血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病

1、血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病VEC and Cardiovascular Diseases臨床病理生理學(xué)武漢大學(xué)醫(yī)學(xué)院 病理生理學(xué)教研室王保華 2008-10血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病Physiology 1998For discoveries concerning nitric oxide as a signalling molecule in the cardiovascular system. Peter Agre Chemistry 2003For discovery of water channelsRecent Nobel Prizes related to en

2、dothelial physiology血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病講述內(nèi)容血管內(nèi)皮細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)血管內(nèi)皮細(xì)胞的功能血管內(nèi)皮細(xì)胞的異質(zhì)性血管內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙血管內(nèi)皮細(xì)胞功能的測定血管內(nèi)皮功能異常與心血管疾病血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病血管內(nèi)皮細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)循環(huán)血液與血管壁內(nèi)皮下組織之間的單層細(xì)胞，通過各種結(jié)締組織纖維，附著在內(nèi)皮下組織。形態(tài)扁平、略長、呈多角形，細(xì)胞相互排列緊密，呈“鵝卵石”樣外觀 。形態(tài)學(xué)標(biāo)記：WeibelPalade小體（Von Willebrand因子貯存和加工構(gòu)器官）。內(nèi)皮細(xì)胞之間的連接有粘附連接、緊密連接和縫隙連接。內(nèi)皮細(xì)胞的管腔面上存在有突起的微絨毛，上面覆蓋著一層主要由多

3、糖構(gòu)成的細(xì)胞外衣，稱為“fuzzy coat”。 血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病LUMENTunica adventitiaTunica mediaTunica intima血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病Can you see the endothelium?LUMEN血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病Note the individual Endothelial Cells血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病Vasoconstriction and dilatationNormalVasoconstrict

4、ionVasodilatation血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病VasoconstrictionVasodilatationVasoconstriction and dilatation Resistance to flow Resistance to flow血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病Endothelial ApoptosisNormalApoptosed血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病Human Umbilical Artery Endothelial Cells (HUAEC)血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病Human Umbilical Vein Endothelial Cells (HUVEC)血管內(nèi)皮細(xì)胞

5、與心血管疾病Weibel-Palade body (arrows) in the cytoplasm of endothelial cell血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病Lung Microvascular Endothelial Cells - HMVEC-L stained for von Willebrand factor 血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病HUVECsF-actin microfilaments yellowish von Willebrand factor (Weibel-palade bodies) orangevinculin plaques greenishnuclei blu

6、e (DAPI)血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病Cell Junctions血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病Tight Junction血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病Gap Junction血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病Adhesion Junction Desmosome血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病Microvilli and Glycoprotein Surface Coat血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病Microvilli of Cultured HUVEC （EM）血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病The EndotheliumAs an Endocrine Organ血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病血管內(nèi)皮細(xì)胞與心

7、血管疾病血管內(nèi)皮細(xì)胞的功能調(diào)節(jié)血管通透性 維持血管壁的完整性釋放血管活性物質(zhì)，調(diào)節(jié)血管舒縮狀態(tài)調(diào)節(jié)血管平滑肌細(xì)胞的增殖及遷移調(diào)節(jié)凝血與抗凝之間的動(dòng)態(tài)平衡，維持血液流動(dòng)性 抗白細(xì)胞粘附修飾（氧化）轉(zhuǎn)移入動(dòng)脈壁的脂蛋白血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病調(diào)節(jié)血管通透性血管壁內(nèi)外物質(zhì)交換和轉(zhuǎn)移的選擇性的通透屏障 內(nèi)皮細(xì)胞間的緊密連接能有效地防止血漿成分和血液細(xì)胞無序地漏出。正常只有1-10%的血漿蛋白能通過血管壁進(jìn)入周圍組織 物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的方式： (1)對(duì)流和彌散(主要是水、氣體和脂溶性物質(zhì))；(2)通過內(nèi)皮細(xì)胞間隙的擴(kuò)散；(3)吞飲小泡的轉(zhuǎn)運(yùn)；(4)穿內(nèi)皮小管的運(yùn)輸；(5)受體調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)運(yùn) 影響物質(zhì)通過內(nèi)皮細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)

8、的因素： (1)血管的部位；(2)內(nèi)皮細(xì)胞的完整性；(3)血壓及血液動(dòng)力學(xué)因素；(4)轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)的血漿濃度和分子量大?。?5)物質(zhì)與組織的親和程度；(6)血管活性物質(zhì)；(7)炎癥、損傷等因素血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病W. RoseMehta & Malik (2006) Physiol Rev 86: 279-367.Endothelial transport pathways血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病維持血管壁的完整性內(nèi)皮細(xì)胞、血管平滑肌細(xì)胞和成纖維細(xì)胞等構(gòu)成了血管壁的主要細(xì)胞成分內(nèi)皮細(xì)胞通過它的合成物質(zhì)與內(nèi)皮下組織一起參與了維持血管壁的完整性在組織損傷修復(fù)的過程中，血管的再生是通過內(nèi)皮細(xì)胞的分裂

