血管内皮细胞与心血管疾病的关系及其研究进展
作者：刘群峰 马虹
单位：刘群峰(中山医科大学附属第一医院心内科, 广东 广州 510089)； 马虹(中山医科大学附属第一医院心内科, 广东 广州 510089)
关键词：血管；内皮；综述文献
心脏杂志000417中图分类号:R543 文献标识码:A
文章编号：1005-3271(2000)02-0126-02
血管内皮细胞(VEC)为衬贴于血管内腔面的单层扁平细胞,其表面积可达1000 m2以上。VEC分泌多种调节血管功能的活性物质,与心血管疾病有密切关系。最近已有研究试图通过干预治疗以恢复某些心血管疾病患者的内皮功能,改善预后,这是心血管疾病治疗方法中新的探索。现就VEC与心血管疾病的关系及其研究进展作一简要综述。
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1 血管内皮细胞合成与释放的血管活性物质
1.1 VEC合成与释放的缩血管活性物质 VEC合成与释放的缩血管活性物质包括内皮素(ET)、内皮依赖性收缩因子(EDCF)、前列腺素H2(PGH2)、血栓素A2(TXA2)、血管紧张素Ⅱ(AgⅡ)等。其中ET可分为ET-1,ET-2,ET-3 3种。ET-1是目前发现的最强烈的缩血管活性多肽,它通过激活磷脂酶C起到有丝分裂原的作用,刺激血管平滑肌细胞(VSMC)内c-fos,c-myc原癌基因的表达,增加VSMC的DNA合成,促进VSMC的增殖,因此在动脉粥样硬化形成的过程中起重要作用[1]。
1.2 VEC合成与释放的舒血管活性物质 VEC合成与释放的舒血管活性物质包括前列环素(PGI2)、内皮依赖性舒张因子(EDRF)、内皮依赖性超极化因子(EDHF)等。现已知EDRF的化学本质是一氧化氮(NO),在VEC有产生NO的体系,左旋精氨酸(L-Arg)是合成NO的前体物,乙酰胆碱(Ach)与内皮细胞膜上的M2受体结合后,使内皮细胞中的三磷酸肌醇(IP3)浓度升高,进而升高[Ca2+],在钙调素的辅助作用下,激活细胞内的一氧化氮合成酶(NOS),NOS在辅酶存在时便可使L-Arg转变为对羟基-L-Arg,后者与氧发生反应生成等克分子量的NO和L-胍氨酸[2]。NO通过激活鸟苷酸环化酶使细胞内cGMP增高,而产生一系列生物效应：松驰血管平滑肌、维持血管舒张状态;抑制血小板的粘附聚集;抑制白细胞粘附分子CD11,CD18的活性或其表达;抑制平滑肌细胞分裂增殖;减少胶原纤维、弹力纤维的产生;清除自由基,抑制脂质过氧化反应。内皮源性一氧化氮(EDNO)对血管内皮功能完整性有重要作用,包括3个方面:①保持血管内皮依赖性舒张活性;②维持血管内膜的无血栓形成表面;③维持血管内膜的非增殖状态[3]。
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2 血管内皮细胞与心血管疾病
2.1 血管内皮细胞与高血压 在原发性高血压患者及实验性高血压动物,均发现血浆ET水平较正常人及动物高,其升高水平与高血压程度相关。高血压时血管的结构和功能发生明显改变,阻力血管的基础的和Ach诱发的EDRF合成与释放均显著降低[4]。
2.2 血管内皮细胞与冠心病 Lefer等(1991)在动物实验中发现,心肌缺血再灌注后VEC的功能可发生紊乱,特征是舒血管物质释放减少,缩血管物质作用增强。在缺血造成的VEC损伤中,白细胞参与并释放损害VEC的物质,这在冠状循环中尤其明显。 国内外已有大量的临床及实验资料表明,急性心肌梗死时,血浆中内皮素水平明显升高,可升至原来的3倍～5倍,梗死面积越大,内皮素水平越高,而且,这种变化在心肌梗死的早期就已发生。
2.3 血管内皮细胞与心力衰竭 Katz等研究了充血性心力衰竭的动物模型及原发性扩张型心肌病患者冠状循环中内皮舒张功能的变化,发现心力衰竭时患者血管内皮结构及功能均受到损害,自分泌舒血管物质能力下降,相反,缩血管物质的释放增多[5]。心力衰竭时内皮功能障碍的可能机制包括:①肿瘤坏死因子(TNF)增多减少内皮NOS的合成;②血管紧张素转换酶(ACE)活性增高加快缓激肽降解;③氧自由基增多减弱EDRF/NO的活性;④血流量的减少使内皮NOS的表达减弱;⑤内皮依赖性血管收缩物质如环氧合酶依赖因子的增多减弱了NO的扩血管作用;⑥内皮受体信号传导途径受损[6]。长期的ACE抑制剂治疗可以改善心力衰竭已得到大规模的临床试验证实。在心力衰竭实验中,ACE抑制剂可以改善内皮功能,VEC功能的改善可能与ACE抑制缓激肽的降解有关[7]。
