外膜滋養(yǎng)血管新生的病理機制

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外膜滋養(yǎng)血管新生的病理機制

尹玉潔1馬柳一1劉紅利1劉煥1張軍芳1單星閣1賈振華2,3

(河北醫(yī)科大學，河北石家莊050017)

〔關(guān)鍵詞〕外膜滋養(yǎng)血管新生；神經(jīng)生長因子；神經(jīng)遞質(zhì)；血管內(nèi)皮生長因子

外膜是集成血管壁功能的主要監(jiān)管機構(gòu)，可以充當生物“中央處理器”，外膜分布有多種細胞能夠發(fā)揮強效免疫調(diào)節(jié)作用，包括成纖維細胞、巨噬細胞、樹突狀細胞、祖細胞、滋養(yǎng)血管以及腎上腺素能神經(jīng)。成纖維細胞的激活能夠促進巨噬細胞、樹突狀細胞、祖細胞作用的發(fā)揮，創(chuàng)建一個持久的炎癥反應的微環(huán)境，引起滋養(yǎng)血管的新生〔1〕。由于研究血管滋養(yǎng)管的適合方法有限，觀察動脈壁上微血管新生的病理生理環(huán)境也知之甚少。本文就今年來關(guān)于外膜滋養(yǎng)血管(VV)新生的生理、病理特性及機制進行了分析。

1VV的概述

1.1VV的生理特性VV在生理學上位于外膜層，為主動脈、冠狀動脈、股動脈以及頸動脈提供滋養(yǎng)。外膜作為始發(fā)角色，其滋養(yǎng)血管新生在動脈粥樣硬化(AS)的發(fā)生和發(fā)展中起重要作用〔2〕。血管滋養(yǎng)管為樹突狀結(jié)構(gòu)，互聯(lián)在身體的大部分地區(qū)，被認為是功能性動脈而非功能網(wǎng)絡(luò)〔3〕。Schoenenberger 和 Mueller基于動物實驗描述了動脈壁的三種類型的營養(yǎng)血管，滋養(yǎng)血管外膜(VVE)和滋養(yǎng)血管內(nèi)膜(VVI)供應動脈壁含氧血，而靜脈營養(yǎng)學管(VVV)為動脈壁的伴行靜脈。VV為大血管(包括直徑>0.5mm的動脈和靜脈)提供營養(yǎng)和氧氣，亦能排泄廢物。

1.2VV的病理特性血管新生可能是有害的病理疾病，包括糖尿病性視網(wǎng)膜疾病、關(guān)節(jié)炎等，響應于缺血性應激，在腫瘤的生長和擴散研究中，血管新生也發(fā)揮著關(guān)鍵作用。體循環(huán)中的許多血管病變，包括動脈粥樣硬化、Ⅱ型糖尿病、代謝綜合征、再狹窄和血管炎，都有VV的明顯發(fā)生〔4~6〕。

外膜新生滋養(yǎng)血管是營養(yǎng)物質(zhì)、生長因子以及代謝物質(zhì)轉(zhuǎn)移的導管，因其高滲透性，也成為輸送炎性細胞的導管，是VV調(diào)節(jié)斑塊代謝活動，最終支配斑塊進展的關(guān)鍵機制，而其較薄和脆弱的性能有助于推動斑塊在動脈管腔的擴散〔6〕。研究中觀察到VV新生和內(nèi)膜增厚之間存在很強的相關(guān)性，在頸動脈損傷的內(nèi)膜切除術(shù)中，經(jīng)?？梢钥吹絻?nèi)膜出血和斑塊出血，由此可推斷是從血管滋養(yǎng)系統(tǒng)所得而并非血液在血管腔內(nèi)而得。Sun〔7〕注意到，血管壁和斑塊微血管破裂動脈粥樣硬化斑塊的增加，這提示VV的新生血管中斑塊破裂的過程中推波助瀾的作用。

2VV的病理機制

2.1成纖維細胞的激活能夠促進VV新生有些VV新生的假說認為，成纖維細胞的激活起著至關(guān)重要的作用，因為在上皮起源的癌癥和慢性炎癥性疾病如類風濕關(guān)節(jié)炎中，已經(jīng)明確成纖維細胞與病理性的血管生成有相關(guān)性。也有些數(shù)據(jù)表明成纖維細胞作為一個非內(nèi)皮細胞參與了微血管內(nèi)皮接收和整合，促進血管生成。成纖維細胞能夠分泌細胞因子和促血管生成介質(zhì)，包括血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)、血小板衍生因子(PDGF)、內(nèi)皮素、轉(zhuǎn)化生長因子(TGF-β)、纖連蛋白等，為新生血管的形成提供一個穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)。同樣，Davie等〔8〕也表明缺氧刺激肺成纖維細胞有促血管生成性質(zhì)。

