血管内皮钙黏蛋白在急性呼吸窘迫综合征发病机制及治疗中的研究进展

王翠学

（绍兴文理学院医学院，浙江 绍兴 312000）

急性呼吸窘迫综合征（Acute Respiratory Distress Syndrome，ARDS）是一种以肺实质弥漫性炎症、肺水肿（排除心源性肺水肿）和气体交换障碍为特征的危及生命的急性肺损伤。ARDS 的发病机制十分复杂，涉及多个环节，目前尚未完全明确，普遍认为与免疫失衡、氧化应激、细胞凋亡、肺泡-毛细血管屏障损伤等因素相关[1]。当肺部受到各种损伤因素攻击时，炎症通路被激活以清除损伤因素，体内过度的炎症反应又会进一步造成肺泡-毛细血管屏障通透性增加，甚至损伤屏障，引起富含蛋白质的液体在肺间质和肺腔中积聚，导致气体交换受损，最终发展为急性呼吸衰竭[1]。研究表明，各种损伤因素最终都通过直接或间接损伤肺泡-毛细血管屏障导致ARDS。目前，针对ARDS 的治疗方法多为对症支持治疗，包括药物治疗、机械通气和康复训练，但尚无有效的治疗策略。我们猜测针对肺泡-毛细血管屏障方面的治疗将成为有效的靶点。血管内皮钙黏蛋白（Vascular Endothelial Cadherin，VE-Cadherin）是一种单跨膜蛋白，参与维持血管内皮完整性、调节血管内皮屏障、介导细胞内信号传导及血管的生成与发育等多个过程[2]。随着对VE-Cadherin 研究的逐步深入，关于VE-Cadherin 在ARDS 病理生理中的作用逐渐被阐明。在脓毒症诱导的ARDS 动物及细胞模型中，VE-Cadherin 的表达显著降低，且随后的研究发现，针对VE-Cadherin 这一靶点进行干预具有良好的效果[3-4]。本文就VE-Cadherin 在ARDS 发病机制及治疗中的研究进展进行综述，具体内容报道如下。

1 VE-Cadherin 的结构与功能

VE-Cadherin 是经典钙黏蛋白超家族成员之一，由胞外钙黏蛋白结构域、跨膜结构域和胞浆尾部组成，最初被鉴定为Cadherin-5，后因其表达特异性，被重新命名为VE-Cadherin。在正常机体中，VE-Cadherin 仅在血管内皮细胞中表达，在血管内皮黏附连接处呈簇状分布，形成稳固的结构。

1·1 血管内皮细胞黏附

VE-Cadherin 介导同型细胞的识别和黏附，是形成血管内皮黏附连接最主要的成分，决定细胞黏附的强度。黏附连接涉及VE-Cadherin、连环蛋白以及肌动蛋白等多种蛋白之间的相互作用[2]。相邻细胞间的VE-Cadherin氨基端通过二聚化形成钙黏蛋白簇，其羧基端与膜内侧β-连环蛋白相连，并通过α-连环蛋白与F-肌动蛋白等细胞骨架蛋白连接[5]。正常情况下，VE-Cadherin、连环蛋白及相关蛋白以复合体的形式存在，形成相邻细胞间的相互作用，保持血管内皮的完整性并调控血管屏障功能。由VE-Cadherin 介导的细胞黏附是动态的，受到蛋白磷酸化、内化、肌动球蛋白细胞骨架重组的调控[6]。调节黏附连接对于控制血管通透性和白细胞外渗都具有重要意义。

1·2 血管生成与发育

在胚胎发育过程中，VE-Cadherin 是形成稳定血管结构所必需的，有助于建立内皮细胞极性和形成管腔[2]。缺乏VE-Cadherin 或阻断其功能区，内皮细胞将无法形成功能性的血管系统[7]。纯合突变小鼠胚胎在妊娠中期死亡，由于其严重的心血管缺陷，而部分敲低VECadherin将导致血管出芽受损，且新生血管易发生出血[7]。在成体中，VE-Cadherin 则会抑制血管的无节制生长，有助于形成稳定的血管结构。VE-Cadherin 在血管管腔形成及血管形态的维持中都具有重要作用，但其具体的机制仍有待进一步的研究。

1·3 细胞内信号传导

除参与内皮细胞黏附，调节血管生成与发育，VECadherin 及其相互作用蛋白还参与信号传导。在新生血管中，内皮细胞之间连接不稳定，VE-Cadherin 通过PI3K-Akt 通路，引起FoxO1 磷酸化，减少对Cladin-5转录的抑制，使cladin-5 表达上调，促进细胞间紧密连接的形成[5]。同时，血管内皮生长因子受体2（Vascular Endothelial Growth Factor Receptor 2，VEGFR2）和转化生长因子受体β2 的促有丝分裂和迁移反应增强，有助于血管网络的形成[5]。而在成熟的血管中，VE-cadherin 则通过复杂的信号介导接触抑制，保持细胞静止状态。例如，通过与VEGFR2 相互作用，调节细胞外信号调节激酶1和2，抑制下游增殖信号通路，同时调节蛋白激酶B，增加抗凋亡信号[6]。另外，研究发现VE-Cadherin 的相互作用蛋白如β-连环蛋白、P120 连环蛋白和斑珠蛋白等，都具有转录活性，可通过转位到细胞核中调节转录[2]。