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2.4 血管内皮细胞与动脉粥样硬化 动脉粥样硬化的形成是由于众多危险因子损伤内皮而发生的一系列炎性反应,其中内皮功能障碍即VEC产生和释放的NO,ET,PGI2,TXA2平衡失调被认为是这一过程的始动因素和中心环节[8]。以高胆固醇血症为例,血浆中高水平的LDL,尤其是氧化修饰的LDL,可使内皮细胞发生轻度损伤,使脂质容易进入内皮,脂质进入内皮后又对内皮有活化作用,活化的内皮可促进活性氧的生成，进一步使脂质氧化，继而损内皮细胞，使大量脂质进入内皮下;活化的内皮可产生血管细胞粘附分子(VCAM-2)及细胞间细胞粘附分子1-2(ICAM-1,ICAM-2),这些粘附分子使血流中的单核细胞与VEC发生粘附,并进入内皮下间隙,同时活化的VEC还能合成单核细胞化学趋化蛋白-1,可加速单核细胞之迁移过程,使与内皮粘附的单核细胞容易通过内皮间隙,迁移至内皮下;内皮功能障碍使NO,PGI2的产生明显减少,ET-1,TXA2的产生显著增多,而NO有抑制单核细胞与内皮细胞粘附的作用,NO的减少增加了两者的粘附性;内皮功能障碍时还引起合成促凝和抗凝物质的平衡失调,如内皮表面的蛋白聚糖丢失,使内皮的抗凝作用减弱,纤溶酶原激活物的合成不足,使内膜表面形成的微血栓不易溶解,有利于斑块的形成和发展,以上多种作用机制最终导致动脉粥样硬化的形成。Tedgui-A等认为动脉粥样硬化斑块的形成中与VEC有关的方面包括:①脂蛋白通过内皮屏障在内膜下沉积;②巨噬细胞通过单核细胞的聚集和粘附在内膜沉积;③内皮扩血管功能障碍时血管痉挛;④内皮破损时血栓形成[9]。
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3 改善血管内皮细胞功能的方法
最近的临床研究已经应用左旋精氨酸、降脂药、维生素C、其他抗氧化剂(如超氧化物歧化酶、辅酶Q、维生素E、还原型谷胱甘肽、谷胱甘肽过氧化物酶)、运动等干预治疗,试图恢复患者正常的内皮功能。
Ceremuzynski等报道口服L-精氨酸可增加稳定性心绞痛患者运动耐量[10];Wolf等[11]发现在饮食中补充L-精氨酸能持续抑制高胆固醇血症患者体外血小板的聚集功能;Adams等[12]研究发现口服L-精氨酸可以抑制体外内皮细胞粘附分子表达及粒细胞-内皮细胞间相互作用;Amir Lerman等[13]认为长期口服L-精氨酸能改善冠状小血管的内皮功能障碍,尤其适用于冠心病早期狭窄不明显但已有冠状动脉内皮功能障碍患者的治疗。
Driscoll等[14]发现辛伐他汀降胆固醇治疗后,NO介导的血管舒张明显增强;Stefan Johnd等[15]发现降脂治疗通过提高NO的生物活性而改善高胆固醇血症患者的内皮功能。
, 百拇医药
Stefano Taddei等[16]认为原发性高血压患者内皮功能障碍是由于氧自由基引起NO的活性降低,而抗氧化剂维生素C通过恢复NO的活性,可改善内皮依赖性血管舒张。
参考文献:
[1] Bobik A,Grooms A,Millar JA,et al. Growth factor activity of endothelin on vasacular smooth nuscle[J]. Am J Physiol,1990，258(3 Pt 1):C408.
[2] Tang YG,Zheng YF. Endothelium-derived relaxing factor activates calcium-activated potassium channels of resistance vessel smooth muscle cells[J]. Sci China(B),1993，36:439.
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[3] Wu Z,Qian X,Cai D,et al. Long-term oral administration of L-arginine enhances endothelium-dependent vasorelaxation and inhibits neointimal thickening after endothelial denudation in rats[J]. Clin Med J,1996，109(8):592.
[4] Wu Z,Qian X,Cai D,et al. Long-term oral administration of L-arginine enhances endothelium-dependent vasorelaxation and inhibits neointimal thickening after endothelial denudation in rats[J]. Clin Med J,1996,109(8):592.
