烧伤早期血管内皮屏障损伤机制与保护药物的研究进展

戴跃龙 胡 森 窦永起

（1.解放军总医院，北京 100853；2.中国人民武装警察部队学院，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，北京 100048）

烧伤早期血管内皮屏障损伤机制与保护药物的研究进展

戴跃龙1,2胡 森3窦永起1

（1.解放军总医院，北京 100853；2.中国人民武装警察部队学院，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，北京 100048）

严重烧伤患者常发生休克、组织水肿和器官功能障碍，威胁患者生命。烧伤后微血管通透性增高、微循环障碍、组织水肿、发生低血容量性休克的病理基础是血管内皮屏障的结构破坏和功能损害［1］。烧伤患者发生休克后，为了维持组织和重要脏器的血流灌注，需要早期及时地实行液体复苏，但特殊事故现场（如战场、自然灾害、火灾等现场）时，医疗资源常在短时间内耗竭，而使静脉补液治疗无法实施。此外，在内皮细胞屏障受损时输入大量液体可能加速液体从血管内渗漏到组织间隙，加重组织水肿，形成越输越漏的恶性循环，造成腹腔间隙综合征和多器官功能障碍综合征等并发症［2］。因此，烧伤早期血管内皮屏障的损伤机制与保护药物的研究成为这一领域的研究重点。现将相关研究进展综述如下。

1 血管内皮屏障

20世纪40年代以前，人们普遍认为微血管内皮细胞是血管腔与组织间隙的唯一屏障。血浆成分在血管腔内正常流动是血管壁内外渗透压平衡的结果。1940年Danielli［3］报道，衬垫于血管内壁的糖蛋白层是维持血管壁内外渗透压平衡的另一屏障。随着组织化学和电镜技术的发展，对于这层脆弱的糖蛋白的认识趋于清晰。

目前的研究显示，血管内皮细胞、细胞间连接、细胞表面糖萼共同构成血管内皮屏障，调节微血管通透性，限制液体和溶质分子在血管内外的流动和转运。

相邻内皮细胞依靠紧密连接和中间连接方式封闭融合构成血管内皮屏障，对溶质分子的跨内皮转运起限制作用。细胞间紧密连接蛋白（tight junctions protein）与内皮细胞骨架蛋白相互连接构成细胞间紧密连接。细胞骨架蛋白主要由F-肌动蛋白、闭合蛋白（occludin）、咬合蛋白（claudin）以及钙黏蛋白（cadherin）组成。相邻内皮细胞钙黏蛋白分子形成中间连接。肌球蛋白轻链（myosin light chain,MLC）磷酸化是影响内皮屏障功能的关键因素。当损伤性因素作用于内皮细胞时，细胞内Ca2+内流增加，引起MLC磷酸化，触发肌球蛋白-肌动蛋白相对运动，导致F-肌动蛋白微丝滑动，细胞内骨架蛋白重新分布（如靠近细胞膜表面的F肌动蛋白内聚）等，进而使内皮细胞收缩，细胞间紧密连接断裂，细胞间隙形成，血管通透性升高［4］。

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［5］。血管内皮细胞膜核心蛋白和糖胺聚糖链（glycosaminoglycan, GAG）结合构成糖萼的骨架结构。核心蛋白成员主要为跨膜Syndecan家族与磷脂酰肌醇蛋白聚糖（glypican）。跨膜的Syndecan胞外段与GAG链结合。GAG链包括硫酸乙酰肝素、硫酸软骨素和透明质酸。生理情况下，糖萼构成内皮细胞表面的海绵状结构，血浆可溶性成分如白蛋白等“填充”于糖萼的孔隙中，是血管内外液体平衡调节的关键环节［5］。Strunden等［6］采用体外循环实验证实，肺组织水肿与肺微血管糖萼损伤有关。细菌脂多糖、促炎细胞因子如TNF-α等可直接导致糖萼脱落。

