血管外膜成纖維細(xì)胞在血管重構(gòu)中的作用

鄭 芬，朱國(guó)慶

南京醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)系，江蘇 南京 211166

血管重構(gòu)是指血管壁出現(xiàn)的一系列結(jié)構(gòu)和功能異常，包括血管壁中細(xì)胞的增殖、遷移、凋亡和基質(zhì)成分變化，血管的結(jié)構(gòu)變化如管壁增厚、管壁/管腔比值增大和纖維化，并伴有血管功能異常［1-2］。血管重構(gòu)在早期往往是一種適應(yīng)性保護(hù)機(jī)制，但隨著病程進(jìn)展而轉(zhuǎn)變?yōu)槭Т鷥?，并促進(jìn)心血管病的病程進(jìn)展和并發(fā)癥，干預(yù)血管重構(gòu)是預(yù)防和減輕心血管病的并發(fā)癥和改善預(yù)后的重要策略［3-5］。

動(dòng)脈壁由血管外膜、中膜和內(nèi)膜3層組成，傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為血管外膜對(duì)血管起支持保護(hù)作用，而現(xiàn)在認(rèn)為血管外膜是血管的信號(hào)分析處理中心，調(diào)控血管的結(jié)構(gòu)和功能，在高血壓、動(dòng)脈粥樣硬化、主動(dòng)脈瘤和主動(dòng)脈夾層等心血管病的血管重構(gòu)中起重要作用，影響心血管病的病程進(jìn)展、轉(zhuǎn)歸和預(yù)后［4，6］。血管外膜成纖維細(xì)胞（adventitial fibroblast，AF）是血管外膜的主要細(xì)胞成分，作為血管重構(gòu)中的“前哨細(xì)胞”，是血管重構(gòu)的第一反應(yīng)者和啟動(dòng)者，對(duì)各種刺激產(chǎn)生反應(yīng)。一旦AF被激活，將發(fā)生增殖、遷移和分化等表型變化，進(jìn)而通過多種信號(hào)機(jī)制調(diào)控血管中膜和內(nèi)膜的功能和結(jié)構(gòu)，特別是對(duì)血管中膜的血管平滑肌細(xì)胞（vascular smooth muscle cell，VSMC）有重要調(diào)節(jié)作用，引起血管重構(gòu)［7-8］。

1 血管外膜的細(xì)胞成分、滋養(yǎng)血管和神經(jīng)支配

血管外膜包含多種細(xì)胞成分，包括AF、微血管內(nèi)皮細(xì)胞、駐留巨噬細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞、肥大細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞，并受交感神經(jīng)支配［9-12］。血管外膜的主要細(xì)胞成分是AF，可產(chǎn)生細(xì)胞外基質(zhì)，包括Ⅰ型和Ⅲ型膠原蛋白、蛋白多糖和纖維連接蛋白［6］。在一定病理?xiàng)l件下AF發(fā)生表型轉(zhuǎn)換，分化為肌成纖維細(xì)胞（myofibroblast cell，MF），這是一種可收縮的成纖維細(xì)胞，其特征是存在應(yīng)力纖維和細(xì)胞骨架蛋白，能從外膜遷移到中膜并參與新內(nèi)膜的形成［1，13］。α-平滑肌肌動(dòng)蛋白（α-smooth muscle actin，α-SMA）是MF的特征性標(biāo)志蛋白，表達(dá)于MF，而不表達(dá)于AF。

滋養(yǎng)血管是位于血管外膜的微血管網(wǎng)絡(luò)，為外膜和中膜提供氧氣和營(yíng)養(yǎng)。在高血壓和動(dòng)脈粥樣硬化等病理情況下，滋養(yǎng)血管數(shù)量增加，通常從外膜延伸到中膜，參與血管重構(gòu)［14-16］。Li等［17］發(fā)現(xiàn)，在大鼠球囊損傷模型中，血管損傷后第14 天，滋養(yǎng)血管數(shù)量增加，與AF 分泌的血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）促血管生成作用有關(guān)。AF作為血管損傷中的“前哨細(xì)胞”，通常第一個(gè)遷移到傷口部位，分泌細(xì)胞因子和促血管生成生長(zhǎng)因子，促進(jìn)滋養(yǎng)血管的生成［18］。

