CD105在支气管肺发育不良中表达的相关性研究*

刘俊丽 史宝海

(1.泰山医学院，山东 泰安 271016； 2. 泰山医学院附属泰山医院，山东 泰安 271000)

随着新生儿重症监护病房的普遍建立、应用以及医疗水平的提高,早产儿的存活率大大提高,尤其是极低体重儿存活率的提高,使得各种远期并发症如支气管肺发育不良(BPD)的发生率有增加趋势。BPD在出生体重﹤1500 g 的早产儿发生率为54%，在出生体重﹤1000 g 的早产儿发生率为30%[1]。BPD的主要临床表现为患儿长期依赖吸氧，在原发病基本改善后患儿仍需要机械通气和吸氧，反复发生不易控制的肺部感染，肺功能指标明显下降，部分病例并发肺动脉高压和心力衰竭。重症病例常需要机械通气或吸氧数月甚至数年，病死率较高，存活者生长发育受到影响。因此，BPD发病机制的研究及寻求早期诊断、有效地预防和治疗方法是当今国内研究的热点。

1 概 念

1967 年Northway 等[3]首次提出BPD的概念,指出BPD是指生后第1天至少机械通气3天, 发展为慢性呼吸窘迫, 需要持续吸氧超过28天才能维持氧分压大于50 mmHg, 胸片持续存在条索状的密度增高影和不规则透亮区域。近年来随着新生儿重症监护水平的提高、肺泡表面活性物质的应用和辅助通气技术的改善,部分患儿在出生时可缺乏严重呼吸窘迫综合征症状或症状较轻,但出生后1周内其对氧和辅助通气的需求逐渐增加,此类BPD被称为“新型BPD”[2]。“新型BPD”指出“肺泡发育障碍”在BPD发病机制中占有重要作用，即BPD的发生与肺组织从囊泡期向肺泡期发育受阻或停滞有关，可理解为在正常肺发育过程中，外界损伤出现导致的肺发育受阻或异常修复。

2001 年美国多家国立卫生研究机构(NICHD/ NHLBI/ ORD) 联合BPD 研究组发布了新的BPD定义和诊断标准[1]。

2 病 理

传统 BPD 的病变包括局灶性肺间质增生，纤维化和肺气肿并存，肺功能严重受损和并发肺动脉高压。在表面活性物质替代疗法和低创性辅助通气技术广泛临床应用后,BPD患者肺部损伤明显减轻，肺纤维化程度减轻。大量动物模型和临床标本中发现肺泡化过程受抑制，肺泡数减少、体积增大及肺泡结构简单化，肺上皮细胞受损和肺纤维化,同时伴肺内毛细血管系统发育不良[1，3-8]，提示支气管肺发育不良(BPD) 是由于发育不成熟等多种因素共同作用下致肺泡和肺内血管发育不良的一种慢性肺疾患。

3 机 制

支气管肺发育不良的病因十分复杂，目前认为主要与母亲患绒毛膜羊膜炎、宫内感染，早产、极低出身体重、肺部感染、肺出血、氧疗通气有关。胎龄越小，出生体重越低，支气管肺发育不良发病率越高。研究显示，以上多种因素致肺血管发育不良是支气管发育不良发生的关键，因此，减少或调节肺血管发育不良的措施有助于防治支气管发育不良。

3.1 CD105是新生血管的标志

越来越多的研究显示，在肺发育过程中，肺血管积极促进肺泡的生长发育并维持整个产后肺泡结构。正常肺发育发生于相对缺氧状态下[9]，其环境有利于器官和血管的形成[10-11]。缺氧诱导Flt-1表达，并刺激 VEGF 和 CD105 的表达，致发育中肺新生血管形成[11-12]。

新生血管形成是一个复杂的过程,包括多种生长因子、细胞因子、蛋白水解酶、变性改变和Bruch膜损伤等的参与[13],且牵涉到细胞外基质的重建、内皮细胞的移行和增生过程[14-16]。血管内皮细胞形成小管样结构是新生血管的必然过程,血管管腔形成是一个多步骤的过程,包括细胞粘附、迁移、分化和生长。I型出血性毛细血管扩张症( HHT1 ) 是一种多系统血管发育不良及反复出血的常染色体显性遗传病。Bourdeau等[17]研究发现，CD105基因编码区突变将导致遗传性出血性毛细血管扩张，CD105 基因缺陷的小鼠表现遗传性出血性毛细血管扩张症的各种临床症状(血管功能失调、反复出血、动静脉瘘)。Li等[18]发现拮抗CD105的抗体在降低脐静脉内皮细胞( HUVEC) CD105表达的同时,能提高TGF-β1对内皮细胞增殖与迁移的抑制作用。研究[19]发现,CD105基因敲除的裸鼠在妊娠10～11 天死于脉管发育不全。在炎症、皮肤损伤的情况下,CD105的上调表达亦提示CD105 与新生血管形成有密切关系[20]。研究均表明, CD105在血管生成中是必需的。

