雌二醇對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞氧化損傷和平滑肌細(xì)胞增殖的影響

1、    雌二醇對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞氧化損傷和 平滑肌細(xì)胞增殖的影響        Effect of estradiol on oxidative injury of vascular endothelial cell and proliferation of smooth muscle cellXU Xin, YAN Yuan-Chang, WANG Yao-FaInstitute of Cell Biology, Chinese Academy of Sciences

2、, Shanghai (200031)【A Review】The relationship between oxidative injury to vascular endothelial cells (EC) and proliferation of smooth muscle cells (SMC) during atherosclerosis, and effect of estradiol (E2） on these aspects were discussed in order to elucidate the way in which E2 inhibit atherosclero

3、sis progressing. It is concluded that, 1)E2 can reduce oxidative injury of EC and accelerate EC repair; 2) E2 has a direct influence on SMC by a receptor-mediate way together with some active factors to inhibit proliferation of SMC.關(guān)于雌激素(estrogen, E)與心血管疾病的關(guān)系最早得自于流行病學(xué)調(diào)查，即女性發(fā)病率明顯低于同年齡男性，而絕經(jīng)后這種性別優(yōu)勢(shì)喪失，

4、推測(cè)與體內(nèi)E水平改變有關(guān)。隨后越來(lái)越多的證據(jù)表明E能降低動(dòng)脈粥樣硬化(atherosclerosis, AS)，心肌梗塞及非出血性中風(fēng)的危險(xiǎn)性，其中E對(duì)AS的影響尤為引人注目，而激素替代療法的實(shí)施更支持了E能減低AS發(fā)病率的觀點(diǎn)1。近期有關(guān)研究較多集中于探討E抗AS的作用機(jī)制及對(duì)AS發(fā)展不同環(huán)節(jié)的影響。Ross認(rèn)為，AS形成的起始因素是損傷因子在動(dòng)脈聚集，作用于腔面內(nèi)皮層，損傷內(nèi)皮細(xì)胞(endothelial cell, EC),隨之血小板粘附，動(dòng)脈壁EC和平滑肌細(xì)胞(smooth muscle cell, SMC)以及血液中的細(xì)胞成分血小板、單核細(xì)胞等發(fā)生相應(yīng)變化，釋放活性物質(zhì)，致SMC遷移

5、增生，SMC、單核細(xì)胞攝取脂質(zhì)增多或胞內(nèi)脂質(zhì)代謝異常而轉(zhuǎn)化為泡沫細(xì)胞，沉積于血管壁，形成脂質(zhì)條紋，進(jìn)而發(fā)展為AS2。后來(lái)，在上述“損傷反應(yīng)學(xué)說(shuō)”的基礎(chǔ)上，又強(qiáng)調(diào)了細(xì)胞與細(xì)胞間，細(xì)胞與活性因子間的相互作用，如粘附分子協(xié)助維持血管壁內(nèi)皮層的完整性3，4，為研究損傷時(shí)內(nèi)皮通透性的改變開(kāi)辟了新途徑；細(xì)胞凋亡參與調(diào)節(jié)血管受損部位的細(xì)胞構(gòu)成5，促使人們進(jìn)一步分析血管狹窄的形成。綜觀AS發(fā)展進(jìn)程，由損傷因素始動(dòng)至SMC遷移增生產(chǎn)生脂質(zhì)條紋，各個(gè)環(huán)節(jié)相互聯(lián)系影響，E抗AS的作用可能發(fā)生于其間不同位置，如對(duì)血流動(dòng)力學(xué)的影響，對(duì)血脂代謝的影響，對(duì)動(dòng)脈壁功能的影響等1，6，7。本文將綜述AS發(fā)生過(guò)程中，EC氧化損傷

6、和SMC增殖的關(guān)系，分析E2在上述方面抑制AS的可能途徑。一、E與血管EC氧化損傷：脂質(zhì)代謝異常是AS的主要危險(xiǎn)因素1，如血液中低密度脂蛋白(low density lipoprotein, LDL)升高，高密度脂蛋白(high density lipoprotein, HDL)降低等。LDL經(jīng)脂質(zhì)過(guò)氧化物修飾后，激活細(xì)胞膜上特異性受體，被識(shí)別內(nèi)吞，產(chǎn)生泡沫細(xì)胞。自由基脂質(zhì)過(guò)氧化是修飾LDL的重要途徑，單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞呼吸爆發(fā)，血小板在受損處粘著變形均可致自由基大量釋放，EC、SMC也能介導(dǎo)LDL氧化修飾。(一)E減輕血脂代謝異常對(duì)EC的影響：早期對(duì)E抗AS作用機(jī)制的研究對(duì)著重于血脂代謝1，