2.2VV新生的缺氧、炎癥、氧化應激機制在雜交豬喂食高膽固醇飲食，冠狀動脈血管壁內(nèi)的低密度血管滋養(yǎng)管變得容易缺氧，氧化應激和微炎癥，早期AS潛在觸發(fā)器〔9〕。血管新生是缺氧和炎癥性疾病的主要代償反應，血管滋養(yǎng)管的密度和結(jié)構(gòu)特征都影響AS，其作用可根據(jù)血管損傷不同時間節(jié)點變化而變化。

2.2.1缺氧誘導胞外分泌ATP促進VV血管新生細胞外調(diào)節(jié)能夠調(diào)節(jié)、促進核苷酸血管生成，因此它在低氧誘導的VV新生和血管外膜中的作用逐漸受到重視。胞外核苷酸濃度的升高所需局部組織微環(huán)境的生理和病理條件，包括缺氧、炎癥、流體剪應力、機械力滲透休克以及交感神經(jīng)刺激等，而此類環(huán)境刺激可能通過分布于血管壁外膜控制細胞外活動的ATP水平起作用〔10，11〕。有研究表明，缺氧能夠刺激外源性ATP釋放，胞外ATP通過誘導外膜VV內(nèi)皮細胞(VVEC)而促進VV血管生成，包括增加DNA合成、增強遷移以及管壁形成。介導這一反應，通過激活PI3K/mTOR，ERK1/2信號途徑和細胞內(nèi)的Ca2+通道。

2.2.2炎癥與VV新生兩者互相促進VV為炎癥介質(zhì)和炎癥細胞進入管壁提供了通道，隨著炎性反應增強，核轉(zhuǎn)錄因子κB(NF-κB) 表達升高，一氧化氮生物利用率降低，促進了內(nèi)皮功能紊亂以及VV血管張力的提高〔12〕，導致管壁局部缺氧、血流功能減退，為滿足動脈管壁能量供給，VV出現(xiàn)代償性增生〔13〕。大量炎性細胞如E-選擇素、細胞間黏附因子-1、血管細胞黏附因子等浸潤程度與新生血管密度存在高度一致性，一方面，炎細胞激活后表達VEGF等促血管生長因子，促進微血管新生；另一方面，新生微血管亦為炎性細胞進入管壁、斑塊提供有效途徑〔14〕。

2.2.3氧化應激激活MAPK信號通路參與VV新生在AS早期整個氧化還原系統(tǒng)尚未發(fā)生變化時，外膜局部已經(jīng)表現(xiàn)出一些酶活性的改變，p22phox基因表達明顯增加活性氧(ROS)生成〔15〕。已有大量研究證明，氧化應激可以激活MAPK信號轉(zhuǎn)導通路，引導細胞外信號調(diào)節(jié)激酶(ERK)、氨基末端激酶(JNK)和NF-κB、激活蛋白AP-1基因表達上調(diào)，調(diào)節(jié)VEGF的表達，參與VEGF誘導動脈壁的血管新生〔16〕。

2.3VV新生的神經(jīng)機制血管外膜廣泛分布有繁小和復雜的周圍神經(jīng)纖維，而在外膜的新生微血管在擴大和成熟過程中，血管周圍神經(jīng)是通過何種生理病理機制來作用支配血管。

2.3.1研究AS中NGF的分泌釋放對VV新生和血管重構(gòu)的作用十分必要血管新生由各種生長因子，如血管VEGF和成纖維細胞生長因子(FGF)調(diào)節(jié)。神經(jīng)生長因子(NGF)是公知的神經(jīng)營養(yǎng)因子，由神經(jīng)元和許多非神經(jīng)細胞如免疫細胞、炎癥細胞和平滑肌細胞分泌〔17〕，生理特征在于刺激神經(jīng)元的生長、分化和存活能力，近年來發(fā)現(xiàn)NGF是傷口愈合和修復、血管生成的多效性調(diào)節(jié)劑〔18〕，可發(fā)揮直接的血管生成的作用。動脈外膜新生的不成熟的滋養(yǎng)管會牽連誘導不穩(wěn)定斑塊的形成，而NGF規(guī)范的介導微血管的成熟可能會影響損傷動脈的血管重構(gòu)。此外，研究發(fā)現(xiàn)〔19〕內(nèi)皮損傷介導的新生內(nèi)膜增厚不同于AS早期以及斑塊期的病理過程與VV的牽連作用。

近來，有研究利用膠原涂層管觀察鼠股動脈血管滋養(yǎng)開發(fā)的體內(nèi)血管生成實驗，采用新型的血管生成測定中，發(fā)現(xiàn)NGF對受傷動脈周圍的微血管，有具體有效的血管生成作用，誘發(fā)微血管的成熟/穩(wěn)定和血管周圍神經(jīng)再生〔19〕。也有研究顯示NGF及其分泌的前體形式proNGF于神經(jīng)生長因子在視網(wǎng)膜血管內(nèi)皮細胞血管生成反應〔20~22〕。在新興的糖尿病視網(wǎng)膜病變(DR)研究中，發(fā)現(xiàn)NGF是關(guān)鍵介體，在增殖性糖尿病視網(wǎng)膜病變(PDR)研究中評估依賴性和外源性proNGF通過激活TrkA/ P38 MAPK信號通路介導視網(wǎng)膜血管內(nèi)皮細胞而促血管生成〔23〕。在腫瘤的生長和擴散研究中發(fā)現(xiàn)，NGF通過支配血管周圍神經(jīng)來調(diào)節(jié)腫瘤新生血管的張力和組織血流量〔19〕。因此，研究AS模型中NGF的分泌釋放對VV新生和血管重構(gòu)的作用是十分必要的。

