血管内皮细胞与心血管疾病

调节血管通透性
• 血管壁内外物质交换和转移的选择性的通透屏障
内皮细胞间的紧密连接能有效地防止血浆成分和血液细胞无序地漏出。 正常只有1-10%的血浆蛋白能通过血管壁进入周围组织
• 物质转运的方式：
(1)对流和弥散(主要是水、气体和脂溶性物质)；(2)通过内皮细胞间隙的 扩散；(3)吞饮小泡的转运；(4)穿内皮小管的运输；(5)受体调节的转运
• 影响物质通过内皮细胞转运的因素：
(1)血管的部位；(2)内皮细胞的完整性；(3)血压及血液动力学因素；(4) 转运物质的血浆浓度和分子量大小；(5)物质与组织的亲和程度；(6)血管 活性物质；(7)炎症、损伤等因素
Endothelial transport pathways
Mehta & Malik (2006) Physiol Rev 86: 279-367.
The Endothelium As an Endocrine Organ
血管内皮细胞的功能
• 调节血管通透性 • 维持血管壁的完整性 • 释放血管活性物质，调节血管舒缩状态 • 调节血管平滑肌细胞的增殖及迁移 • 调节凝血与抗凝之间的动态平衡，维持血液流动性 • 抗白细胞粘附 • 修饰（氧化）转移入动脉壁的脂蛋白
monocyte migration
• Growth inhibitor inhibits cellular growth &
migration
• Antioxidant
Scavenges superoxide anions
• Anti inflammatory Prevents generation of
Tousoulis, et al., Heart 2005; 91: 353-358.
NO/EDRF
——作用最强的舒血管物质
• 合成途径
在eNOS的作用下由L-arg合成
• 舒血管机制
NO↑ →激活GC → 胞内cGMP↑ → 平滑肌内内游离Ca2＋↓ →活化cGMP依赖性蛋白激酶 → 改变细胞内一系列蛋白质 磷酸化状态 → 肌球蛋白轻链脱磷酸化 → 平滑肌细胞松弛
• 内皮还能分泌抗凝血酶III(AT-III) ，AT- III可使Xa 和凝血酶灭活。
• 肝素或肝素样物质(硫酸乙酰肝素) 可与AT-III的赖氨酸残基结合， 增强AT-III对凝血酶的灭活作用。
– 正常情况下即使血液中出现激活的凝血因子也被很快内皮灭活
W. Rose
维持血管壁的完整性
• 内皮细胞、血管平滑肌细胞和成纤维细胞等构 成了血管壁的主要细胞成分
• 内皮细胞通过它的合成物质与内皮下组织一起 参与了维持血管壁的完整性
• 在组织损伤修复的过程中，血管的再生是通过 内皮细胞的分裂和增殖而完成的
内皮细胞合成分泌的血管活性物质
Baidu Nhomakorabea• 舒血管物质
内皮依赖性舒张因子（NO/EDRF） 前列环素（PGI2 ） 血管内皮细胞超极化因子（ EDHF ） 缓激肽、乙酰辅酶A等
• 缩血管物质
内皮素（ET） 由EC 转化血液中的血管紧张素Ⅰ(Ang Ⅰ) 而来的Ang Ⅱ 血小板活化因子（PAF）、血栓素A2 ( TXA2) 等
Endothelial cell functions
• Maintaining the vascular tone: Vasodilation and Vasoconstriction
• 纤溶酶原激活物抑制物( PAI)
– 抑制纤溶酶原激活物（ t-PA 及u-PA ），抑制纤溶。
• 凝血酶激活的纤溶抑制物 (TAFI)
– TM在止血过程中有双相效应，它与凝血酶结合后，通过PC 发挥抗凝作用，同时又可通过增强TAFI 的活化抑制纤溶反应。
血管内皮细胞的抗凝功能
• 抗凝血作用 – 一般性抗凝 – 合成蛋白聚糖和抗凝血酶III – 血栓调节蛋白和蛋白C – 合成组织因子途径抑制物( TFPI) – α-2-巨球蛋白：有抗蛋白酶活性，对多种凝血因子有抑 制作用
• 循环血液与血管壁内皮下组织之间的单层细胞，通过各种 结缔组织纤维，附着在内皮下组织。
• 形态扁平、略长、呈多角形，细胞相互排列紧密，呈“鹅卵 石”样外观 。
• 形态学标记：Weibel－Palade小体（Von Willebrand因子 贮存和加工构器官）。
• 内皮细胞之间的连接有粘附连接、紧密连接和缝隙连接。 • 内皮细胞的管腔面上存在有突起的微绒毛，上面覆盖着一
临床病理生理学
血管内皮细胞与心血管疾病
VEC and Cardiovascular Diseases
武汉大学医学院 病理生理学教研室
王保华 2008-10
Recent Nobel Prizes related to endothelial physiology
Physiology 1998
For discoveries concerning nitric oxide as a signalling molecule in the cardiovascular system.
