血管内皮糖萼损伤机制与保护药物的研究进展

戴跃龙（综述）　胡　森　窦永起（审校）

（1.解放军医学院，北京　100853；2. 武警学院，河北　廊坊　065000；3.解放军总医院第一附属医院全军创伤修复与组织再生重点实验室暨皮肤损伤修复与组织再生北京市重点实验室，北京　100048；4.解放军总医院中医科，北京　100853）

血管内皮糖萼损伤机制与保护药物的研究进展

戴跃龙1，2（综述）胡森3窦永起4（审校）

（1.解放军医学院，北京100853；2. 武警学院，河北廊坊065000；3.解放军总医院第一附属医院全军创伤修复与组织再生重点实验室暨皮肤损伤修复与组织再生北京市重点实验室，北京100048；4.解放军总医院中医科，北京100853）

血管内皮屏障的完整性对于维持机体正常血液循环平衡和各脏器生理功能至关重要。血管内皮屏障破坏、血管通透性增高与脓毒症、多器官功能障碍、失血性休克等疾病的病死率增加有关［1］。糖萼是血管内皮屏障的重要组成部分，是覆盖于血管内皮细胞表面的多糖蛋白复合物的总称。研究发现，糖萼损伤是血管内皮屏障功能受损的早期阶段，血浆syndecan-1（糖萼损伤标志之一）水平升高与脓毒症患者器官功能衰竭评分（SOFA评分）及感染性休克发生率升高相关［2］。以糖萼为治疗靶点，保护血管内皮屏障功能，成为近年来的研究热点。本文就糖萼损伤机制与保护药物的研究进展简要综述如下。

1　血管内皮糖萼的构成与作用

1966年Luft［3］采用钌红染色和透射电镜观察到了大鼠肠系膜毛细血管上的糖萼薄层结构。蛋白聚糖（proteoglycans， PGs）构成了糖萼骨架结构。PGs由内皮细胞膜核心蛋白与一条或多条糖胺聚糖链（glycosaminoglycan， GAG）通过共价键结合而成。核心蛋白包括跨膜Syndecan家族和锚定在内皮细胞膜上的磷脂酰肌醇蛋白聚糖（glypican）。跨膜syndecan分为胞内段、跨膜结构域和胞外段，其胞外段特定结合位点与GAG结合。最常见的GAG有硫酸乙酰肝素（HS）、硫酸软骨素（CS）和透明质酸（HA），其中HS含量最多，约占50%～90%。生理情况下，糖萼构成内皮细胞表面海绵状保护层，血浆可溶性成分（如白蛋白）填充于糖萼“孔隙”中，组成内皮细胞表层。Rehm等［4］估算约25%的血管腔空间被内皮细胞表层占据。细胞表层与血管内皮细胞组成双重屏障，控制血管内外液体与生物大分子的流动。

糖萼作为内皮细胞表层的骨架结构，是血管内外液体平衡调控的关键环节，与血管通透性密切相关。体外肺灌注模型证实肺微血管糖萼损伤会造成微循环障碍、肺组织水肿及肺动脉压增高［5］。van den Berg等［6］发现，采用酶降解法破坏部分大鼠心脏微血管糖萼成分后会造成心肌水肿。Salmon等［7］通过回顾性研究发现，肾小球血管糖萼破坏可导致微血管通透性增高和蛋白尿出现。此外，糖萼层阻隔了血小板、白细胞与内皮细胞表面黏附分子接触，syndecan-1基因敲除小鼠的血小板、白细胞黏附率就会明显增高。生理情况下，血容量增加、血压升高等使血液对血管壁的剪切应力增高，会刺激血管内皮细胞释放一氧化氮（NO），导致微血管舒张。糖萼作为血流剪切应力的“传感器”，参与内皮细胞功能调节。Lopez-Quintero等［8］发现，糖萼损伤患者血管壁对血流剪切应力的传感作用发生异常，出现内皮功能障碍。采用肝素酶破坏内皮细胞表面HS后，内皮功能因子血管内皮钙黏蛋白（VE-cadherin）、紧密连接蛋白-1（ZO-1）、内皮型一氧化氮合酶（eNOS）、血管性血友病因子（vWF）及环氧化酶2（COX-2）等合成释放受阻，导致微血管通透性增高、内皮舒缩功能障碍及凝血功能异常［9］。

