微顆粒與內皮功能障礙

方 帆(綜述)，蔣桔泉(審校)

(廣州軍區武漢總醫院心內科，武漢 430070)

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微顆粒與內皮功能障礙

方 帆△(綜述)，蔣桔泉※(審校)

(廣州軍區武漢總醫院心內科，武漢 430070)

微顆粒是多種細胞激活、損傷或凋亡時，細胞膜脫落產生的直徑<1.0 μm的膜性小囊泡。研究發現，微顆粒與內皮功能障礙的關系密切，在介導內皮細胞引起的炎癥反應、凝血反應、內皮舒張功能減退、新生血管生成和內皮細胞凋亡等方面發揮重要作用。微顆粒與多種心血管疾病密切相關，有可能成為多種心血管疾病各個發展階段的重要生物學指標。

心血管疾病；微顆粒；內皮功能損傷

目前，心血管疾病有逐年增加的趨勢，嚴重影響著人類的健康。如何積極預防和治療，減少心血管事件的發生，已成為心血管疾病研究領域的重大課題。近年來，微顆粒的研究逐漸成為熱點。微顆粒是細胞受到各種因素刺激時從細胞膜脫落的一種亞細胞組分，微顆粒與內皮細胞功能障礙關系密切[1]，被認為是內皮功能障礙相關性疾病的預測指標，現就這一進展予以綜述。

1 微顆粒的形成和釋放

微顆粒是多種細胞激活、損傷或凋亡時，細胞膜脫落產生的直徑<1.0 μm的膜性小囊泡[2]。在各種因素(如炎性因子、氧化應激、剪切力等)刺激下，細胞膜上鈣依賴的攀援酶、脂質翻轉酶和轉位酶被激活，磷脂酰絲氨酸暴露在細胞膜的外層，造成脂質原有的不對稱性分布消失，細胞骨架蛋白重組，細胞膜脫落并釋放入循環，形成微顆粒[3-4]。幾乎所有的細胞都能產生微顆粒，根據微顆粒的細胞來源不同可分為血小板來源的微顆粒(platelet microparticles，PMPs)、淋巴細胞來源的微顆粒、白細胞來源的微顆粒、紅細胞來源的微顆粒、內皮細胞來源的微顆粒和平滑肌細胞來源的微顆粒等[5]。正常生理條件下，細胞也會自發地釋放一些微顆粒。在健康個體中，循環的微顆粒主要由血小板來源的微顆粒組成，其次是白細胞和內皮細胞來源的微顆粒[6]。

2 微顆粒的分型與檢測

由于微顆粒攜帶有母本細胞的表面蛋白和細胞質等物質，使它們的來源能被檢測[7]。已知內皮細胞來源的微顆粒的表面標記分子有CD31(內皮細胞黏附分子)、CD51(整合素)、CD54(細胞內黏附分子)、CD62E(E選擇素)、CD105(內皮因子)、CD106(血管細胞黏附分子)、CD144(血管內皮鈣黏著蛋白)、CD146(內皮連接蛋白)等，其中CD144是目前公認的特異性表面標記分子。PMPs表面標記分子有CD31(內皮細胞黏附分子)、CD41(血小板整合素糖蛋白ⅡbⅢa)、CD42(血小板整合素糖蛋白ⅠbⅨ)、CD42a(血小板整合素糖蛋白Ⅸ)、CD42b(血小板整合素糖蛋白Ⅰb)、CD61(血小板整合素糖蛋白Ⅲa)、CD62p(P選擇素)等。另外，表面標記分子CD4(T細胞表面Ⅰ型跨膜糖蛋白)、CD8(T細胞表面Ⅰ型跨膜糖蛋白)、CD45(白細胞共同抗原)可以用來識別淋巴細胞來源的微顆粒[8]。因此，通過標記微顆粒表面的特異性分子能識別不同細胞來源的微顆粒。

