血管通透性增高發生機制研究進展

孫改霞　劉圣君　趙自剛　牛春雨　(河北北方學院微循環研究所，河北　張家口　075000)

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血管通透性增高發生機制研究進展

孫改霞劉圣君趙自剛牛春雨(河北北方學院微循環研究所，河北張家口075000)

〔關鍵詞〕血管高通透性;血管內皮細胞

第一作者:孫改霞( 1985－)，女，碩士，醫師，主要從事創傷休克研究。

正常的血管通透性是維持組織液生成與回流平衡的關鍵因素。燒傷、休克、膿毒癥等嚴重致病因素及慢性炎癥反應、糖尿病、高血壓、代謝綜合征等慢性致病因素，均可引起血管內皮細胞( VEC)的結構與功能破壞，引起血管通透性增高，成為組織水腫、血液流變性異常、微循環障礙的關鍵環節，嚴重影響著疾病的預后與轉歸〔1〕。本文對血管高通透性發生機制的最新研究進展進行綜述。

1血管通透性

血管內皮屏障是維持血管通透性的重要因素。VEC間不同類型的黏附結構與連接使細胞連續的單層結構，加之VEC本身的結構，構成了一個半滲透性屏障，即血管內皮屏障〔2〕。血管內皮屏障是維持跨內皮細胞蛋白濃度梯度、維持組織液的生成與回流的重要結構，對于組織細胞的氧供與代謝廢物的轉運具有重要的作用。在這一復雜結構中，VEC是血液和血管壁交界處血管的內襯〔3〕，同時也為血液和組織間物質交換提供了很大的表面;而內皮細胞間的黏附連接( AJs)也參與循環細胞血管壁通透性調節〔4〕。

目前認為，生理條件下，血管通透性的調節被至少兩個廣泛的機制介導，稱為跨細胞途徑和細胞旁途徑〔1〕。跨細胞途徑，即穿過內皮細胞到達周圍組織〔5〕;一般情況下，蛋白質及脂質主要是通過該途徑來實現血管內外的物質交換與平衡〔6〕。細胞旁途徑是指一些物質從內皮細胞間隙穿過血管到達周圍組織。跨細胞途徑功能的實現與內皮細胞的骨架蛋白形成的網狀結構的完整性有關，細胞旁路途徑功能的實現主要依靠細胞間黏附或連接分子的表達有關〔7〕。參與細胞旁途徑的分子主要有:緊密連接( TJs)分子，由封閉蛋白、閉合蛋白與TJs黏附分子( JAM)構成;另一類黏附分子以鈣黏蛋白、連環蛋白為主。此外，還存在一類在TJs與細胞骨架系統之間發揮紐帶作用的重要分子:閉鎖小帶( ZO)－1、－2。跨細胞途徑與細胞旁途徑對于維持內皮滲透性具有重要作用。多種病理情況下，均可導致VEC損傷、TJs分子異常表達，從而引起血管內皮屏障功能低下，導致血管通透性增高，成為組織水腫、器官功能障礙的重要發病學機制〔8〕。

2 VEC損傷在血管通透性增高中的作用

VEC的結構完整、功能正常是維持微血管通透性正常的重要機制。任何引起VEC結構與功能異常的因素，均可導致血管通透性異常。目前認為〔9〕，血管通透性增加是引起重癥休克難治的一個重要病理生理表現，繼發于血管內皮屏障的破壞。實驗表明，失血性休克引起細胞凋亡介質增加，從而啟動的內皮細胞凋亡與血管通透性增加相關〔10〕;同時也有研究〔4〕證明細胞骨架蛋白與內皮屏障結構密切相關。