9、和增殖而完成的血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病內(nèi)皮細(xì)胞合成分泌的血管活性物質(zhì)舒血管物質(zhì) 內(nèi)皮依賴性舒張因子（NO/EDRF） 前列環(huán)素（PGI2 ） 血管內(nèi)皮細(xì)胞超極化因子（ EDHF ） 緩激肽、乙酰輔酶A等縮血管物質(zhì)內(nèi)皮素（ET）由EC 轉(zhuǎn)化血液中的血管緊張素(Ang ) 而來的Ang 血小板活化因子（PAF）、血栓素A2 ( TXA2) 等 血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病Tousoulis, et al., Heart 2005; 91: 353-358.Endothelial cell functions Maintaining the vascular tone: Vaso

10、dilation and Vasoconstriction血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病NO/EDRF作用最強(qiáng)的舒血管物質(zhì)合成途徑 在eNOS的作用下由L-arg合成舒血管機(jī)制 NO 激活GC 胞內(nèi)cGMP 平滑肌內(nèi)內(nèi)游離Ca2 活化cGMP依賴性蛋白激酶 改變細(xì)胞內(nèi)一系列蛋白質(zhì)磷酸化狀態(tài) 肌球蛋白輕鏈脫磷酸化 平滑肌細(xì)胞松弛其它作用血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病(L-NMMA) = N(G)-mono-methyl-L-arginine血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病W. RoseShear stress eNOS activation NO production smooth muscle relaxatio

11、nGalley & Webster 2004血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病Nitric Oxide Actions EffectsVasodilator Most important intrinsic dilatorAnti-thrombotic Prevents cell adhesion & Platelet aggregationAnti-atherogenic Inhibits lipid oxidation & monocyte migrationGrowth inhibitor inhibits cellular growth & migrationAntioxidant Scaven

12、ges superoxide anions Anti inflammatory Prevents generation of thrombosis and arteriosclerosis血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病PGI2 合成途徑 內(nèi)皮細(xì)胞 攝取循環(huán)血液中的AA，也可由PLA催化內(nèi)皮細(xì)胞膜磷脂生成AA 先經(jīng)環(huán)氧合酶途徑生成內(nèi)過氧化物（PGH2） 再經(jīng)血管壁細(xì)胞微粒體中的前列腺素合成酶的作用生成PGI2舒血管機(jī)制 PGI2 與細(xì)胞膜上相應(yīng)受體結(jié)合 激活平滑肌細(xì)胞AC 胞內(nèi)cAMP 平滑肌舒張其它作用減少ET的合成釋放和減弱其在體內(nèi)的縮血管效應(yīng)。增強(qiáng)EDRF/NO的舒血管效應(yīng)，并能刺激其釋放。抑制

13、生長因子如PDGF的釋放，抑制巨噬細(xì)胞聚集膽固醇。抑制血小板聚集和粘附，并使已聚集的血小板解聚。血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病EDHF合成途徑 Ach作用于M1受體 內(nèi)皮細(xì)胞的胞外鈣內(nèi)流 游離鈣濃度升高 EDHF釋放舒血管機(jī)制 平滑肌細(xì)胞膜的鈣依賴性鉀通道開放 K+ 外流 平滑肌超極化血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病ET 作用最強(qiáng)的舒血管物質(zhì)人的血管內(nèi)皮細(xì)胞主要分泌的是ET-1合成途徑內(nèi)皮素前肽原在內(nèi)肽酶的作用下生成大內(nèi)皮素，再經(jīng)內(nèi)皮素轉(zhuǎn)化酶催化生成成熟的ET縮血管機(jī)制 ET-1與平滑肌細(xì)胞G蛋白偶聯(lián)ET-A受體結(jié)合 細(xì)胞內(nèi)Ca2 平滑肌張力血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病調(diào)節(jié)血管平滑肌細(xì)胞

14、的增殖及遷移 內(nèi)皮細(xì)胞能合成分泌幾種促進(jìn)或抑制生長的因子來改變平滑肌細(xì)胞和成纖維細(xì)胞的增殖和功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)管壁修復(fù)的調(diào)節(jié)作用。促進(jìn)平滑肌細(xì)胞增殖的物質(zhì) 血小板衍生生長因子（PDGF）、轉(zhuǎn)化生長因子（TGF）、成纖維生長因子（FGF）、內(nèi)皮素（ET）、血管緊張素II（Ang II）、神經(jīng)肽Y（NPY）、 血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）等。抑制平滑肌增殖的物質(zhì) 肝素類蛋白聚糖、EDRF/NO、PGI2、降鈣素基因相關(guān)肽（CGRP）等。血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病TGFTGF主要促進(jìn)平滑肌細(xì)胞的生長。TGF單獨(dú)的作用主要是抑制細(xì)胞的生長與分化。在有EGF、PDGF同時(shí)存在的協(xié)同作用下，能促進(jìn)平滑肌細(xì)胞生長。