Lung Microvascular Endothelial Cells - HMVEC-L stained for von Willebrand factor
HUVECs
F-actin microfilaments yellowish von Willebrand factor (Weibel-palade bodies) orange vinculin plaques greenish nuclei blue (DAPI)
• TGF、bFGF、PDGF和EGF等的促细胞增殖的作用部分使通过调 节ET的合成与释放而实现的，这些因子能成倍地增加ET的合成。
Ang II
• 强烈的血管收缩剂，也能促进血管平滑肌细胞的有丝分裂，增加 蛋白质合成。
• 能通过促进去甲肾上腺素的释放和诱发原癌基因c-fos、c-myc的 表达，进而致使平滑肌细胞的增殖。
• 其它作用
– 减少ET的合成释放和减弱其在体内的缩血管效应。 – 增强EDRF/NO的舒血管效应，并能刺激其释放。 – 抑制生长因子如PDGF的释放，抑制巨噬细胞聚集胆固醇。 – 抑制血小板聚集和粘附，并使已聚集的血小板解聚。
EDHF
• 合成途径 Ach作用于M1受体 → 内皮细胞的胞外钙内流 → 游离钙浓度升高 → EDHF释放
• 抗血小板粘附 • 促进纤溶
一般性抗凝
• 血管内皮细胞合成释放的调节血管舒张和收缩的活性 物质，维持血管壁的正常张力及保持血液的正常流动， 由此产生的切变应力可阻止血细胞的黏附。
• 内皮细胞能结合血浆中的肝素起到局部的抗血栓作用。
合成蛋白聚糖和抗凝血酶III
• 内皮细胞表面结合有大量的带负电荷的硫酸乙酰肝素，可排斥带 相同电荷的血细胞，使其不能靠近内皮细胞。
thrombosis and arteriosclerosis
PGI2
• 合成途径
内皮细胞 摄取循环血液中的AA，也可由PLA催化内皮细胞膜磷 脂生成AA → 先经环氧合酶途径生成内过氧化物（PGH2） → 再 经血管壁细胞微粒体中的前列腺素合成酶的作用生成PGI2
• 舒血管机制
PGI2↑ → 与细胞膜上相应受体结合 → 激活平滑肌细胞AC → 胞内 cAMP↑ → 平滑肌舒张
• 其它作用
(L-NMMA) = N(G)-mono-methyl-L-arginine
Shear stress ↑ → eNOS activation → NO production ↑ → smooth muscle relaxation
Galley & Webster 2004
W. Rose
调节血管平滑肌细胞的增殖及迁移
内皮细胞能合成分泌几种促进或抑制生长的因子来改变平滑肌细胞和成纤 维细胞的增殖和功能，实现对管壁修复的调节作用。
• 促进平滑肌细胞增殖的物质
血小板衍生生长因子（PDGF）、转化生长因子（TGF）、成纤 维生长因子（FGF）、内皮素（ET）、血管紧张素II（Ang II）、 神经肽Y（NPY）、 血管内皮生长因子（VEGF）等。
• 舒血管机制 平滑肌细胞膜的钙依赖性钾通道开放 → K+ 外 流 → 平滑肌超极化
ET
——作用最强的舒血管物质
• 人的血管内皮细胞主要分泌的是ET-1
• 合成途径
内皮素前肽原在内肽酶的作用下生成大内皮素，再经 内皮素转化酶催化生成成熟的ET
• 缩血管机制
ET-1与平滑肌细胞G蛋白偶联ET-A受体结合 → 细胞内 Ca2＋↑ → 平滑肌张力↑
Cell Junctions
Tight Junction
Gap Junction
Adhesion Junction —— Desmosome
Microvilli and Glycoprotein Surface Coat
Microvilli of Cultured HUVEC （EM）
• 与PDGF有协同作用。
血管内皮细胞的促凝（止血）功能
• 血小板黏附蛋白
– 胶原、纤维连接蛋白（FN）、凝血因子V、VIII（vWF）等直 接参与凝血过程。
• 血小板活化因子（PAF） – 活化血小板，并促使内皮细胞合成凝血酶、纤维蛋白等。
• 血小板反应蛋白（TSP）
– 促使血小板在血管损伤部位的黏附聚集，还可以致纤维蛋白、 凝血酶的生成，有利于止血。
层主要由多糖构成的细胞外衣，称为“fuzzy coat”。
LUMEN
Tunica intima
Tunica adventitia
Tunica media
LUMEN
Can you see the endothelium?
Note the individual Endothelial Cells
• 抑制平滑肌增殖的物质
肝素类蛋白聚糖、EDRF/NO、PGI2、降钙素基因相关肽 （CGRP）等。
TGF
• TGFα
– 主要促进平滑肌细胞的生长。
• TGFβ
– 单独的作用主要是抑制细胞的生长与分化。 – 在有EGF、PDGF同时存在的协同作用下，能促进平滑肌细胞生长。 – 低剂量能促使PDGF-AA的合成与分泌，协同地刺激平滑肌生长。 – 高剂量时促使PDGF-AA分泌地同时，使PDGF地受体下调，从而减弱
Nitric Oxide
Actions
Effects
• Vasodilator
Most important intrinsic dilator
• Anti-thrombotic Prevents cell adhesion &
Platelet aggregation
• Anti-atherogenic Inhibits lipid oxidation &
Vasoconstriction
Endothelial Apoptosis
Normal
Apoptosed
Human Umbilical Artery Endothelial Cells (HUAEC)
Human Umbilical Vein Endothelial Cells (HUVEC)
Weibel-Palade body (arrows) in the cytoplasm of endothelial cell
Peter Agre
Chemistry 2003 For discovery of water
channels
讲述内容
• 血管内皮细胞的形态结构 • 血管内皮细胞的功能 • 血管内皮细胞的异质性 • 血管内皮细胞功能障碍 • 血管内皮细胞功能的测定 • 血管内皮功能异常与心血管疾病
血管内皮细胞的形态结构
Vasoconstriction and dilatation
Normal
Vasoconstriction Vasodilatation
Vasoconstriction and dilatation
↓ Resistance to flow
↑ Resistance to flow
Vasodilatation
PDGF-AA地促生长效应。
ET
• 强烈地血管收缩剂，同时能促进平滑肌细胞分裂，迅速而短暂地使 c-fos、c-myc mRNA表达增强。
• 还可通过刺激血管壁细胞释放IL-1、PDGF、及AngII来促进血管平 滑肌细胞的肥大与增殖。
• ET-1与PDGF、TGF、EGF有协同促进平滑肌细胞DNA合成的作 用。