細胞凋亡可通過外在的“死亡配體”途徑或內在的“線粒體”途徑引起〔11〕。內在凋亡途徑是由細胞色素c、凋亡誘導因子( AIF)介導，所有這一切都是由促細胞凋亡(如Bak、Bax)基因和抗細胞凋亡基因( Bcl－2，Bcl－xL)平衡調節的，這些蛋白屬于Bcl－2家族蛋白〔12～14〕。內在凋亡通路的啟動開始于線粒體釋放細胞色素c。細胞色素c通過線粒體膜轉變孔向細胞質轉運，這是位于線粒體內膜和高電導鈣敏感通道，允許非選擇性擴散。線粒體膜完整性的破壞是由于細胞色素c到細胞的運動質和隨后內在凋亡途徑的傳播。細胞色素c在細胞質中，作為凋亡組件的釋放來自于凋亡蛋白酶激活因子( APAF)－1、三磷酸腺苷( ATP)和procaspase－9，通過激活caspase－3和caspase－7，從而導致細胞形態和功能異常〔14〕。

此外，細胞骨架的微絲結構對于維持內皮屏障至關重要，如用細胞松弛素D破壞肌動蛋白骨架，則增加內皮通透性，而用鬼筆環肽穩定肌動蛋白，則可維持內皮屏障功能。F－肌動蛋白，作為內皮細胞骨架的主要成分，解聚和重排以增加張力，從而導致強烈的細胞收縮〔15〕。在失血性休克后，多種炎癥介質大量釋放，引起F－肌動蛋白結構重新排列，引起內皮細胞收縮，裂隙形成和增加滲透性〔16〕。此外，F－肌動蛋白可能影響TJs和黏附結的功能，從而破壞了內皮細胞的完整性，加大內皮細胞間隙，增加通透性〔17，18〕。

3內皮細胞間連接蛋白表達異常在血管通透性增高中的作用

內皮細胞間連接作為內皮細胞通透性的重要結構的基礎，通過TJs、AJs兩個特定的結構，調節血管通透性〔19〕。一般情況下，TJs通過細胞旁途徑調節離子和溶質的通道，AJs啟動細胞與細胞之間的聯系，促進它們的成熟，維持血管內皮屏障〔20〕。此外，TJs、AJs還通過與內皮細胞肌動蛋白相關的多個銜接分子參與血管內皮屏障的維持與調節，如ZO－1、2、3，α、β、γ－連環蛋白〔21〕。在重癥休克發展的過程中，失控的炎癥反應、酸中毒等多種因素均可導致這些連接蛋白的異常表達，從而引起血管高通透性。

3. 1 TJs TJs位于相鄰細胞間隙的頂側，由多種蛋白質構成，發揮著維持血管內外液體、物質交換的重要功能，對內環境的穩定起關鍵作用〔19〕。TJs的作用也可以看作膜的一種圍欄來限制頂部和細胞表面基底外側之間的脂質和蛋白質的自由流動。TJs是由超過40個蛋白質包括跨膜蛋白閉合蛋白家族、封閉蛋白家族、JAMs家族和外圍膜相關的ZO家族的組合〔22〕。因此，改變閉合蛋白、封閉蛋白－5、ZO－1在炎性細胞因子的刺激可能有助于血管內皮通透性的改變。

研究表明，封閉蛋白是TJs最近腔面的連接結構，對旁細胞途徑是一選擇性的通透屏障，維持對較大分子物質的屏障功能〔23〕;不同部位內皮細胞的TJs不同，如血腦屏障的TJs非常豐富且結構致密，在外周則以大動脈較多，容量靜脈較少。JAM－A及其相關家族成員JAM－B、JAM－C、內皮細胞選擇性黏附分子是內皮細胞TJs的另一重要組成部分，在失血性休克后炎癥反應引起血管通透性增高的這一過程中發揮作用〔24〕; JAM－C增加VEC通透性時，在內皮細胞表面表達，提示它可能在促進和(或)組織之間連接形成中發揮作用〔25〕。

