巴曲酶对血管内皮细胞影响的研究进展

2019-02-24李贇蓉

医学理论与实践 2019年10期

李贇蓉

天津市第三中心医院分院药剂科 300250

巴曲酶学名又做东菱迪芙，是一种从中南美洲的响尾蛇毒液中提取的高纯度类凝血酶物质，它的主要作用是可以增加内皮细胞对纤溶酶原激活剂的释放而降低血液中纤维蛋白水平；此外还可以改善血液循环，保护和修复受损的血管，减少细胞坏死，抑制凋亡。巴曲酶目前已经是神经科治疗的常用药物之一，它主要的研究方向为作用于脑血管内皮细胞。本文就国内外有关巴曲酶对血管内皮细胞影响的相关文献综述如下。

1 巴曲酶的结构以及基本作用介绍

已经从响尾蛇毒液中提取了几种具有切割循环纤维蛋白原潜力的去纤维素，其中ancrod(Arvin)已经在治疗几种临床病症中进行了广泛研究[1]。在加拿大和欧洲，ancrod用于治疗血管疾病，如深静脉血栓形成(DVT)、外周血管疾病、视网膜缺血和肝素诱导的血小板减少症。与ancrod类似，巴曲酶也是凝血酶，像矛头蝮蛇毒的酶，它含有231个氨基酸和12个半胱氨酸残基，它们参与6个二硫键的形成，催化活性部位主要是Ser178在内的氨基酸残基[2]。它可以选择性作用于血浆蛋白原Aa链末端的氨基酸肽链，使其降解成单体又聚合后分解成纤维蛋白降解产物(FDP)[3]，降解产物又可被网状内皮细胞吞噬清除。

已知巴曲酶具有降纤维蛋白原的特性，例如降低血浆中纤维蛋白原水平和增强抗凝和纤维蛋白溶解活性的能力。该酶目前在美国以外的临床上用于治疗各种血栓性疾病，包括DVT、心肌梗死、肺栓塞和急性缺血性卒中[4]。

2 巴曲酶对脑内皮细胞的作用

2.1 巴曲酶对脑缺血后内皮细胞作用的影响脑血管内皮细胞是介于循环血液和脑血管之间的细胞，它在内皮下层表面。有研究认为脑血管内皮细胞的作用不仅仅是屏障作用，且具有内分泌功能[5]。无论是当人体处于何种脑受损状态，例如脑缺血、局部性脑缺血，脑血管内皮细胞都会受到损害，脑缺血疾病的预后和血管内皮细胞的损伤具有重要关系[6]。在脑血栓形成中，血管损伤是最先开始的过程。在不同的研究中都证实了当脑缺血后，毛细血管内皮细胞会呈现高度变化，细胞会肿胀，细胞器溶解，细胞空泡化，内皮细胞膜缺损最后至细胞间连接松弛[7]。如果在此时使用巴曲酶会保持细胞结构的相对完整，保证了内皮细胞的作用。在脑损伤的过程中，脑血管内皮细胞损伤较难恢复，会导致血栓的形成。缺血越严重，内皮细胞钙化就越严重导致细胞内皮间隙增加，加重微循环，血管内皮合成并释放血管内活性因子可以影响脑微循环导致脑梗死[8]。也有研究表明巴曲酶可以减少脑缺血后侧脑含水量从而缩小脑梗死范围，增加脑循环血量，说明巴曲酶确实对脑上皮内细胞具有保护的作用。啜红斐等人[9]研究了巴曲酶对急性脑梗死患者血管内皮生长因子的影响，分析巴曲酶治疗急性脑梗死的作用，采用双抗体ELISA法测定脑梗死常规治疗组和巴曲酶治疗组第1、7、14天血清VEGF水平。结果发现巴曲酶从第7天开始出现比常规治疗更显著的疗效;巴曲酶能使急性脑梗死中血清VEGF水平进一步升高,高峰出现在第7天,第14天时仍维持较高水平。说明了巴曲酶促进急性脑梗死的神经功能恢复可能与升高血清VEGF有关。巴曲酶通过作用于VEGF，促进其高表达，在急性脑梗死的早期疗效中所起的作用可能与VEGF的抗血栓形成有关，新生血管的侧支循环也可以相应的得到保护作用。也有动物实验证明巴曲酶对受损的大鼠脑血管内皮细胞具有保护作用[10]，对海马、皮质、基底节以及血管内皮细胞的凋亡具有抑制作用，说明巴曲酶可以抑制血内皮细胞的凋亡，防止脑血管痉挛的发生从而减少脑缺血和迟发性神经损伤。

2.2 巴曲酶对脑缺血后内皮细胞代谢的影响脑血管内皮细胞具有丰富的线粒体，当出血脑缺血时可以在ATP降解过程中产生黄嘌呤及尿酸，其间还可以产生自由基。这一过程可以造成细胞凝血因子的代谢紊乱从而导致血管痉挛和血小板聚集增加[11]。有研究表明巴曲酶可以抑制脑缺血过程中产生的代谢产物[12]，抑制ATP的降解但是否是直接抑制并不清楚。可能巴曲酶是通过直接作用内皮细胞线粒体酶抑制了腺苷的产生或其他代谢产物的增加因此可以有效抑制自由基的产生，缩小损伤范围[13]。

2.3 巴曲酶对脑缺血后内皮细胞分子研究有文献阐述过内皮细胞常见物质内皮素(ET)具有缩血管的作用，内皮细胞主要表达ET-1[14]，强烈收缩血管状态下，内皮细胞会出现结构紊乱的情况从而导致微血栓的形成。巴曲酶可以使脑缺血后的ET-1基因表达下调，可以保护大脑，这可能与曲巴酶可以抑制缩血管物质有关系。