血管外膜受交感神經(jīng)支配［19］。肺動(dòng)脈高壓和動(dòng)脈粥樣硬化等病理情況下，血管外膜的交感神經(jīng)支配增加［20］。交感神經(jīng)系統(tǒng)過度激活引起血管收縮和氧化低密度脂蛋白增多，引起氧化應(yīng)激和血管重構(gòu)，促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展［21］。

2 AF的激活與血管重構(gòu)

生理狀態(tài)下的AF 通常處于靜止的未分化狀態(tài)，但在激素、炎癥、缺氧/缺血等應(yīng)激條件下，AF往往是血管壁內(nèi)最先被激活的細(xì)胞，發(fā)生表型轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生細(xì)胞因子，合成和分泌趨化因子，激活白細(xì)胞，啟動(dòng)炎癥反應(yīng)［6，22］?；罨腁F 引起某些細(xì)胞黏附分子如細(xì)胞間黏附分子-1（intercellular adhesion molecule-1，ICAM-1）和血管黏附分子（vascular adhesion molecules，VCAM）上調(diào)，以及刺激生長(zhǎng)因子的分泌，影響血管壁內(nèi)細(xì)胞的表型［23］。AF 具有高度的可塑性，多種刺激可引起AF分化、增殖和遷移。在N-硝基-L-精氧酸甲酯誘導(dǎo)的高血壓模型中，血管外膜的細(xì)胞數(shù)量和厚度顯著增加，早于并超過血管內(nèi)皮細(xì)胞和VSMC的增殖［24］；在豬冠狀動(dòng)脈成形術(shù)模型中，外膜重構(gòu)的發(fā)生要早于內(nèi)皮功能障礙［25］。這些研究表明某些病理情況下AF 比血管內(nèi)皮細(xì)胞和VSMC更早發(fā)生變化，且變化更為顯著。血管外膜AF 是血管重構(gòu)的風(fēng)向標(biāo)，很可能存在重要的標(biāo)志分子和早期干預(yù)血管重構(gòu)的關(guān)鍵靶點(diǎn)。

Irisin 是2012 年新發(fā)現(xiàn)的蛋白類激素，其前體是Ⅲ型纖連蛋白域蛋白5（fibronectin type Ⅲdomain containing 5，F(xiàn)NDC5），F(xiàn)NDC5/Irisin 能減輕高脂飲食引起的高血脂、高血糖、胰島素抵抗、糖尿病和脂肪肝［26-27］，本課題組發(fā)現(xiàn)FNDC5 減少高血壓大鼠的AF 表型轉(zhuǎn)換，過表達(dá)FNDC5 可減輕血管重構(gòu)［28］。交感神經(jīng)末梢釋放的去甲腎上腺素（norepinephrine，NE）通過激活α受體促進(jìn)AF 表型轉(zhuǎn)換，并促進(jìn)AF釋放細(xì)胞外囊泡（extracellular vesicle，EV），包括增加EV數(shù)量、直徑以及增加EV中血管緊張素轉(zhuǎn)化酶（angiotensin converting enzyme，ACE）的含量，從而促進(jìn)VSMC 增殖，參與高血壓的血管重構(gòu)［8］。Qian 等［29］發(fā)現(xiàn)白三烯B4（leukotriene B4，LTB4）除引起肺動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞凋亡和平滑肌細(xì)胞生長(zhǎng)外，還通過p38 MAPK 信號(hào)通路激活血管AF，促進(jìn)肺動(dòng)脈高壓。瞬變感受器電位蛋白V4（transient receptor potential protein V4，TRPV4）通道介導(dǎo)肺動(dòng)脈高壓模型的血管外膜AF 活化和血管重構(gòu)［30］。抑制血管外膜AF 的熱休克蛋白90（heat shock protein 90，HSP90）表達(dá)，可減弱血管緊張素Ⅱ誘導(dǎo)的AF 表型轉(zhuǎn)換和外膜重構(gòu)［31］。MicroRNA-122通過調(diào)節(jié)SIRT6-elabela-ACE2 信號(hào)通路，加重血管緊張素Ⅱ介導(dǎo)的AF 凋亡、自噬、氧化應(yīng)激和炎癥［32］。這些研究表明多種信號(hào)分子調(diào)控血管外膜AF，參與血管重構(gòu)。

