血管内皮屏障功能调节研究

内容摘要：
血管内皮屏障功能的调节机制相当复杂。

α-凝血酶等炎症性介质引起内皮通透性增高的机制可能是通过g蛋白激活磷脂酶，介导三磷酸肌醇等第二信使产生，并进一步激活蛋白激酶c和肌球蛋白轻链激酶，最终引起球蛋白轻链磷酸化，从而导致内皮细胞f-肌动蛋白骨架重排，中心张力增加，细胞间裂隙形成，内皮细胞通透性发生改变。

血管内皮屏障功能的调节机制相当复杂。

α-凝血酶等炎症性介质引起内皮通透性增高的机制可能是通过g蛋白激活磷脂酶，介导三磷酸肌醇等第二信使产生，并进一步激活蛋白激酶c和肌球蛋白轻链激酶，最终引起球蛋白轻链磷酸化，从而导致内皮细胞f-肌动蛋白骨架重排，中心张力增加，细胞间裂隙形成，内皮细胞通透性发生改变。

血管内皮包括内皮细胞（ec）单层和基膜，是血管腔面的一层半选择性通透屏障。

血管内外溶质和液体的交换受体内皮通透性大小控制。

通透性是检测内皮屏障功能的客观计量指标。

许多炎性、成血栓性（thrombogenic）介质均可损伤内皮屏障功能，导致其通透性增高，血浆蛋白渗出，引起组织、器官水肿和功能障碍。

血管内皮屏障功能障碍是炎症的主要特征之一，并参与肿瘤转移、免疫反应及多器官功能障碍的发生。

本文就近年来血管内皮障碍功能调节的研究进展，特别是有关的信号转导机制作一简要综述。

一、内皮细胞间连接与内屏障功能
ec间存在紧密连接、中间连接和缝隙连接[2，3]。

缝隙连接主要存在于动脉ec间，静脉ec间也有少量存在，新近发现人脐动、静脉内皮的缝隙连接含有cx37、cx40和cx43三种连接素（connexin）[3]。

紧密连接和中间连接则普遍存在于ec间。

细胞间接损伤导致ec 间裂隙形成和内皮通透性增高，是通透性水肿发生的基础。

（一）紧密连接紧密连接多存在于ec的近腔面。

有的环绕整个细胞形成闭锁小带；有的则间断存在，称为闭锁斑。

闭锁小带只见于脑血管内皮，其它器官ec间主要是闭锁斑。

电镜观察发现，ec间的紧密连接部位存在由双侧胞膜形成的叶片（leaflets）状结构，彼此粘合紧密，对溶质分子的跨内皮转运起限制作用。

紧密连接的胞浆面还存在着一种分子量为225kd蛋白质zo-1[1，2]，与胞内f-肌动蛋白骨架相连。

细胞骨架包括微丝、微管和中间丝。

微丝主要由f-肌动蛋白、肌球蛋白、原肌球蛋白和α-辅肌动蛋白组成，f-肌动蛋白骨架包括不同的微丝束类型，如应力纤维、细胞周边的致密外周束（dense peripheral band）、中央短纤维等[4，5]。

它们之间可以相互转化。

位于核周的中央短纤维产生的中心张力（centripetal tesion）是调节内皮通透性的直接动力。

中心张力来源于肌球蛋白轻链（mlc）磷酸化介导的肌动-肌球蛋白间相互作用[3]。

它与由ec 间连接、ec-基膜间粘附所产生的拴缚力（tethering force ）是一对作用方向相反的力。

前者使ec产生收缩；后者的作用则将ec与ec、ec与基膜拴缚在一起。

两者平衡时，ec间隙和骨皮通透性维持正常状态；当内皮受到炎性介质如α-凝血酶等刺激时，f-肌动蛋白骨架发生重排，中心张力增加并通过zo-1使细胞间连接发生改变，结果细胞收缩变圆，ec间裂隙形成，内皮通透性增高[5，6]。

（二）中间连接内皮中间连接发生在相邻细胞的钙粘附素（cadherins）分子之间，由ca2++介导，以同质粘健（homotypic adhesion）的方式使两侧的钙粘附素分子端-羰连接[2]。

同持粘附是指同种分子之间发生的粘附。

钙粘附素分子的中一端通过纽带蛋白（vinculin）、α-辅肌动蛋白和catenin与f-肌动蛋白呈链状连接，因此f-肌动蛋白骨架的变化可通过以上链状结构影响中间连接，使ec间裂隙和内皮通透性发生改变。

ca2+通过影响钙粘附素之间及钙粘附素与catenin之间的连接参与内皮屏障功能的调节，起着“钙开关”的作用。

胞内ca2+浓度（[ca2+]i）升高，内皮屏障功能下降；ca2+]i下降到原来水平，内皮屏障功能又
恢复正常[2]。

总之，细胞旁扩散是溶质跨内皮转运的主要途径；中心张力和拴缚力之间的平衡，直接影响细胞间连接和ec间裂隙形成，是内皮屏障功能的决定因素。

二、基膜对内皮屏障功能的影响
（一）基膜成分与内皮通透性胶原是构成基膜的主要成分之一，对39-110kd的溶质分子有选择通透性；用ⅰ型胶原覆盖微孔滤膜，可使其对白蛋白的通透性降低30%；在培养液中加入抗坏血酸，可通过刺激胶原合成增加，降低人脐静脉内皮细胞（huvec）单层对大分子物质的通透性[8]。

partridge等发现，104u/ml的肿瘤坏死因子α（tnfα）即可诱导牛肺微血管内皮细胞单层通透性增高。

其机制是tnfα诱导ec产生了一种96kd的明胶酶，裂解了基质成分如纤维连接蛋白、层粘蛋白、明胶及iv、v型胶原[9]。

partridge还发现，低氧引起内皮通透性增高时，ec间裂隙增宽，肌动蛋白骨架重排，同时纤维连接蛋白、波影蛋白（vitronectin）等基质的含量也下降[10]。