15、低劑量能促使PDGF-AA的合成與分泌，協(xié)同地刺激平滑肌生長。高劑量時(shí)促使PDGF-AA分泌地同時(shí)，使PDGF地受體下調(diào)，從而減弱PDGF-AA地促生長效應(yīng)。血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病ET強(qiáng)烈地血管收縮劑，同時(shí)能促進(jìn)平滑肌細(xì)胞分裂，迅速而短暫地使c-fos、c-myc mRNA表達(dá)增強(qiáng)。還可通過刺激血管壁細(xì)胞釋放IL-1、PDGF、及AngII來促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞的肥大與增殖。ET-1與PDGF、TGF、EGF有協(xié)同促進(jìn)平滑肌細(xì)胞DNA合成的作用。TGF、bFGF、PDGF和EGF等的促細(xì)胞增殖的作用部分使通過調(diào)節(jié)ET的合成與釋放而實(shí)現(xiàn)的，這些因子能成倍地增加ET的合成。血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病

16、Ang II強(qiáng)烈的血管收縮劑，也能促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞的有絲分裂，增加蛋白質(zhì)合成。能通過促進(jìn)去甲腎上腺素的釋放和誘發(fā)原癌基因c-fos、c-myc的表達(dá)，進(jìn)而致使平滑肌細(xì)胞的增殖。與PDGF有協(xié)同作用。血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病血管內(nèi)皮細(xì)胞的促凝（止血）功能血小板黏附蛋白膠原、纖維連接蛋白（FN）、凝血因子V、VIII（vWF）等直接參與凝血過程。血小板活化因子（PAF）活化血小板，并促使內(nèi)皮細(xì)胞合成凝血酶、纖維蛋白等。血小板反應(yīng)蛋白（TSP）促使血小板在血管損傷部位的黏附聚集，還可以致纖維蛋白、凝血酶的生成，有利于止血。 血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病纖溶酶原激活物抑制物( PAI)抑制纖溶酶原激活物

17、（ t-PA 及u-PA ），抑制纖溶。凝血酶激活的纖溶抑制物 (TAFI) TM在止血過程中有雙相效應(yīng)，它與凝血酶結(jié)合后，通過PC 發(fā)揮抗凝作用，同時(shí)又可通過增強(qiáng)TAFI 的活化抑制纖溶反應(yīng)。血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病血管內(nèi)皮細(xì)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血栓調(diào)節(jié)蛋白和蛋白C合成組織因子途徑抑制物( TFPI) -2-巨球蛋白：有抗蛋白酶活性，對(duì)多種凝血因子有抑制作用抗血小板粘附促進(jìn)纖溶血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病一般性抗凝血管內(nèi)皮細(xì)胞合成釋放的調(diào)節(jié)血管舒張和收縮的活性物質(zhì)，維持血管壁的正常張力及保持血液的正常流動(dòng)，由此產(chǎn)生的切變應(yīng)力可阻止血細(xì)胞的黏附。內(nèi)皮細(xì)胞能結(jié)

18、合血漿中的肝素起到局部的抗血栓作用。血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病合成蛋白聚糖和抗凝血酶III內(nèi)皮細(xì)胞表面結(jié)合有大量的帶負(fù)電荷的硫酸乙酰肝素，可排斥帶相同電荷的血細(xì)胞，使其不能靠近內(nèi)皮細(xì)胞。內(nèi)皮還能分泌抗凝血酶III(AT-III) ，AT- III可使Xa 和凝血酶滅活。肝素或肝素樣物質(zhì)(硫酸乙酰肝素) 可與AT-III的賴氨酸殘基結(jié)合，增強(qiáng)AT-III對(duì)凝血酶的滅活作用。正常情況下即使血液中出現(xiàn)激活的凝血因子也被很快內(nèi)皮滅活血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病血栓調(diào)節(jié)蛋白( TM)和蛋白C內(nèi)皮細(xì)胞 表面含有TM，凝血酶與TM 形成復(fù)合物后對(duì)蛋白質(zhì)C 的活化效率大大提高，同時(shí)凝血酶活性也隨之喪失。活化的蛋白質(zhì)

19、C 在蛋白質(zhì)S 存在條件下可滅活因子Va ，VIIIa ，并抑制血小板受體，進(jìn)而抑制血小板聚集和抑制纖維蛋白原凝結(jié)。血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病TFPI人的TFPI由血管內(nèi)皮細(xì)胞合成，以結(jié)合方式存在于內(nèi)皮細(xì)胞表面。一種Xa 依賴性“ a/ TF” 復(fù)合物抑制物。主要作用是在鈣離子及Xa存在下抑制VIIa/TF復(fù)合物介導(dǎo)的外源性凝血系統(tǒng)的凝血激活反應(yīng)。血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病抗血小板粘附內(nèi)皮細(xì)胞 合成和釋放舒血管物質(zhì)NO 和PGI2 ，不僅具有舒血管作用，還可抑制血小板聚集，并抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞分泌血小板黏附蛋白，有較強(qiáng)的抗血栓作用。內(nèi)皮細(xì)胞 膜上有二磷酸腺苷(ADP) 水解酶，能水解ADP 轉(zhuǎn)化為腺