, 百拇医药
[5] Katz SD,Biasucci L,Sabba C,et al. Impaired endothelium-mediated vasodilation in the peripheral vasoculature of patients with congestive heart failure[J]. J Am Coll Cardiol,1992，19(5):918.
[6] Drexler H. Endothelial Dysfunction:clinical implications[J]. Prog Cardiovasc Dis,1997，39(4):287.
[7] Drexler H,Kurz S,Jeserich M,et al. Effect of chronic angiotensin convertingenzyme inhibition on endothelial function in patients with chronic heart failure[J]. Am J Cardiol,1995，76:13E.
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[8] Luscher TF,Noll G. The pathogenesis of cardiovascular disease:role of the endothelium as a target and mediator[J]. Atherosclerosis,1995，118(suppl):S81.
[9] Tedgui A. Role of the endothelium in atherosclerosis. Rev Prat,1997，47(20):2262
[10] Ceremuzynski L, Chmiec T,Cedro KH. Effect of supplemental oral L-arginine on exercise capacity in patients with stable angina pectoris[J]. Am J Cardiol,1997，80:331.
, 百拇医药
[11] Wolf A,Zalpour C,Theilmeier G,et al. Dietary L-arginine supplementation normalizes platelet aggregation in hypercholesterolemic humans[J]. J Am Coll Cardiol,1997，29(3):479.
[12] Adams MR,Jessup W,Celermajer DS. Cigarette smoking is associated with increased human monocyte adhesion to endothelial cells:reversibility with oral L-arginine but not vitamin C[J]. J Am Coll Cardiol,1997，29(3):491.
[13] Amir Lerman,Burnett JC,Higano ST,et al. Long-term L-arginine supplementation inproves small-vessel coronary endothelial function in humans[J]. Circulation,1998，97:2123.
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[14] Driscoll GO,Green D,Taylor RR,et al. Simvastation, an HMG-coenzyme A reductase inhibitor,improves endothelial function within 1 month[J]. Circulation,1997，95:1126.
[15] John S,Schlaich M,Langenfeld M,et al. Increased bioavailability of nitric oxide after lipid-lowering therapy in hypercholesterolemic patients[J]. Circulation,1998，98:211.
[16] Taddei S,Virdis A,Ghiadoni L,et al. Vitamin C improves endothelium-dependent vasodilation by restoring nitric oxide activity in essential hypertension[J]. Circulation,1998，97:2222.
收稿 1999-04-06
修回 1999-07-26, http://www.100md.com
单位：刘群峰(中山医科大学附属第一医院心内科, 广东 广州 510089)； 马虹(中山医科大学附属第一医院心内科, 广东 广州 510089)
关键词：血管；内皮；综述文献
心脏杂志000417中图分类号:R543 文献标识码:A
文章编号：1005-3271(2000)02-0126-02
血管内皮细胞(VEC)为衬贴于血管内腔面的单层扁平细胞,其表面积可达1000 m2以上。VEC分泌多种调节血管功能的活性物质,与心血管疾病有密切关系。最近已有研究试图通过干预治疗以恢复某些心血管疾病患者的内皮功能,改善预后,这是心血管疾病治疗方法中新的探索。现就VEC与心血管疾病的关系及其研究进展作一简要综述。