有人用透明质酸酶处理内皮基膜以去除透明质酸，结果通透性较对照组增加了6倍[11]。

这表明基质成分的改变会影响内皮屏障功能。

（二）ec与基膜粘附 ec与基膜经整合素介导，以灶性接触（focal contact）的方式发生粘附，形成粘附斑（adhesion plaque）。

整合素分子由两个非共价键结合的亚单位组成，两条链均为完整的膜蛋白，其分子量分别为120-180kd和90-180kd。

整合素以跨膜受体的形式存在，桥接细胞外基质蛋白与细胞骨架蛋白（即肌动蛋白、纽带蛋白和α-辅肌动蛋白）。

整合素与配体结合的特点是，一种整合素可与多种配体结合，而同一种配基亦可与多种整合素结合。

已知的整合素已超过21种，介导ec与基膜间粘附的主要由β1和β2参与组成的整合素。

新近发现，ec与基膜间粘附对纤维内皮屏障完整性具有明显意义。

用合成肽gly-arg-ser(grgds)阻断整合素的rgd基团与胶原蛋白、纤维连接蛋白、波影蛋白和层粘蛋白结合，结果导致ec收缩变圆，甚至从基膜上脱落，从而引起内皮通透性增高[12]。

ec与基膜间粘附影响内皮通透性的机制尚未阐明。

burridge认为，基膜中的胶原、纤维连接蛋白、层粘蛋白和波影蛋白与整合素的细胞外区（n-末端）结合；f-肌动蛋白则通过α-辅肌动蛋白与纽带蛋白相连，纽带蛋白再通过talin与整合素的细胞内区（c-末端）连接。

这样，整合素不仅介导了ec与基膜间粘附，还将细胞骨架蛋白与基质蛋白“串连”起来，具有显著的生物力学意义。

当内皮受到炎性介质刺激时，ec的f-肌动蛋白骨架发生重排，中心张力的变化即可沿上述结构传至基膜；同样，基膜产生的任何力学变化也可逆向传入细胞内。

电镜发现ec中的应力纤维与粘附斑的胞浆区存在清晰的粘附点，为上述假设提供了直接证据。

纤维连接蛋白粘附。

用纤维连接蛋白处理牛肺动脉内皮，结果抑制了tnfα诱导的通透性增高。

另有报道，一种非整合素家族的跨膜蛋白gp116也可介导ec与基膜间粘附，参与内皮屏障功能调节[2]。

三、内皮屏障功能调节的信号转导
任何刺激均需通过相应的信号转导系统，将刺激信号传入ec中，才能对内皮屏障功能产生影响。

g蛋白、磷脂酶c（plc）、蛋白激酶c（pkc）、酪氨酸激酶（tk）及肌球蛋白轻链（mlc）均参与了内皮屏障功能调节的信号转导。

（一）g蛋白 g蛋白是一类由gα、gβ、gγ亚基构成的异三聚体蛋白，有gs、gi、gq、g12四类共十几种亚型。

g蛋白与膜受体偶联，将刺激信号传至plc（特别是plcβ）、磷脂酶a2（pla2）、腺苷酸环化酶（ac）、磷酸二酯酶和离子通道。

g蛋白激活是从受体将信号传入ec，并触发细胞骨架收缩过程中的关键环节之一。

配体与特异受体结合，导致不同g蛋白亚型的激活。

例如h1组胺受体激活时，胞内三磷酸肌醇（ip3）和ca2+水平升高，提示该反应可能与gi或gq蛋白偶联。

而h2组胺受体受到刺激时，ac被活化，camp含量增加，表明h2受体与gs蛋白偶联[1]。

g蛋白对刺激信号有放大作用。

一个受体可与多个g蛋白偶联，而一个g蛋白可同时激活多条信号通路。

百日咳毒素能使某些g蛋白亚型与受体失偶联，阻断
信号转导。

例如与组胺受体偶联的g蛋白即属百日咳毒素敏感型；而与α凝血酶和缓激肽受体偶联的g蛋白则属百日毒素非敏感型[2]。

ca2+和dag通过多条效应途径参与内皮屏障功能调节。

ca2+和dng均可直接激活pkc；[ca2+]i升高也能激活plc和pla2。

plc和lpa2分解膜磷脂产生dag和花生四烯酸。

后两者具有潜在激活pkc的活性，这可能是炎性介质引起内皮通透性增高后纤维较长时间的机制之一。

花生四烯酸代谢产生可能也参与了内皮屏障功能的调节。

以去二氢愈创木酸抑制花生四烯酸的脂氧化酶代谢途径，结果[ca2+]i升高的第二时相消失，也抑制α-凝血酶诱导的血管内皮通透性增高。