肺動脈內(nèi)皮細胞在急性肺栓塞致肺動脈高壓中作用的研究進展

陳淳　　林建偉　　王良興　　嚴(yán)建平

[摘要] 急性肺栓塞（acute pulmonary thromboembolism，APTE）是呼吸系統(tǒng)中常見病、多發(fā)病及高病死率的疾病。急性肺栓塞發(fā)生時由于栓子阻塞肺動脈或神經(jīng)體液導(dǎo)致血管痙攣，致使肺血管床面積驟減， 引發(fā)肺血管阻力增加及肺動脈高壓（pulmonary artery hypertension，PAH）， 嚴(yán)重者導(dǎo)致右心功能不全，最終發(fā)展成慢性肺源性心臟?。╟hronic cor pulmonale，CCP）。肺動脈高壓是APTE發(fā)展成慢性肺源性心臟病的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其中血管內(nèi)皮細胞（vascular endothelial cell，VEC）在其發(fā)病機制和治療方面，起著十分重要作用。

[關(guān)鍵詞] 急性肺栓塞；肺動脈高壓；血管內(nèi)皮細胞；炎癥介質(zhì)；氧化應(yīng)激

[中圖分類號] R543 [文獻標(biāo)識碼] A [文章編號] 1673-9701（2017）21-0165-04

Research progress of the role of pulmonary artery endothelial cells in pulmonary artery hypertension caused by acute pulmonary thromboembolism

CHEN Chun1 LIN Jianwei2 WANG Liangxing3 YAN Jianping1

1.Department of Respiratory Medicine， Zhejiang Provincial People's Hospital， the People's Hospital Affiliated to Hangzhou Medical College， Hangzhou 310014， China； 2.Department of Cardiology， Sir Run Run Shaw Hospital Affiliated to Zhejiang University， Hangzhou 310014， China； 3.Department of Respiratory Medicine， the First Hospital Affiliated to Wenzhou Medical University， Wenzhou 325000， China

[Abstract] Acute pulmonary thromboembolism（APTE） is a common， frequently-occurring disease with high mortality in the respiratory system. When PTE occurs， embolus blocks pulmonary artery or nerve fluid causes vasospasm， resulting in placental vascular bed area die-off， increased pulmonary vascular resistance and pulmonary artery hypertension （PAH）. In severe cases， it leads to right ventricular dysfunction and develops into chronic cor pulmonale（CCP）. Pulmonary artery hypertension is a key link in the development of APTE into chronic pulmonary heart disease， in which vascular endothelial cells （VEC） play an important role in its pathogenesis and treatment.

[Key words] Acute pulmonary thromboembolism； Pulmonary artery hypertension； Vascular endothelial cells； Inflammatory mediators； Oxidative stress

急性肺栓塞（acute pulmonary thromboembolism，APTE）是呼吸系統(tǒng)中常見病、多發(fā)病及高病死率的疾病。急性肺栓塞發(fā)生時由于栓子阻塞肺動脈或神經(jīng)體液導(dǎo)致血管痙攣，致使肺血管床面積驟減， 引發(fā)肺血管阻力增加及肺動脈高壓（pulmonary artery hypertension，PAH）， 嚴(yán)重者導(dǎo)致右心功能不全，最終發(fā)展成慢性肺源性心臟?。╟hronic cor pulmonale，CCP）。肺動脈高壓是APTE發(fā)展成慢性肺源性心臟病的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其中血管內(nèi)皮細胞（vascular endothelial cell，VEC）在其發(fā)病機制和治療方面，起著十分重要作用。本文主要對肺動脈內(nèi)皮細胞在急性肺栓塞致肺動脈高壓中作用的研究進展作一綜述。