20、苷酸(AMP)，不僅消除了ADP 引起血小板聚集活化的活性，其分解產(chǎn)物AMP 還具有抑制血小板聚集的作用。內(nèi)皮細(xì)胞還可攝取與破壞促血小板聚集的活性物質(zhì)，包括： 胺類：5- 羥色胺、組織胺、兒茶酚胺 等 肽類：緩激肽、血管緊張素等 脂類：血小板化因子（PAF）等血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病促進(jìn)纖溶組織型纖溶酶原激活劑(t-PA) 完整的內(nèi)皮細(xì)胞表面存在t-PA 和纖溶酶原受體，當(dāng)有纖維蛋白沉積于血管內(nèi)皮細(xì)胞表面時(shí)，內(nèi)皮釋放t-PA，活化纖溶酶原，清除纖維蛋白。血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病抗白細(xì)胞粘附炎癥反應(yīng)中，細(xì)胞膜粘附蛋白大致可歸納為三大家族，即整合素（LFA-1、MAC-1等）、免疫球蛋白（ICAM

21、-1、VCAM-1等）和選擇素（L-selectin、E-selectin、P-selectin）家族。正常內(nèi)皮細(xì)胞能防止中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞向血管壁粘附聚集，能抗炎癥反應(yīng)的發(fā)生及防止炎癥介質(zhì)的釋放。這一抗炎作用對(duì)于防止動(dòng)脈粥樣硬化形成和進(jìn)展致關(guān)重要，并能穩(wěn)定粥樣斑塊，防止心血管事件的發(fā)生。血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病血管內(nèi)皮細(xì)胞的異質(zhì)性血管內(nèi)皮細(xì)胞的異質(zhì)性指VEC之間的結(jié)構(gòu)、功能、抗原成分、代謝特征和對(duì)生長因子的反應(yīng)等均不相同，不同器官、相同器官的不同部位，甚至在同一個(gè)微血管襻的不同節(jié)段之間的EC都可表現(xiàn)出異質(zhì)性。意義：異質(zhì)性使VEC對(duì)相同的刺激產(chǎn)生完全不同的反應(yīng)，保證機(jī)

22、體在整體上的協(xié)調(diào)，維持內(nèi)環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定。由于不同來源的VEC之間存在較大的異質(zhì)性，人們常根據(jù)不同的研究目的選取不同的VEC進(jìn)行培養(yǎng)。結(jié)構(gòu)與形態(tài)的異質(zhì)性功能和代謝的異質(zhì)性抗原和表面分子分布的異質(zhì)性血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病結(jié)構(gòu)與形態(tài)的異質(zhì)性人體的微血管EC至少有三種類型:竇狀EC分布于肝、脾、骨髓；有孔ECs分布于腎臟、內(nèi)分泌腺以及胃腸粘膜；連續(xù)EC分布于橫紋肌、心肌、平滑肌特化的EC分布于腦、視網(wǎng)膜，EC間有連續(xù)的緊密連接，并有橋粒加強(qiáng)，是血腦屏障、血視網(wǎng)膜屏障的組成部分。采用相同的分離技術(shù)在相同條件下培養(yǎng)，得到的EC也有一定差異。將大鼠腦微血管EC在相同條件下培養(yǎng)，結(jié)果出現(xiàn)四種不同類型的EC：

23、彎曲和細(xì)長的；鋪路石樣的；彎曲和輕度放射狀的；十分開展的。這四種EC之間的血栓素B2生長、血管緊張素轉(zhuǎn)化酶活性、膠原合成和細(xì)胞融合的密度均不同。血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病功能和代謝的異質(zhì)性不同來源的EC合成和分泌的膠原類型差別很大：牛的腎上腺微血管EC分泌I、II型膠原；牛主動(dòng)脈、肺動(dòng)脈和腸系膜靜脈EC分泌III型膠原；培養(yǎng)的HUVEC分泌IV型膠原。動(dòng)脈EC比靜脈EC合成PGI2的能力及ACE 的活性各不相同，培養(yǎng)人肺、卵巢、臍動(dòng)脈EC 含量均比其靜脈EC 的含量高。VEC釋放花生四烯酸衍生物受培養(yǎng)條件的影響，其釋放在EC指數(shù)生長期最大，生長融合后減少。同種EC的傳代次數(shù)不同時(shí)，其基因表達(dá)能力

24、亦有差異。P21的t-PA、PAI-1、尿激酶和血栓調(diào)節(jié)素的mRNA水平高于P1；但P1的thromobospondin、vWF和蛋白S的mRNA水平高于P21。蛋白激酶激活后，HUVEC 和皮膚微血管內(nèi)皮細(xì)胞(DMEC)在胞間黏附分子、血管細(xì)胞黏附分子和E - 選擇素上有異質(zhì)性。血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病抗原和表面分子分布的異質(zhì)性EC抗原表達(dá)及各種表面分子表達(dá)的不同反映了其分化的差異及功能的不同。激活的細(xì)胞因子誘導(dǎo)的EC及其表達(dá)的各種表面分子在各病理狀態(tài)均起重要作用，包括感染、腫瘤血管形成、傷口愈合等。vWF抗原是EC的標(biāo)志性抗原，但不同來源的EC的vWF抗原并不相同。不同部位血管EC凝血酶受

