内皮细胞微粒在慢性阻塞性肺疾病中的研究进展

梁 潇综述，王荣丽审校

（四川医科大学第一附属医院呼吸内一科，四川泸州646000）

内皮细胞微粒在慢性阻塞性肺疾病中的研究进展

梁 潇综述，王荣丽审校

（四川医科大学第一附属医院呼吸内一科，四川泸州646000）

肺疾病，慢性阻塞性； 内皮细胞； 急性病； 综述

慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）是一种以持续性气流受限为特征的疾病，呈进行性发展，发病机制复杂且尚未完全阐明，目前，较为认可的发病机制有肺部慢性炎症、氧化/抗氧化失衡、蛋白酶/抗蛋白酶失衡等，预测其在2020年将会成为全球第三大死因[1]。

血管内皮细胞是衬覆于血管内壁的单层扁平细胞，在保持血管内膜完整性和维持血管正常功能方面具有重要作用[2]。内皮细胞微粒（endothelial cell particles，EMPs）是内皮细胞激活或凋亡时从其表面释放的直径为0.1～1.0 μm的无核微小囊泡状物质，表面主要成分为磷脂酰丝氨酸和特异蛋白，内在成分尚不清楚，具有内皮细胞某些抗原特性，可有效反映内皮细胞结构和功能状态[3]。有研究表明，EMPs不仅是内皮功能紊乱的新的标志物，并被认为在炎症、血管损伤、内皮功能障碍中发挥着重要的生物学作用。在心血管、代谢、肺部疾病患者血液中EMPs水平均增加，而EMPs水平升高反映这些疾病内皮损伤严重程度[4]。越来越多的证据显示，损伤的肺组织内皮细胞与COPD病程进展紧密相关，EMPs水平在外周血中的变化对不同程度COPD具有一定预测及指示作用，本文就EMPs在COPD中的研究进展作一综述。

1 EMPs形成及分型

EMPs形成机制较复杂，主要与细胞凋亡及活化相关。有研究发现，不同刺激如肿瘤坏死因子 α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、过氧化氢（hydrogen peroxide，H2O2）、香烟提取物等可引起不同表型EMPs的形成及释放[5]。

1.1 细胞凋亡 凋亡是活体细胞程序性死亡，主要特点为细胞皱缩、细胞质边集、细胞核裂解等。而内皮细胞凋亡与半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶和Rho激酶Ⅰ有关。这2种酶的激活导致细胞膜骨架中肌动蛋白与肌球蛋白相互作用，使细胞收缩，从而导致细胞膜结构发生变化，细胞发生凋亡，产生EMPs[6]。

1.2 细胞活化 内皮细胞在外源性或内源性因素刺激下激活，如TNF-α、C反应蛋白等引起细胞质中钙离子的增加聚集，从而激活钙蛋白酶使踝蛋白降解，导致磷脂酰丝氨酸暴露在细胞表面，细胞骨架被钙离子依赖性蛋白水解酶水解，从而使内皮细胞激活产生EMPs。由此可见，细胞质中钙离子增加和细胞骨架降解是细胞活化产生EMPs的主要机制，而不同类别的刺激可产生不同型EMPs[7]。

1.3 EMPs分型 EMPs根据细胞表面特异性抗原可分为血管-钙依赖黏连蛋白 （vascular calcium dependentad hesionprotein，CD144）、血小板-内皮细胞黏附分子（platelet endothelial cell adhesion molecule，CD31）、黑素瘤细胞黏附分子（melanoma cell adhesion molecule，CD146）、E选择素（E-selectin，CD62E）等。已有研究显示，CD144、CD31、CD62E 3种EMPs在COPD稳定期和急性加重期升高[8]。

