肺动脉内皮细胞在急性肺栓塞致肺动脉高压中作用的研究进展

陈淳　　林建伟　　王良兴　　严建平

[摘要] 急性肺栓塞（acute pulmonary thromboembolism，APTE）是呼吸系统中常见病、多发病及高病死率的疾病。急性肺栓塞发生时由于栓子阻塞肺动脉或神经体液导致血管痉挛，致使肺血管床面积骤减， 引发肺血管阻力增加及肺动脉高压（pulmonary artery hypertension，PAH）， 严重者导致右心功能不全，最终发展成慢性肺源性心脏病（chronic cor pulmonale，CCP）。肺动脉高压是APTE发展成慢性肺源性心脏病的关键环节，其中血管内皮细胞（vascular endothelial cell，VEC）在其发病机制和治疗方面，起着十分重要作用。

[关键词] 急性肺栓塞；肺动脉高压；血管内皮细胞；炎症介质；氧化应激

[中图分类号] R543 [文献标识码] A [文章编号] 1673-9701（2017）21-0165-04

Research progress of the role of pulmonary artery endothelial cells in pulmonary artery hypertension caused by acute pulmonary thromboembolism

CHEN Chun1 LIN Jianwei2 WANG Liangxing3 YAN Jianping1

1.Department of Respiratory Medicine， Zhejiang Provincial People's Hospital， the People's Hospital Affiliated to Hangzhou Medical College， Hangzhou 310014， China； 2.Department of Cardiology， Sir Run Run Shaw Hospital Affiliated to Zhejiang University， Hangzhou 310014， China； 3.Department of Respiratory Medicine， the First Hospital Affiliated to Wenzhou Medical University， Wenzhou 325000， China

[Abstract] Acute pulmonary thromboembolism（APTE） is a common， frequently-occurring disease with high mortality in the respiratory system. When PTE occurs， embolus blocks pulmonary artery or nerve fluid causes vasospasm， resulting in placental vascular bed area die-off， increased pulmonary vascular resistance and pulmonary artery hypertension （PAH）. In severe cases， it leads to right ventricular dysfunction and develops into chronic cor pulmonale（CCP）. Pulmonary artery hypertension is a key link in the development of APTE into chronic pulmonary heart disease， in which vascular endothelial cells （VEC） play an important role in its pathogenesis and treatment.

[Key words] Acute pulmonary thromboembolism； Pulmonary artery hypertension； Vascular endothelial cells； Inflammatory mediators； Oxidative stress

急性肺栓塞（acute pulmonary thromboembolism，APTE）是呼吸系统中常见病、多发病及高病死率的疾病。急性肺栓塞发生时由于栓子阻塞肺动脉或神经体液导致血管痉挛，致使肺血管床面积骤减， 引发肺血管阻力增加及肺动脉高压（pulmonary artery hypertension，PAH）， 严重者导致右心功能不全，最终发展成慢性肺源性心脏病（chronic cor pulmonale，CCP）。肺动脉高压是APTE发展成慢性肺源性心脏病的关键环节，其中血管内皮细胞（vascular endothelial cell，VEC）在其发病机制和治疗方面，起着十分重要作用。本文主要对肺动脉内皮细胞在急性肺栓塞致肺动脉高压中作用的研究进展作一综述。

1 血管内皮细胞在APTE致PAH发病机制中的作用

1.1 內皮细胞生理功能

肺动脉内皮细胞（VEC）具有合成、释放缩血管物质的内分泌功能，例如血栓素因子A2（TXA2）、血管紧张素Ⅱ因子（AngⅡ）及舒血管活性物质一氧化氮（NO）、内皮素-1因子（ET-1）、降钙素基因相关肽（CGRp），协同调节血管舒缩功能以及平滑肌的迁移、增殖。以上物质作用在肺血管腔内表面，维持血液正常流动，防止白细胞和血小板黏附及有害物质入侵[1]。在生理状态下内皮细胞凋亡和增殖二者维持动态平衡，保持细胞数量稳定和调控生理功能正常。而在病理状态下，内皮细胞凋亡则是血管内皮损伤的一种至关重要的方式，也是导致内皮功能生理障碍的一个重要因素[1]。现阶段PAH发病机制有： 钾离子通道缺陷学说[2]、肺血管内皮分泌的收缩因子和舒张因子失衡学说[3]、多种细胞因子参与的炎症机制学说[4]。近年来研究报道，肺血管收缩增强和结构重建，被认为是肺内皮细胞被损伤后出现的主要变化特征[8]。