1 血管內(nèi)皮細胞在APTE致PAH發(fā)病機制中的作用

1.1 內(nèi)皮細胞生理功能

肺動脈內(nèi)皮細胞（VEC）具有合成、釋放縮血管物質(zhì)的內(nèi)分泌功能，例如血栓素因子A2（TXA2）、血管緊張素Ⅱ因子（AngⅡ）及舒血管活性物質(zhì)一氧化氮（NO）、內(nèi)皮素-1因子（ET-1）、降鈣素基因相關(guān)肽（CGRp），協(xié)同調(diào)節(jié)血管舒縮功能以及平滑肌的遷移、增殖。以上物質(zhì)作用在肺血管腔內(nèi)表面，維持血液正常流動，防止白細胞和血小板黏附及有害物質(zhì)入侵[1]。在生理狀態(tài)下內(nèi)皮細胞凋亡和增殖二者維持動態(tài)平衡，保持細胞數(shù)量穩(wěn)定和調(diào)控生理功能正常。而在病理狀態(tài)下，內(nèi)皮細胞凋亡則是血管內(nèi)皮損傷的一種至關(guān)重要的方式，也是導(dǎo)致內(nèi)皮功能生理障礙的一個重要因素[1]?，F(xiàn)階段PAH發(fā)病機制有： 鉀離子通道缺陷學(xué)說[2]、肺血管內(nèi)皮分泌的收縮因子和舒張因子失衡學(xué)說[3]、多種細胞因子參與的炎癥機制學(xué)說[4]。近年來研究報道，肺血管收縮增強和結(jié)構(gòu)重建，被認(rèn)為是肺內(nèi)皮細胞被損傷后出現(xiàn)的主要變化特征[8]。

APTE栓塞過程中，由于機械以及神經(jīng)體液因素，肺血管阻力和肺動脈壓顯著增高[5]。栓塞后血栓表面血小板活化，血管活性物質(zhì)釋放，如 5-羥色胺、12-脂氧化酶產(chǎn)物、血小板活化因子、血栓素A和組胺等。12-脂氧化酶和血小板活化因子又可誘發(fā)血管附近中性粒細胞大量釋放炎癥介質(zhì)如血小板活化因子、花生四烯酸代謝產(chǎn)物[6，7]。上述介質(zhì)促使肺血管內(nèi)皮細胞損傷，內(nèi)膜平滑肌細胞增殖、血管通透性增加，肺動脈壓升高[7]。

1.2 APTE后引起血管內(nèi)皮損傷的因素

在正常的生理狀態(tài)下，肺血管內(nèi)皮細胞產(chǎn)生的舒血管物質(zhì)和縮血管物質(zhì)之間存在動態(tài)平衡，維持著內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定、張力。在血流剪切力、缺氧、炎癥等外在刺激后促進內(nèi)皮細胞的脫落、凋亡。

1.2.1 炎癥介質(zhì) 既往研究指出多類炎癥介質(zhì)如IL-1β、TNF-α、ET-1、IL-6等在急性PTE后表達顯著升高[9-12]。Eagleton MJ等[13]發(fā)現(xiàn)在急性肺栓塞早期，肺動脈壁中MCP-1等炎癥趨化因子表達顯著升高，同時栓塞3 h即有炎性細胞浸潤于肺動脈壁。以上介質(zhì)可在急性肺損傷發(fā)生期間募集炎癥細胞至損傷部位從而形成正反饋。例如：T淋巴細胞、單核細胞等，釋放IFN-α、IL-1、TNF-α等炎癥細胞因子，進一步間接激活內(nèi)皮細胞，誘導(dǎo)ICAM-1、VCAM-1表達增加，使單核細胞以及相關(guān)中性粒細胞與血管內(nèi)皮細胞相互反應(yīng)及粘附效應(yīng)加強，產(chǎn)生炎癥相關(guān)介質(zhì)造成肺血管內(nèi)皮細胞損傷引起急性肺栓塞后肺動脈壓力升高[14]。

1.2.2 氧化應(yīng)激 內(nèi)皮細胞氧化損傷后引起肺血管內(nèi)皮功能障礙的一個重要原因是氧化應(yīng)激，其在APTE中起著重要作用?；钚匝酰≧os）由羥自由基、超氧自由基、氫過氧化物自由基、單氧原子和過氧化氫組成。內(nèi)皮細胞可通過自身由體內(nèi)巨噬細胞、中性粒細胞的呼吸爆發(fā)產(chǎn)生氧自由基，也可通過黃嘌呤/黃嘌呤氧化酶（X/XO）系統(tǒng)產(chǎn)生參與損傷過程中[14]。

在病理過程中，氧化應(yīng)激產(chǎn)物不斷增加，對血管內(nèi)皮細胞產(chǎn)生重大影響?；钚匝跹趸陌蟹肿佑刹伙柡椭舅岷虳NA、膜脂上的膜蛋白組成?；钚匝跬ㄟ^對膜的流動性改變，細胞脂質(zhì)過氧化作用，轉(zhuǎn)運功能及生物酶的性質(zhì)改變，從而影響細胞內(nèi)離子協(xié)調(diào)功能[16]。APTE時中性粒細胞的大量積聚，產(chǎn)生大量的氧自由基，導(dǎo)致破壞細胞膜結(jié)構(gòu)的完整性和蛋白質(zhì)功能的協(xié)調(diào)性，從而造成膜脂質(zhì)過氧化增強，破壞核酸及染色體引起細胞死亡。