2 烧伤与血管内皮屏障损伤

烧伤后，多种因素共同参与血管内皮屏障结构损伤和功能损害。烧伤部位血管内皮屏障结构破坏多由热力辐射损伤所致，但远隔烧伤部位的损害则为间接因素所致，包括高温损伤及应激反应造成组织缺氧和炎症损害。

烧伤发生后，机体防御机制很快启动。在神经体液因素的共同作用下，患者血清中常含有大量烧伤毒素、炎症介质和氧自由基。Tinsley等［7］研究发现，烧伤血清刺激肺微血管内皮细胞后，肌球蛋白轻链激酶（myosin light chain kinase, MLCK）表达增高，单层内皮细胞通透性增高，采用MLCK抑制剂干预后，MLC磷酸化减少，单层内皮细胞通透性降低。据此，Tinsley等认为MLCK参与烧伤后内皮屏障功能损伤。

烧伤后还常常出现中性粒细胞与巨噬细胞激活。Sun等［8］研究发现，烧伤早期即出现中性粒细胞募集，中性粒细胞通过CD116/CD18分子与血管内皮细胞黏附，导致微血管通透性增加。中性粒细胞释放大量促炎细胞因子，一方面吸引淋巴细胞到达受伤部位，另一方面调控免疫细胞增殖、分化为相应淋巴细胞亚群。TNF-α可导致糖萼损伤，破坏血管内皮细胞外基质，损伤内皮屏障，增加微血管通透性。Xu等［9］研究发现烧伤后3 h即出现IL-1β、TNF-α mRNA水平及细胞间黏附分子-1（intercellular adhesion molecule 1, ICAM-1）水平升高。de Vries等［10］实验证实，IL-1β、IL-6和TNF-α能够直接导致血脑屏障破坏。

吴起等［11］发现，烫伤后局部组织缺血缺氧，使得创面组织VEGF表达水平快速上升。VEGF与血管内皮表面受体结合后，一方面促进内皮细胞迁移、增殖，促进血管新生，另一方面还可诱导内皮细胞分泌多种组织蛋白酶（如纤维蛋白溶酶原激活因子、胶原酶等），降解细胞外基质，破坏血管内皮屏障，增加微血管通透性，使血浆成分外渗。

Szabo等［12］发现，烧伤后一氧化氮（NO）合成释放增加，通过鸟苷酸途径导致内皮细胞收缩而使微血管通透性增加，抑制NO合成能够减轻烧伤后内皮屏障损伤。Hawkins 等［13］发现，烧伤伴有吸入性损伤后，活性氧与活性氮组分在肺内聚集，伤后48 h，绵羊模型出现气体交换障碍、小支气管阻塞、肺水肿等急性呼吸窘迫综合征（ARDS）表现。

Whaley等［14］的研究显示，烧伤后血管内皮屏障损伤、微血管通透性增高与内皮细胞凋亡增加有关。caspase-3是凋亡信号通路关键因子。Tian等［15］研究发现，烧伤血清能够激活caspase-3，caspase-3激活后可导致线粒体功能障碍，血管内皮细胞β-Catenin蛋白与钙黏蛋白复合物连接破坏，进而损伤细胞间黏附连接，破坏血管内皮屏障，使得微血管通透性增高。

3 血管内皮屏障保护药物

当前研究的血管内皮屏障保护药物，主要是关注其是否能抑制引起血管通透性增加的促炎因子的产生和活性，保护血管内皮屏障形态和功能。目前研究的药物有皮质激素、乌司他丁、维生素C、氧自由基清除剂、促炎细胞因子抗体和拮抗剂等。

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。Rinaldi等［16］研究显示，氢化可的松能够减轻烧伤脓毒症患者肾微血管糖萼损伤，减少患者蛋白尿的发生；离体心脏模型研究发现，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。