25、體分布及對(duì)凝血酶的反應(yīng)也不一致。在HUVEC有3300個(gè)結(jié)合部位/細(xì)胞，而在兔主動(dòng)脈EC報(bào)告有5.8105個(gè)結(jié)合部位/細(xì)胞，報(bào)告在牛EC凝血酶結(jié)合部位與培養(yǎng)細(xì)胞的密度呈負(fù)相關(guān)。培養(yǎng)微血管來源的EC TGF-III型受體具有高水平的表達(dá)，而大血管來源的EC沒有表達(dá)。血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病Endothelium Protective effects of healthy endothelium : Promotes vasodilatation Inhibits platelet adhesion and aggregation Inhibits proliferation of vascula

26、r smooth muscle fibres Anti-oxidant effect 血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病Regulatory Functions of the EndotheliumNormalDysfunctionVasodilationVasoconstrictionNO, PGI2, EDHF, BK, C-NPROS, ET-1, TxA2, A-II, PGH2ThrombolysisThrombosisPlatelet DisaggregationNO, PGI2Adhesion MoleculesCAMs, P,E SelectinsAntiprol

27、iferationNO, PGI2, TGF-, HepGrowth FactorsET-1, A-II, PDGF, ILGF, ILsLipolysisInflammationROS, NF-BPAI-1, TF-, Tx-A2tPA, Protein C, TF-I, vWFLPLVogel R血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病內(nèi)皮細(xì)胞活化它包括5 個(gè)核心改變 血管完整性喪失 白細(xì)胞粘附分子的表達(dá) 由抗血栓形成向促血栓形成的表型改變 表達(dá)細(xì)胞因子 上調(diào)組織相容性抗原分子血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病內(nèi)皮細(xì)胞活化的兩個(gè)階段第一階段：內(nèi)皮細(xì)胞刺激期（型內(nèi)皮細(xì)胞活化） 早期發(fā)生,不需要蛋白合成或基因表達(dá) 釋放

28、貯存的P2選擇素移位至細(xì)胞膜, von Willebrand 因子等 表現(xiàn)為平展的內(nèi)皮細(xì)胞皺縮第二階段：內(nèi)皮細(xì)胞反應(yīng)期（型內(nèi)皮細(xì)胞活化） 基因轉(zhuǎn)錄和蛋白合成改變而致表型和功能變化 涉及多個(gè)基因：粘附分子、白介素和細(xì)胞骨架蛋白等 大約在刺激后46h 出現(xiàn)血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病內(nèi)皮功能障礙的概念通過測定血液中血管內(nèi)皮分泌的活性物質(zhì)雖可作為評(píng)價(jià)EC 的功能的參考指標(biāo)，但尚無一項(xiàng)指標(biāo)被證實(shí)能夠確定EC 有無早期異常。目前臨床上主要通過測定血管對(duì)藥理學(xué)或機(jī)械性刺激所引起的“血管內(nèi)皮細(xì)胞依賴性舒張反應(yīng)”來研究和評(píng)價(jià)血管內(nèi)皮功能，內(nèi)皮功能正常的動(dòng)脈在血流增加時(shí)因NO 的釋放而擴(kuò)張，而內(nèi)皮功能異常的動(dòng)脈在血

29、流增加時(shí)，這種反應(yīng)下降或消失。內(nèi)皮功能障礙(endothelial dysfunction)即內(nèi)皮細(xì)胞依賴的血流介導(dǎo)的血管舒張反應(yīng)( FMD) 的下降。血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病高血壓無論高血壓病人還是高血壓動(dòng)物模型，其內(nèi)皮依賴性舒張功能均下降，而內(nèi)皮依賴性收縮功能卻增高。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)提示，內(nèi)皮受損是繼發(fā)于高血壓的，隨著血壓恢復(fù)正常，其內(nèi)皮舒血管功能明顯提高。高血壓給予乙酰膽堿后血管擴(kuò)張反應(yīng)減低。血管舒張損傷源于高血壓病人基礎(chǔ)NO產(chǎn)生減少，使內(nèi)皮依賴性舒張功能異常。 血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病高膽固醇血癥喂食膽固醇的動(dòng)物在動(dòng)脈粥樣硬化損害發(fā)生前后都有內(nèi)皮依賴性血管舒張功能異常。

30、一次高脂飲食可使膽固醇正常的人血管反應(yīng)性受損達(dá)6小時(shí)以上血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病吸煙通過對(duì)健康青年人的研究發(fā)現(xiàn)，血流介導(dǎo)的肺動(dòng)脈擴(kuò)張因吸煙而受損，且與吸煙的多少相關(guān)。血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病糖尿病證據(jù)：糠尿病的兩種類型-胰島素依賴型和非胰島素依賴型均有血管擴(kuò)張缺陷。胰島素和糖均干擾NO的釋放，通過對(duì)糖尿病動(dòng)物模型的研究發(fā)現(xiàn)，NO可被氧自由基如過氧陰離子和過量的糖基化產(chǎn)物滅活。表現(xiàn)：糖尿病病人微循環(huán)中出現(xiàn)內(nèi)皮功能障礙并可能引起組織缺血。血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病內(nèi)皮功能障礙的危險(xiǎn)因素 普遍認(rèn)為高血壓、高膽固醇血癥、糖尿病、吸煙、高齡（50歲）等是內(nèi)皮功能障礙的常見原因。血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病Ca