3. 2 AJs AJs的功能是通過鈣黏素直接連接到p120、βcatenin和斑珠蛋白實現的。一大組肌動蛋白結合蛋白與AJs相關，如α－連環蛋白、黏著蛋白、α－肌動蛋白、惡性腫瘤丟失蛋白等。另外，一些磷酸酶，如血管內皮細胞酪胺酸磷化酸酶( VE－PTP)、蛋白酪氨酸磷酸酶2( SHP2)，和一些激酶也直接或間接與AJs相關聯。使用VE－鈣黏蛋白的抑制性抗體可引起內皮細胞收縮和內皮下基質暴露部分分離，從而加大了肺和心臟的血管通透性〔5〕，表明VE－鈣黏蛋白在血管通透性和完整性的控制中發揮重要作用。進一步的研究發現，組胺、腫瘤壞死因子、血小板活化因子和血管內皮生長因子( VEGF)誘導的VE－鈣黏蛋白、β－鈣黏蛋白、p120的酪氨酸磷酸化，增加了培養系統中的細胞通透性〔5〕。也有研究指出，VE－鈣黏蛋白特別容易受到酶的蛋白水解作用;白細胞和腫瘤細胞可以釋放大量的彈性蛋白酶、重組金屬蛋白酶10及其他有誘導消化作用因素的酶，促進VE－鈣黏蛋白裂解，增加細胞外滲和血漿滲漏。可見，血管通透性的調控是通過上調或下調VE－鈣黏蛋白表達來實現的〔5〕。此外，高濃度組胺、凝血酶、生長因子等刺激因素也可通過磷酸化肌球蛋白輕鏈和激活p21激活的蛋白激酶調節細胞收縮效應，增加內皮細胞通透性〔26〕。

4血管高通透性導致一些重要器官的變化

血管通透性增高引起組織液的生成超過回流，導致組織水腫，這成為實質細胞、組織器官缺血、缺氧的重要機制，也是引起重要器官結構損傷與功能障礙的重要發病基礎。

4. 1肺肺組織的氣血屏障結構包括VEC及其基底膜、細胞間質及肺泡上皮細胞(Ⅰ型和Ⅱ型)及其基底膜，將毛細血管和氣體隔開的氣血屏障的厚度僅為0．5 μm，它能夠允許氣體在肺泡中進行有效的交換以提供足夠的通氣。當肺毛細血管內皮細胞損傷時，肺泡的屏障功能遭到破壞，引起肺的通透性增高，致使大量水腫液或炎癥細胞滲入肺泡腔，出現透明膜，成為加重肺呼吸功能障礙的重要因素，也成為后繼炎癥反應的呼吸爆發的重要因素〔27〕。

4. 2腎臟大量研究表明，多種炎性介質介導的炎癥反應參與了慢性腎病的發生與發展〔28～30〕。腎小球內皮細胞是腎小球濾過屏障的重要組成部分，也是炎癥反應的靶細胞，細胞骨架的功能變化是慢性腎病患者早期炎癥引起血管通透性增加的主要機制〔31〕。目前也有研究發現〔30〕，VEGF表達和分泌增多，可導致血管內皮調控通透性功能的破壞，造成血管通透性增加，從而引發腎綜合征出血熱，與此同時，內皮細胞間的多種連接蛋白在調節血管通透性方面同樣起著重要的作用。

4. 3皮膚Klein等〔32〕發現，重度燒傷患者后，炎癥細胞活化，黏附、聚集于VEC或扣押于組織，釋放大量的炎癥介質和血管活性物質，出現全身性炎癥反應，從而導致毛細血管通透性增高，血管內液外滲至組織間隙。

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〔2014－12－27修回〕

(編輯杜娟)

通訊作者:牛春雨( 1967－)，男，博士，教授，碩士生導師，主要從事危重病的基礎與臨床研究。

基金項目:河北省高校百名創新人才支持計劃(Ⅱ，BR2－105)

〔中圖分類號〕R331. 4

〔文獻標識碼〕A

〔文章編號〕1005-9202( 2016) 02-0487-03;

doi:10. 3969/j. issn. 1005-9202. 2016. 02. 112