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血管内皮细胞的促血栓形成(血液病学 血管壁的结构和功能)

导语:血管内皮细胞的促血栓形成属于血液病学下的血管壁的结构和功能分支内容。本篇围绕血液病学 血管内皮细胞的促血栓形成主题,主要讲述血管内皮细胞,血栓等方面医学知识。

血管内皮细胞的止血功能是多方面的,内皮细胞可分泌内皮素(ET)使血管平滑肌收缩,产生PAF,激活血小板。此外,内皮细胞还通过其所产生的促凝因子如组织因子,促进血液凝固,形成血栓;或产生如纤溶酶原活化剂抑制物(PAI)等因子,使已形成的血栓不被溶解,有利于血栓形成。

产生缩血管物质——ET

ET是1998年由Yanagisawa和Masaki等从猪主动脉内皮细胞中发现的一种缩血管肽。ET不仅具有强大的血管收缩作用,而且还具有促进血管平滑肌细胞增殖的能力。ET有3种异构体,即ET1、ET2、ET3,缩血管效应ET1 = ET2>ET3。ET主要来源于血管内皮细胞,是由21个氨基酸组成的短肽,缺氧、失血、高血钙、高血钠、高血糖、凝血酶、酸中毒和血管内皮细胞受牵拉等均可促进ET基因表达和释放。另外,许多细胞因子可调节ET释放。ET主要是通过增加细胞内Ca2+浓度发挥作用。ET与细胞膜上特异性受体结合,与G蛋白耦联,并通过G蛋白使磷脂酶C激活,而活化后催化膜内侧的磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸水解生成甘油二酯和三磷酸肌醇,并且前两者均可充当第二信使,迅速、大量活化胞质网内结合Ca2+,使胞质网内Ca2+浓度迅速、大幅度增高。

ET与ET受体(ET receptor,ETR)结合还可通过G蛋白介导途径,使细胞膜上电压依赖性钙通道开放,促进细胞外Ca2+浓度增加,从而使平滑肌细胞收缩。ET与ETR结合还可激活磷脂酶A2,活化的磷脂酶A2可促进PGI2及TXA2的生成并发挥生物效应。目前ETR主要有两个亚型,即ETRA和ETRB。ETRA主要分布于血管平滑肌上,与ET1特异性结合,ETRA兴奋时血管收缩。ETRB主要分布于血管内皮细胞及心房细胞,ET1、ET2、ET3均可与ETRB结合,其兴奋可促使NO、PGI2释放而使血管扩张。ET发挥作用时,首先与ETRB结合引起血管一时扩张,但随着与ETRA结合增加而发挥强大的、持久的收缩效应。ET是血管内皮细胞受损的分子标志物。

促血小板的活化

正常情况下,血小板不会黏附到完整的内皮细胞上。当血管壁受到损伤或在实验中人为地去掉血管内皮层,血小板立即黏附到暴露的内皮下组织,发生聚集和释放反应。内皮下的Ⅳ、Ⅴ型胶原和微纤维可引起血小板聚集和TXA2释放,而层黏蛋白、弹性蛋白和HSPG不具有这种作用。另外,内皮下的vWF、玻璃连接蛋白、纤维连接蛋白、TSP等也与血小板的结合和活化有着密切的关系。内皮细胞通过合成下列因子促进血小板的活化。

vWF

vWF主要在内皮细胞合成,首先形成分子量为250kDa的前体。前体经过糖化形成分子量为275kDa的二聚体亚单位,亚单位再修饰成220kDa的亚单位,然后聚合成二硫键相连的多聚体并储存于Weibel- Palade小体内。内皮细胞分泌多种形式的vWF,包括vWF前体、二聚体亚单位和多聚体。未受刺激的内皮细胞主要分泌前两者。当A23187、凝血酶等刺激内皮细胞时,则释放多聚体vWF。血浆中的vWF以不均一的多聚体形式存在。体外研究发现,多聚体vWF主要结合于无胶原的细胞外基质。vWF与FⅧ、胶原、肝素、血小板膜糖蛋白(GP)Ⅰb、GPⅡb-Ⅲa的结合区域已经阐明。它对血小板的作用是促进血小板在内皮下黏附,因能与GPⅠb-Ⅸ和内皮下胶原结合,成为血小板黏附在内皮下的桥梁。vWF还能黏附于刺激的内皮细胞,这一作用是通过内皮细胞表面玻璃连接蛋白受体和vWF分子上的精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(RGD)位点结合而实现的。vWF的另一功能是保护FⅧ的活性,还能稳定FⅧ的mRNA,促进FⅧ的合成和分泌。此外,vWF和纤维连接蛋白可与GPⅡb-Ⅲa结合,诱导血小板聚集。