1.2.3 缺氧環(huán)境 內(nèi)皮細胞是單層扁平細胞組成，覆于全身各個血管及淋巴管內(nèi)側(cè)面，具有多項生理功能，是最敏感直接感受缺氧環(huán)境的細胞之一[17]。缺氧引起體內(nèi)活性氧的產(chǎn)生。缺氧還可以引起血管內(nèi)皮細胞凋亡加快、內(nèi)皮功能紊亂等病理反應(yīng)[18]。機體在正常生理情況下，存在完善的抗氧化體系。而缺氧導(dǎo)致清除氧自由基的能力降低及抗氧化酶活力下降，進一步加重細胞損傷[19]。缺氧誘導(dǎo)肺內(nèi)皮細胞釋放大量氧自由基，通過對細胞膜中不飽和脂肪酸的過氧化作用及脂質(zhì)過氧化物的代謝產(chǎn)物，進一步促使不同蛋白質(zhì)交聯(lián)聚合反應(yīng)產(chǎn)生，加快引起細胞損傷[20]。

肺栓塞后肺泡表面活性物質(zhì)分泌減少，促進肺泡上皮通透性增加，換氣功能損傷，引起肺水腫；加上通氣/血流比例失調(diào)，導(dǎo)致嚴(yán)重低氧血癥，造成血管內(nèi)皮細胞的損傷及肺炎癥反應(yīng)。同時局部肺組織缺氧使血管內(nèi)皮分泌過量的內(nèi)皮素，一氧化氮合酶（NOS）活力下降而進一步導(dǎo)致NO生成量減少[21]引起肺血管不斷收縮，肺動脈壓力持續(xù)升高。

1.3 肺血管內(nèi)皮細胞的凋亡

細胞凋亡是指某個促凋亡因素觸發(fā)細胞內(nèi)預(yù)存的死亡程序從而導(dǎo)致的細胞死亡，是多基因參與的、十分復(fù)雜的生命過程。目前可知細胞內(nèi)線粒體途徑和細胞表面死亡受體途徑是眾多凋亡途徑中最為經(jīng)典的途徑。其最終均是激活了體內(nèi)半胱氨酸酶蛋白酶家族導(dǎo)致細胞凋亡[22]。肺血管內(nèi)皮細胞激活的氧自由基可導(dǎo)致內(nèi)皮細胞的損傷和凋亡，引起內(nèi)皮細胞功能進一步障礙。既往研究指出，通過加入野百合堿構(gòu)建在體模擬肺動脈高壓模型，實驗中觀察到肺動脈血管內(nèi)皮細胞損傷，血管膠原纖維被暴露，從而誘發(fā)血管壁的重建，間接導(dǎo)致肺動脈高壓[23]。又有研究報道過氧化氫（H2O2）加入實驗中可模擬離體氧化應(yīng)激環(huán)境，破壞細胞膜結(jié)構(gòu)變化，加速導(dǎo)致線粒體膜的破壞[24]誘發(fā)血管內(nèi)皮細胞凋亡。

既往認(rèn)為PAH發(fā)病的始發(fā)環(huán)節(jié)是肺微小動脈內(nèi)皮細胞損傷，但是目前研究又證實內(nèi)皮細胞的過度凋亡亦是引起細胞多項功能障礙的重要原因之一[25]。肺血管重構(gòu)、原位血栓、叢樣病變，現(xiàn)階段被認(rèn)為是肺血管內(nèi)皮細胞凋亡后發(fā)生的主要三大肺血管變化[26]。

肺內(nèi)皮細胞凋亡與PAH密切相關(guān)，我們在動物模型中觀察到內(nèi)皮細胞凋亡，除此之外幾乎所有已知的PAH相關(guān)危險因素均能在體內(nèi)外實驗中誘導(dǎo)內(nèi)皮細胞凋亡或體內(nèi)循環(huán)內(nèi)皮細胞增加[27]。PAH形成中，多種因素可導(dǎo)致內(nèi)皮細胞凋亡增加、內(nèi)皮損傷和功能障礙，同時凋亡的內(nèi)皮細胞加快凋亡抵抗表型內(nèi)皮細胞過度增殖，形成叢樣病變及血管閉塞，導(dǎo)致嚴(yán)重的PAH[28]。

