燒傷早期血管內(nèi)皮屏障損傷機(jī)制與保護(hù)藥物的研究進(jìn)展

戴躍龍 胡 森 竇永起

（1.解放軍總醫(yī)院，北京 100853；2.中國人民武裝警察部隊學(xué)院，河北 廊坊 065000；3.解放軍總醫(yī)院第一附屬醫(yī)院全軍創(chuàng)傷修復(fù)與組織再生重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100048）

燒傷早期血管內(nèi)皮屏障損傷機(jī)制與保護(hù)藥物的研究進(jìn)展

戴躍龍1,2胡 森3竇永起1

（1.解放軍總醫(yī)院，北京 100853；2.中國人民武裝警察部隊學(xué)院，河北 廊坊 065000；3.解放軍總醫(yī)院第一附屬醫(yī)院全軍創(chuàng)傷修復(fù)與組織再生重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100048）

嚴(yán)重?zé)齻颊叱０l(fā)生休克、組織水腫和器官功能障礙，威脅患者生命。燒傷后微血管通透性增高、微循環(huán)障礙、組織水腫、發(fā)生低血容量性休克的病理基礎(chǔ)是血管內(nèi)皮屏障的結(jié)構(gòu)破壞和功能損害［1］。燒傷患者發(fā)生休克后，為了維持組織和重要臟器的血流灌注，需要早期及時地實(shí)行液體復(fù)蘇，但特殊事故現(xiàn)場（如戰(zhàn)場、自然災(zāi)害、火災(zāi)等現(xiàn)場）時，醫(yī)療資源常在短時間內(nèi)耗竭，而使靜脈補(bǔ)液治療無法實(shí)施。此外，在內(nèi)皮細(xì)胞屏障受損時輸入大量液體可能加速液體從血管內(nèi)滲漏到組織間隙，加重組織水腫，形成越輸越漏的惡性循環(huán)，造成腹腔間隙綜合征和多器官功能障礙綜合征等并發(fā)癥［2］。因此，燒傷早期血管內(nèi)皮屏障的損傷機(jī)制與保護(hù)藥物的研究成為這一領(lǐng)域的研究重點(diǎn)?，F(xiàn)將相關(guān)研究進(jìn)展綜述如下。

1 血管內(nèi)皮屏障

20世紀(jì)40年代以前，人們普遍認(rèn)為微血管內(nèi)皮細(xì)胞是血管腔與組織間隙的唯一屏障。血漿成分在血管腔內(nèi)正常流動是血管壁內(nèi)外滲透壓平衡的結(jié)果。1940年Danielli［3］報道，襯墊于血管內(nèi)壁的糖蛋白層是維持血管壁內(nèi)外滲透壓平衡的另一屏障。隨著組織化學(xué)和電鏡技術(shù)的發(fā)展，對于這層脆弱的糖蛋白的認(rèn)識趨于清晰。

目前的研究顯示，血管內(nèi)皮細(xì)胞、細(xì)胞間連接、細(xì)胞表面糖萼共同構(gòu)成血管內(nèi)皮屏障，調(diào)節(jié)微血管通透性，限制液體和溶質(zhì)分子在血管內(nèi)外的流動和轉(zhuǎn)運(yùn)。

相鄰內(nèi)皮細(xì)胞依靠緊密連接和中間連接方式封閉融合構(gòu)成血管內(nèi)皮屏障，對溶質(zhì)分子的跨內(nèi)皮轉(zhuǎn)運(yùn)起限制作用。細(xì)胞間緊密連接蛋白（tight junctions protein）與內(nèi)皮細(xì)胞骨架蛋白相互連接構(gòu)成細(xì)胞間緊密連接。細(xì)胞骨架蛋白主要由F-肌動蛋白、閉合蛋白（occludin）、咬合蛋白（claudin）以及鈣黏蛋白（cadherin）組成。相鄰內(nèi)皮細(xì)胞鈣黏蛋白分子形成中間連接。肌球蛋白輕鏈（myosin light chain,MLC）磷酸化是影響內(nèi)皮屏障功能的關(guān)鍵因素。當(dāng)損傷性因素作用于內(nèi)皮細(xì)胞時，細(xì)胞內(nèi)Ca2+內(nèi)流增加，引起MLC磷酸化，觸發(fā)肌球蛋白-肌動蛋白相對運(yùn)動，導(dǎo)致F-肌動蛋白微絲滑動，細(xì)胞內(nèi)骨架蛋白重新分布（如靠近細(xì)胞膜表面的F肌動蛋白內(nèi)聚）等，進(jìn)而使內(nèi)皮細(xì)胞收縮，細(xì)胞間緊密連接斷裂，細(xì)胞間隙形成，血管通透性升高［4］。

