血管内皮细胞的抗血栓作用:抗血小板、抗凝和纤溶作用

血管内皮细胞的抗血栓功能包括合成和释放前列环素(EGI2)、内皮衍生松弛因子来抑制血小板聚集,合成和分泌抗凝血酶Ⅲ、结合肝素,分泌肝素样黏多糖,参与蛋白C系统的抗凝,合成和释放纤溶酶原活化剂,对纤溶成分进行装配并增强其活性,以达到其抗血栓的作用。

内皮细胞的抗血小板作用

PGI2

PGI2是内皮细胞合成和释放的花生四烯酸的代谢产物,是一种强烈的血管扩张剂和血小板抑制物。PGI2和血小板膜上特异的受体结合,刺激腺苷酸环化酶,使血小板内cAMP增多,从而抑制血小板形态的改变、血小板的聚集和释放;抑制vWF、纤维蛋白原和血小板表面特异性受体的结合;还可抑制血小板的促凝活性。当血管内产生凝血酶后,内皮细胞受到刺激产生PGI2,也反过来抑制凝血酶诱导的血小板聚集,从而进一步地防止血小板的过度聚集,防止血栓形成。高浓度PGI2也可抑制血小板黏附到内皮下组织,特别是抑制活化血小板的这种黏附作用,切变率越高,抑制作用越强。在微血管中因为切变率最高,其抗血栓形成的作用最强。

PGI2半衰期只有6分钟,它和载脂蛋白A- I结合可使半衰期延长5倍。PGI2的合成和分泌受多种因素影响,凝血酶是刺激内皮细胞合成PGI2的主要诱导物质。胰蛋白酶、组胺、缓激肽、急性缺氧、脂蛋白(特别是高密度脂蛋白)、纤维蛋白、血管紧张素I、血栓素X2(TAX2)、硒、免疫损伤、活化的补体成分、激肽释放酶、IL- 1、IFN-α和γ、上皮生长因子(epidermal growth factor,EGF)、TGF-α和β、肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF)、切变力改变、乙醇等也证明具有刺激内皮细胞合成PGI2的作用。ATP、ADP、血小板活化因子(platelet activator factor,PAF)、内皮素、血管合成素(angiogenin)、脑啡肽、P物质、神经激肽(neurokinin)、白三烯(C4、D4和E4)、脂氧素(lipoxin)、硫酸镁等也可刺激内皮细胞合成PGI2。此外,活化的中性粒细胞也促进PGI2的合成。平滑肌细胞在血小板释放的PDGF和5-HT的刺激下,也能产生PGI2。当血管内皮细胞受损、平滑肌移至内膜时也有一定的防止血栓形成的能力,但是平滑肌合成的PGI2要比内皮细胞少得多。内皮细胞还可使血小板释放的内过氧化物转变为PGI2

PGI2合成抑制物包括:FGF、纤溶酶、内皮衍生松弛因子(RDRF)、某些药物如非甾体消炎药(吲哚美辛)、阿司匹林、环孢素(cyclosporine)等可通过抑制环氧化酶活性而抑制PGI2的产生。米诺地尔(minoxidil)可抑制PGI2合成酶的活性,尼古丁抑制PGI2的释放。活化的血小板通过释放钙蛋白酶(calpain)也可抑制PGI2的释放。

硫酸乙酰肝素蛋白多糖(HSPG)