2　糖萼损伤机制

糖萼损伤常表现为糖萼层变薄、组分破坏、脱落。一般情况下，循环血中含有一定量的游离syndecan-1和HS，其水平在糖萼损伤时明显升高。炎症、缺血/再灌注、高血容量及心脏大血管手术等均可造成糖萼损伤。

炎症早期即出现糖萼损伤。细菌脂多糖、促炎细胞因子如TNF-α等可直接导致糖萼脱落。TNF-α常活化肥大细胞，促使肥大细胞脱颗粒，进一步释放细胞因子、组胺、蛋白酶、肝素酶等降解糖萼组分，破坏内皮糖萼［10］。Ramnath等［11］研究发现，TNF-α可激活基质金属蛋白酶-9（MMP-9），破坏肾小球血管内皮表面syndecan-4和HS。炎症时血浆游离糖萼组分HS水平升高，可激活巨噬细胞表面Toll样受体（TLR）-4，通过核因子- κB（NF-κB）通路进一步释放TNF、IL-6等促炎细胞因子，加剧内皮细胞损伤。

缺血、缺氧与再灌注也损伤糖萼。Mulivor等［12］发现，肠缺血后60 min即出现糖萼损伤。心肺手术、严重创伤、大量失血、缺氧、缺氧后恢复氧供均可造成血管内皮糖萼损伤、血浆syndecan-1和HS水平增高［13-14］。大量失血时，血浆白蛋白含量下降，常激活MMP-9、MMP-13，MMP可切断syndecan蛋白聚糖胞外段与GAG的共价连接，导致糖萼脱落［14］。缺血、缺氧时间较长时，常造成缺血部位细胞肿胀坏死，细胞内黄嘌呤氧化酶（xanthine oxidoreductase， XOR）释放入血。XOR与糖萼GAG链结合后产生大量氧自由基（reactive oxygen species，ROS），造成糖萼破坏。Chappell等［15］发现，豚鼠离体心脏缺血20 min后再灌注，出现冠状动脉糖萼脱落，推测与氧化损伤有关。

糖萼损伤见于多种疾病，如糖尿病，动脉粥样硬化，肾病发展过程中。高血糖导致的氧化应激反应可直接破坏糖萼层，也可激活糖萼降解酶破坏糖萼组分。研究发现，糖尿病患者糖萼层变薄，血浆透明质酸水平升高，血管通透性增高［16］。低密度脂蛋白等也可造成糖萼损伤。van den Berg等［17］研究发现，颈动脉分叉处糖萼层较薄与低密度脂蛋白沉积致粥样硬化斑块形成有关。Vink等［18］研究发现，高脂饮食、静脉注射低密度脂蛋白破坏仓鼠血管内皮糖萼。Meuwese等［19］发现家族性高胆固醇血症患者糖萼层厚度与血浆低密度脂蛋白水平呈负相关，采用瑞舒伐他汀降脂治疗后糖萼层部分恢复。

此外，高血容量可诱发心房钠尿肽（ANP）的产生和释放，ANP可通过鸟苷酸途径导致syndecan破坏，诱发糖萼层脱落［20］。创伤救治或大型手术中，常需静脉输注液体以维持一定的循环血量，但过度补液常会导致ANP产生。Becker等［21］观察到心脏手术患者伴有糖萼层损伤，血浆糖萼组分水平升高，推测可能与心脏手术诱发ANP产生有关。

3　减轻糖萼损伤的药物

Potter等［22］发现，肠系膜静脉糖萼损伤发生于炎症后数小时内，但需要约5～7 d恢复。Dane等［23］发现，静脉注射透明质酸酶会损伤肾小球内皮糖萼，恢复需要4周时间。因此，在致伤因素作用的第一时间采取措施预防或减轻血管内皮细胞糖萼损伤脱落非常必要。

3.1补充糖萼组分舒洛地特（sulodexide，含硫酸乙酰肝素和硫酸皮肤素）是一种猪肠黏膜提取物，具有一定的抗炎作用。舒洛地特口服后在消化道内分解为N-乙酰-葡糖胺基（N-acetyl-glucosamine moieties），作为GAG链前体参与其合成，进而对内皮细胞糖萼发挥保护作用。Broekhuizen等［24］研究发现，2型糖尿病患者糖萼层损伤变薄，舒洛地特治疗8周后，患者舌下、视网膜血管床糖萼损伤减轻，透明质酸分解标记物降低，毛细血管白蛋白漏出趋于正常。此外，Hayashida等［25］发现，腹腔注射硫酸乙酰肝素能够降低内毒素血症小鼠肝和肺组织内趋化因子角蛋白趋化因子（KC）、巨噬细胞炎症蛋白2（MIP-2）水平，减少中性粒细胞趋化聚集，减轻糖萼损伤。