3 微顆粒與內皮功能障礙

內皮細胞作為血管壁與血流之間的屏障，具有重要的生物學功能。正常的血管內皮細胞具有調節凝血和抗凝血、調節血管緊張度、調節血管通透性、調節血管平滑肌生長及增殖、參與炎癥反應等作用，病理條件下，上述作用受到不同程度的破壞，即內皮細胞功能受到損傷，主要表現為內皮依賴性舒張功能減退、血管通透性增加、炎癥反應及凝血反應增強和內皮細胞損傷、脫落、修復等。研究顯示，微顆粒能通過內皮細胞介導內皮細胞障礙[1]，而內皮功能障礙是許多心血管疾病的重要病理基礎，貫穿著疾病發生發展的始終。微顆粒與內皮功能障礙的關系密切，主要表現在以下幾個方面。

3.1 微顆粒與內皮舒張功能減退 NO是重要的血管舒張因子，不但能舒張血管平滑肌細胞從而發揮舒張血管作用，而且抑制凝血、炎癥反應和氧化應激[9]。研究表明，微顆粒能降低一氧化氮合酶的生物活性以減少NO的合成，從而引起內皮舒張功能減退。程飛等[10]研究顯示，內皮細胞起源的微顆粒能激活人臍靜脈內皮細胞還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶，誘導氧化還原反應，NO生成減少，活性氧類產生增加，并且應用還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶抑制劑夾竹桃麻素后能明顯減少活性氧類的產生，增加NO的生成。Tual-Chalot等[11]研究證實，缺氧條件下產生的微顆粒通過增強一氧化氮合酶活化的負性調節位點(蘇氨酸495)的磷酸化水平及降低正性調節位點(絲氨酸1177)的磷酸化水平，減少NO的合成。上述研究表明，微顆粒能通過減少NO的生成，導致內皮舒張功能減退。

3.2 微顆粒通過內皮細胞介導炎癥反應 微顆粒能通過內皮細胞產生促炎癥反應作用，其中研究較多的是PMPs。一項體外研究表明[12]，PMPs能刺激內皮細胞表達和釋放白細胞介素6、白細胞介素8、細胞間黏附因子1、血管細胞黏附因子1和E選擇素等，這些物質在促炎癥反應的發生過程中發揮著重要作用。此外，PMPs還含有大量的趨化因子。除了PMPs，其他類型細胞起源的微顆粒也有促炎癥反應作用。Wang等[13]研究顯示，單核細胞起源的微顆粒含有白細胞介素β和炎性復合體，這些微顆粒還能通過細胞外信號調節激酶1/2和核因子κB通路激活內皮細胞，促使炎癥反應的發生。不過也有少數研究表明，一些微顆粒具有抗炎癥反應作用。Dalli等[14]研究顯示，中性粒細胞來源的微顆粒含有膜聯蛋白1，可能會通過阻礙白細胞和內皮細胞的接觸產生抑制炎癥反應作用。

3.3 微顆粒通過內皮細胞介導凝血反應 微顆粒表面表達的大量黏附分子能黏附結合內皮細胞，傳遞生物活性物質，引起促凝血反應。研究顯示，單核細胞起源的微顆粒能誘導內皮細胞凋亡，破壞內皮細胞的完整性，從而增加內皮細胞的凝血反應[15]。以上是關于微顆粒能促進凝血反應的相關報道，不過也有研究顯示，微顆粒能產生抗凝血作用。Pérez-Casal等[16]研究顯示，內皮細胞來源的微顆粒表面能表達蛋白C受體，活化的蛋白C與蛋白C受體結合后能產生抗炎癥反應和抗凝血作用。

3.4 微顆粒與新生血管生成 關于微顆粒的血管生成作用目前存在爭議。有研究表明，在內皮細胞中加入血小板來源的微顆粒培養，PMPs能促進內皮細胞增殖、遷移和新生血管生成[17]。淋巴細胞來源的微顆粒有促新生血管生成作用，這種作用可能是通過刺激內皮細胞釋放NO來實現的[18]。另有研究顯示，低濃度的內皮微顆粒能刺激新生血管生成，其機制可能是由于微顆粒表面表達基質金屬蛋白酶家族，能降解細胞基質，使細胞外基質重構，刺激新生血管生成；而高濃度的內皮微顆粒能抑制毛細血管樣結構生成，其機制可能是由于高濃度的內皮微顆粒增加了活性氧類的生成。

