第四节 血管内皮细胞与临床
管平滑肌的ADM受体,通过G蛋白激活鸟苷酸环化 酶,使胞内cGMP含量升高,引起血管舒张。晚近 证明ADM也以自分泌形式刺激血管内皮细胞钙动员, 通过cNOS(结构型NOS)促进内皮细胞释放NO,也
引起血管舒张。此外,ADM对血管平滑肌细胞增殖
与迁移也有一定的抑制作用。
(二)VEC合成与释放的缩血管物质 1982年DeMey与Vanhoutte发现,VEC还可产生使血管平滑肌 细胞收缩的物质,即血管内皮衍生的收缩因子(endothelium derived contracting factor,EDCF)。这类血管收缩物质比舒张 物质更加复杂多样,至少有下列几种。 1、内皮素 内皮素(endothelin,ET)是由21个氨基酸组成的多肽。ET 是目前研究最多、了解较清楚的EDCF。有四种结构及药理学 性质略有差异的异构体,分别定为ET-1、ET-2、ET-3和ET-β。 人的血管内皮细胞中只生成ET-1。
PGI2是一种强烈的血管平滑肌舒张剂,扩张血管并抑制血小 板聚集。TXA2是强烈的血管收缩剂和血小板聚集剂,其作用正 好与PGI2相拮抗。两者之间的动态平衡是调控血管壁紧张度、 血小板功能及直管壁细胞迁移生长的重要因素。另有资料表明, PGI2能增加平滑肌细胞胆固醇脂代谢、抑制巨噬细胞内脂质聚 集以及抑制生长因子的释放。
3、血管内皮细胞超极化因子 VEC能释放另一种舒张因子,使血管平滑肌产生动作电位 超极 化 而 舒 张 , 故 称为血管内皮细胞超极化因子 (EDHF)。 EDHF能使平滑肌细胞舒张,扩张血管。EDHF不同于EDRF, 主要舒张小的阻力血管。其作用不受NOS抑制剂左旋硝基精氨 酸、吲哚美辛(环氧酶抑制剂)或优降糖(对ATP敏感的钾通道抑 制剂)的影响,表明该因子不同于NO或PGs类活性物质。Na+K+-ATP ase抑制剂哇巴因、四乙胺或高K+液等均能减弱EDHF 的作用。故认为超极化是由平滑肌细胞膜钙依赖的钾通道开放 致使K+外流所致。血管内皮依赖性超极化作用可易化血管舒张, 减弱血管壁对一些缩血管活性物质的反应性。
(四)VEC在血细胞与内皮细胞间的粘附作用 1、血小板与内皮细胞间的粘附 当血小板或内皮细胞受到刺激致使粘附分子表达增强时,以血 小板膜上的细胞粘附分子(CAMs)为受体,以血浆中存在的或由 血小板分泌至血浆中的细胞间粘附分子(ICAMs)或以细胞外基 质粘附分子(MAMs)为配体,发生生化反应过程,促使粘附发 生。ICAMs主要有纤维蛋白原(Fg)、FN和vWF;MAMs主要有 FN、胶原、vWF和外连素(vitronectin)。 2、白细胞与内皮细胞间的粘附 正常时有少量白细胞粘附于内皮细胞。当白细胞和(或)内皮 细胞受到PAF、白三烯B4、TNF甲酰三肽(甲酰-甲硫氨酰-亮氨 酰-苯丙氨酸)、佛波醇酯等因子刺激时,粘附分子的表达增强, 大量白细胞粘附于内皮细胞。介导白细胞和内皮细胞相互作用 的粘附分子三大家族:选择素家族 、免疫球蛋白家族 、整合 素家族 。
4、内皮细胞钠利尿肽 钠利尿肽(natriuretic peptide,NP)类包括三种不同的基 因产物;A型(ANP)、B型(BNP)、C型(CNP)。ANP主要在心 房中合成,故又称为心钠素;BNP是心室中合成的循环激素; CNP主要在脑中合成,近年又发现离体培养的牛颈总动脉内
皮细胞与血管壁能合成CNP,并证实人的血浆中含有CNP。