3.2血清白蛋白与1-磷酸鞘氨醇（S1P）血清蛋白广泛应用于失血性休克、严重创伤的临床治疗。一定量的血清白蛋白有助于维持糖萼结构的完整性和稳定性。Jacob等［26］发现，血清白蛋白能够减轻缺血/再灌注后糖萼的损伤脱落，减轻间质水肿和冠状动脉白细胞黏附，部分恢复糖萼屏障功能。Kozar等［27］发现，失血性休克大鼠肠系膜动脉糖萼层变薄，新鲜血浆能够促进糖萼组分之一syndecan-1的mRNA表达增强，部分恢复受损的糖萼层。S1P是一种鞘脂，主要由红细胞合成，血管内皮细胞在受到剪切应力变化时也会少量合成。S1P有血浆白蛋白和高密度脂蛋白（HDL）负载，通过与内皮细胞表面受体结合，调控糖萼组分合成。Adamson等［28］研究发现，一定量的S1P（100～300 nmol/L）有助于维护内皮细胞糖萼的稳定性。

3.3氢化可的松、TNF-α抑制剂氢化可的松可抑制促炎细胞因子、趋化因子释放，减少白细胞趋化聚集和肥大细胞脱颗粒，进而减轻炎症对糖萼的损伤。有研究显示，氢化可的松能够减轻脓毒症糖萼损伤，减少患者蛋白尿的发生［29］。离体心脏模型研究显示，氢化可的松能够减轻缺血/再灌注损伤，减轻TNF-α对糖萼层的破坏［30］。细菌内毒素常通过TLR参与糖萼损伤过程，Nieuwdorp等［31］发现，TNF-α抑制剂依那西普能够减轻脂多糖导致的糖萼损伤和白细胞黏附。

3.4肝素与肝素类似物Sun等［32］研究了肝素对犬脓毒症模型糖萼的影响，结果显示肝素能够降低脓毒症犬血浆syndecan-1和HS水平，减轻糖萼损伤。硫酸鼠李聚糖（rhamnan sulphate）是一种肝素样活性的抗凝血多糖。Cancel等［33］通过HS免疫荧光染色后发现，硫酸鼠李聚糖能够减轻糖萼损伤，降低内皮细胞单层对低密度脂蛋白（LDL）、极低密度脂蛋白（VLDL）的通透性。戊聚糖（pentosan polysulphate）是一种口服类肝素样药物，既往用于治疗膀胱炎。Illien-Junger等［34］发现戊聚糖能够抑制基质金属蛋白酶活性，减轻糖尿病小鼠糖萼破坏。

3.5蛋白酶抑制剂sydecan-1的脱落与基质金属蛋白酶有关。基质金属蛋白酶抑制剂GM6001预处理或早期给药能够降低内毒素血症动物死亡率［35］。Mulivor等［36］也发现，基质金属蛋白酶抑制剂多西环素能够减轻炎症、氧化应激对糖萼的损伤。生理情况下，抗凝血酶与糖萼紧密结合，通过促进前列环素释放，减轻缺血/再灌注造成的组织损伤。Grundmann等［37］发现抗凝血酶Ⅲ能够减轻缺血/再灌注、内毒素血症造成的糖萼损伤。

4　小　结

随着研究的深入，越来越多的学者注意到了血管内皮糖萼损伤在疾病发展过程中的重要性。以糖萼为治疗靶点，减轻糖萼损伤，保护血管内皮屏障功能，为创伤、肺水肿、脓毒症、动脉粥样硬化、肾病等疾病治疗提供了新的思路。例如，在心脏手术、腹部手术时采用限制性或个性化液体治疗方案维持有效循环血量，避免高血容量对血管内皮糖萼的损伤，可以降低水肿、凝血异常等手术并发症发生率。需要指出的是，糖萼损伤涉及因素众多，其具体损伤机制仍不清楚，需要进一步研究。保护糖萼、减轻糖萼损伤的药物研究，多数尚处在动物实验阶段，尚有待于临床研究验证。

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10. 3969/j. issn. 1672-8521. 2016. 02. 018

2016-03-21）

国家自然科学基金面上项目（81471872）

窦永起，主任医师（E-mail: dyqi_301@yeah.net）