多种因素调节内皮细胞合成和释放vWF。雌二醇、葡萄糖、纤维蛋白、噻氯匹定(ticlopidine)、血流切变力、机械损伤、放射线、补体等可使vWF合成和释放增加;而地塞米松、α-维生素E则抑制其合成和释放。凝血酶、A23187、补体C5b- 9、佛波酯(PMA)、IL- 1、TNF-α、淋巴毒素、内毒素、病毒等刺激内皮细胞短时间释放vWF,可能是已经贮存于Weibel- Palade小体内的vWF释放。而长期将内皮细胞暴露于IL- 1、PMA、IFN-γ和凝血酶则抑制静息条件下vWF长时相(long- term)释放。

PAF

PAF是多种细胞内磷脂代谢产物,是一种强烈的血小板活化剂和炎症介质。它可由多种细胞产生,如内皮细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞、单核细胞、肺泡巨噬细胞,血小板在凝血酶和胶原刺激下也可以释放PAF。PAF是迄今所知最强的血小板诱聚剂。PAF不仅可以活化血小板,同时作为一种较强的炎症介质,对多形核白细胞、单核细胞等有趋化作用,能引起多形核白细胞和内皮细胞结合,集中于炎症区并使之脱颗粒。PAF还可以引起血管通透性增加和血压降低。凝血酶、加压素、血管紧张素Ⅱ、IL- 1、TNF-α、白三烯C4和D4、组胺、缓激肽、ATP、过氧化氢等可刺激内皮细胞合成PAF。PGI2则可以抑制PAF的合成;另一方面,内皮细胞也可通过摄取PAF,去掉乙酰基而清除PAF。

TXA2

TXA2是由血小板磷脂-花生四烯酸衍生而来。具有收缩血管、促进血小板聚集、黏附和活化的作用。除血小板外,内皮细胞也能合成和释放TXA2,其数量比合成的PGI2要少得多。凝血酶、ATP、ADP、低密度脂蛋白、白三烯B4和D4、利钠多肽可刺激内皮细胞合成TXA2。TXA2本身能刺激内皮细胞表达TXA2受体,同时增加PGI2合成。内皮细胞合成和释放的TXA2,可能部分拮抗PGI2和EDRF的作用。TXA2半衰期为30秒,可很快转化为无生物活性的血栓素B2(TXB2),它是测定血小板活化的指标。

促凝作用

组织因子(tissue factor,TF)

TF又称组织凝血活酶或组织凝血活酶因子,即FⅢ。TF是内皮细胞合成的膜结合糖蛋白。当然,许多组织细胞可以合成大量TF。正常情况下TF存在于血管的外膜组织中,血管受损时进入血液,而内皮细胞不表达TF活性。当血管壁受损或内皮细胞受刺激时,内皮细胞合成和表达大量TF,促进血液凝固。TF和血浆中的FⅦa结合,在Ca2+存在下加速FⅦa活化FⅩ,同时活化FⅨ。FⅩa又反馈性地活化FⅦ变成FⅦa,内皮细胞、FⅧ和FⅨ加速这一反馈过程。

多种因素参与调节内皮细胞合成和表达TF。凝血酶、内毒素、PMA可增加TF活性。IFN-γ、血流切变力增加内皮细胞表达TF。IL- 1、TNF、免疫复合物等均可诱导内皮细胞产生TF。

FⅤ

FⅤ分子量为330kDa,血浆中以单链形式存在,由内皮细胞和肝细胞合成。半衰期为12小时,活化的FⅤ(FⅤa)是由重链和轻链组成的二聚体。FⅤa主要作为辅因子,加速FⅩa使凝血酶原变成凝血酶。内皮细胞不仅能合成FⅤ并在膜表面表达该因子,还能结合外源性FⅤ。钙依赖的蛋白酶(如凝血酶)可激活FⅤ。机械损伤能够促进内皮细胞表达FⅤ,同型半胱氨酸(homocysteine)处理的内皮细胞可加速内皮细胞分泌的FⅤ活化。

FⅨ和FⅩ

内皮细胞有结合FⅨ、FⅨa、FⅩ、FⅩa的能力。内皮细胞上的FⅨ/FⅨa受体为一分子量为140kDa的蛋白质。在Ca2+存在下FⅨ与受体结合,结合部位是FⅨa第一个EGF区和谷氨酸(Gla)区。这一结合能被FⅨ或FⅨa所阻断,但不被FⅩ、凝血酶或凝血酶原阻断。结合后的FⅨ可被FⅪa和TF-Ⅶa复合物活化。结合状态的FⅨa比液相中的FⅨa高3倍。FⅤ、FⅧ、FⅩ可促进FⅨ和内皮细胞结合并可增加FⅨa的活性。

