还剩3页未读,继续阅读
文本内容:
体外循环对血管内皮细胞屏障功能影响的进展贵州省遵义医学院附属医院麻醉科(遵义563003)魏兵华陈淼苟大明摘要血.管内皮细胞(VEC)裱衬于整个心血管系统的内表面,参与维持血.液的正常流动状态,是形成心血管封闭管道系统的形态基础自1865年His首先提出内皮这一概念以来,人们对于血管内皮细胞的功能作了大量的研究现已证明,血管内皮细胞在维持血管内外物质转运、抗凝、抗血栓形成以及免疫学等方面均具有重要的功能体外循环(CPB)转机时,由于血液与非生理性管道直接广泛接触,导致大量过敏毒素的产生,补体活化,粒细胞激活,炎性细胞因子释放,造成了全身范围的内皮细胞的激活/损伤,导致内皮细胞的正常生理功能发生紊乱本文就从体外循环对内皮细胞屏障功能的影响进行综述关键词内皮细胞;屏障功能;体外循环;影响内皮细胞作为血管内皮基本的结构和功能单位,它的一个重要功能就是发挥其屏障功能,调节着血管内外的物质交换,维持内环境的稳定,使得邻近或远端的组织滞官免受损害细胞外基质是内皮细胞的重要支持物质,并与内皮细胞粘附形成完整的内皮屏障内皮细胞与细胞外基质的粘附过程有许多基质蛋白的参与⑴,包括胞内的粘附蛋白和胞外的骨架蛋白,调节其粘附的整合素、粘着斑激酶以及胞浆内多种信号转导蛋白因此,细胞外基质在参与血管内皮屏障功能也起到了重要作用体外循环过程中,血液直接暴露于非生物性材料,导致血液成分及血流动力学发生重大改变,整个过程中不可避免地导致血管内皮受到损害,主要表现为其屏障功能受损,通透性发生改变其机制大致可分为物理性因素和化学性因素两种,其中物理性因素是由于体外循环机械性损伤,大量血液与非生理性管道直接接触,血流动力学的改变和/或转机时间过长,引起内皮细胞溶解或从基膜上脱落,从而导致血管内皮完整性受损;而化学性因素则是由于体外循环过程诱发补体、白细胞激活,导致大量细胞因子释放和炎性介质产生,如白介素-
1、-
6、-
8、肿瘤坏死因子-a、组胺、血栓素和自由基等,其中大多数具有通过对小静脉内皮细胞作用,刺激内皮细胞发牛.收缩或回缩,细胞间裂隙形成[2-旬,增加了微血管通透性后一种因素近年来日益受到重视体外循环过程中,血流动力学发生极大改变,导致产生各种生物机械力包括流体切应力和流体压力等,均可造成血液成分损伤、炎症反应发生和细胞因子释放⑸内皮细胞恒定地暴露于血流中,切应力变化信号通过直接作用于内皮细胞膜上的液流感受器或机械刺激受体,或间接地调控内皮细胞表面敏感物质的浓度来影响内皮其他表面受体的功能,如NO和前列环素的生成等,同时内皮流体压力受体能将生物机械力转化成核基因信号,通过转录因子促使内皮细胞合成血小板生长因子和血细胞粘附分子等|5刃在剪切力和流体压力作用下,内皮细胞的细胞骨架发生改变,细胞间钙粘连素蛋白连接遭致破坏,血管内皮屏障功能丧失在CPB过程中,内脏血液供应急剧减少,内毒素LPS通过缺血的肠壁进入血液循环,使血液中内毒素水平升高,其升高程度与血流动力学变化和阻断时间呈明显相关⑻LPS可以通过两种途径引起内皮细胞形态与功能发生改变一方面,直接作用于内皮细胞,通过与内皮细胞跨膜受体结合,激活细胞内信号传导通路,引起细胞内靶蛋臼的磷酸化,导致骨架蛋白的解聚和重组,最终使内皮细胞通透性增加⑶⑼另一方面,激活巨噬细胞、中性粒细胞等炎性细胞,释放多种炎性介质和细胞因子,引起白细胞渗透,血管扩张,通透性升高,血浆蛋白渗出,间接地引起内皮细胞屏障功能的改变;此外,内毒素还可引起内皮细胞骨架蛋白的解聚和重组,细胞间及细胞与基底膜间的粘附连接变松,形成细胞间隙,使微血管通透性升高,血浆外渗和血流淤滞,最终引起器官和组织的水肿和功能损害“工内皮细胞损伤后,必然影响到本身正常的生物学功能,一方面增加它的通透性而失去屏障功能;另一-方面产生较多促栓物质及减少抗凝物质的产生,造成全身及局部微循环障碍体外循环可通过直接激活中性粒细胞,也可通过创面和活化的补体旁路途径激活粒细胞,诱发白介素・1IL-