糖萼是血管內(nèi)皮屏障的重要組成部分，是覆蓋于血管內(nèi)皮細(xì)胞表面的多糖蛋白復(fù)合物的總稱［5］。血管內(nèi)皮細(xì)胞膜核心蛋白和糖胺聚糖鏈（glycosaminoglycan, GAG）結(jié)合構(gòu)成糖萼的骨架結(jié)構(gòu)。核心蛋白成員主要為跨膜Syndecan家族與磷脂酰肌醇蛋白聚糖（glypican）?？缒さ腟yndecan胞外段與GAG鏈結(jié)合。GAG鏈包括硫酸乙酰肝素、硫酸軟骨素和透明質(zhì)酸。生理情況下，糖萼構(gòu)成內(nèi)皮細(xì)胞表面的海綿狀結(jié)構(gòu)，血漿可溶性成分如白蛋白等“填充”于糖萼的孔隙中，是血管內(nèi)外液體平衡調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)［5］。Strunden等［6］采用體外循環(huán)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，肺組織水腫與肺微血管糖萼損傷有關(guān)。細(xì)菌脂多糖、促炎細(xì)胞因子如TNF-α等可直接導(dǎo)致糖萼脫落。

2 燒傷與血管內(nèi)皮屏障損傷

燒傷后，多種因素共同參與血管內(nèi)皮屏障結(jié)構(gòu)損傷和功能損害。燒傷部位血管內(nèi)皮屏障結(jié)構(gòu)破壞多由熱力輻射損傷所致，但遠(yuǎn)隔燒傷部位的損害則為間接因素所致，包括高溫?fù)p傷及應(yīng)激反應(yīng)造成組織缺氧和炎癥損害。

燒傷發(fā)生后，機(jī)體防御機(jī)制很快啟動。在神經(jīng)體液因素的共同作用下，患者血清中常含有大量燒傷毒素、炎癥介質(zhì)和氧自由基。Tinsley等［7］研究發(fā)現(xiàn)，燒傷血清刺激肺微血管內(nèi)皮細(xì)胞后，肌球蛋白輕鏈激酶（myosin light chain kinase, MLCK）表達(dá)增高，單層內(nèi)皮細(xì)胞通透性增高，采用MLCK抑制劑干預(yù)后，MLC磷酸化減少，單層內(nèi)皮細(xì)胞通透性降低。據(jù)此，Tinsley等認(rèn)為MLCK參與燒傷后內(nèi)皮屏障功能損傷。

燒傷后還常常出現(xiàn)中性粒細(xì)胞與巨噬細(xì)胞激活。Sun等［8］研究發(fā)現(xiàn)，燒傷早期即出現(xiàn)中性粒細(xì)胞募集，中性粒細(xì)胞通過CD116/CD18分子與血管內(nèi)皮細(xì)胞黏附，導(dǎo)致微血管通透性增加。中性粒細(xì)胞釋放大量促炎細(xì)胞因子，一方面吸引淋巴細(xì)胞到達(dá)受傷部位，另一方面調(diào)控免疫細(xì)胞增殖、分化為相應(yīng)淋巴細(xì)胞亞群。TNF-α可導(dǎo)致糖萼損傷，破壞血管內(nèi)皮細(xì)胞外基質(zhì)，損傷內(nèi)皮屏障，增加微血管通透性。Xu等［9］研究發(fā)現(xiàn)燒傷后3 h即出現(xiàn)IL-1β、TNF-α mRNA水平及細(xì)胞間黏附分子-1（intercellular adhesion molecule 1, ICAM-1）水平升高。de Vries等［10］實(shí)驗(yàn)證實(shí)，IL-1β、IL-6和TNF-α能夠直接導(dǎo)致血腦屏障破壞。

吳起等［11］發(fā)現(xiàn)，燙傷后局部組織缺血缺氧，使得創(chuàng)面組織VEGF表達(dá)水平快速上升。VEGF與血管內(nèi)皮表面受體結(jié)合后，一方面促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞遷移、增殖，促進(jìn)血管新生，另一方面還可誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞分泌多種組織蛋白酶（如纖維蛋白溶酶原激活因子、膠原酶等），降解細(xì)胞外基質(zhì)，破壞血管內(nèi)皮屏障，增加微血管通透性，使血漿成分外滲。

