)果，這些問題均值得探索[22，24]。

綜上所述，EMPs參與了COPD病理生理變化（炎性反應和氧化應激）的發(fā)生、發(fā)展過程，其水平升高可用于評估COPD嚴重程度、預測COPD急性加重及對病情發(fā)展、肺功能下降進行監(jiān)測。雖有大量證據(jù)顯示，外周血EMPs水平與COPD相關(guān)，但其不同表型及功能與COPD發(fā)生、發(fā)展及臨床預后等的相互關(guān)系及其急性加重期的具體作用機制、與疾病病理生理變化的相關(guān)性仍需大量前瞻性研究證明，從而為防治COPD提供新的理論及方向。

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10.3969/j.issn.1009-5519.2015.24.023

A

1009-5519（2015）24-3750-03

2015-09-13）

梁瀟（1989-）女，四川成都人，碩士研究生，主要從事呼吸內(nèi)科臨床工作；E-mail：806425462@qq.com。

王榮麗（E-mail：scybwrl@sina.com）。