内皮细胞能合成和表达HSPG,HSPG的结构中含有一个核心蛋白(core proteins),由50~150个双糖组成的葡糖胺聚糖(氨基葡糖聚糖)以共价键连接。葡糖胺聚糖的侧链结构不一,与肝素相似,交替出现N-硫酸或N-乙酰氨基葡糖残基(仅有6- O或3- O酯基团,或两者都有)、D-葡萄糖醛酸及L-艾杜糖醛酸(有或无2- O-硫酸酯)。来自鼠微血管内皮细胞的HSPG cDNA已经克隆,进一步研究发现目前已知的HSPG有两种形式:即具有抗凝活性的HSPG和不具有抗凝活性的HSPG。前者占5%,具有结合抗凝血酶(antithrombin,AT)并加强AT的抗凝作用;后者占95%,一般情况下不具有抗凝活性。两种HSPG的核心蛋白分子量分别为50kDa和30kDa,两者的跨膜区和胞内氨基酸序列高度同源,而胞外区则不一致。HSPG的核心蛋白和内皮细胞合成的硫酸乙酰肝素结合形成完整的HSPG分子。

HSPG主要位于内皮下基底膜和内皮管腔表面。内皮细胞表面上的HSPG一方面作为受体调节血液和组织之间的物质交换,另一方面因为硫酸乙酰肝素带有强烈的负电荷,血小板表面也带有负电荷,因而阻止了血小板黏附到正常的内皮细胞上。HSPG还能使AT募集到内皮细胞表面,构成内皮细胞的一个重要抗凝成分。

内皮衍生松弛因子(EDRF)

EDRF确切的化学本质尚未阐明。多数学者认为EDRF和氧化亚氮(NO)是同一物质。EDRF很不稳定,血浆半衰期只有6~50秒。EDRF在抑制血小板聚集时,血小板内的cAMP水平并未升高,而cGMP水平却升高,进一步研究发现EDRF能被氧或超氧NO2灭活;酸化NO对实验性血管装置产生与EDRF相似的药理作用,能被血红蛋白抑制,超氧化物歧化酶(SOD)可使之增强。基于此结果,Furchgott推测EDRF的本质可能是NO。NO可使平滑肌松弛,刺激血小板鸟苷酸环化酶,使cGMP水平升高而抑制血小板聚集。除凝血酶外,腺嘌呤核苷酸、血管紧张素、缓激肽及多种饱和或不饱和脂肪酸也可以刺激内皮细胞产生和释放EDRF。EDRF和PGI2都由血管内皮细胞产生,两者的生物学作用相似。Moncada等发现EDRF的抗血小板作用也能被低于效应值浓度的PGI2所加强;同样,PGI2的抗血小板作用也能被低于效应值浓度的EDRF加强。说明PGI2和EDRF在抗血小板聚集作用方面存在着协同作用。他们还发现用小剂量的缓激肽刺激内皮细胞后能抑制血小板的聚集反应,但此时血管内皮细胞产生的PGI2与EDRF的量均极少,认为不可能独自发挥抗血小板的作用。例如预先用吲哚美辛(消炎痛)进行处理内皮细胞,抗血小板的作用也被抑制,表明内皮细胞受到刺激后释放的抗血小板聚集物质中也包含了PGI2和EDRF两个方面所发挥的协同作用。

13-羟-十八碳二烯酸

13-羟-十八碳二烯酸(13- hydroxy- octadecadi-enoic acid,13- HODE)。13- HODE是内皮细胞亚油酸(linoeic acid)衍生物,它是血小板黏附、聚集和TAX2生成的强烈抑制剂,同时可诱导PGI2生成。与促进PGI2的合成的作用相反,凝血酶、A23187、胰蛋白酶可抑制内皮细胞合成13- HODE。13- HODE确切的作用机制仍不清楚。体外实验发现:13-HODE和玻璃连接蛋白受体(αvβ3)共同存在于未受刺激的内皮细胞颗粒结构内,而在受刺激后的内皮细胞内找不到13- HODE,推测13- HODE可能参与调节玻璃连接蛋白受体功能。13- HODE也存在于内皮下基底膜,与防止血小板黏附到基底膜有关。