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1 血管内皮细胞合成与释放的血管活性物质
1.1 VEC合成与释放的缩血管活性物质 VEC合成与释放的缩血管活性物质包括内皮素(ET)、内皮依赖性收缩因子(EDCF)、前列腺素H2(PGH2)、血栓素A2(TXA2)、血管紧张素Ⅱ(AgⅡ)等。其中ET可分为ET-1,ET-2,ET-3 3种。ET-1是目前发现的最强烈的缩血管活性多肽,它通过激活磷脂酶C起到有丝分裂原的作用,刺激血管平滑肌细胞(VSMC)内c-fos,c-myc原癌基因的表达,增加VSMC的DNA合成,促进VSMC的增殖,因此在动脉粥样硬化形成的过程中起重要作用[1]。
1.2 VEC合成与释放的舒血管活性物质 VEC合成与释放的舒血管活性物质包括前列环素(PGI2)、内皮依赖性舒张因子(EDRF)、内皮依赖性超极化因子(EDHF)等。现已知EDRF的化学本质是一氧化氮(NO),在VEC有产生NO的体系,左旋精氨酸(L-Arg)是合成NO的前体物,乙酰胆碱(Ach)与内皮细胞膜上的M2受体结合后,使内皮细胞中的三磷酸肌醇(IP3)浓度升高,进而升高[Ca2+],在钙调素的辅助作用下,激活细胞内的一氧化氮合成酶(NOS),NOS在辅酶存在时便可使L-Arg转变为对羟基-L-Arg,后者与氧发生反应生成等克分子量的NO和L-胍氨酸[2]。NO通过激活鸟苷酸环化酶使细胞内cGMP增高,而产生一系列生物效应：松驰血管平滑肌、维持血管舒张状态;抑制血小板的粘附聚集;抑制白细胞粘附分子CD11,CD18的活性或其表达;抑制平滑肌细胞分裂增殖;减少胶原纤维、弹力纤维的产生;清除自由基,抑制脂质过氧化反应。内皮源性一氧化氮(EDNO)对血管内皮功能完整性有重要作用,包括3个方面:①保持血管内皮依赖性舒张活性;②维持血管内膜的无血栓形成表面;③维持血管内膜的非增殖状态[3]。
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2 血管内皮细胞与心血管疾病
2.1 血管内皮细胞与高血压 在原发性高血压患者及实验性高血压动物,均发现血浆ET水平较正常人及动物高,其升高水平与高血压程度相关。高血压时血管的结构和功能发生明显改变,阻力血管的基础的和Ach诱发的EDRF合成与释放均显著降低[4]。
2.2 血管内皮细胞与冠心病 Lefer等(1991)在动物实验中发现,心肌缺血再灌注后VEC的功能可发生紊乱,特征是舒血管物质释放减少,缩血管物质作用增强。在缺血造成的VEC损伤中,白细胞参与并释放损害VEC的物质,这在冠状循环中尤其明显。 国内外已有大量的临床及实验资料表明,急性心肌梗死时,血浆中内皮素水平明显升高,可升至原来的3倍～5倍,梗死面积越大,内皮素水平越高,而且,这种变化在心肌梗死的早期就已发生。
2.3 血管内皮细胞与心力衰竭 Katz等研究了充血性心力衰竭的动物模型及原发性扩张型心肌病患者冠状循环中内皮舒张功能的变化,发现心力衰竭时患者血管内皮结构及功能均受到损害,自分泌舒血管物质能力下降,相反,缩血管物质的释放增多[5]。心力衰竭时内皮功能障碍的可能机制包括:①肿瘤坏死因子(TNF)增多减少内皮NOS的合成;②血管紧张素转换酶(ACE)活性增高加快缓激肽降解;③氧自由基增多减弱EDRF/NO的活性;④血流量的减少使内皮NOS的表达减弱;⑤内皮依赖性血管收缩物质如环氧合酶依赖因子的增多减弱了NO的扩血管作用;⑥内皮受体信号传导途径受损[6]。长期的ACE抑制剂治疗可以改善心力衰竭已得到大规模的临床试验证实。在心力衰竭实验中,ACE抑制剂可以改善内皮功能,VEC功能的改善可能与ACE抑制缓激肽的降解有关[7]。
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2.4 血管内皮细胞与动脉粥样硬化 动脉粥样硬化的形成是由于众多危险因子损伤内皮而发生的一系列炎性反应,其中内皮功能障碍即VEC产生和释放的NO,ET,PGI2,TXA2平衡失调被认为是这一过程的始动因素和中心环节[8]。以高胆固醇血症为例,血浆中高水平的LDL,尤其是氧化修饰的LDL,可使内皮细胞发生轻度损伤,使脂质容易进入内皮,脂质进入内皮后又对内皮有活化作用,活化的内皮可促进活性氧的生成，进一步使脂质氧化，继而损内皮细胞，使大量脂质进入内皮下;活化的内皮可产生血管细胞粘附分子(VCAM-2)及细胞间细胞粘附分子1-2(ICAM-1,ICAM-2),这些粘附分子使血流中的单核细胞与VEC发生粘附,并进入内皮下间隙,同时活化的VEC还能合成单核细胞化学趋化蛋白-1,可加速单核细胞之迁移过程,使与内皮粘附的单核细胞容易通过内皮间隙,迁移至内皮下;内皮功能障碍使NO,PGI2的产生明显减少,ET-1,TXA2的产生显著增多,而NO有抑制单核细胞与内皮细胞粘附的作用,NO的减少增加了两者的粘附性;内皮功能障碍时还引起合成促凝和抗凝物质的平衡失调,如内皮表面的蛋白聚糖丢失,使内皮的抗凝作用减弱,纤溶酶原激活物的合成不足,使内膜表面形成的微血栓不易溶解,有利于斑块的形成和发展,以上多种作用机制最终导致动脉粥样硬化的形成。Tedgui-A等认为动脉粥样硬化斑块的形成中与VEC有关的方面包括:①脂蛋白通过内皮屏障在内膜下沉积;②巨噬细胞通过单核细胞的聚集和粘附在内膜沉积;③内皮扩血管功能障碍时血管痉挛;④内皮破损时血栓形成[9]。
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3 改善血管内皮细胞功能的方法
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