(2)纤溶酶原激活抑制物(PAI):VEC能合成与分泌PAI-1和PAI-2, 但以PAI-1为主。内毒素、IL-1、TNFα、凝血酶及类固醇激素等 可刺激VEC合成PAI-1,分泌于血液和内皮细胞外基质中,与外 连素结合而得到稳定。
(3)凝血酶活化纤溶抑制物(TAFI):新近发现VEC表面的凝血酶 调制蛋白与凝血酶形成复合物后,通过酰解,使羧肽酶原B激活, 强烈抑制体内纤溶活性,因此羧肽酶原B又称TAFI。 (4)血小板活化因子(PAF):VEC受刺激或受损产生PAF。PAF是 一种强烈的血小板活化剂,能促使VEC合成凝血酶、纤维蛋白, 促使血小板释放与粘附聚集,并使纤维蛋白与血小板连接。
血管内皮细胞(VEC)由沿血流方向纵向排列的单层扁 平鳞状上皮细胞组成,成人约有1012个VEC覆盖在 400~500m2的血管内腔表面。是机体重要的代谢和内分泌器 官之一,其功能众多。
一、血管内皮细胞的功能
(一)合成和释放舒血管物质 1、前列环素
VEC是合成前列环素(PGI2)的主要场所。花生四烯酸经环 氧合酶代谢途径先生成内过氧化物PGG2和PGH2,然后在各种 合成酶的作用下生成不同的PGs,如PGD2、PGE2和PGF2α。在 血 栓 烷 A2(thromboxane A2 , TXA2) 合 成 酶 的 作 用 下 , 生 成 TXA2;在PGI2合成酶的作用下生成PGI2。
(三)VEC在凝血、抗凝及纤溶过程中的作用 正常情况下,机体内凝血、抗凝血及纤溶系统处于动态平 衡,既能有效地防止出血或渗血现象,又能保持血管内血流 通畅。VEC在其中起重要的作用。 1、VEC相关的促凝血(止血)成分 (1)多种凝血因子:内皮细胞能自身合成因子Ⅴ,也能结合外 源性的因子Ⅴ,机械损伤可增加Ⅴ在内皮细胞上的表达,因 子Ⅴa是因子Ⅹa激活因子Ⅱ的辅助因子;内皮细胞可结合因 子Ⅹ和因子Ⅹa,低氧可诱导能直接激活因子Ⅹ的物质在膜 表面表达,因子Ⅹa和Ⅸa与内皮细胞的结合可将凝血过程局 限和定位于内皮细胞表面以及抑制活化的凝血因子参加循环; 因子ⅩⅢ是内皮细胞合成的一种转移酶,在钙离子参与下, 被凝血酶激活,ⅩⅢa能促进纤维蛋白单体间的互相连接, 形成纤维蛋白多聚体。
2、内皮源性舒张因子 ACh可通过刺激VEC产生使血管平滑肌细胞舒张的物质 而引起血管舒张,这种物质后命名为内皮源性舒张因子(EDRF)。 其他舒血管物质,其舒张作用也取决于内皮细胞是否完整。这 些物质舒张作用也是通过内皮细胞释放EDRF来介导的。大量工 作提示,EDRF与NO可能是同一物质。但进一步证实,两者的 生物学、生化和药理学特性有一定的差异。NO可能不是EDRF 的惟一成员,EDRF通过NO发挥作用,即许多内皮依赖性的舒 血管物质作用的共同通路是生成释放NO而发挥作用。 NO产生多种生物效应:NO扩散到内皮细胞下的平滑肌,使其 舒张,血管扩张;扩散到血管腔,抑制血小板和内皮细胞间的 粘附,并抑制凝血酶引起的血小板[Ca2+]i的升高及伴随的血小 板聚集,阻止血栓的形成;NO可稳定溶酶体膜和抗自由基损伤, 保护细胞免受超氧阴离子损伤,抑制脂质过氧化和自由基产生, 是细胞的保护因子。
ET-1是迄今知道的作用最强的血管收缩物,对不同部位的 动脉、静脉及微血管均显示强烈而持久的收缩作用,且对静脉 的作用比动脉强。其收缩血管的效应是血管紧张素 Ⅱ(angiotensin,AgⅡ)的10倍,去甲肾上腺素的100倍,PGF2a 的1000倍。