高浓度氧疗通气是促血管增生的一个重要原因，是引发肺损伤(BPD)的一个重要因素。传统的支气管肺发育不良或似支气管肺发育不良动物模型主要集中于VEGF和 Ang-1 及其各自受体的研究，在BPD胚胎狒狒模型中VEGF及其受体Flt-1显著降低[8]。Bhatt等[5]报道，氧疗通气组婴儿肺内VEGF和 Ang-1及其各自的受体Flt-1 和 TIE-2 的水平显著低于对照组。VEGF在NRDS/BPD早产儿肺灌洗液中也呈较低表达[21]。 但其他研究发现VEGF在早产儿肺灌洗液中的表达水平与BPD的发展的危险程度无关[22-23]。

CD105在血管内皮细胞增殖活跃的新生组织中高表达如新生、炎性组织及恶性肿瘤边缘[24]，除此之外,在选择性非CD105细胞如足月胎盘的合体滋养层细胞、间质细胞、间充质细胞(成纤维细胞和血管平滑肌细胞)[25]和有核红细胞上弱表达。在系统性红斑狼疮的皮损病变中,内皮细胞的 CD105升高,而在其周围正常的皮肤组织表达水平一般。值得一提的是,在内皮细胞的恶性肿瘤中(血管肉瘤),CD105的表达水平增高,但在内皮细胞的良性肿瘤中(血管瘤)却无此现象。当组织发生了病理性损伤时,特别是炎症,内皮细胞上的相应抗原表达就会显著升高,且不是由于炎症递质引起的。甚至在肉芽组织中,CD105 的表达也非常显著,这是由于大量的内皮细胞增生的结果。CD105的表达且与增殖指标cyclin A 和 Ki-67的表达部位一致, 说明CD105的表达与细胞周期有关, 能准确反映内皮细胞的增殖状态[26]。与其它指标(vWF,CD34,CD31)相比, CD105更能准确反映内皮细胞的增殖状态,是目前衡量内皮细胞增殖状态较准确的指标，因此，它被认为是血管生成功能强大的新标志。

3.2 CD105的结构与功能

1985年, Quackenbush EJ等应用从鼠非-B非-T急性淋巴细胞性白血病细胞中获得的单克隆抗体(44G4-Mab)对前-B淋巴细胞白血病细胞系 HOON 进行研究, 发现了主要定位于各组织血管内皮细胞上的 endoglin。在第五届有关人类白细胞分化抗原的国际协作组会议上, 人们应用单克隆抗体鉴定为主的聚类分析法, 将识别endoglin的来自不同实验室的Mab归为一个分化群, 编号为 CD105。在许多场合下, Mab及其所识别的相应抗原都用同一个CD序号, 所以 endoglin又称为 CD105[27]。

CD105是转化生长因子(TGF)-β辅助受体，被称为是新兴的调节血管内皮细胞TGF-β信号传导的关键成分[28-29]，对间质细胞的分化、 胚胎血管的形成以及肿瘤的生长、 转移都有着重要的作用[30-31]。CD105是一种与TGF-β1和TGF-β3相结合的同型二聚体的膜结合性糖蛋白，分子量180 kDa，由两个单体通过二硫键连接而成，其中每个多肽链的相对分子质量都约为9.5万, 因此在还原后电泳中才不会出现2条条带，编码基因位于9号染色体长臂(9q34-qter)，是内皮细胞膜上第一个被检测到的含有精氨酸-甘氨酸-门冬氨酸(arginine-lycine-spartic acid, RGD)三肽序列的糖蛋白。RGD肽存在于纤维结合素、血浆糖蛋白、von Willebrand Factor( vWF)和Ⅰ型胶原等细胞外基质、被细胞表面的黏合素分子识别的关键结构中[32]。CD105 主要存在于内皮细胞表面,即内皮细胞的血管腔面一侧。高倍显微镜观测免疫组化结果显示,在内皮细胞管腔面胞膜下方的小囊泡上亦有着色,说明抗体可以被胞吞作用摄入胞内。通常,管径小一些的血管和毛细血管内皮细胞着色要深于管径大的血管内皮细胞。人类、猪和鼠的 CD105 蛋白质的一级结构约有72 %的区域结构相同。CD105中最保守的区域位于跨膜区和细胞内部分 ,其保守程度可高达95 %。在相对不保守的细胞外部分的 445～477 位点之间,这三个物种的 CD105 蛋白质序列相似性却高达93 %;在保守的细胞内部分,CD105 含有丰富的丝氨酸和苏氨酸残基。鼠类 CD105表达的细胞也与人类相似且抗鼠 CD105 抗体可以强烈且高特异性与结缔组织基质细胞发生反应。CD105 存在部位和鼠体内的 TGF-β1 的分布位置相关,说明CD105 的分布与其功能密切相联系。