7、8，9，絕經(jīng)婦女與絕經(jīng)前比HDL減少，LDL上升，接受E替代療法后上述指標(biāo)均好轉(zhuǎn)。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了E的作用：對(duì)雌猴(cynomolgus monkey)施以去卵巢手術(shù)，飲食致AS， 比較給予和未給予E時(shí)的血脂狀況，包括全血膽固醇、LDL、HDL以及載脂蛋白apo A-1、apo B等，表明E可通過(guò)影響血脂代謝抑制AS。以后的研究發(fā)現(xiàn)10，11，E不僅能改變循環(huán)血脂蛋白水平，還與EC攝取LDL有關(guān)，E能上調(diào)細(xì)胞LDL受體，使LDL攝入增加，降低血漿中LDL水平：Alexander等10以小牛主動(dòng)脈EC為實(shí)驗(yàn)材料，觀察17-E2對(duì)LDL的作用，發(fā)現(xiàn)E2并不影響結(jié)合于膜上的LDL，E2增加EC攝入L

8、DL可能與增強(qiáng)細(xì)胞清除LDL的能力有關(guān)。那么E2是否改變了EC與LDL的親合力?有人用計(jì)算機(jī)輔助手段分析LDL與小牛主動(dòng)脈EC膜結(jié)合的動(dòng)力學(xué)特征11，發(fā)現(xiàn)E2處理后EC對(duì)LDL呈現(xiàn)低親合力，卻顯示更大結(jié)合容量，此結(jié)果與E2促進(jìn)EC與LDL低親合力的說(shuō)法一致。除增進(jìn)LDL攝入水平外，E2可通過(guò)劑量依賴方式阻止氧化劑誘導(dǎo)的氧化型LDL形式，間接對(duì)抗氧化型LDL的毒性12。(二)E2對(duì)氧自由基直接損傷EC的影響：在氧自由基直接攻擊下，血管壁EC產(chǎn)生損傷性改變13，電鏡觀察顯示，損傷處EC細(xì)胞間隙明顯增寬，胞體拉長(zhǎng)呈成纖維細(xì)胞狀且排列雜亂，而E2處理過(guò)的EC在維持典型內(nèi)皮形態(tài)方面明顯好于未處理組。有報(bào)

9、道14E促進(jìn)體外培養(yǎng)EC對(duì)培養(yǎng)基質(zhì)的貼附，增加機(jī)械損傷時(shí)EC的遷移增殖速度，提高了EC修復(fù)再生能力，但E2對(duì)氧化損傷后的EC是否具有同樣的作用，尚待進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)證實(shí)。二、E對(duì)EC氧化損傷后活性因子的釋放及SMC增殖的影響：正常狀態(tài)下，血管內(nèi)皮以完整連續(xù)的單層構(gòu)成血液與動(dòng)脈細(xì)胞間的機(jī)械屏障，防止血液中損傷因素直接作用于SMC，同時(shí)EC釋放肝素樣物質(zhì)協(xié)助維持SMC的收縮型表型，抑制SMC增生。EC受損后，EC、SMC間平衡被破壞，SMC易于轉(zhuǎn)化為合成型，該表型的SMC對(duì)有絲分裂原較敏感。因而SMC表型轉(zhuǎn)換是其發(fā)生遷移增生的先決條件，而減輕或防止EC損傷勢(shì)必有助于恢復(fù)對(duì)SMC的正常調(diào)控。(一)E減輕E

10、C損傷抑制SMC增殖：E2可通過(guò)降低血中LDL水平及氧化修飾程度抑制SMC表型轉(zhuǎn)換和增生。有報(bào)道15E能減輕高膽固醇時(shí)血管SMC增生，內(nèi)移及分泌吞噬功能，對(duì)兔行動(dòng)脈移植術(shù)，飼以高膽固醇飲食，3周后處死，經(jīng)電鏡觀察及計(jì)算機(jī)分析，發(fā)現(xiàn)17-E2作用組肌內(nèi)膜厚度明顯小于對(duì)照組，且EC結(jié)構(gòu)較為正常，表明E2保護(hù)血管內(nèi)皮，并阻止泡沫化巨噬細(xì)胞出現(xiàn)，抑制SMC增生。(二)E影響EC損傷后活性因子的釋放：AS發(fā)展進(jìn)程中，SMC遷移增生以自分泌和旁分泌方式進(jìn)行16，EC、SMC、血小板、單核細(xì)胞等均能釋放活性因子，既可直接作用于靶細(xì)胞促進(jìn)有絲分裂，如血小板衍生生長(zhǎng)因子(PDGF)；又可誘導(dǎo)靶細(xì)胞再次釋放相應(yīng)的