已经有研究证实一氧化氮(NO)是血管内皮最主要合成的细胞因子[15]。多种受体依赖性激动剂都可以激活NO，加速其合成与释放，可以舒张血管及平滑肌。正常情况下，内皮细胞可以不断合成释放NO，维持NO在相对较低的水平。但当脑缺血时可以导致谷氨酸升高从而激活NO大量产生[16]。同时缺血时生成的自由基也会促进NO的产生。通常认为NO对于脑组织的保护有双重性，少量利于保护脑细胞，而过量会使脑组织呈现紧张的状态增加血栓的形成。而巴曲酶可以在这双重作用中起主导作用，去除内皮细胞后观察巴曲酶对血管的扩张作用可以见巴曲酶对血管扩张减弱，说明巴曲酶的保护血管作用同内皮细胞有显著关系，主要是依赖内皮细胞可以产生作用[17]。

另外白细胞与内皮细胞相互作用是白细胞迁移到脑缺血部位的重要环节[18]。几乎所有种类白细胞都可以参与内皮细胞的黏附作用，介导的黏附因子主要是3种：L-选择素、P-选择素和E-选择素[19]。虽然三种选择素的表达不同但结构与功能非常相似。其次是免疫球蛋白家族如血管细胞黏附因子等，再有整合素家族参与白细胞黏附。上述因子的黏附作用对内皮细胞都有显著影响，并能活化白细胞产生过氧化氢减少红细胞变形。典型的脑缺血缺氧后多形核白细胞(PMNLs)可以与内皮细胞粘连，导致血脑屏障结构受损，从而引发脑组织再灌注损伤，这是常见缺血再灌注脑损伤的病理生理基础过程[20]。黏附分子介导PMNLs与内皮细胞相互作用可以导致内皮细胞功能紊乱加重脑组织的损伤。以往很多研究都证明脑梗死患者的血浆中黏附因子的聚集导致白细胞浸润和白细胞数目失调，说明血小板和白细胞功能亢进，内皮细胞可加速血栓形成。相关研究已经证实了巴曲酶处理后的脑组织未见白细胞和内皮细胞的黏附，说明它的治疗作用与黏附分子的变化有关。姚治平等人[21]动态观察巴曲酶对大鼠脑缺血/再灌注局灶血管表面P选择素表达变化的影响。采用不同方法显示使用巴曲酶后局灶血管表面P选择素的阳性表达情况。结果显示使用巴曲酶可以使缺血/再灌注脑组织血管表面第24小时和第4天时P选择素的表达明显降低。说明了巴曲酶可以降低血管表面P选择素的表达，减轻细胞的黏附作用，对缺血脑细胞有保护作用。巴曲酶可以帮助内皮细胞合成释放组织性纤溶酶激活剂(tPA)增强其相关作用，活化c蛋白，增强纤溶活性助于血栓的溶解和再通，还可以降解凝血酶蛋白。另外巴曲酶在分子水平上还可以抑制缺血后c-fos基因表达，抑制血管内皮细胞的过度表达促进bFGFmRNA的表达。

3 巴曲酶对深静脉循环内皮祖细胞的影响作用

下肢深静脉血栓形成是一种严重的、可能致命的疾病。临床上常见的与静脉血栓形成相关的病症是肺栓塞引起的死亡、复发性静脉血栓栓塞和血栓后综合病症。有相关研究[22]显示下肢深静脉血栓患者在给巴曲酶治疗后纤维蛋白原水平在血浆中显著降低，并且在重复给药时保持低水平。此外，CD34/CD31细胞的数量在治疗后显著增加，表明其除了增强抗凝和纤维蛋白溶解的作用外，巴曲酶治疗可能同时激活骨髓来源的循环内皮祖细胞(EPCs)，有利于受损血管壁的再通。

静脉血栓形成的病理生理学涉及3个相互关联的因素[23]：血管壁损伤、血流停滞和血液凝固能力增加。深静脉血栓的治疗选择包括抗凝、腔静脉滤器、纤维蛋白溶解疗法和外科血栓切除术。然而，大约1/3的首发深静脉血栓患者在接下来的1年中都会复发。

过去几年的研究表明，骨髓来源的EPCs参与成人的局部新血管形成，EPCs血管的形成可能是各种病理改变关键阶段的重要触发因素[24]。移植骨髓来源的EPCs最近被证实是治疗血管疾病的有效方法。内皮祖细胞参与心血管疾病的许多愈合过程，并且可以在自发消退的静脉血栓中发现。有研究表明[25]CD34、CD31、CD34/CD31和VE-cadherin细胞在第7天和第14天的患者外周血中均有不同程度的增加。输注巴曲酶治疗后CD34/CD31细胞数量显著增加，表明巴曲酶除了增强抗凝和纤维蛋白溶解的作用外，可同时激活骨髓来源的循环内皮祖细胞，这将有助于受损的再通。且巴曲酶可以促进纤维蛋白溶解[26]，从而降低血液凝固性并加速局部血流。因此，通过巴曲酶的处理，可以动员循环内皮祖细胞促进血管壁重建;深静脉血栓的3个相互关联的因素将同时得到改善。巴曲酶治疗深静脉血栓的效果可以通过上述机制解释。循环内皮祖细胞动员效应可能是巴曲酶去纤维蛋白活动的结果。血浆纤维蛋白原显著影响血管平滑肌细胞迁移，巴曲酶对血管平滑肌细胞迁移的抑制作用与巴曲肽在体内的去纤维蛋白原作用有关。然而，目前还不清楚巴曲酶是否直接诱导循环内皮祖细胞动员效应，还是由于其抗纤维化活性。