3 血管外膜與高血壓的血管重構(gòu)

自發(fā)性高血壓大鼠主動(dòng)脈血管外膜中FNDC5下調(diào)，且NOD樣受體熱蛋白結(jié)構(gòu)域相關(guān)蛋白3（NODlike receptor thermal protein domain associated protein 3，NLRP3）炎癥小體激活。過表達(dá)FNDC5或補(bǔ)充外源性的FNDC5可抑制自發(fā)性高血壓大鼠的AF表型轉(zhuǎn)化、基質(zhì)成分的過度合成和分泌、NLRP3 炎癥小體的激活和炎癥，并抑制AF 中NADPH 氧化酶2（NADPH oxidase 2，NOX2）表達(dá)和活性氧（reactive oxygen species，ROS）生成，降低高血壓和減輕血管重構(gòu)，提示血管外膜AF 的FNDC5 在減輕高血壓和血管重構(gòu)方面發(fā)揮有益作用［28］。

AF 通過釋放EV 調(diào)控VSMC 表型，在高血壓血管重構(gòu)中起重要作用［33］（圖1）。Tong 等［34］首次從AF 分離出EV，發(fā)現(xiàn)自發(fā)性高血壓大鼠AF 分泌的EV 促進(jìn)VSMC 遷移，其機(jī)制與EV 中ACE 水平增高有關(guān)，敲低AF中的ACE可阻止高血壓大鼠EV中的ACE 水平升高，進(jìn)而消除EV 的促VSMC 遷移效應(yīng)。正常大鼠AF生成的EV可抑制高血壓大鼠VSMC增殖，其機(jī)制主要與正常大鼠EV 中miR-155-5p 水平較高有關(guān)；而高血壓大鼠AF生成的EV促進(jìn)正常大鼠和高血壓大鼠的VSMC 增殖，其機(jī)制與高血壓大鼠EV 中ACE 水平較高有關(guān)。因此，尾靜脈多次重復(fù)注射正常大鼠的EV 減輕高血壓和血管重構(gòu)，而注射高血壓大鼠的EV 加重高血壓和血管重構(gòu)［7］。高血壓大鼠AF 的EV 中，miR-135a-5p 和miR-21-3p水平升高，分別通過抑制FNDC5表達(dá)和精氨酸結(jié)合蛋白2（sorbin and SH3 domain containing 2，SORBS2）表達(dá)促進(jìn)血管重構(gòu)［35-36］，抑制高血壓大鼠的miR135a-5p 表達(dá)可減輕高血壓和血管重構(gòu)［37］。血管外膜受交感神經(jīng)支配，交感神經(jīng)興奮時(shí)通過神經(jīng)末梢釋放NE 調(diào)節(jié)血管活動(dòng)。Ye 等［8］發(fā)現(xiàn)NE 通過激活α受體促進(jìn)AF 的表型轉(zhuǎn)化和增殖，進(jìn)而促進(jìn)EV 釋放，并增加EV 中ACE 的含量。敲低AF 的ACE表達(dá)可使EV中ACE含量減少，并消除EV的促VSMC 增殖作用，干預(yù)AF 來源的EV 釋放和相關(guān)信號(hào)分子可能是減輕交感神經(jīng)過度激活相關(guān)血管重構(gòu)的有效策略。