31、n We MeasureEndothelial Function ?血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病Key points for evaluating ED. Tousoulis D, et al., Heart 2005; 91: 353-358.血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病血管內(nèi)皮功能的檢測血管內(nèi)皮依賴性舒張功能檢測應(yīng)用心導(dǎo)管技術(shù)評(píng)價(jià)內(nèi)皮功能應(yīng)用無創(chuàng)性高分辨率超聲技術(shù)進(jìn)行內(nèi)皮功能評(píng)價(jià)內(nèi)皮功能標(biāo)志物的檢測NO的檢測cGMP測定法一氧化氮合酶（NOS）的測定其他內(nèi)皮功能標(biāo)志物的檢測其他檢測方法血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病應(yīng)用心導(dǎo)管技術(shù)評(píng)價(jià)內(nèi)皮功能冠脈內(nèi)乙酰膽堿輸入法借助定量血管造影的方法評(píng)價(jià)血管反應(yīng)1986

32、年Luder等采用冠脈造影研究發(fā)現(xiàn)，冠脈內(nèi)輸入乙酰膽堿可引起正常的冠脈呈劑量依賴性血管舒張，而有動(dòng)脈粥樣硬化的冠脈則出現(xiàn)反常的收縮。由于內(nèi)皮功能受損，NO 釋放障礙，血管平滑肌細(xì)胞失去舒張因子的作用，而對(duì)乙酰膽堿產(chǎn)生直接反應(yīng)所致。該方法結(jié)果可靠，但屬于有創(chuàng)檢查，并需要在心電導(dǎo)管室中完成，價(jià)格昂貴，臨床應(yīng)用受到極大的限制。血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病RR of CVA CBFR to AchCBF Increase with AChRelative Risk of CVA/TIATargonski PV et al, Circu

33、lation 2003;107:2805血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病應(yīng)用超聲技術(shù)進(jìn)行內(nèi)皮功能評(píng)價(jià)原理：肱動(dòng)脈血流介導(dǎo)的內(nèi)管擴(kuò)張程度可間接反映冠狀動(dòng)脈的內(nèi)皮功能。高分辨率的血管外超聲檢測肱動(dòng)脈的內(nèi)皮依賴性舒張功能與冠狀動(dòng)脈粥樣硬化有很好的相關(guān)性。方法：用袖帶阻斷肱動(dòng)脈血流5分鐘后再釋放袖帶，引起動(dòng)脈內(nèi)反應(yīng)性血流增加，血流增加帶來的切力作用于血管壁，促進(jìn)NO的釋放，導(dǎo)致血管擴(kuò)張。簡便易行，重復(fù)性好，無創(chuàng)血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病 Flow-mediated dilatation (FMD) Is defined as an endothelium-dependent process that refle

34、cts the relaxation of a conduit artery when exposed to increased flow and, thereby, increased shear stress. An impaired FMD response reflects endothelial dysfunction. A temporary increase in shear stress can be induced by increasing the local blood flow, the so-called “reactive hyperemia”. An abrupt

35、 decrease in vascular resistance mediated by the EDNO caused FMD.Tousoulis D, et al., Heart 2005: 91: 553-558.血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病The genesis of FMDMoens, et al., Chest 2005; 127: 2254-2263.血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病Flow-mediated vasodilation (FMD)血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病 Equipment: Ultrasonic imaging of brachial artery

36、diameterMeasurement of vasodilation response by ultrasonic imaging of arterial diameter: should be equipped with vascular software for 2D imaging, color and spectral Doppler, an internal ECG monitor and high frequency vascular transducer attached to a high-quality mainframe ultrasound. and Noninvasi

37、ve, simple, costly, widely available, need furthervalidation.血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病 Brachial Artery Flow-Mediated Dilation Baseline 5 Minutes Post-OcclusionBlood Pressure CuffOcclusion 1 Minute Release3.1 mm3.6 mm血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病4 Yr CVEs in Suspected CAD According to Brachial Artery FMDMurakami T et al. J Am Col

38、l Cardiol 2001;37:294A血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病5 Yr CHD Events CAD Patients According to Brachial Artery FMDNeuntfeufl T et al, Am J Cardiol 2000;86:207血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病NO的檢測 （重氮化反應(yīng)法，亦稱亞硝酸鹽法或Griess法）原理：體內(nèi)NO釋放后很快變?yōu)閬喯跛猁}和硝酸鹽（穩(wěn)定的終末代謝產(chǎn)物），利用測定亞硝酸鹽和硝酸鹽的含量而間接反映NO的生成量。方法：亞硝酸鹽可與Griess試劑發(fā)生重氮化反應(yīng)，產(chǎn)物通過比色法測定；測定硝酸鹽時(shí)先以金屬或其他還原劑將其還原為亞硝