Szabo等［12］發(fā)現(xiàn)，燒傷后一氧化氮（NO）合成釋放增加，通過鳥苷酸途徑導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞收縮而使微血管通透性增加，抑制NO合成能夠減輕燒傷后內(nèi)皮屏障損傷。Hawkins 等［13］發(fā)現(xiàn)，燒傷伴有吸入性損傷后，活性氧與活性氮組分在肺內(nèi)聚集，傷后48 h，綿羊模型出現(xiàn)氣體交換障礙、小支氣管阻塞、肺水腫等急性呼吸窘迫綜合征（ARDS）表現(xiàn)。

Whaley等［14］的研究顯示，燒傷后血管內(nèi)皮屏障損傷、微血管通透性增高與內(nèi)皮細(xì)胞凋亡增加有關(guān)。caspase-3是凋亡信號通路關(guān)鍵因子。Tian等［15］研究發(fā)現(xiàn)，燒傷血清能夠激活caspase-3，caspase-3激活后可導(dǎo)致線粒體功能障礙，血管內(nèi)皮細(xì)胞β-Catenin蛋白與鈣黏蛋白復(fù)合物連接破壞，進(jìn)而損傷細(xì)胞間黏附連接，破壞血管內(nèi)皮屏障，使得微血管通透性增高。

3 血管內(nèi)皮屏障保護(hù)藥物

當(dāng)前研究的血管內(nèi)皮屏障保護(hù)藥物，主要是關(guān)注其是否能抑制引起血管通透性增加的促炎因子的產(chǎn)生和活性，保護(hù)血管內(nèi)皮屏障形態(tài)和功能。目前研究的藥物有皮質(zhì)激素、烏司他丁、維生素C、氧自由基清除劑、促炎細(xì)胞因子抗體和拮抗劑等。

氫化可的松可抑制促炎細(xì)胞因子、趨化因子釋放，減少白細(xì)胞趨化聚集和肥大細(xì)胞脫顆粒，進(jìn)而減輕炎癥對糖萼的損傷。Rinaldi等［16］研究顯示，氫化可的松能夠減輕燒傷膿毒癥患者腎微血管糖萼損傷，減少患者蛋白尿的發(fā)生；離體心臟模型研究發(fā)現(xiàn)，氫化可的松能夠減輕缺血/再灌注損傷，減輕TNF-α對糖萼層的破壞。

烏司他丁是從人體尿液中提取的一種蛋白酶抑制劑，以往研究證實(shí)其具有抑制促炎細(xì)胞因子產(chǎn)生的作用。Luo等［17］研究表明，烏司他丁能夠降低燙傷大鼠TNF、C反應(yīng)蛋白、髓過氧化物酶（MPO）水平，減輕血管內(nèi)皮屏障損傷，降低單層肺血管內(nèi)皮細(xì)胞通透性，減輕心、肺、腎、腸組織水腫程度，對血管內(nèi)皮屏障具有保護(hù)作用。

Kremer 等［18］采用活體熒光顯微鏡觀察不同劑量維生素C對燙傷大鼠腸系膜微血管通透性的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)燙傷后大鼠腸系膜微血管通透性升高，66 mg/kg維生素C治療后血管通透性降低，33 mg/kg維生素C則無明顯治療作用。Sakwai等［19］采用將小型豬劍突以下部分在100 ℃ 水中浸泡3 s的方法制作70%TBSA II度燙傷模型，燙傷后根據(jù)Parkland 公式(4 ml?kg-1?1% TBSA-1)補(bǔ)液治療，治療組于燙傷后6 h加用維生素C（340 mg?kg-1?24 h-1)治療，結(jié)果顯示,燙傷后24 h維生素C治療組燙傷皮膚含水率明顯低于對照組[（73.1±1.1）% 比（76.0±0.8）%, P＜0.05]。

張萬福等［20］研究顯示，胰島素可抑制燒傷血清誘導(dǎo)的血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡，并通過激活內(nèi)源性Akt-eNOS-NO信號途徑，使內(nèi)源性NO生成增加，改善血管通透性，減輕燒傷后急性肺損傷。Whaley等［14］發(fā)現(xiàn)，經(jīng)燙傷血清刺激后，大鼠肺微血管內(nèi)皮細(xì)胞單層通透性增高，采用丙炔苯丙胺（deprenyl）預(yù)處理后內(nèi)皮細(xì)胞單層通透性升高幅度低于單用燒傷血清刺激對照組。