3.3 CD105在早产儿BPD中的表达情况

现已证明CD105在短期(BPD高风险)和长期(已确定BPD)氧疗通气的早产儿肺标本中表达，短期通气组其mRNA及蛋白水平显著高于同龄对照组，且在确定为BPD的患儿中CD105的mRNA及蛋白水平随通气时间而增高[33]。根据人们以往的报告和BPD相似动物模型，已证明VEGF和Ang-1及其各自的受体，Flt-1和TIE- 2在肺内的水平显著低于通气婴儿[21，5，8]。短期的肺氧疗通气中，VEGF和Ang-1下调，CD105上调，表明 CD105 可能是重要的通气诱导血管重塑的重要血管生长因子。CD105通过调节TGF-β/激活素受体样激酶-1 (ALK1) 和TGF-β/激活素受体样激酶-5 (ALK5)信号传导途径，以抑制抑制性TGF-β信号传达，刺激内皮增殖[18，28-29，34-35]。

实体形态学及内皮细胞增殖技术分析早产儿肺微血管的生长动力学显示，早产儿氧疗通气的肺微血管显著扩大，而不是生长停滞，至少部分内皮细胞在产后早期活跃增殖[6]。虽然早产儿肺微血管氧疗通气数量几乎是正常的，但机械通气与年龄相当的非机械通气早产儿相比，血管形成显著异常[5-7]。妊娠36～40周是肺泡间质形成的第二次高峰，正常肺泡隔的微血管以广泛的毛细血管发芽的形式形成，而长期氧疗通气早产儿校正胎龄(36～40周)的微血管以持续的双毛细血管和原始的无分支血管为特征，仍保留了小管/囊状肺的血管模式。已研究表明，早产儿肺实质微血管末端扩张程度几乎与氧疗通气的气体交换成比例显著增长。虽然数量几乎正常，但显示氧疗通气肺微血管无血管分支结构，暗示血管新生出现故障[6]。

CD105在体内的过表达对毛细血管生长模式的影响至今未知。已证明，CD105 调节细胞外基质包括纤维连接蛋白，胶原蛋白，纤维蛋白溶酶原激活物抑制剂-1，基膜聚糖[36-39]各个组成部分的表达，被视为细胞基质移行的关键。在小鼠成纤维细胞培养中， CD105 过表达改变了细胞的形态、迁移、细胞间群的形成并调节细胞外基质的产生，此研究表明， CD105 可能对细胞迁移和细胞外基质重塑尤毛细管出芽至关重要 ，已确定CD105上调可致BPD无分支血管结构。

CD105是一种同型二聚体的膜结合性糖蛋白，有两种不同结构形式:L-CD105 和 S-CD105，两者的区别在于胞质尾部氨基酸组成不同。L-CD105包含633个氨基酸,在胞质尾部残余47个氨基酸;而S-CD105包含600个氨基酸，在胞质尾部残余14个氨基酸[40]。在已确定有同样的L-和S-CD105异体的小鼠组织中，S-CD105 被认为抗血管生成，L-CD105 被认为促血管形成[41]。氧疗通气早产儿肺中CD105表达上调促血管生成的净效应仍需进一步研究。CD105是调节细胞骨架结构的肌动蛋白,在内皮细胞中高表达，而肌动蛋白丝调节血管生成与血管通透性，氧疗通气早产儿肺中CD105 的上调很可能调节其血管的通透性，而间质水肿是早期BPD的一种形态学标志[6]。

在氧疗通气早产儿肺中 CD105 的过表达仍不清楚。因缺氧和转化生长因子-β1，诱导CD105的蛋白、mRNA及启动子活性水平在转录水平上表达上调。虽然缺氧在BPD相关CD105上调中起有重要作用，其他因素如氧中毒、感染/炎症、糖皮质激素、机械损伤对BPD的影响仍不能排除。需要强调的是，氧疗通气未被视为CD105上调或BPD的唯一或主要的原因。

总之，关于肺血管发育不良的成因研究很多, 但尚未定论, 为了更好地预防和治疗新生儿慢性肺疾病, 我们需要密切关注CD105的研究进展，为BPD 防治找到更有效、副反应小的防治方案。

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