39、酸鹽后再與Griess試劑發(fā)生反應(yīng)。有報(bào)道用高效液相色譜法可同時(shí)測定亞硝酸鹽和硝酸鹽，有較好的發(fā)展前途。應(yīng)用：可測定血液，組織，細(xì)胞培養(yǎng)液，尿液等的NO含量。方法簡單，對(duì)設(shè)備要求簡單，快速，穩(wěn)定，但靈敏度不高，且易受飲食中的硝酸鹽或含硝基化合物等外源性含硝基類物質(zhì)的影響。血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病cGMP測定法原理：NO能激活細(xì)胞內(nèi)的可溶性鳥苷酸環(huán)化酶，從而使cGMP產(chǎn)生增多，由于cGMP充當(dāng)了NO的第二信使，故可通過測定cGMP濃度來反映NO的生產(chǎn)量。方法：cGMP可通過放射免疫法測定。檢測方便，靈敏度高，但僅用于測定細(xì)胞內(nèi)的cGMP，易受其他因素影響，特異性不高，近年應(yīng)用較少。血管內(nèi)皮細(xì)胞與

40、心血管疾病一氧化氮合酶（NOS）的測定原理：在還原型尼克酰腺嘌呤和核苷酸磷酸存在的條件下，NOS可催化L-精氨酸和氧氣生成胍氨酸和NO。方法：應(yīng)用液體閃爍計(jì)數(shù)儀測定同位素標(biāo)記的精氨酸生成胍氨酸的量可反映NOS的活性。本法應(yīng)用較廣，但鈣離子濃度，溫度，時(shí)間等因素常影響測定結(jié)果。血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病其他內(nèi)皮功能標(biāo)志物的檢測ET在血管內(nèi)皮細(xì)胞受損時(shí)，產(chǎn)生增多。因此ET增高也可以間接反映血管內(nèi)皮功能。受損的血管內(nèi)皮細(xì)胞還可釋放vWF因子及ICAM。這兩者也被當(dāng)作內(nèi)皮功能標(biāo)志物，反應(yīng)血管內(nèi)皮細(xì)胞受損的程度。血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病其他檢測方法應(yīng)用正電子發(fā)射斷層描記術(shù)( PET) ，可對(duì)冠脈內(nèi)血流及內(nèi)

41、皮細(xì)胞的新陳代謝進(jìn)行定量分析。 方法雖無創(chuàng)，但因價(jià)格昂貴而不能廣泛應(yīng)用。應(yīng)用冠脈內(nèi)血管超聲來直接觀察冠狀動(dòng)脈在剌激物作用下(乙酰膽堿輸入) 的內(nèi)徑變化。血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病99血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病Clinical Sequelae血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病Pathophysiology Vascular Disease血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病 O2 Endothelial Cells and H2O2 Vascular Smooth MuscleOxidative Stress: Endothelial Dysfunction and CAD Risk FactorsEndothelia

42、l DysfunctionApoptosisVasoconstrictionLeukocyteadhesionLipiddepositionThrombosisVSMCgrowthHypertensionSmokingDiabetesLDLHomocysteineEstrogendeficiency血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病內(nèi)皮功能異常與心血管疾病動(dòng)脈粥樣硬化（Atherosclerosis，AS）高血壓（Hypertension）充血性心力衰竭（CHF）心肌缺血（Myocardial ischemia）血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷與心血管介入EC在心血管病的發(fā)生、發(fā)展中起著不可忽視的作用，糾正疾病時(shí)內(nèi)皮功

43、能的紊亂，有助于疾病的治療，同時(shí)對(duì)于理解心血管疾病的病因?qū)W也有幫助。心血管慶病的基因治療探索中，就是以改變血管EC的功能為手段。血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病動(dòng)脈粥樣硬化概念：AS是指內(nèi)膜下脂質(zhì)沉積，同時(shí)有平滑肌細(xì)胞和纖維基質(zhì)成分的增殖，逐步發(fā)展形成AS斑塊的廣泛性動(dòng)脈病變。斑塊含大量脂質(zhì)、泡沫細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、增殖的平滑肌細(xì)胞，以及基質(zhì)成分。血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病The Universal Damage Coronary Heart DiseaseEndothelial Dysfunction NO Inflammation ThrombosisGenesCoronary Risk Factors

44、The Essential Components血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病Pathogenesis of ASNon Vulnerable Atheromatous PlaqueVulnerable Atheromatous Plaquewww.drsarma.in106血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病AS中的內(nèi)皮細(xì)胞危險(xiǎn)因素：高血壓、缺氧、高膽固醇血癥、糖尿病、吸煙及血液流變學(xué)、動(dòng)力學(xué)改變等。血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病AS過程中的內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)皮細(xì)胞的損傷是AS的始動(dòng)環(huán)節(jié)關(guān)于AS的發(fā)生學(xué)，主要有兩種學(xué)說，即脂質(zhì)浸潤學(xué)說和內(nèi)皮細(xì)胞損傷-反應(yīng)學(xué)說。在這兩種中，有一共同點(diǎn)，即各種損傷因素首先導(dǎo)致了內(nèi)皮的功能紊亂，