2.3.2NGF可能通過激活血管周神經(jīng)遞質(zhì)的分泌釋放誘導微血管新生、成熟和穩(wěn)定一些證據(jù)表明，血管反應往往與新的神經(jīng)生長有關(guān)。NGF對受損動脈的周圍微血管有血管生成作用，首先可能是通過激活血管周神經(jīng)遞質(zhì)的分泌釋放來發(fā)揮作用，促進血管周圍神經(jīng)再生而誘導微血管的新生、成熟和穩(wěn)定。神經(jīng)遞質(zhì)包括去甲腎上腺素(NE)、乙酰膽堿(Ach)和神經(jīng)肽Y(NPY)等。肺血管床是由駐留在所述的腎上腺素能神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)支配外膜和血管外媒介，NE已被證明是一種由這些神經(jīng)〔24〕釋放的主要信號分子。有研究對支配在CCT-膜內(nèi)的神經(jīng)進行酪氨酸羥化酶(TH)免疫染色，其陽性染色結(jié)果代表交感神經(jīng)纖維的活性，表明在血管損傷后存在交感神經(jīng)重構(gòu)現(xiàn)象。 NPY是一個從神經(jīng)支配的心血管系統(tǒng)重新發(fā)布的非膽堿遞質(zhì)，三者具有強效的血管生成作用〔25〕。NGF通過激活兩個不同的受體，包括高親和力原肌球蛋白相關(guān)受體A(TrkA)，一種酪氨酸激酶，以及低親和力的p75NTR神經(jīng)營養(yǎng)因子受體，或者通過血管生成因子從其他細胞釋放的旁分泌作用間接調(diào)節(jié)〔26，27〕。

2.3.3NGF的促血管生成作用可能通過間接影響血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)NGF不僅能夠增加毛細血管的密度、響應成熟器官如后肢動脈的缺血〔28〕，還能增強VEGF誘導的新血管的成熟。因此NGF的促血管生成作用可能通過間接影響其他動作源性生長因子，如VEGF〔29〕。Lazarovici等〔30〕測量鵪鶉絨毛尿囊膜(CAM)的天然血管生長因子的作用。與人重組VEGF165(rhVEGF)和堿性FGF(的rhbFGF)以及磷酸鹽緩沖的鹽水處理的對照組相比，NGF的血管生成效果以劑量依賴性的方式呈現(xiàn)遞增的趨勢。而這一作用可以直接被K252a(NGF/trkA受體拮抗劑)而非SU-5416(VEGF/F1k1受體拮抗劑)抑制，表明血管NGF選擇性通過激活trkA受體發(fā)揮作用。有研究者利用離體主動脈環(huán)測定方式表明，NGF能夠增強血管的生成，不僅能明顯增加大血管成熟的比例，也能增強VEGF誘導的新血管的成熟。

因此，NGF除了在神經(jīng)系統(tǒng)中公知的影響外，在心血管系統(tǒng)也發(fā)揮重要的作用。NGF血管生成機制的提出有益于設(shè)計新型的血管生成實驗、研究VV新生的機制以及開發(fā)新穎的抗血管生成療法對抗心血管系統(tǒng)疾病及癌癥。

3結(jié)語

VV新生在許多病理疾病中發(fā)揮著重要的作用，包括動脈粥樣硬化、Ⅱ型糖尿病及DR疾病、腫瘤的生長和擴散等。因此VV新生的機制研究對于心腦血管疾病、腫瘤的擴散抗血管生成變得不可或缺。除成纖維細胞、外膜的缺氧、炎癥、氧化應激等機制能夠促進VV新生外，近年來研究發(fā)現(xiàn)，NGF對受傷動脈能夠誘發(fā)血管周圍神經(jīng)再生以及微血管的新生、成熟和穩(wěn)定，VV新生的神經(jīng)機制為進一步的科研工作及疾病預防提出新的思路。

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〔2015-05-12修回〕

(編輯袁左鳴)

〔中圖分類號〕R543

〔文獻標識碼〕A

〔文章編號〕1005-9202(2016)05-1251-04；

doi：10.3969/j.issn.1005-9202.2016.05.105

通訊作者：賈振華(1975-)，男，博士生導師，主要從事心腦血管病研究。

基金項目：國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(973計劃)資助項目(No.2012CB518606)；河北省杰出青年科學基金(No.H201506063)

1河北以嶺醫(yī)藥研究院 國家中醫(yī)藥管理局重點研究室(心腦血管絡(luò)病)

2河北省中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)藥研究院3河北醫(yī)科大學附屬以嶺醫(yī)院

第一作者：尹玉潔(1989-)，女，碩士，主要從事心腦血管病研究。