2 與血管內(nèi)皮細胞相關(guān)的PAH治療新進展

肺血管系統(tǒng)是全身臟器血管系統(tǒng)中最復(fù)雜的一個血管系統(tǒng)。肺血管內(nèi)皮細胞分泌的收縮因子、舒張因子調(diào)控肺血管收縮和舒張，前者主要為內(nèi)皮素-1（endothelin-1，ET-1）、血栓素等，后者主要是一氧化氮、前列環(huán)素等，舒張和收縮因子失去平衡，導(dǎo)致內(nèi)皮受損[29]。針對肺動脈高壓在血管內(nèi)皮細胞方面發(fā)病機制，近年已研發(fā)一系列新藥，這些藥物通過阻斷在肺血管內(nèi)皮細胞機制的某個環(huán)節(jié)發(fā)揮作用。近年開發(fā)的新藥作用機制主要是以肺動脈高壓的3個不同病理生理途徑為靶點展開的，主要有以下三大途徑：內(nèi)皮素（ET）途徑、前列環(huán)素途徑、一氧化氮（NO）途徑。

2.1 前列環(huán)素衍生物

前列環(huán)素I2（PGI2）是十分重要的血管相關(guān)的舒張因子，可抑制血管平滑肌細胞增殖及減少血小板聚集作用。肺動脈高壓發(fā)生時前列環(huán)素合酶生成下降，隨之PGI2生成減少[30]。通過外源性加用PGI2替代療法，加快刺激環(huán)磷酸腺苷的產(chǎn)生、肺血管平滑肌的舒張，從而抑制平滑肌細胞進一步增殖。另一方面PGI2可促使內(nèi)皮細胞加快釋放NO，同時NO又反饋性促使PGI2生成增加，從而降低肺動脈壓力達到治療的目的[30]。

2.2 內(nèi)皮素受體拮抗劑

內(nèi)皮素-1（ET-1）由血管壁分泌從而進一步發(fā)揮作用，分泌增多可發(fā)揮縮血管、促進有絲分裂和血小板、單核巨噬細胞的黏附作用，在肺動脈高壓中的肺血管收縮重構(gòu)及原位的血栓形成中均發(fā)揮重要作用。ET-1的作用由ET-A和ET-B受體介導(dǎo)[31，32]。ET-A受體被激活引起平滑肌細胞增殖及血管收縮，ET-B受體被激活可誘導(dǎo)內(nèi)皮細胞內(nèi)產(chǎn)生NO和前列環(huán)素，有助于血管內(nèi)皮素的清除[31，32]。

2.3 內(nèi)皮祖細胞移植

內(nèi)皮祖細胞（EPC）屬于起源于骨髓的一種原始細胞，與胚胎期成血管細胞功能類似，可進一步定向分化為成熟內(nèi)皮細胞。近期研究指出，EPC可募集至血管損傷區(qū)，促進內(nèi)皮細胞修復(fù)、減少內(nèi)膜增生[33-5]。對PAH狗在體動物模型中進行EPC移植研究表明，移植后狗的心排出量及肺血管阻力得到顯著改善，證實EPC移植入肺中可有效預(yù)防肺動脈高壓[35]。表明針對疾病發(fā)生發(fā)展內(nèi)皮功能障礙方面，EPC移植可能會成為新的治療手段之一。

2.4 基因治療

在PAH中，基因靶向治療是目前研究的熱點，但仍處于初級動物實驗階段，距離臨床推廣使用還需很長時間[36]。

綜上可知，肺血管內(nèi)皮細胞在急性肺栓塞后肺動脈高壓的發(fā)生發(fā)展機制中扮演了十分重要的角色，栓塞早期如果可減少炎癥反應(yīng)的發(fā)生，從而產(chǎn)生缺氧反應(yīng)，氧化應(yīng)激對肺血管內(nèi)皮細胞的損害會明顯降低肺動脈高壓的產(chǎn)生，改善預(yù)后。因此，針對減少對肺血管內(nèi)皮細胞的損害機制的新藥物研發(fā)，將是栓塞后肺動脈高壓治療的一個嶄新的方向。

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（收稿日期：2017-05-12）