11、活性物質(zhì)，促進(jìn)細(xì)胞增殖，參與內(nèi)皮完整性構(gòu)成等，如白介素-1、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子等能促SMC釋放PDGF，INFr作用下兔SMC以時(shí)間-劑量依賴方式表達(dá)粘附分子VCAM-117，18?？傊?，不同活性因子的作用是相互關(guān)聯(lián)的。氧化損傷條件下，血管細(xì)胞的一系列反應(yīng)也說(shuō)明了活性因子間的相關(guān)性。EC在氧化脂質(zhì)作用下，細(xì)胞內(nèi)類(lèi)似NF-KB的轉(zhuǎn)錄因子被激活，誘導(dǎo)含NK-KB連接位點(diǎn)的某些基因表達(dá)，其產(chǎn)物啟動(dòng)炎癥反應(yīng)，如白介素-1；LDL磷脂氧化產(chǎn)物溶血磷脂酰膽堿(LPC)是單核細(xì)胞和T細(xì)胞的化學(xué)趨向物，促使EC、SMC表達(dá)粘附分子VCAM-1、ICAM-1，增加EC、SMC內(nèi)PDGF，表皮生長(zhǎng)因子mRNA水平3。L

12、DL與生長(zhǎng)因子之間的聯(lián)系還表現(xiàn)在其結(jié)構(gòu)組成方面，LDL受體第二結(jié)構(gòu)域氨基酸序列及其基因外顯子、內(nèi)含子都有與EGF前體及其基因相同的部分，表明它們是同源區(qū)段19，但這種同源性是否是氧化損傷時(shí)生長(zhǎng)因子大量分泌的原因，尚無(wú)直接實(shí)驗(yàn)證據(jù)。然而，可以肯定，氧化損傷時(shí)，EC分泌有絲分裂原等活性物質(zhì)，促進(jìn)AS發(fā)展，體外實(shí)驗(yàn)20，21證實(shí)氧化損傷EC的條件培養(yǎng)液能促進(jìn)SMC增殖以及細(xì)胞基質(zhì)分泌。E2可影響血管粘附分子的表達(dá)，17-E2孵育人臍靜脈EC，24h后用重組人白細(xì)胞介素(IL)-處理4 h，用32P標(biāo)記的VCAM-1的cDNA探針檢測(cè)EC的VCAM-1表達(dá)水平，發(fā)現(xiàn)E2明顯抑制IL-1誘導(dǎo)的粘附分子表

13、達(dá)。作者以E2預(yù)處理單層EC，氧化損傷后條件培養(yǎng)液促SMC增殖活性較未經(jīng)E2作用組明顯下降，表明E2抑制EC受損后促分裂物質(zhì)的釋放。三、氧化損傷及E2對(duì)SMC的直接作用：血液中的有害因素除通過(guò)損傷EC間接影響SMC增殖外，亦可因EC通透性改變直接作用于SMC。有報(bào)道23氧化型LDL孵育的主動(dòng)脈SMC脫離典型的紡錘型，“峰與谷”樣生長(zhǎng)特征罕見(jiàn)，認(rèn)為與SMC表型轉(zhuǎn)換，遷移游走有關(guān)，是增殖發(fā)生前的形態(tài)學(xué)變化。氧化型LDL還具有明顯的促SMC DNA合成效應(yīng)，Ann Stike24將LDL暴露在氧化劑中，氧化反應(yīng)最初4h，細(xì)胞大部分有絲分裂原活性產(chǎn)生，且能被超氧化物歧化酶和過(guò)氧化氫酶有效抑制；1%血清

14、濃度時(shí)低濃度羥自由基激活SMC DNA合成，并呈劑量依賴效應(yīng)；磷脂酰膽堿也能促進(jìn)SMC DNA合成，10mmol/L時(shí)最為顯著，這些結(jié)果表明氧化型LDL促SMC增殖作用與低水平活性氧、磷脂酰膽堿等影響DNA合成的物質(zhì)有關(guān)。至于LDL，Libby等25認(rèn)為，從血脂正常的血清中提取的LDL，并非直接的生長(zhǎng)因子，單獨(dú)存在時(shí)無(wú)促生長(zhǎng)作用；但能夠強(qiáng)化生長(zhǎng)因子的有絲分裂原效應(yīng)，可能是提供了膜合成所需的外源膽固醇。E2與生長(zhǎng)因子聯(lián)合作用影響細(xì)胞增殖的研究常以癌細(xì)胞為對(duì)象26，如胃癌、子宮癌、乳腺癌細(xì)胞等，其結(jié)果也因靶細(xì)胞的不同而不盡一致。作者將E2與生長(zhǎng)因子EGF、胰島素共同作用于體外培養(yǎng)的SMC，發(fā)現(xiàn)E2存在時(shí)，上述活性物質(zhì)促分裂作用減弱，推測(cè)E2降低了SMC對(duì)有絲分裂原的反應(yīng)性，從而抑制了SMC分裂增生。E2活性作用主要通過(guò)胞內(nèi)受體介導(dǎo)，受體復(fù)合物作為反式因子與DNA順式調(diào)控序列結(jié)合，調(diào)節(jié)基因表達(dá)。E2在心血管系統(tǒng)的受體最早發(fā)現(xiàn)于大鼠心房，后又證實(shí)血管壁EC中也有。Richard等27用E2受體的RNA探針和抗E2受體的單克隆抗體檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)人血管SMC中存在