2 VE-Cadherin 在ARDS 中的作用

2·1 控制血管通透性

肺泡上皮和微血管内皮形成肺泡-毛细血管屏障。肺泡-毛细血管屏障的完整性对维持正常肺功能至关重要。VE-Cadherin 介导内皮稳定，调节肺微血管内皮屏障。发生ARDS 时，机体中增多的炎症因子、氧自由基、凝血酶等会引起肺血管内皮细胞活化和损伤，使VECadherin 从复合体中解离，发生磷酸化和内化，导致肺泡毛细血管屏障被破坏，富含蛋白质的液体渗漏到肺泡中，引起肺泡水肿，进一步发展为ARDS[8]。动物实验也证实了VE-Cadherin 的作用。给小鼠注射VE-Cadherin 抗体导致了肺血管通透性增加，肺间质水肿，呈现出类似于ARDS 的组织学改变，而通过调控VE-Cadherin 及其调节蛋白，则能够改善小鼠的肺泡水肿[9]。

2·2 控制白细胞外渗

研究发现，VE-Cadherin 复合体的染色在单核细胞跨内皮迁移处发生局部丢失，而VE-Cadherin 抗体可以阻止单核细胞跨内皮迁移[10]。在细胞连接处，运动的VE-Cadherin 被认为是引起白细胞外渗的原因之一。Shaw等[11]人利用实时成像显微镜观察到白细胞与内皮细胞接触时，VE-Cadherin 向旁边移动形成间隙，白细胞迁移后VE-cadherin 回到原位，间隙迅速闭合。白细胞通过细胞间黏附分子-1 黏附到内皮细胞上，含SH2 的蛋白酪氨酸磷酸酶诱导VE-Cadherin 中Y731 的去磷酸化，随后AP2 介导VE-Cadherin 的内吞，促进白细胞外渗[6]。VECadherin 的酪氨酸突变体抑制白细胞外渗也证实了VECadherin 在其中的作用[12]。

2·3 调节炎症

细菌、病毒等病原体入侵机体，激活机体免疫系统，引起巨噬细胞、中性粒细胞等活化和迁移，释放大量炎症因子、趋化因子和炎症介质以抵抗病原体的入侵。这些物质进入血液循环以后，经过复杂的炎症细胞和炎症因子网络，可能导致炎症失控，放大炎症效应，损伤细胞，如肺血管内皮细胞、肺上皮细胞和淋巴细胞等，促进ARDS 的发生发展[1]。炎症会损伤肺血管内皮细胞，诱导VE-Cadherin 及相关蛋白的酪氨酸磷酸化，导致VE-cadherin 复合体丧失正常的形态结构，削弱血管内皮屏障功能，加重炎症。具体来说，炎症介质如血管内皮生长因子（VEGF）和组胺等，通过诱导VE-Cadherin 中Y685 的磷酸化增加血管通透性。最近的研究也表明，白细胞介素-1β 也参与了ARDS 肺血管的损伤，并且是通过减少cAMP 生成和转录因子cAMP 效应元件结合蛋白的表达，从而降低VE-Cadherin 的表达，破坏血管内皮的完整性[13]。Sirt3 缺乏引起动物模型微血管屏障的破坏，加剧肺部炎症，而Sirt3过表达则促进VE-cadherin的表达，抑制炎症反应[3]。

3 VE-Cadherin 在ARDS 治疗中的研究进展

VE-Cadherin 磷酸化在调节血管通透性、白细胞外渗和炎症中具有重要意义。一些黏附连接相关蛋白也参与调节VE-cadherin 磷酸化，例如VEGF、血管内皮蛋白酪氨酸磷酸酶、小分子GTP 酶、纤维母细胞生长因子等[5，7]。间充质干细胞被证实对ARDS 有益，研究发现其释放的VEGF 在其中发挥主要作用，敲低VEGF 基因将显著降低间充质干细胞的治疗效果[14]。转录因子HIF2α 诱导血管内皮蛋白酪氨酸磷酸酶的表达，促进VE-Cadherin的去磷酸化，减少VE-Cadherin 内吞，保护内皮屏障功能[15]。RAB26 是一种新发现的小分子GTP 酶，可参与调节内皮细胞通透性。RAB26 缺失会引起SRC 磷酸化上调，后者磷酸化VE-Cadherin，破坏血管内皮细胞黏附连接的完整性和内皮屏障功能[16]。血管生成素-1 也被发现可以通过调节PI3K-Akt 通路减少小鼠肺组织VE-cadherin磷酸化，从而改善内皮屏障功能[17]。目前，VE-Cadherin相关药物对ARDS疗效的研究还停留在动物及细胞阶段，其具体机制仍有待进一步研究，且尚未进入临床。

4 小结与展望

微血管内皮屏障功能障碍是ARDS 的主要病理生理学特征，可诱导毛细血管渗漏和水肿，进一步加剧炎症损伤，从而导致ARDS 的高发病率和致死率。由VECadherin介导的细胞黏附在血管内皮屏障中起主要作用。目前，相关研究已经发现了基于VE-Cadherin 调控血管内皮屏障这一新型治疗方案，虽然仅在ARDS 的动物及细胞模型中进行，且详细机制尚未被完全阐明，但也提示了VE-Cadherin 在ARDS 治疗中的潜力。总之，基于VE-Cadherin 的治疗可能成为临床治疗ARDS 的新方向，有待进一步探究。