血管内皮细胞的促血栓形成

血管内皮细胞的止血功能是多方面的,内皮细胞可分泌内皮素(ET)使血管平滑肌收缩,产生PAF,激活血小板。此外,内皮细胞还通过其所产生的促凝因子如组织因子,促进血液凝固,形成血栓;或产生如纤溶酶原活化剂抑制物(PAI)等因子,使已形成的血栓不被溶解,有利于血栓形成。

产生缩血管物质——ET

ET是1998年由Yanagisawa和Masaki等从猪主动脉内皮细胞中发现的一种缩血管肽。ET不仅具有强大的血管收缩作用,而且还具有促进血管平滑肌细胞增殖的能力。ET有3种异构体,即ET1、ET2、ET3,缩血管效应ET1 = ET2>ET3。ET主要来源于血管内皮细胞,是由21个氨基酸组成的短肽,缺氧、失血、高血钙、高血钠、高血糖、凝血酶、酸中毒和血管内皮细胞受牵拉等均可促进ET基因表达和释放。另外,许多细胞因子可调节ET释放。ET主要是通过增加细胞内Ca2+浓度发挥作用。ET与细胞膜上特异性受体结合,与G蛋白耦联,并通过G蛋白使磷脂酶C激活,而活化后催化膜内侧的磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸水解生成甘油二酯和三磷酸肌醇,并且前两者均可充当第二信使,迅速、大量活化胞质网内结合Ca2+,使胞质网内Ca2+浓度迅速、大幅度增高。

ET与ET受体(ET receptor,ETR)结合还可通过G蛋白介导途径,使细胞膜上电压依赖性钙通道开放,促进细胞外Ca2+浓度增加,从而使平滑肌细胞收缩。ET与ETR结合还可激活磷脂酶A2,活化的磷脂酶A2可促进PGI2及TXA2的生成并发挥生物效应。目前ETR主要有两个亚型,即ETRA和ETRB。ETRA主要分布于血管平滑肌上,与ET1特异性结合,ETRA兴奋时血管收缩。ETRB主要分布于血管内皮细胞及心房细胞,ET1、ET2、ET3均可与ETRB结合,其兴奋可促使NO、PGI2释放而使血管扩张。ET发挥作用时,首先与ETRB结合引起血管一时扩张,但随着与ETRA结合增加而发挥强大的、持久的收缩效应。ET是血管内皮细胞受损的分子标志物。

促血小板的活化

正常情况下,血小板不会黏附到完整的内皮细胞上。当血管壁受到损伤或在实验中人为地去掉血管内皮层,血小板立即黏附到暴露的内皮下组织,发生聚集和释放反应。内皮下的Ⅳ、Ⅴ型胶原和微纤维可引起血小板聚集和TXA2释放,而层黏蛋白、弹性蛋白和HSPG不具有这种作用。另外,内皮下的vWF、玻璃连接蛋白、纤维连接蛋白、TSP等也与血小板的结合和活化有着密切的关系。内皮细胞通过合成下列因子促进血小板的活化。

vWF

vWF主要在内皮细胞合成,首先形成分子量为250kDa的前体。前体经过糖化形成分子量为275kDa的二聚体亚单位,亚单位再修饰成220kDa的亚单位,然后聚合成二硫键相连的多聚体并储存于Weibel- Palade小体内。内皮细胞分泌多种形式的vWF,包括vWF前体、二聚体亚单位和多聚体。未受刺激的内皮细胞主要分泌前两者。当A23187、凝血酶等刺激内皮细胞时,则释放多聚体vWF。血浆中的vWF以不均一的多聚体形式存在。体外研究发现,多聚体vWF主要结合于无胶原的细胞外基质。vWF与FⅧ、胶原、肝素、血小板膜糖蛋白(GP)Ⅰb、GPⅡb-Ⅲa的结合区域已经阐明。它对血小板的作用是促进血小板在内皮下黏附,因能与GPⅠb-Ⅸ和内皮下胶原结合,成为血小板黏附在内皮下的桥梁。vWF还能黏附于刺激的内皮细胞,这一作用是通过内皮细胞表面玻璃连接蛋白受体和vWF分子上的精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(RGD)位点结合而实现的。vWF的另一功能是保护FⅧ的活性,还能稳定FⅧ的mRNA,促进FⅧ的合成和分泌。此外,vWF和纤维连接蛋白可与GPⅡb-Ⅲa结合,诱导血小板聚集。