3.5 微顆粒誘導內皮細胞凋亡 目前存在兩種不同的觀點。一種是微顆粒對內皮細胞凋亡起保護作用。Abid Hussein等[19]認為，微顆粒內包含有大量的半胱氨酸蛋白酶，微顆粒通過水解半胱氨酸蛋白酶對內皮細胞起保護作用。Jansen等[20]則認為，內皮細胞起源的微顆粒能通過抑制膜聯蛋白1/磷脂酰絲氨酸受體依賴途徑，使內皮細胞免受凋亡。另一種觀點是微顆粒能誘導內皮細胞凋亡。Werner等[21]研究顯示，CD31+/膜聯蛋白V+的微顆粒是乙酰膽堿介導的心臟血管內皮依賴性動脈流量介導的舒張功能的唯一獨立預測因子。在一項對一級親屬中有冠狀動脈粥樣硬化性心臟病(冠心病)家族史的健康者的研究顯示，有冠心病家族史健康個體的內皮微顆粒水平明顯高于無冠心病家族史的健康個體[22]。其他如腦血管疾病的人群中也有類似的發現。

4 微顆粒與心血管疾病

內皮功能障礙是多種血管相關性疾病的始動因素。循環中的微顆粒水平與反映內皮功能障礙的指標——內皮依賴性動脈流量介導的舒張功能呈負相關[23]，因此認為，微顆粒的水平與多種心血管疾病有較好的相關性。一些臨床研究也證實了這一點，Mallat等[22]研究發現，急性冠狀動脈綜合征患者血漿內皮細胞來源的微顆粒水平顯著高于穩定型冠心病組和健康對照組。Bernal-Mizrachi等[24]的研究結果顯示，首次心肌梗死患者的內皮細胞來源的微顆粒水平最高，不穩定型心絞痛患者、穩定型心絞痛患者、健康對照組血漿中的內皮細胞來源的微顆粒數量依次降低。

5 結 語

內皮功能障礙貫穿著多種血管相關性疾病發生發展的始終，而微顆粒能從多方面介導內皮功能損傷，因此，微顆粒有可能在血管相關性疾病的發展過程中發揮重要作用，這為疾病的發生、發展提供了新的認識。一些研究認為，微顆粒能成為多種心血管疾病的重要預測指標，但是微顆粒與疾病之間的關系復雜，其具體作用機制尚需更多的基礎和臨床試驗去證實。

[1] Wang JM,Wang Y,Huang JY,etal.C-Reactive protein-induced endothelial microparticle generation in HUVECs is related to BH4-dependent NO formation[J].J Vasc Res,2007,44(3):241-248.

[2] Boulanger CM.Microparticles,vascular function and hyperten-sion[J].Curr Opin Nephrol Hypertens,2010,19(2):177-180.

[3] Helal O,Defoort C,Robert S,etal.Increased levels of microparticles originating from endothelial cells,platelets and erythrocytes insubjects with metabolic syndrome:relationship with oxidative stress[J].Nutr Metab Cardiovasc Dis,2010,21(9):665-671.

[4] Viera AJ,Mooberry M,Key NS.Microparticles in cardiovascular disease pathophysiology and outcomes[J].J Am Soc Hypertens，2012,6(4):243-252.

[5] Rautou PE,Vion AC,Amabile N,etal.Microparticles,vascular function,and atherothrombosis[J].Cir Res,2011,109(5):593-606.

[6] Tushuizen ME,Diamant M,Sturk A,etal.Cell-derived microparticles in the pathogenesis of cardiovascular disease friend or foe?[J].Arterioscler Thromb Vasc Biol,2011,31(1):4-9.

[7] Diamant M,Tushuizen ME,Sturk A,etal.Cellular microparticles:new players in the field of vascular disease?[J].Eur J Clin Invest,2004,34(6):392-401.

[8] Van Ierssel SH,Van Craenenbroeck EM,Conraads VM,etal.Flow cytometric detection of endothelial microparticles (EMP):effects of centrifugation and storage alter with the phenotype studied[J].Thromb Res,2010,125(4):332-339.

[9] Lerman A,Zeiher AM.Endothelial function:cardiac events[J].Circulation,2005,111(3):363-368.