1、IL-
2、IL-8,肿瘤坏死因子-alpha TNF-a等细胞因子的释放,其升高程度与CPB时间长短、主动脉阻断时间有一定关系[⑵它们大部分可以直接作用于血管内皮细胞,引起内皮的屏障功能发生障碍,如TNF-Q和PAF就有明显和典型的增加血管通透性的作用Partridge等1口研究发现TNF-Q可以导致内皮细胞外基质的层粘连蛋白、纤维连接蛋白及胶原等成分分解,从而导致内皮细胞通透性增加但有研究认为TNF-a引起内皮通透性增高与F2肌动蛋白发生解聚有关।川F2肌动蛋白发生解聚的结果可能是使微血管内皮细胞PMVEC发生回缩,细胞间裂隙形成氧自由基OFR是一种具有很强破坏力的炎症介质在CPB开放升主动脉和复温心肺再灌注时,中性粒细胞在肺毛细血管聚集、激活后发生呼吸爆发,产生大量OFRs,释放毒性氧成分[⑸;近年来大量研究发现损伤的内皮细胞脱离血管内皮后,去黏附可产生OFRSU61;心肌缺血后再灌注时,细胞膜脂质过氧化过程也可产生OFRs另外体外循环中创伤的红细胞有可能发生脂质过氧化反应,也是产生OFRs的潜在来源“71°OFR几乎对所有体内大分子物质都可造成氧化损害,它可以通过脂质过氧化反应损害细胞膜脂或膜蛋白,通过多糖氧化的降解破坏问隙基质,或通过激活磷脂酶A2使炎症介质释放,共同导致内皮细胞的损伤和内皮间隙的变化,引起屏障功能受损,血管通透性升高体外循环可通过激活中性粒细胞,诱发大量细胞因子的产生,进一步趋化中性粒细胞聚集并使其激活、粘附于毛细血管内皮,使之发生脱颗粒反应,释放花生四烯酸、髓过氧化物酶、弹性蛋白酶、产生氧自由基和炎性介质⑴等,损伤内皮细胞膜及基质的重要成分,如胶原、弹性蛋白、纤维蛋白等,直接或间接引起血管内皮细胞形态结构的变化,导致通透性的升高同时损伤的内皮细胞又可以产生血小板激活因子PAF[网,而PAF还可刺激中性粒细胞产生更多的PAF,PAF作用于内皮细胞膜上受体,通过磷酸肌酸使细胞内钙水平升高,使内皮细胞收缩;或使内皮细胞骨架蛋白分子构型发生改变,弹性纤维紊乱或消失,其结果导致细胞间隙增大,通透性升高;另一方面PAF又是臼细胞等的趋化因子,使臼细胞聚集活化,释放PAF及蛋白酶类,损伤内皮细胞使其通透性升高体外循环时各种炎症刺激通过相应的信号转导系统,并将刺激信号传入内皮细胞,才能对内皮屏障功能产生一定影响G蛋白、磷脂酶C PLC、蛋白激酶C PKC、酪氨酸激防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内皮细胞的收缩性取决于肌球蛋白微丝的功能,并依赖于MLC的磷酸化[网体外循环中大量炎症介质如纤维蛋白原、血栓素、组胺、5-羟色胺、缓激肽及白三烯等均可通过与内皮细胞膜上相应受体结合,使Ca+升高,直接使PKC激活,并促使肌球蛋白轻链激酣MLCK的激活引起MLC的磷酸化,活化重链头部的ATP醐,使细胞骨架肌动蛋白微丝移动,细胞收缩〔以2叫PKC激活还可通过与膜上的受体结合,激活偶联G蛋白,进一步激活PLC;PKC激活和[Ca2+]i升高也与TK介导的蛋白磷酸化有关[⑼TK的主要作用是使细胞骨架蛋白如纽带蛋白、talin、p-catenin磷酸化,从而使细胞之间、细胞与基膜之间的连接发生改变,破坏内皮细胞骨架蛋白的结构与功能,使内皮细胞收缩、变圆,增大细胞裂隙,从而增加通透性,导致液体和蛋白外渗液体外渗导致血流淤滞,降低剪切力有利于白细胞粘附到内皮细胞表面,进一步损伤内皮细胞使通透性升高参考文献1刘国祥.内皮细胞和细胞外基质的粘附对内皮细胞功能的影响[J].国外医学.临床生物化学与检验学分册,2003;03:123-
124.2黄巧冰,赵克森.微血管通透性调节的内皮细胞机制[J].中国微循环,1999,22:
55256.