腺苷

ADP是一种重要的血小板诱聚剂,ATP则可扩张血管和对抗ADP的血小板诱聚作用。活化的血小板和内皮细胞均可释放ADP和ATP,内皮细胞同时具有调节ADP和ATP的作用。内皮细胞能迅速分解ADP、ATP变成AMP和腺苷,后者是一种强烈的血小板功能抑制剂,但这一过程又可被ADP抑制。内皮细胞还可摄取外源的腺苷生成ATP。低糖和低氧血症可刺激内皮细胞释放腺苷。双嘧达莫则抑制内皮细胞摄取腺苷,从而提高血浆腺苷水平。

内皮细胞的抗凝作用

蛋白C系统

蛋白C(protein C,PC)是肝脏合成的一种维生素K依赖蛋白质。PC、凝血酶调节蛋白(thrombomodulin,TM)、蛋白S(PS)和活化蛋白C抑制物(APCI)一起构成蛋白C系统。PC要发挥抗凝作用首先必须被活化。生理情况下,凝血酶是唯一的PC激活物。活化蛋白C(APC)抗凝作用主要是:通过蛋白水解作用灭活因子(F)Ⅴa、FⅧa。PC和APC、FⅤa形成复合物后和磷脂形成PCAPC- FⅤa-磷脂复合物,或PC先与APC磷脂结合,再与FⅤa结合,形成相同的复合物使FⅤa失去活性。APC抑制物也是肝脏合成的一种单链蛋白质,分子量57kD。APCI和APC结合成复合物,从而抑制APC灭活FⅤa和FⅧa的作用。如果同时存在磷脂和Ca2+则FⅤa灭活加速。由于APC可使结合于血小板表面的FⅤa灭活,故可使FⅩa失去高亲和力结合部分,从而加强了抗凝效果。另外,APC可以和纤溶酶原活化剂抑制物- 1(plasminogen activator inhibitor- 1,PAI- 1)形成复合物,抑制其功能,从而促进纤溶活性。

血管内皮细胞能合成和分泌PS。PS是APC的辅因子,它可加速APC对FⅤa的灭活作用。PS在Ca2+的介导下与带有负电荷的磷脂表面有很高亲和性,而APC灭活FⅤa、FⅧa、Ca2+必须有磷脂的参与,使PS与APC形成复合物,APC- PS-磷脂复合物对FⅤa- FⅧa- Ca2+复合物灭活作用能明显增强。

TM是凝血酶的受体和辅因子。人类TM的基因长3. 7kb,无内含子。基因位于第20号染色体上。大多数TM(99%以上)在毛细血管内皮细胞上。经免疫组织化学分析证明,人体组织中除中枢神经系统以外的所有血管及淋巴管内皮细胞都含有TM。人类血小板中也有TM。每个血小板含有60 个TM分子,而每个内皮细胞有3万~10万个TM分子。血清中TM含量约为20ng/ml,其结构可能是内皮细胞中的TM去掉丝氨酸、苏氨酸区、跨膜区及胞质尾部区之后的部分。凝血酶和内皮细胞膜表面的TM结合后可大大加强其激活PC的作用。组胺可刺激TM的表达,而内毒素、IL- 1、TNF和低氧血症可通过抑制内皮细胞TM的转录而降低TM激活PC的作用,IL-4则可逆转这种作用。通过与凝血酶的结合,TM还能够抑制凝血酶对大分子凝血蛋白质的酶解作用(如对纤维蛋白原)、激活作用(如FⅤ和FⅫ)和对PS的灭活作用。此外,TM也抑制凝血酶原激活为凝血酶,并加速凝血酶被AT灭活。

抗凝血酶(AT)