血管外膜的滋養(yǎng)血管與血管重構(gòu)密切相關(guān)。Kuwahara 等［38］發(fā)現(xiàn)高血壓大鼠血管外膜的滋養(yǎng)血管增多，提示在高血壓血管重構(gòu)過程中，增加的滋養(yǎng)血管起維持動(dòng)脈壁血液供應(yīng)的作用。在缺氧引起的肺動(dòng)脈高壓模型中，缺氧使肺動(dòng)脈血管的滋養(yǎng)血管密度增加［39］。

4 血管外膜與動(dòng)脈粥樣硬化的血管重構(gòu)

動(dòng)脈粥樣硬化是一種慢性炎癥性疾病，以內(nèi)皮損傷、脂質(zhì)沉積、炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)、VSMC表型轉(zhuǎn)化、泡沫細(xì)胞形成、斑塊形成和血管重構(gòu)為主要特征［40-41］。雖然動(dòng)脈粥樣硬化的研究主要集中在血管內(nèi)膜病變上，但血管外膜在動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)病中的重要作用也已引起關(guān)注［6，42］。在載脂蛋白E（apolipoprotein E，ApoE）敲除的小鼠動(dòng)脈粥樣硬化模型的早期階段，血管外膜的AF 就被激活［43］，引發(fā)炎癥反應(yīng)［22，44］，促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展。Zhou 等［45］發(fā)現(xiàn)，NLRP3 炎性小體的表達(dá)與動(dòng)脈粥樣硬化程度呈正相關(guān)。Sharma 等［46］發(fā)現(xiàn)NLRP3 炎性小體抑制劑MCC950可以減輕糖尿病的動(dòng)脈粥樣硬化病變。

FNDC5 可抑制血管外膜AF 的NOX2 來源的ROS 生成，并抑制NLRP3 炎性小體激活，從而減輕血管炎癥［28］。泡沫細(xì)胞的形成和單核細(xì)胞黏附是動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)病的重要環(huán)節(jié)［47-48］，F(xiàn)NDC5 主要通過抑制VSMC 中NF-κB 的激活和上調(diào)NLRP3 來抑制氧化低密度脂蛋白誘導(dǎo)的泡沫細(xì)胞形成和單核細(xì)胞黏附［49］，提示FNDC5可能對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化患者具有保護(hù)作用。Irisin 是FNDC5 的裂解產(chǎn)物，循環(huán)Irisin水平與血管動(dòng)脈粥樣硬化病程進(jìn)展相關(guān)，是亞臨床階段動(dòng)脈粥樣硬化的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子［12，50］。

血管外膜滋養(yǎng)血管在動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)展中起重要作用。滋養(yǎng)血管為動(dòng)脈管壁提供氧氣和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，從而為動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的形成提供合適的環(huán)境，并作為把常駐細(xì)胞和祖細(xì)胞運(yùn)送到中膜和內(nèi)膜的通道，參與動(dòng)脈粥樣硬化的血管重構(gòu)［51］。

5 血管外膜與主動(dòng)脈瘤和主動(dòng)脈夾層的血管重構(gòu)

主動(dòng)脈瘤和主動(dòng)脈夾層是主動(dòng)脈的常見病變，有較多相似之處，均以主動(dòng)脈進(jìn)行性擴(kuò)張或破裂、主動(dòng)脈壁結(jié)構(gòu)異常的病理改變?yōu)橹饕卣?，病死率非常高。血管外膜在主?dòng)脈瘤和主動(dòng)脈夾層的發(fā)生發(fā)展中起重要作用［52-53］。