2 EMPs与COPD

2.1 EMPs与吸烟的关系 吸烟为COPD重要的环境诱发因素，烟草中焦油、氢氰酸及吸烟所导致的促炎性细胞因子的活化如TNF-α、白介素（interleukin，IL）-6等可诱导中性粒细胞释放蛋白酶从而造成肺血管内皮细胞损伤释放EMPs，同时吸烟可增加细胞自我吞噬作用而引起肺内皮细胞凋亡和坏死，从而引起EMPs释放[9]。有研究表明，在香烟暴露下的肺毛细血管内皮细胞凋亡可引起CD31+、CD146+EMPs升高[5]，二手烟的暴露在数小时内便可引起CD144+EMPs快速释放[4]。

2.2 EMPs与炎症的关系 气道、肺实质、肺血管慢性炎症是COPD的特征性改变，COPD急性加重最多见的原因是细菌或病毒感染。细菌、病毒感染可导致促炎性细胞因子活化，从而导致CD62E+EMPs升高[5]；其在炎症刺激下的白细胞趋化运动中扮演着至关重要的角色[10]；可活化白细胞并促使其穿过内皮细胞进入肺组织，从而促进炎性反应，同时可与中性粒细胞表面选择受体结合，黏附于血管内皮表面后在IL-6、IL-8等炎性细胞因子作用下穿过血管内皮细胞，释放酶溶解细胞外基质，造成肺损伤。同时有研究证实，致炎性EMPs的形成中p38有丝分裂蛋白激酶具有重要的旁路作用[11]，该研究还发现，促炎性细胞因子——TNF-α触发EMPs释放从而增加内皮细胞对炎症刺激的反应。EMPs体外培养实验证明，EMPs释放伴IL-6的释放，且呈正相关，从而证明EMPs的形成与经典炎症旁路途径相关，而EMPs的升高又可促进炎症发展。因此，可推断EMPs既是COPD中炎性反应的原因，又是其结果。有研究显示，60%COPD急性加重与病毒或细菌感染相关，同时发现急性加重会引起肺功能急剧下降。据文献报道，EMPs在外周血水平由于感染而显著升高，因此，COPD急性加重期患者气道感染可引起EMPs释放[4]。Takahashi等[12]发现，高基线CD62E+EMPSs水平可能与COPD频繁加重相关，即CD62E+EMPSs基线水平越高，COPD患者越易出现急性加重，同时发现CD62E+EMPSs水平反映了内皮细胞正在受炎症浸润。急性加重期患者多数接受了全身静脉激素的抗炎治疗，但糖皮质激素对EMPs水平的影响至今尚不明确。

2.3 EMPs与氧化应激的关系 氧化应激是指机体内高活化分子如活性氧、H2O2等和活性氮、一氧化氮（nitric oxide，NO）等产生过多或清除过少而引起组织损伤，其是引起COPD发生、发展的重要机制之一，氧化应激不仅直接损伤肺组织，还可通过激活核因子κB和丝裂原活化蛋白激酶等信号通路上调炎症基因表达，引起肺内炎性反应，而炎性反应又可产生大量活性氧，加重肺氧化损伤，从而促进COPD病情发生、发展[13-14]。氧化应激中H2O2增多引起内皮细胞凋亡和肺毛细血管内皮细胞释放CD31+、CD144+EMPs[5]，二者升高提示COPD急性加重，而COPD急性加重又进一步导致肺毛细血管内皮细胞损伤，从而使二者血浆水平进一步升高。有研究发现，其在COPD急性加重后1 d内显著升高；但在28 d仍保持高水平，预示着急性加重引起的内皮细胞损伤在临床症状消失后仍存在[15]。

2.4 EMPs加重内皮细胞功能障碍 血管内皮细胞功能障碍是COPD进展为慢性肺源性心脏病及其加重的机制之一，NO是内皮细胞产生的在内皮细胞性血管舒张中具有决定性因素的物质，EMPs通过阻断内皮细胞NO信号转导通路，且减弱乙酰胆碱介导的血管舒张功能，从而导致血管壁结构改变及舒张功能降低，并增加过氧化物产生导致血管内皮损伤，且这些效应与EMPs水平呈正相关[10]。减少或阻断EMPs生成可减轻内皮细胞功能障碍，从而延缓COPD病情进展。