FⅩ也能结合到内皮细胞,培养的内皮细胞尚未融合时与FⅩa的结合力较融合的内皮细胞强6倍。结合的FⅩ可能被内皮细胞吞饮摄入胞质内而不被降解,并可重新出现在细胞膜上,而活化后的FⅩa则被摄入胞质内,在溶酶体中被降解,这一过程可能是内皮细胞清除FⅩa的方式。低氧血症可刺激内皮细胞膜活化FⅩ。内皮细胞结合FⅨ/FⅨa、FⅩ/FⅩa的意义在于使凝血过程局限化,限制活化凝血因子进入全身循环。

纤维蛋白原和纤维蛋白

内皮细胞不合成纤维蛋白原,当血管受损伤时纤维蛋白原、纤维蛋白可和内皮细胞结合,并沉积在内皮下组织,引起各种细胞(如血小板)的黏附和伸展,以及受体的空间重排,介导细胞与细胞外基质的相互作用,其意义与止血和伤口愈合有关。内皮细胞和纤维蛋白原结合部分主要是整合素αvβ3和一种尚未完全阐明性质的130kDa蛋白质,纤维蛋白原通过α链羧基端572~574位的RGD和内皮细胞结合。纤维蛋白可使内皮细胞的排列紊乱,抑制内皮细胞移动,促发毛细血管形成,并刺激PGI2释放。

高分子量激肽原、FⅪ、FⅫ和激肽释放酶原

高分子量激肽原(HMWK)、FⅪ、FⅫ和激肽释放酶原(prekallikrein,PK)。在生理浓度的Ca2+及锌存在条件下,HMWK通过重链的D3区结合到内皮细胞表面。HMWK和内皮细胞结合对FⅪ的活化以及FⅪa活化FⅨ具有重要意义。FⅫ可和HMWK竞争内皮细胞上的结合位点,缓激肽可增加内皮细胞HMWK结合位点数量。

FⅪ、FⅪa和已经结合与内皮细胞的HMWK结合,形成一个复合物,FⅫa再和复合物结合从而活化FⅪ、FⅪa激活FⅨ直至完成凝血过程。

FⅫ可以和HMWK竞争结合到内皮细胞表面,但其体内活化机制仍不清楚。体外实验发现和细胞结合的FⅫ可通过蛋白降解作用而活化,结合状态的FⅫa可激活PK,使PK变化为激肽释放酶,后者可使和细胞结合的HMWK释放出缓激肽。此外,内皮细胞可分泌FⅫ抑制物。

内皮细胞的抗纤溶作用

内皮细胞分泌和释放纤溶酶原活化剂抑制物(PAI),主要是PAI- 1和PAI- 2。类固醇、内毒素、IL-1、凝血酶及TNF-α刺激内皮细胞合成PAI,缺氧可使PAI释放增加。体外培养过程中,细胞尚未融合时,内皮细胞只能产生少量t- PA,而所产生的PAI量较多。相反,当细胞生长至融合状态,t- PA的形成增多,PAI减少。PAI- 1的抗纤溶作用强,分子量为50kDa,由379个氨基酸组成,能与u- PA和t- PA形成紧密的复合物,从而抑制u- PA和t- PA的活性,而使纤溶活力减低,已形成的纤维蛋白不被溶解,有利于局部血栓形成。PAI- 1也分泌到细胞外基质,PAI- 1和基质的结合可被玻璃连接蛋白固定,其意义可能在于防止某些基质蛋白被t- PA和纤溶酶降解。PAI- 1还可结合到内皮细胞表面,防止过度纤溶。致动脉硬化的脂蛋白因为含有纤溶酶样结构,可阻断纤溶酶原和内皮细胞的结合而抑制纤溶活性。

总之,血管内皮细胞维持血管壁完整性的同时,与循环血液中的凝血因子、抗凝及纤溶成分相互作用,参与凝血和抗凝过程。当血管受损时,局部血管发生收缩,导致管腔变窄、破损口缩小直至闭合。同时,血管内皮细胞活化血小板、诱导血小板黏附、聚集,启动内、外源性凝血途径,经过一系列酶解反应形成纤维蛋白血栓,达到止血目的。而当凝血过程启动、血栓形成的过程中,血管内皮细胞又与机体的抗凝和纤溶系统共同作用,发挥抗血栓形成的作用,防止血栓的过度形成,以保持血流的畅通。

(韩忠朝 李建平)