主動(dòng)脈瘤包括腹主動(dòng)脈瘤和胸主動(dòng)脈瘤，其中腹主動(dòng)脈瘤的發(fā)病率是胸主動(dòng)脈瘤的3倍［54-55］。主動(dòng)脈瘤的主要特征是主動(dòng)脈擴(kuò)張或膨出，表現(xiàn)為血管炎性浸潤(rùn)、細(xì)胞外基質(zhì)降解、彈性蛋白斷裂、VSMC 耗竭和膠原沉積［56］。血管外膜AF 合成的細(xì)胞外基質(zhì)參與主動(dòng)脈瘤的發(fā)病機(jī)制。當(dāng)主動(dòng)脈壁受損時(shí)，AF遷移到主動(dòng)脈中膜內(nèi)，并轉(zhuǎn)化為VSMC，進(jìn)而參與主動(dòng)脈重構(gòu)。研究者發(fā)現(xiàn)，在人腹主動(dòng)脈瘤組織中可見血管外膜有巨噬細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)［57-58］，在CaCl2誘導(dǎo)的小鼠主動(dòng)脈瘤模型中，Tsuruda等［59］發(fā)現(xiàn)血管外膜肥大細(xì)胞促進(jìn)主動(dòng)脈瘤的發(fā)生發(fā)展和主動(dòng)脈瘤破裂。

主動(dòng)脈夾層指主動(dòng)脈內(nèi)的血液從主動(dòng)脈內(nèi)膜的撕裂處進(jìn)入主動(dòng)脈的中膜，使中膜分離，并沿著主動(dòng)脈的長(zhǎng)軸方向擴(kuò)展，形成主動(dòng)脈壁的真假兩腔分離狀態(tài)［60-61］。對(duì)主動(dòng)脈夾層發(fā)病機(jī)制的研究主要集中在內(nèi)膜和中膜上，但實(shí)際上血管外膜在主動(dòng)脈夾層發(fā)病中也起重要作用。Wang 等［62］發(fā)現(xiàn)主動(dòng)脈夾層患者主動(dòng)脈外膜的ERK1/2 磷酸化水平和α-SMA 表達(dá)增加，且外膜中表達(dá)α-SMA 的MF 數(shù)量增加，提示AF 發(fā)生表型轉(zhuǎn)換，AF 可能通過增強(qiáng)分化、增殖和遷移以及分泌炎性因子、基質(zhì)金屬蛋白酶促進(jìn)主動(dòng)脈血管重構(gòu)和主動(dòng)脈夾層的形成。

血管外膜炎癥在主動(dòng)脈瘤和主動(dòng)脈夾層發(fā)病中起重要作用。Tieu等［63］發(fā)現(xiàn)內(nèi)皮的白細(xì)胞介素-6（interleukin-6，IL-6）和單核細(xì)胞趨化因子-1（monocyte chemokine-1，MCP1）加速巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的血管炎癥并導(dǎo)致小鼠主動(dòng)脈夾層。Anzai 等［64］發(fā)現(xiàn)血管外膜的CXC 趨化因子配體1（CXC chemokine ligand 1，CXCL1）和粒細(xì)胞集落刺激因子（granulocyte colony stimulating factor，G-CSF）觸發(fā)局部中性粒細(xì)胞募集和激活，通過IL-6 生成增多引起血管外膜炎癥，導(dǎo)致急性主動(dòng)脈夾層破裂。這些結(jié)果提示，恢復(fù)血管外膜功能很可能是預(yù)防和治療主動(dòng)脈瘤和主動(dòng)脈夾層的有效途徑。

6 總結(jié)與展望

血管外膜是血管的信號(hào)分析處理中心，調(diào)控血管的結(jié)構(gòu)和功能，在血管重構(gòu)中起重要作用，直接影響高血壓、動(dòng)脈粥樣硬化、主動(dòng)脈瘤和主動(dòng)脈夾層等發(fā)生發(fā)展和心血管事件的發(fā)生。AF 是血管外膜的主要細(xì)胞成分，在血管重構(gòu)發(fā)生發(fā)展中的作用尤為突出，其在血管重構(gòu)中的作用與機(jī)制需要深入研究。某些AF 相關(guān)的信號(hào)分子可能是心血管病的重要標(biāo)志分子，干預(yù)AF的表型轉(zhuǎn)換及其與VSMC的交互作用可能是防治血管重構(gòu)的重要靶點(diǎn)，值得深入探討。