3.顾大勇,曾祥元,马布仁.N F2KB与微循环障碍[J].中国微循环,2001,51:
77279.4Nauyen LS,Villlab AC,Retldge JC.Substance Pincreases microvascularpermeability vianitric oxidemediatedconvextive pathways[J].Am JPhysio logy,1995,2684pt1:
106021068.5Gotlieb AI,Langille BL.The roleof rheologyin atheroscleroticcoronary arterydisease.In:Fuster V,Ross R,Topol EJ,eds.Atherosclerosis andcoronary arterydisease,vol2[M].Philadelphia:Lippincitt-Raven Publishers,1996,595-6066Shahzad G.Raja.The darkside ofcardiopulmonary bypass.European Journalof Cardio-thoracic Surgery906252004905-
907.7Wehlin L,Vedin J,Vaage J,Lundahl J.Activation ofcomplement andleukocyte receptorsduring on-and offpump coronaryartery bypasssurgery.Eur JCardiothorac Surg2004;25:35T
2.8Anderson LW,Landow L,Baek L,et al.Association betweengastric intramucosalPh splanchnicendotoxin antibodyto endotoxin,and tumornecrosis factor-a concentrationin patientsundergoing cardiopulmonarybypass[J].Crit CareMed,1993,21:210-
217.9Yang Z,Bochsler PN,Carroll RCet al.Signal transductionpathways ofbacterial lipopolysaccharide2stimulatcd bovinevascular endothelial cells.Inflammation,1994,18⑵:22110Darveau RP,Arbabi S,Garcia I.Porphyromonas gingivalislipopolysaccharide isboth agonistand antagonistfbr p38mitogen2activated proteinkinase activation.Infect Immun,2002,704:186711王宏铺,翁福海,李会强.承气合剂及白头翁素对小鼠腹腔巨噬细胞释放IL26和TNF的影响[J].中国中西医结合外科杂志,1997,36:
3962398.12Hcnncin HA,Ebba H,Rodrigncz JLct al.Relationship ofproinflammatory cytokinesto myocardialischemia anddysfunction afteruncomplicated coronaryrevascularization.J ThoracCardiovasc surg,1994,108:626-
35.13Partidge CA,Jeffrey JJ,Malik AB.A96-kDa gelatinaseinduced byTNF-alpha contributesto increasedmictovascular endothelialpenneability.Am JPhysiol.1993Nov;2655Pt l:L438-
47.14肖贞良,孙耕耘,夏前明等.肿瘤坏死因子致肺微血管内皮细胞单层通透性损伤的实验研究[J].中国应用生理学杂志,2001;17179-
81.15Ichikawa H,Kokura S,Aw TY.Role ofendothelial mitochondriain oxidantproduction andmodulation ofneutrophil adherence.}Vase Res.2004Sep-Oct;415:432-
44.16Li JM,Shah AM.Endothelial cellsuperoxidegeneration regulationand relevancefbr cardiovascularpahophysiology.Am JPhysiol RcgulIntcgr CompPhysiol.2004Nov;2875:R1014-
30.17Ali Belboul,Donald Robert,Richard Boijesson,et aLOxygen freeradical generationin healthyblood donorsand cardiacpatients:the protectiveeffect ofallopurinol[J].Perfusion,2000,16:59-
65.18黄巧冰.休克时血管通透性的变化.见赵克森,金丽娟主编.休克的细胞和分子基础.第一版.北京:科学出版社,2005,38-
81.19Flcm ingI,Fisslthalcr B,Busse R.Calcium signalingin endothelialcells involvesactivation oftyrosine kinasesand leadsto activationof mitogen-activated proteinkinases.Cir Res,1995,76:522〜
529.20Verin AD,Patterson CE,Day MA,el al.Regulation ofendothelialcellgap formationand barrierfunction bymyosin-associatcd phosphataseactivatics.Am JPhysiol,1993,265:L438〜
447.。