早期動脈粥樣硬化血管內皮細胞損傷機制研究進展

蘆鳳琴 (山東章丘市中醫醫院 250200)

自Ross提出動脈粥樣硬化(AS)發病機制的“損傷反應假說”以來，血管內皮細胞損傷在AS的形成與發展中的地位日趨受到關注。糖尿病、高血脂和高血壓等多種疾病，氧化應激以及炎癥反應等各種相關因子作用于內皮細胞后，致其內皮細胞的調節血管張力、抗凝與促凝等功能障礙，血管活性物質、細胞因子、黏附分子等分泌和表達失衡，進一步引發AS早期事件，進而細胞形態改變，構成早期AS內皮損傷的一系列特點。本文就早期動脈粥樣硬化內皮細胞損傷機制進行了如下綜述。

一、氧化應激

氧化應激是指機體或細胞內以氧自由基為代表的氧化性物質的產生與消除失衡，或外源性氧化物質的過量攝入，導致氧化性物質在細胞內蓄積而易于引發氧化反應狀態。氧自由基的大量產生，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，形成氧應激狀態。同時，病理條件下的活化內皮細胞也可以產生大量的活性氧，由于內皮細胞長時間直接暴露在高濃度的氧化應激條件下，最終導致損傷。導致氧自由基大量產生的病理條件很多，如炎癥反應、缺血再灌注、高血壓、糖尿病等。體外實驗證明[1]，內皮細胞在有H2O2存在的條件下培養，H2O2與內皮細胞作用8h就可以引起部分細胞死亡和凋亡。

1.炎癥反應。近年來國內外研究認為，AS是一種慢性炎癥和自身免疫性疾病，炎癥是致AS發病的中介和中心環節。受損傷的內皮細胞發生功能改變和滲透性增高，血液中的單核細胞黏附在內皮細胞損傷處進入內皮下，吞噬脂質成為泡沫細胞，形成脂肪斑。血小板聚集并黏附于內皮的損傷處。吞噬細胞、內皮細胞及黏附于內皮細胞損傷處的血小板釋放生長因子刺激平滑肌細胞進入內膜并增殖，脂肪斑變成纖維斑塊，損傷的內皮細胞通透性改變，血漿中的低密度和極低密度脂蛋白更多地進入內膜，導致動脈粥樣硬化。實驗觀察[2]炎癥因素誘導大鼠動脈粥樣硬化發病過程中對血管內皮細胞的影響，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表達降低，血管內皮黏附分子1(VCAM-1)mRNA及基質溶解素(MMP7)mRNA大量顯著增高。因此炎癥刺激能夠損傷動脈血管內皮細胞，誘導炎癥因子釋放增加，促進動脈粥樣硬化的發生。

2.缺血再灌注。血管內皮細胞是產生氧自由基的重要部位。缺血再灌注時，中性粒細胞與血管內皮接觸時被激活，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，這些細胞毒素破壞內皮細胞，抑制生理性血管擴張和抗血栓形成機制，增加毛細血管通透性。再灌注時內皮細胞大量產生超氧陰離子(O2-)，加之內皮細胞(EC)表達的黏附分子和釋放的炎性介質，可導致白細胞激活和黏附，并產生大量O2-，這些O2-是小動脈EC依賴的、一氧化氮(NO)介導的血管舒張反應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，在去氧皮質酮醋酸鹽(DOCA)高血壓大鼠，高血壓導致了內皮細胞中四氫生物蝶呤(BH4)的減少，NOS脫耦聯，產生大量的活性氧(ROS)，后者進一步氧化BH4，從而加重NOS脫耦聯，最終可能導致動脈粥樣硬化的產生。實驗[3]對DOCA高血壓大鼠主動脈血管壁中的ROS進行了測定，結果發現其含量明顯升高，而去除血管段內皮細胞后，ROS明顯下降，說明ROS主要來自于血管內皮細胞。

4.高血糖。高血糖引起血管內皮細胞DNA損傷，延緩細胞修復，促進細胞死亡。同時受損的內皮細胞釋放縮血管活性物質增加，這些物質使血管通透性增加，血漿物質向血管壁的內膜和中膜滲透增多，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物(AGE)結合。此變化阻止低密度脂蛋白膽固醇(LDL)彌散出血管內膜而滯留于細胞外基質，使單核細胞黏附于內皮，激活和分化單核-巨噬細胞，使之攝取氧化LDL后轉變為泡沫細胞。氧化LDL具有細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，促進血栓形成。

二、氧化型膽固醇和氧化型低密度脂蛋白

大多數氧化型膽固醇是膽固醇自氧化的產物，或由細胞色素P-450參與的特異微粒體氧化產物。實驗證明，動脈粥樣硬化的發生與膽固醇的氧化和氧化型固醇在細胞內的堆積有關，也是導致血管內皮細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倍的速度被單核/巨噬細胞攝取，從而形成泡沫細胞。單核/巨噬細胞上的參與這種攝取過程的受體被稱之為清道夫受體。這一重要發現導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，導致血管收縮，血小板和白細胞在內膜損傷處黏附、聚集和激活，血管平滑肌細胞(VSMC)增殖和內膜異常增生，降低內源性抗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進入內膜下沉積，并氧化成OX-LDL，從而形成惡性循環。

三、內皮細胞黏附分子和細胞因子

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

四、高同型半胱氨酸

國內外大量的研究[5]已經證明，高同型半胱氨酸血癥(Hhcy)可能通過多種機制引起血管內皮細胞功能損傷，最主要的通過氧化應激機制導致一氧化氮濃度降低及功能減退，同時通過內質網應激機制誘導細胞凋亡、未折疊蛋白反應、影響脂質代謝、促進炎性介質釋放等其他機制最終導致血管內皮細胞功能損傷。

五、血流動力和血管應力

血流動力和血管應力不僅在維持血管穩態中起重要作用，也是心血管疾病的病理啟動因子。這些力影響內皮細胞的形態、排列、遷移、增殖和凋亡，引起內皮細胞骨架結構和細胞間連接發生變化，調節血管活性物質、生長因子、黏附分子等的合成、分泌及表達。

在體內，血管內皮細胞持續暴露于3種不同的機械力：血流與管壁摩擦產生的平行于管壁的切線應力即剪切應力、垂直于管壁的環形張力和靜水壓。其中剪切應力對于動脈粥樣硬化斑塊的灶性形成具有重要影響。剪切應力學說[6]認為，均勻的層流剪切應力可選擇性地誘導內皮“粥樣硬化保護性”基因的表達，從而作用于局部以抵消全身性危險因素的有害作用。血流動力學因素異常出現層流剪切應力不均勻，內皮細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作用即可促使動脈粥樣硬化病變發生。

六、腎素-血管緊張素系統(RAS)

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

七、細胞毒性物質及免疫因素

吸煙致血管內皮細胞超微結構改變及ICAM21表達的確切機制尚不清楚。研究發現，尼古丁可使血管內皮細胞結構損害，使內皮細胞分泌和合成血管活性物質，刺激交感神經導致血管收縮而引起缺血。Petrik等[7]在動物實驗中發現大量吸煙可促使頸內動脈內膜增厚。表明煙草中的有害物質致血管痙攣、缺血導致內皮細胞損傷，是ICAM21、ICAM21 mRNA表達上調的主要原因。ICAM21表達上調可能是吸煙導致As的主要分子機制之一。一些外源性毒素和內源性毒素如:甲乙二醛、丙烯醛、內毒素等，均可造成血管內皮細胞損傷。