Stagg等［21］研究發(fā)現(xiàn)，基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）可能是導(dǎo)致細(xì)胞間連接損傷的重要原因，燒傷后腦血管基底膜成分降解、血腦屏障破壞和腦組織水腫，而抑制TNF-α和MMP-9分泌可部分逆轉(zhuǎn)這一過程。Wiggins等［22］發(fā)現(xiàn)，MMP-9受體1抑制劑多西環(huán)素、褪黑素能夠減輕燒傷后炎癥、氧化應(yīng)激等因素對內(nèi)皮細(xì)胞糖萼的損傷，減輕燒傷后微血管通透性增高的程度。

血清蛋白廣泛應(yīng)用于失血性休克、嚴(yán)重創(chuàng)傷的臨床治療。一定量的血清白蛋白有助于維持糖萼結(jié)構(gòu)的完整性和穩(wěn)定性。Jacob等［23］發(fā)現(xiàn)，血清白蛋白能夠減輕缺血/再灌注后糖萼的損傷脫落，減輕心肌間質(zhì)水腫和冠狀動脈白細(xì)胞黏附，部分恢復(fù)糖萼屏障功能。Kozar等［24］發(fā)現(xiàn)，失血性休克大鼠腸系膜動脈糖萼層變薄，新鮮血漿能夠促進(jìn)糖萼組分之一syndecan-1的mRNA表達(dá)增強(qiáng)，部分恢復(fù)受損的糖萼層。

王曉青等［25］發(fā)現(xiàn)，燙傷大鼠心、腦組織中組蛋白乙酰化/去乙?；胶馕蓙y，組蛋白去乙酰化酶抑制劑丙戊酸鈉能夠降低大鼠死亡率。張文華等［26］的研究顯示，燒傷大鼠心肌組蛋白乙?；疆惓?，組蛋白去乙?；敢种苿┒∷徕c能夠降低燙傷大鼠微血管通透性和心肌組織含水率。周國勇等［27］發(fā)現(xiàn)，丙戊酸鈉可減少50% TBSA Ⅲ度燒傷大鼠肺微血管內(nèi)皮細(xì)胞的凋亡，保護(hù)血管內(nèi)皮屏障，降低肺血管通透性，減輕肺水腫，減少內(nèi)皮細(xì)胞VEGF、E-選擇素、ICAM-1表達(dá)。

4 小 結(jié)

燒傷早期引起內(nèi)皮屏障損傷的因素是多方面的。高溫應(yīng)激、組織缺氧和炎癥反應(yīng)能激活血管內(nèi)皮細(xì)胞，并與微循環(huán)中活化的白細(xì)胞和血小板相互作用，釋放多種血管通透和內(nèi)皮屏障功能調(diào)節(jié)因子，通過多種信號通路影響MLC的磷酸化，破壞緊密連接和骨架蛋白的穩(wěn)定性，導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞間隙形成，微血管通透性增高。近年來，血管內(nèi)皮糖萼在內(nèi)皮屏障損傷中的作用受到越來越多的關(guān)注。以糖萼為治療靶點(diǎn)，減輕糖萼損傷，保護(hù)血管內(nèi)皮屏障功能，為創(chuàng)傷、肺水腫、膿毒癥、動脈粥樣硬化、腎病等疾病治療提供了新的思路。例如，在心臟手術(shù)、腹部手術(shù)時采用限制性或個性化液體治療方案維持有效循環(huán)血量，避免高血容量對血管內(nèi)皮糖萼的損傷，可以降低水腫、凝血異常等手術(shù)并發(fā)癥發(fā)生率。需要指出的是，多種因素參與燒傷早期血管內(nèi)皮屏障損傷，但具體機(jī)制仍不完全清楚，有待于進(jìn)一步研究。保護(hù)血管內(nèi)皮屏障的藥物研究，多數(shù)尚處在動物實(shí)驗(yàn)階段，尚有待于臨床研究驗(yàn)證。

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2016-11-17）

10. 3969/j. issn. 1672-8521. 2016. 04. 016

國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（81471872）

竇永起，主任醫(yī)師（E-mail:dyqi_301@yeah.net）