45、從而引起一系列的細(xì)胞間的相互作用，使AS得以發(fā)生發(fā)展。在整個(gè)AS的發(fā)展過程中，內(nèi)皮細(xì)胞的功能改變具有重要的作用。AS是內(nèi)皮細(xì)胞與平滑肌細(xì)胞、血小板、白細(xì)胞等的相互作用的過程。自分泌或旁分泌方式作用的細(xì)胞因子的參與，其對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞功能的影響在AS過程中具有十分重要的地位。隨著血清膽固醇的下降及動(dòng)脈粥樣硬化的消退，內(nèi)皮功能的異?？傻玫侥孓D(zhuǎn)。血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病內(nèi)皮細(xì)胞的損傷是AS的始動(dòng)環(huán)節(jié)致AS的危險(xiǎn)因素均可導(dǎo)致冠脈內(nèi)皮的功能障礙。高膽固醇可激活補(bǔ)體，促進(jìn)白細(xì)胞和血小板在內(nèi)皮聚集和粘附，致使血流減慢和血管通透性升高，導(dǎo)致內(nèi)皮的損傷。氧化型LDL對(duì)eNOS的RNA表達(dá)具有直接的抑制效應(yīng)。高血壓及血

46、流動(dòng)力學(xué)的變化可引起內(nèi)皮破損，使內(nèi)膜暴露。血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病AS中內(nèi)皮源性細(xì)胞因子的參與損傷后的內(nèi)皮細(xì)胞能合成分泌若干類別的細(xì)胞因子，調(diào)節(jié)血管的多項(xiàng)功能，進(jìn)而可能影響AS損傷的發(fā)生、發(fā)展和復(fù)雜化的全過程。使內(nèi)皮細(xì)胞界面轉(zhuǎn)變成促進(jìn)血液凝固和抑制纖溶的表面；舒血管物質(zhì)（PGl2、EDRF等）釋放減少，而收縮因子(ET等) 釋放增加；引起血管收縮、通透性增加、組織缺血；促進(jìn)平滑肌細(xì)胞增殖及向內(nèi)膜下遷移；促進(jìn)誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞等炎癥細(xì)胞由血管腔向血管壁黏附浸潤；激活血小板釋放PAF、ADP等，促進(jìn)血小板粘附于內(nèi)皮細(xì)胞上，釋放氧自由基、蛋白水解酶、白三烯等，進(jìn)一步造成

47、內(nèi)皮損傷；調(diào)節(jié)血管細(xì)胞外基質(zhì)的合成；細(xì)胞因子可調(diào)節(jié)自身的表達(dá)，并誘導(dǎo)一些相關(guān)蛋白生長因子的表達(dá)。血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病高血壓高血壓以外周血管阻力增加為特征。高血壓時(shí)血管EC功能的失調(diào)血管EC功能失調(diào)在高血壓發(fā)病中的作用糾正血管EC功能失調(diào)在高血壓治療中的意義血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病 高血壓時(shí)VEC功能的失調(diào)證據(jù)：不同高血壓動(dòng)物分離得到的動(dòng)脈顯示，高血壓時(shí)EC首先受到損害，其功能失調(diào)。人患高血壓時(shí)，血管內(nèi)皮功能也出現(xiàn)失調(diào)現(xiàn)象。表現(xiàn)：以內(nèi)皮依賴性舒張反應(yīng)減弱為特征，與血壓升高的程度呈相關(guān)性。機(jī)制：由于血流切應(yīng)力及血流搏動(dòng)過強(qiáng)

48、剌激EC，造成細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)改變，功能失調(diào)：內(nèi)皮舒張因子NO的合成減弱或喪失，內(nèi)皮收縮因子ET等的合成增多，血管壁重構(gòu)阻隔NO發(fā)揮作用，并因此導(dǎo)致內(nèi)皮依賴性舒張反應(yīng)減弱，血管痙攣性收縮，血壓進(jìn)一步升高，造成惡性循環(huán)。血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病血管內(nèi)皮細(xì)胞與心血管疾病VEC功能失調(diào)在高血壓發(fā)病中的作用EC功能失調(diào)是高血壓的結(jié)果而不是原因動(dòng)物實(shí)驗(yàn)提示，內(nèi)皮受損是繼發(fā)于高血壓的。抗高血壓藥物治療使血壓降低到正常水平后，可使血管的內(nèi)皮依賴性舒張反應(yīng)轉(zhuǎn)為正常。EC既是外周血管阻力的調(diào)節(jié)器，又是高血壓的靶組織高血壓引起血管內(nèi)皮結(jié)構(gòu)功能改變，既可引起血管的內(nèi)皮依賴性舒張反應(yīng)受損，血管痙攣性收縮