多种因素调节内皮细胞合成和释放vWF。雌二醇、葡萄糖、纤维蛋白、噻氯匹定(ticlopidine)、血流切变力、机械损伤、放射线、补体等可使vWF合成和释放增加;而地塞米松、α-维生素E则抑制其合成和释放。凝血酶、A23187、补体C5b- 9、佛波酯(PMA)、IL- 1、TNF-α、淋巴毒素、内毒素、病毒等刺激内皮细胞短时间释放vWF,可能是已经贮存于Weibel- Palade小体内的vWF释放。而长期将内皮细胞暴露于IL- 1、PMA、IFN-γ和凝血酶则抑制静息条件下vWF长时相(long- term)释放。

PAF

PAF是多种细胞内磷脂代谢产物,是一种强烈的血小板活化剂和炎症介质。它可由多种细胞产生,如内皮细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞、单核细胞、肺泡巨噬细胞,血小板在凝血酶和胶原刺激下也可以释放PAF。PAF是迄今所知最强的血小板诱聚剂。PAF不仅可以活化血小板,同时作为一种较强的炎症介质,对多形核白细胞、单核细胞等有趋化作用,能引起多形核白细胞和内皮细胞结合,集中于炎症区并使之脱颗粒。PAF还可以引起血管通透性增加和血压降低。凝血酶、加压素、血管紧张素Ⅱ、IL- 1、TNF-α、白三烯C4和D4、组胺、缓激肽、ATP、过氧化氢等可刺激内皮细胞合成PAF。PGI2则可以抑制PAF的合成;另一方面,内皮细胞也可通过摄取PAF,去掉乙酰基而清除PAF。

TXA2

TXA2是由血小板磷脂-花生四烯酸衍生而来。具有收缩血管、促进血小板聚集、黏附和活化的作用。除血小板外,内皮细胞也能合成和释放TXA2,其数量比合成的PGI2要少得多。凝血酶、ATP、ADP、低密度脂蛋白、白三烯B4和D4、利钠多肽可刺激内皮细胞合成TXA2。TXA2本身能刺激内皮细胞表达TXA2受体,同时增加PGI2合成。内皮细胞合成和释放的TXA2,可能部分拮抗PGI2和EDRF的作用。TXA2半衰期为30秒,可很快转化为无生物活性的血栓素B2(TXB2),它是测定血小板活化的指标。

促凝作用

组织因子(tissue factor,TF)

TF又称组织凝血活酶或组织凝血活酶因子,即FⅢ。TF是内皮细胞合成的膜结合糖蛋白。当然,许多组织细胞可以合成大量TF。正常情况下TF存在于血管的外膜组织中,血管受损时进入血液,而内皮细胞不表达TF活性。当血管壁受损或内皮细胞受刺激时,内皮细胞合成和表达大量TF,促进血液凝固。TF和血浆中的FⅦa结合,在Ca2+存在下加速FⅦa活化FⅩ,同时活化FⅨ。FⅩa又反馈性地活化FⅦ变成FⅦa,内皮细胞、FⅧ和FⅨ加速这一反馈过程。

多种因素参与调节内皮细胞合成和表达TF。凝血酶、内毒素、PMA可增加TF活性。IFN-γ、血流切变力增加内皮细胞表达TF。IL- 1、TNF、免疫复合物等均可诱导内皮细胞产生TF。

FⅤ

FⅤ分子量为330kDa,血浆中以单链形式存在,由内皮细胞和肝细胞合成。半衰期为12小时,活化的FⅤ(FⅤa)是由重链和轻链组成的二聚体。FⅤa主要作为辅因子,加速FⅩa使凝血酶原变成凝血酶。内皮细胞不仅能合成FⅤ并在膜表面表达该因子,还能结合外源性FⅤ。钙依赖的蛋白酶(如凝血酶)可激活FⅤ。机械损伤能够促进内皮细胞表达FⅤ,同型半胱氨酸(homocysteine)处理的内皮细胞可加速内皮细胞分泌的FⅤ活化。

FⅨ和FⅩ

内皮细胞有结合FⅨ、FⅨa、FⅩ、FⅩa的能力。内皮细胞上的FⅨ/FⅨa受体为一分子量为140kDa的蛋白质。在Ca2+存在下FⅨ与受体结合,结合部位是FⅨa第一个EGF区和谷氨酸(Gla)区。这一结合能被FⅨ或FⅨa所阻断,但不被FⅩ、凝血酶或凝血酶原阻断。结合后的FⅨ可被FⅪa和TF-Ⅶa复合物活化。结合状态的FⅨa比液相中的FⅨa高3倍。FⅤ、FⅧ、FⅩ可促进FⅨ和内皮细胞结合并可增加FⅨa的活性。