APTE栓塞过程中，由于机械以及神经体液因素，肺血管阻力和肺动脉压显著增高[5]。栓塞后血栓表面血小板活化，血管活性物质释放，如 5-羟色胺、12-脂氧化酶产物、血小板活化因子、血栓素A和组胺等。12-脂氧化酶和血小板活化因子又可诱发血管附近中性粒细胞大量释放炎症介质如血小板活化因子、花生四烯酸代谢产物[6，7]。上述介质促使肺血管内皮细胞损伤，内膜平滑肌细胞增殖、血管通透性增加，肺动脉压升高[7]。

1.2 APTE后引起血管内皮损伤的因素

在正常的生理状态下，肺血管内皮细胞产生的舒血管物质和缩血管物质之间存在动态平衡，维持着内环境稳定、张力。在血流剪切力、缺氧、炎症等外在刺激后促进内皮细胞的脱落、凋亡。

1.2.1 炎症介质 既往研究指出多类炎症介质如IL-1β、TNF-α、ET-1、IL-6等在急性PTE后表达显著升高[9-12]。Eagleton MJ等[13]发现在急性肺栓塞早期，肺动脉壁中MCP-1等炎症趋化因子表达显著升高，同时栓塞3 h即有炎性细胞浸润于肺动脉壁。以上介质可在急性肺损伤发生期间募集炎症细胞至损伤部位从而形成正反馈。例如：T淋巴细胞、单核细胞等，释放IFN-α、IL-1、TNF-α等炎症细胞因子，进一步间接激活内皮细胞，诱导ICAM-1、VCAM-1表达增加，使单核细胞以及相关中性粒细胞与血管内皮细胞相互反应及粘附效应加强，产生炎症相关介质造成肺血管内皮细胞损伤引起急性肺栓塞后肺动脉压力升高[14]。

1.2.2 氧化应激 内皮细胞氧化损伤后引起肺血管内皮功能障碍的一个重要原因是氧化应激，其在APTE中起着重要作用。活性氧（Ros）由羟自由基、超氧自由基、氢过氧化物自由基、单氧原子和过氧化氢组成。内皮细胞可通过自身由体内巨噬细胞、中性粒细胞的呼吸爆发产生氧自由基，也可通过黄嘌呤/黄嘌呤氧化酶（X/XO）系统产生参与损伤过程中[14]。

在病理过程中，氧化应激产物不断增加，对血管内皮细胞产生重大影响。活性氧氧化的靶分子由不饱和脂肪酸和DNA、膜脂上的膜蛋白组成。活性氧通过对膜的流动性改变，细胞脂质过氧化作用，转运功能及生物酶的性质改变，从而影响细胞内离子协调功能[16]。APTE时中性粒细胞的大量积聚，产生大量的氧自由基，导致破坏细胞膜结构的完整性和蛋白质功能的协调性，从而造成膜脂质过氧化增强，破坏核酸及染色体引起细胞死亡。

1.2.3 缺氧环境 内皮细胞是单层扁平细胞组成，覆于全身各个血管及淋巴管内侧面，具有多项生理功能，是最敏感直接感受缺氧环境的细胞之一[17]。缺氧引起体内活性氧的产生。缺氧还可以引起血管内皮细胞凋亡加快、内皮功能紊乱等病理反应[18]。机体在正常生理情况下，存在完善的抗氧化体系。而缺氧导致清除氧自由基的能力降低及抗氧化酶活力下降，进一步加重细胞损伤[19]。缺氧诱导肺内皮细胞释放大量氧自由基，通过对细胞膜中不饱和脂肪酸的过氧化作用及脂质过氧化物的代谢产物，进一步促使不同蛋白质交联聚合反应产生，加快引起细胞损伤[20]。

肺栓塞后肺泡表面活性物质分泌减少，促进肺泡上皮通透性增加，换气功能损伤，引起肺水肿；加上通气/血流比例失调，导致严重低氧血症，造成血管内皮细胞的损伤及肺炎症反应。同时局部肺组织缺氧使血管内皮分泌过量的内皮素，一氧化氮合酶（NOS）活力下降而进一步导致NO生成量减少[21]引起肺血管不断收缩，肺动脉压力持续升高。

1.3 肺血管内皮细胞的凋亡

细胞凋亡是指某个促凋亡因素触发细胞内预存的死亡程序从而导致的细胞死亡，是多基因参与的、十分复杂的生命过程。目前可知细胞内线粒体途径和细胞表面死亡受体途径是众多凋亡途径中最为经典的途径。其最终均是激活了体内半胱氨酸酶蛋白酶家族导致细胞凋亡[22]。肺血管内皮细胞激活的氧自由基可导致内皮细胞的损伤和凋亡，引起内皮细胞功能进一步障碍。既往研究指出，通过加入野百合碱构建在体模拟肺动脉高压模型，实验中观察到肺动脉血管内皮细胞损伤，血管胶原纤维被暴露，从而诱发血管壁的重建，间接导致肺动脉高压[23]。又有研究报道过氧化氢（H2O2）加入实验中可模拟离体氧化应激环境，破坏细胞膜结构变化，加速导致线粒体膜的破坏[24]誘发血管内皮细胞凋亡。