[10] 程飛,陶軍,馮鑒強,等.內皮微顆粒通過NADPH氧化酶損傷內皮細胞功能[J].南方醫科大學學報,2010,182(2):261-268.

[11] Tual-Chalot S,Guibert C,Muller B,etal.Circulating microparticles from pulmonary hypertensive rats induce endothelial dysfunction[J].Am J Respir Crit Care Med,2010,182(2):261-268.

[12] Nomura S,Tandon NN,Nakamura T,etal.High-shear-stress-induced activation of platelets and microparticles enhances expression of cell adhesion molecules in THP-1 and endothelial cells[J].Atherosclerosis,2001,158(2):277-287.

[13] Wang JG,Williams JC,Davis BK,etal.Monocytic microparticles activate endothelial cells in an IL-1β-dependent manner[J].Blood,2011,118(8):2366-2374.

[14] Dalli J,Norling LV,Renshaw D,etal.Annexin 1 mediates the rapid anti-inflammatory effects of neutrophil-derived microparticles[J].Blood,2008,112(6):2512-2519.

[15] Aharon A,Tamari T,Brenner B.Monocyte-derived microparticles and exosomes induce procoagulant and apoptotic effects on endothelial cells[J].Throm Haemost,2008,100(5):878-885.

[16] Pérez-Casal M,Downey C,Cutillas-Moreno B,etal.Microparticle-associated endothelial protein C receptor and the induction of cytoprotective and anti-inflammatory effects[J].haematologica,2009,94(3):387-394.

[17] Kim HK,Song KS,Chung JH,etal.Platelet microparticles induce angiogenesis in vitro[J].Br J Haematol,2004,124(3):376-384.

[18] Agouni A,Mostefai HA,Porro C,etal.Sonic hedgehog carried by microparticles corrects endothelial injury through nitric oxide release[J].FASEB J,2007,21(11):2735-2741.

[19] Abid Hussein MN,B?ing AN,Sturk A,etal.Inhibition of microparticle release triggers endothelial cell apoptosis and detachment[J].Thromb Haemost,2007,98(5):1096-1107.

[20] Jansen F,Yang X,Hoyer FF,etal.Endothelial Microparticle Uptake in Target Cells Is Annexin I/Phosphatidylserine Receptor Dependent and Prevents Apoptosis[J].Arterioscler Thromb Vasc Biol,2012,32(8):1925-1935.

[21] Werner N,Wassmann S,Ahlers P,etal.Circulating CD31+/annexin V+apoptotic microparticles correlate with coronary endothelial function in patients with coronary artery disease[J].Arterioscler Thromb Vasc Biol,2006,26(1):112-116.

[22] Mallat Z,Benamer H,Hugel B,etal.Elevated levels of shed membrane microparticles with procoagulant potential in the peripheral circulating blood of patients with acute coronary syndromes[J].Circulation,2000,101(8):841-843.

[23] Esposito K,Ciotola M,Schisano B,etal.Endothelial microparticles correlate with endothelial dysfunction in obese women[J].J Clin Endocrinol Metab,2006,91(9):3676-3679.

[24] Bernal-Mizrachi L,Jy W,Jimenez JJ,etal.High levels of circulating endothelial microparticles in patients with acute coronary syndromes[J].Am Heart J,2003,145(6):962-970.

Study on the Relationship between Microparticles and Endothelial Dyfunction

FANGFan,JIANGJu-quan.

(DepartmentofCardiology,WuhanGeneralHospitalofChinesePLAGuangzhouConmmand,Wuhan430070,China)

Microparticles are membranous vesicles less than one micron in diameter shed from several types of cells that are activated,injured or undergoing apoptosis.Studies have found that microparticles are closely related with endothelial dysfunction.Microparticles play an important role in promoting inflammation,coagulation,endothelium-dependent vasodilation dysfunction,angiogenesis and apoptosis that are mediated by endothelial cells.Microparticles are closely related with several cardiovascular diseases and may be proved to be the true biomarkers in different stages of cardiovascular diseases.

Cardiovascular disease; Microparticles; Endothelial dysfunction

R543

A

1006-2084(2015)12-2164-03

10.3969/j.issn.1006-2084.2015.12.019

2014-08-11

2014-11-24 編輯：相丹峰