乌司他丁是从人体尿液中提取的一种蛋白酶抑制剂，以往研究证实其具有抑制促炎细胞因子产生的作用。Luo等［17］研究表明，乌司他丁能够降低烫伤大鼠TNF、C反应蛋白、髓过氧化物酶（MPO）水平，减轻血管内皮屏障损伤，降低单层肺血管内皮细胞通透性，减轻心、肺、肾、肠组织水肿程度，对血管内皮屏障具有保护作用。

Kremer 等［18］采用活体荧光显微镜观察不同剂量维生素C对烫伤大鼠肠系膜微血管通透性的影响，结果发现烫伤后大鼠肠系膜微血管通透性升高，66 mg/kg维生素C治疗后血管通透性降低，33 mg/kg维生素C则无明显治疗作用。Sakwai等［19］采用将小型猪剑突以下部分在100 ℃ 水中浸泡3 s的方法制作70%TBSA II度烫伤模型，烫伤后根据Parkland 公式(4 ml•kg-1•1% TBSA-1)补液治疗，治疗组于烫伤后6 h加用维生素C（340 mg•kg-1•24 h-1)治疗，结果显示,烫伤后24 h维生素C治疗组烫伤皮肤含水率明显低于对照组[（73.1±1.1）% 比（76.0±0.8）%, P＜0.05]。

张万福等［20］研究显示，胰岛素可抑制烧伤血清诱导的血管内皮细胞凋亡，并通过激活内源性Akt-eNOS-NO信号途径，使内源性NO生成增加，改善血管通透性，减轻烧伤后急性肺损伤。Whaley等［14］发现，经烫伤血清刺激后，大鼠肺微血管内皮细胞单层通透性增高，采用丙炔苯丙胺（deprenyl）预处理后内皮细胞单层通透性升高幅度低于单用烧伤血清刺激对照组。

Stagg等［21］研究发现，基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）可能是导致细胞间连接损伤的重要原因，烧伤后脑血管基底膜成分降解、血脑屏障破坏和脑组织水肿，而抑制TNF-α和MMP-9分泌可部分逆转这一过程。Wiggins等［22］发现，MMP-9受体1抑制剂多西环素、褪黑素能够减轻烧伤后炎症、氧化应激等因素对内皮细胞糖萼的损伤，减轻烧伤后微血管通透性增高的程度。

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［23］发现，血清白蛋白能够减轻缺血/再灌注后糖萼的损伤脱落，减轻心肌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［24］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。

王晓青等［25］发现，烫伤大鼠心、脑组织中组蛋白乙酰化/去乙酰化平衡紊乱，组蛋白去乙酰化酶抑制剂丙戊酸钠能够降低大鼠死亡率。张文华等［26］的研究显示，烧伤大鼠心肌组蛋白乙酰化水平异常，组蛋白去乙酰化酶抑制剂丁酸钠能够降低烫伤大鼠微血管通透性和心肌组织含水率。周国勇等［27］发现，丙戊酸钠可减少50% TBSA Ⅲ度烧伤大鼠肺微血管内皮细胞的凋亡，保护血管内皮屏障，降低肺血管通透性，减轻肺水肿，减少内皮细胞VEGF、E-选择素、ICAM-1表达。

4 小 结

烧伤早期引起内皮屏障损伤的因素是多方面的。高温应激、组织缺氧和炎症反应能激活血管内皮细胞，并与微循环中活化的白细胞和血小板相互作用，释放多种血管通透和内皮屏障功能调节因子，通过多种信号通路影响MLC的磷酸化，破坏紧密连接和骨架蛋白的稳定性，导致内皮细胞间隙形成，微血管通透性增高。近年来，血管内皮糖萼在内皮屏障损伤中的作用受到越来越多的关注。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，多种因素参与烧伤早期血管内皮屏障损伤，但具体机制仍不完全清楚，有待于进一步研究。保护血管内皮屏障的药物研究，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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2016-11-17）

10. 3969/j. issn. 1672-8521. 2016. 04. 016

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）