2.5 EMPs与COPD急性加重期、肺功能的关系 近期研究显示，COPD既往频繁发作及急性加重次数与用力1秒呼气量 （forced expiratory volume in 1 second，FEV1）远期快速下降相关，且增加患病率、再入院率及病死率[16-18]。Thomashow等[19]研究发现，CD31+EMPs在轻度COPD和肺气肿患者中升高，相反CD62E+EMPs在重度COPD和极度肺膨胀患者中升高，且CD31+、CD62E+EMPs水平与FEV1呈负相关，他们同时发现，CD31+EMPs水平与DLCO呈负相关且独立于年龄、性别、种族存在。Takahashi等[12]比较了COPD稳定期、急性加重期患者外周血EMPs水平发现，CD144+、CD31+、CD62E+EMPs水平较稳定期显著升高，而CD62E+EMPs基线水平越高，COPD患者越易出现急性加重，如及时治疗，其水平可在急性加重期临床症状出现之前或急性加重早期下降至基线水平以下。因此，不同亚型EMPs水平检测可用于COPD严重程度分层及在临床症状出现前预测COPD急性加重，及时、有效地通过减少或阻断EMPs的释放可降低COPD患者入院率及病死率。Liu等[20]研究发现，COPD模型大鼠较健康组CD31+/CD42b-EMPs水平升高，增高的EMPs来源于肺血管内皮细胞凋亡，其用力0.3 s呼气量/用力肺活量则下降，预示EMPs可作为COPD大鼠肺功能损害严重程度及肺血管内皮细胞损害及凋亡的潜在生物学指标，但增高的EMPs在COPD急性加重期中的具体作用机制尚不明确，可能与其在急性加重期引起肺血管内皮细胞功能障碍及损伤和加重炎性反应等相关。

3 EMPs的检测

现如今对EMPs的检测应用最为广泛的实验技术为流式细胞术（flow cytometry，FCM），其是根据研究目的加入荧光素标记的高特异性抗体结合EMPs表面特异性抗原如CD31+、CD144+、CD146+、CD62E+等，但多数表面抗原不是EMPs所特有表达的，且不同FCM对EMPs灵敏度不一致[21]，还受波长限制，直径小于0.3 μm EMPs难以被检出[22]。因此，使用FCM检测EMPs尚需进一步完善，有必要发现其他特异性抗原以提升检测灵敏度及准确度。酶联免疫吸附试验（enzyme-linked immunosorbent assay，ELISA）也可用于EMPs的检测，但相比FCM其应用没那么普遍，其是利用抗原、抗体反应特异性对标本进行检测[23]。ELISA测定EMPs相对FCM虽具有对弱抗原敏感性高、不受微粒大小限制、一次性可完成大量标本检测等优点，但具有与其结合的抗体性质易变、易受可溶性抗原干扰及不能定量等缺点。此外标本储存时间和方式、处理方式、不同检测方法等均会影响EMPs检测结果，这些问题均值得探索[22，24]。

综上所述，EMPs参与了COPD病理生理变化（炎性反应和氧化应激）的发生、发展过程，其水平升高可用于评估COPD严重程度、预测COPD急性加重及对病情发展、肺功能下降进行监测。虽有大量证据显示，外周血EMPs水平与COPD相关，但其不同表型及功能与COPD发生、发展及临床预后等的相互关系及其急性加重期的具体作用机制、与疾病病理生理变化的相关性仍需大量前瞻性研究证明，从而为防治COPD提供新的理论及方向。

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1009-5519（2015）24-3750-03

2015-09-13）

梁潇（1989-）女，四川成都人，硕士研究生，主要从事呼吸内科临床工作；E-mail：806425462@qq.com。

王荣丽（E-mail：scybwrl@sina.com）。