FⅩ也能结合到内皮细胞,培养的内皮细胞尚未融合时与FⅩa的结合力较融合的内皮细胞强6倍。结合的FⅩ可能被内皮细胞吞饮摄入胞质内而不被降解,并可重新出现在细胞膜上,而活化后的FⅩa则被摄入胞质内,在溶酶体中被降解,这一过程可能是内皮细胞清除FⅩa的方式。低氧血症可刺激内皮细胞膜活化FⅩ。内皮细胞结合FⅨ/FⅨa、FⅩ/FⅩa的意义在于使凝血过程局限化,限制活化凝血因子进入全身循环。

纤维蛋白原和纤维蛋白

内皮细胞不合成纤维蛋白原,当血管受损伤时纤维蛋白原、纤维蛋白可和内皮细胞结合,并沉积在内皮下组织,引起各种细胞(如血小板)的黏附和伸展,以及受体的空间重排,介导细胞与细胞外基质的相互作用,其意义与止血和伤口愈合有关。内皮细胞和纤维蛋白原结合部分主要是整合素αvβ3和一种尚未完全阐明性质的130kDa蛋白质,纤维蛋白原通过α链羧基端572~574位的RGD和内皮细胞结合。纤维蛋白可使内皮细胞的排列紊乱,抑制内皮细胞移动,促发毛细血管形成,并刺激PGI2释放。

高分子量激肽原、FⅪ、FⅫ和激肽释放酶原

高分子量激肽原(HMWK)、FⅪ、FⅫ和激肽释放酶原(prekallikrein,PK)。在生理浓度的Ca2+及锌存在条件下,HMWK通过重链的D3区结合到内皮细胞表面。HMWK和内皮细胞结合对FⅪ的活化以及FⅪa活化FⅨ具有重要意义。FⅫ可和HMWK竞争内皮细胞上的结合位点,缓激肽可增加内皮细胞HMWK结合位点数量。

FⅪ、FⅪa和已经结合与内皮细胞的HMWK结合,形成一个复合物,FⅫa再和复合物结合从而活化FⅪ、FⅪa激活FⅨ直至完成凝血过程。

FⅫ可以和HMWK竞争结合到内皮细胞表面,但其体内活化机制仍不清楚。体外实验发现和细胞结合的FⅫ可通过蛋白降解作用而活化,结合状态的FⅫa可激活PK,使PK变化为激肽释放酶,后者可使和细胞结合的HMWK释放出缓激肽。此外,内皮细胞可分泌FⅫ抑制物。

内皮细胞的抗纤溶作用

内皮细胞分泌和释放纤溶酶原活化剂抑制物(PAI),主要是PAI- 1和PAI- 2。类固醇、内毒素、IL-1、凝血酶及TNF-α刺激内皮细胞合成PAI,缺氧可使PAI释放增加。体外培养过程中,细胞尚未融合时,内皮细胞只能产生少量t- PA,而所产生的PAI量较多。相反,当细胞生长至融合状态,t- PA的形成增多,PAI减少。PAI- 1的抗纤溶作用强,分子量为50kDa,由379个氨基酸组成,能与u- PA和t- PA形成紧密的复合物,从而抑制u- PA和t- PA的活性,而使纤溶活力减低,已形成的纤维蛋白不被溶解,有利于局部血栓形成。PAI- 1也分泌到细胞外基质,PAI- 1和基质的结合可被玻璃连接蛋白固定,其意义可能在于防止某些基质蛋白被t- PA和纤溶酶降解。PAI- 1还可结合到内皮细胞表面,防止过度纤溶。致动脉硬化的脂蛋白因为含有纤溶酶样结构,可阻断纤溶酶原和内皮细胞的结合而抑制纤溶活性。

总之,血管内皮细胞维持血管壁完整性的同时,与循环血液中的凝血因子、抗凝及纤溶成分相互作用,参与凝血和抗凝过程。当血管受损时,局部血管发生收缩,导致管腔变窄、破损口缩小直至闭合。同时,血管内皮细胞活化血小板、诱导血小板黏附、聚集,启动内、外源性凝血途径,经过一系列酶解反应形成纤维蛋白血栓,达到止血目的。而当凝血过程启动、血栓形成的过程中,血管内皮细胞又与机体的抗凝和纤溶系统共同作用,发挥抗血栓形成的作用,防止血栓的过度形成,以保持血流的畅通。

(韩忠朝 李建平)

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