2、血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)
血管壁细胞合成肾素和血管紧张素源自。肾素作用于血管紧 张素原生成无血管活性的十肽AngI。AngI在流经肺循环时,经 肺VEC血管紧张素转换酶(ACE)的作用,转换成有高度血管活 性的八肽AngⅡ。AngⅡ是肾素-血管紧张素系统(RAS)的主要 活性肽,作用于AngⅡ受体,产生目前所知的全部RAS的生物 学效应。
(5)血小板反应蛋白:受刺激或受损的内皮细胞可产生,释放后贮 存在血小板的α颗粒中。当血小板活化时,释放出来同血小板膜 上的糖蛋白Ⅱb/Ⅲa结合,促使血小板在血管损伤部位的粘附与 聚集。TSP还可致纤维蛋白、凝血酶的生成,有利于止血。
2、VEC的抗凝血特性 (1)抗凝血酶Ⅲ(AT-Ⅲ):AT-Ⅲ及其辅助因子肝素是血浆中最 重要的抗凝物质。AT-Ⅲ抑制丝氨酸蛋白酶类,包括凝血酶、 因子Ⅹa、ⅩⅢa、Ⅺa、Ⅸa等,也能抑制纤溶酶原、尿激酶、 激肽释放酶等。肝素是AT-Ⅲ的辅助因子,可增强AT-Ⅲ与凝 血酶的亲和力。 (2)蛋白质S:由内皮细胞合成和分泌的维生素K依赖性蛋白, 它与内皮细胞膜以及活化的蛋白质C(APC)结合形成附着在细 胞表面的复合物,从而辅助APC对因子Ⅴa及Ⅷa的灭活,促 进纤维蛋白溶解。 (3)凝血酶调制蛋白和蛋白C:凝血酶调制蛋白(TM)是内皮细 胞表面的一种跨膜蛋白,与内皮细胞表面的凝血酶结合形成 复合物,明显加强凝血酶对蛋白C的激活;因子Ⅴ结合到内皮 细胞表面也可加速蛋白C激活。
第四节 血管内皮细胞
• 血管内皮细胞的功能
• 血管内皮细胞的病理生理 • 血管内皮细胞的药理
1865年His首先提出内皮(endothelium)这一概念。随着 电子显微镜、细胞培养、分子生物学等先进技术的应用,对 内皮细胞的功能的认识逐渐深入。尤其是1980年Furchgott 等发现血管内皮舒张因子(endothelium-derived relaxing factor EDRF)和1988年Yanagisava等从内皮细胞分离出一 种有极强收缩血管作用和促进血管增生的内皮素 (endothelin ET)后,人们对血管内皮细胞(vascular endothelial cell VEC)的研究已成为心血管领域的研究热点。
(4)组织因子途径抑制物(TFPI):TFPI是体内惟一的外源性凝血 途径的抑制物。循环血液中的TFPI主要由VEC产生。发挥抗凝 作用主要靠游离的TFPI。其作用是以因子Ⅹa依赖方式抑制Ⅶa /TF复合物和Ⅹa。机械性刺激(如血流切变应力)及化学性刺激 能促进VEC合成与分泌TFPI。
(5)蛋白聚糖:较为重要的一种是硫酸乙酰肝素蛋白聚糖(HSPG)。 蛋白聚糖对维持血管壁结构的完整性有重要作用。另外,微血管 内皮的HSPG大多有抗凝活性,而大血管的HSPG则无。具有抗 凝活性的HSPG中特定的五糖结构与AT-Ⅲ的赖氨酸残基相结合, 同时Ⅱa通过静电吸引与HSPG结合,AT-Ⅲ与Ⅱa通过精-丝氨酸 结合,使Ⅱa及多种凝血因子灭活。 (6)纤溶酶原激活物(PA):PA包括组织型纤溶酶原激活物(t-PA) 和尿激酶型纤溶酶原激活物(u-PA),均为丝氨酸蛋白酶。t-PA是 体内纤溶酶原最主要的激活物。在血浆中t-PA主要由血管内皮细 胞合成和分泌。血流切变力增高、应激刺激、缺氧、酸中毒和肾 上腺素等均可刺激VEC分泌t-PA。