既往认为PAH发病的始发环节是肺微小动脉内皮细胞损伤，但是目前研究又证实内皮细胞的过度凋亡亦是引起细胞多项功能障碍的重要原因之一[25]。肺血管重构、原位血栓、丛样病变，现阶段被认为是肺血管内皮细胞凋亡后发生的主要三大肺血管变化[26]。

肺内皮细胞凋亡与PAH密切相关，我们在动物模型中观察到内皮细胞凋亡，除此之外几乎所有已知的PAH相关危险因素均能在体内外实验中诱导内皮细胞凋亡或体内循环内皮细胞增加[27]。PAH形成中，多种因素可导致内皮细胞凋亡增加、内皮损伤和功能障碍，同时凋亡的内皮细胞加快凋亡抵抗表型内皮细胞过度增殖，形成丛样病变及血管闭塞，导致严重的PAH[28]。

2 与血管内皮细胞相关的PAH治疗新进展

肺血管系统是全身脏器血管系统中最复杂的一个血管系统。肺血管内皮细胞分泌的收缩因子、舒张因子调控肺血管收缩和舒张，前者主要为内皮素-1（endothelin-1，ET-1）、血栓素等，后者主要是一氧化氮、前列环素等，舒张和收缩因子失去平衡，导致内皮受损[29]。针对肺动脉高压在血管内皮细胞方面发病机制，近年已研发一系列新药，这些药物通过阻断在肺血管内皮细胞机制的某个环节发挥作用。近年开发的新药作用机制主要是以肺动脉高压的3个不同病理生理途径为靶点展开的，主要有以下三大途径：内皮素（ET）途径、前列环素途径、一氧化氮（NO）途径。

2.1 前列环素衍生物

前列环素I2（PGI2）是十分重要的血管相关的舒张因子，可抑制血管平滑肌细胞增殖及减少血小板聚集作用。肺动脉高压发生时前列环素合酶生成下降，随之PGI2生成减少[30]。通过外源性加用PGI2替代疗法，加快刺激环磷酸腺苷的产生、肺血管平滑肌的舒张，从而抑制平滑肌细胞进一步增殖。另一方面PGI2可促使内皮细胞加快释放NO，同时NO又反馈性促使PGI2生成增加，从而降低肺动脉压力达到治疗的目的[30]。

2.2 内皮素受体拮抗剂

内皮素-1（ET-1）由血管壁分泌从而进一步发挥作用，分泌增多可发挥缩血管、促进有丝分裂和血小板、单核巨噬细胞的黏附作用，在肺动脉高压中的肺血管收缩重构及原位的血栓形成中均发挥重要作用。ET-1的作用由ET-A和ET-B受体介导[31，32]。ET-A受体被激活引起平滑肌细胞增殖及血管收缩，ET-B受体被激活可诱导内皮细胞内产生NO和前列环素，有助于血管内皮素的清除[31，32]。

2.3 内皮祖细胞移植

内皮祖细胞（EPC）属于起源于骨髓的一种原始细胞，与胚胎期成血管细胞功能类似，可进一步定向分化为成熟内皮细胞。近期研究指出，EPC可募集至血管损伤区，促进内皮细胞修复、减少内膜增生[33-5]。对PAH狗在体动物模型中进行EPC移植研究表明，移植后狗的心排出量及肺血管阻力得到显著改善，证实EPC移植入肺中可有效预防肺动脉高压[35]。表明针对疾病发生发展内皮功能障碍方面，EPC移植可能会成为新的治疗手段之一。

2.4 基因治疗

在PAH中，基因靶向治疗是目前研究的热点，但仍处于初级动物实验阶段，距离临床推广使用还需很长时间[36]。

综上可知，肺血管内皮细胞在急性肺栓塞后肺动脉高压的发生发展机制中扮演了十分重要的角色，栓塞早期如果可减少炎症反应的发生，从而产生缺氧反应，氧化应激对肺血管内皮细胞的损害会明显降低肺动脉高压的产生，改善预后。因此，针对减少对肺血管内皮细胞的损害机制的新药物研发，将是栓塞后肺动脉高压治疗的一个崭新的方向。

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（收稿日期：2017-05-12）