AT主要由肝脏、血管内皮细胞合成产生,巨核细胞也产生部分AT。AT是一种多功能的丝氨酸蛋白酶抑制物,除抑制凝血酶外,对FⅩa、FⅨa、FⅪa、FⅫa等以及纤溶酶、胰蛋白酶、激肽释放酶等也有抑制作用,是人体主要的内源性生理抗凝物质,活性约占整个抗凝血酶活性的70%。AT和凝血酶形成1:1的复合物以灭活凝血酶。也有学者认为:AT-凝血酶复合物形成后又立即结合于玻璃连接蛋白分子上的肝素部位,形成一个AT-凝血酶-玻璃连接蛋白三联体复合物,使凝血酶丧失活性。肝素可作用于AT的精氨酸残基,改变AT的分子构型,加速AT灭活凝血酶的作用。内皮细胞通过下列机制调节AT的作用:①内皮细胞表面的HSPG可和AT结合,加速其灭活凝血酶的作用。IL- 1和TNF-α可抑制内皮细胞HSPG的合成,降低AT和内皮细胞的结合。活化的血小板释放内糖苷酶(endoglycosidase)和PF4,前者可降解膜表面硫酸乙酰肝素,或者中和肝素,从而阻断内皮细胞加速AT灭活凝血酶的过程。②体外实验证明,内皮细胞具有清除AT-凝血酶-玻璃连接蛋白三联体复合物的作用。

组织因子途径抑制物

组织因子途径抑制物(tissue factor pathway inhibitor,TFPI)。TFPI是内皮细胞合成的单链蛋白质,定位于第2号染色体。蛋白质分子有2种形式,分子量分别为40kDa和33kDa。TFPI的结构中有3 个Kunitz类(牛胰蛋白酶抑制物)抑制性结构区域。在血浆中TFPI大部分与脂蛋白结合,故曾称为脂蛋白相关凝血抑制物(lipoprotein associated coagulation inhibitor,LACI)。

TFPI的主要抗凝作用是在Ca2+存在下和FⅩa、FⅦa、组织因子(TF)形成一个四联体复合物,从而抑制外源性凝血途径。FⅩa- FⅦa- TFPI- TF复合物的形成可能通过两种方式:其一是FⅩa- FⅦa- TF先形成复合物再和TFPI结合。其二是TFPI先和FⅩa形成复合物再结合到FⅦa- TF复合物上。

正常人血浆中TFPI水平约为113μg/L(60~180μg/L)。内毒素、IL- 1、TNF-α可刺激内皮细胞合成和释放TFPI。输入肝素不仅可以增加血浆TFPI水平,而且可增加TFPI的抗FⅩa的作用。白细胞释放的弹性蛋白酶可降解TFPI,从而降低TFPI和FⅩa的结合,故可抑制TFPI的抗凝作用。

内皮细胞的纤溶作用

内皮细胞对纤溶系统具有调节作用;内皮细胞合成和分泌多种成分,内皮细胞膜提供了纤溶成分相互作用的场所。

纤溶酶原活化剂有2种形式,即尿激酶型纤溶酶原活化剂(u- PA)和组织型纤溶酶原活化剂(t- PA)。u- PA分子量为54kDa,由一个EGF区、一个环状区(kringle)和一个丝氨酸蛋白酶区组成。u- PA和纤维蛋白的亲和力低,所以u- PA的纤溶过程并不只局限于血栓的局部。t- PA的分子量为72kDa,由一个指状区(finger domain)、一个EGF区、两个环状区和一个丝氨酸蛋白酶区组成。其中指状区和第2个环状区与纤维蛋白结合有关,决定了t- PA对纤维蛋白有较高的亲和性,使t- PA能在纤维蛋白表面激活纤溶酶原,在局部发挥纤溶作用,这是t- PA纤溶作用的一大特点。在体内,内皮细胞只含有t- PA,体外培养发现内皮细胞能同时合成和分泌u- PA和t- PA。凝血酶、组胺、血流切变力可刺激内皮细胞释放u- PA和t- PA。而IL- 1、TNF-α、纤溶酶、α-维生素E可降低内皮细胞t- PA的释放。内皮细胞表面存在纤溶酶、纤溶酶原、u- PA和t- PA受体。u- PA、t- PA和内皮细胞受体结合能增加其激活纤溶酶原的效果,而结合的纤溶酶原更容易被激活。

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