皮膚撕脫傷與血管內皮細胞凋亡

李向東　魯開化

［中圖分類號］R641［文獻標識碼］A［文章編號］1008-6455(2001)01-0-0

當今社會，由于車禍及其他機械性外傷數量猛增，皮膚撕脫已成為整形美容外科領域的重要研究課題，研究表明^〔1〕，皮膚撕脫傷所致的皮膚血管損傷和壞死，除與皮膚血管的直接損傷有關外，一個重要的原因就是繼發性血栓形成。隨著研究的深入，發現血管內皮細胞(簡稱VEC)凋亡的加速可能是又一個不可忽視的血栓形成因素。細胞凋亡是指一定生理和病理條件下，自身內部特殊基因程序發生了改變，出現了程序性細胞死亡。因此，正確地理解VEC凋亡的發生發展規律，對尋找保護血管內皮的措施具有重要的意義?，F就VEC的凋亡綜述如下。

1血管內皮細胞凋亡后形態學改變1991年Bobaye等^〔2〕采用蘇木素和伊紅染色，電鏡觀察VEC凋亡時發現細胞形態學發生如下改變：細胞為圓形，細胞膜泡狀突起，胞漿內質網、線粒體腫大，粗面內質網脫顆粒，細胞核染色質固縮、裂解，細胞器皺縮，橋粒、半橋粒等細胞間連接喪失，微絨毛消失，胞漿膜向細胞內深陷，將細胞分成多個大小不等的不連接續凋亡小體。凋亡小體是內有細胞器和核質成分，外有胞漿膜包裹的小體，是細胞凋亡的重要特征。

2缺血再灌注時的氧自由基、鈣離子誘導的VEC凋亡

2.1氧自由基誘導的VEC凋亡VEC易受氧自由基和過氧化物(H₂O₂)的損傷。以往研究H₂O₂對VEC的損傷主要是高濃度H₂O₂的直接毒性，但De Bomo等^〔3〕通過低濃度的H₂O₂對主動脈EC的影響發現：低濃度的H₂O₂引起的VEC凋亡比高濃度H₂O₂引起的VEC死亡影響的更加明顯，因為血管壁上的凋亡細胞影響VEC再生，血管壁損傷又增加白細胞粘附的機會。金惠銘^〔4〕也用低濃度(0～100μMol)H₂O₂對體外培養的大鼠肺微血管的作用進行了研究，認為低濃度H₂O₂對VEC產生的是遲發性損傷效應-凋亡。24h，其表現為EC增殖活性有劑量依賴性抑制，EC本身出現了核固縮、細胞收縮和不典型的凋亡小體，同時流式細胞儀DNA測定發現一典型的凋亡峰。De Bono等^〔5〕用自由基清除劑NMHH對抗氧化氫引起的VEC凋亡發現，VEC暴露于50～100μMol/L的H₂O₂ 10min～60min時，50μmol/L～200μMol/L的NMHH能阻止VEC凋亡的發生，這說明自由基清除劑有防止VEC凋亡和缺血再灌注損傷時的保護作用。

2.2Ca〔2+〕誘導的VEC凋亡缺血再灌注損傷后血液及VEC內Ca2+增加。Geeraerte等^〔6〕在研究自由基對VEC的損傷時認為胞漿游離Ca2+水平升高的結果是作為第二信使激活了在細胞凋亡過程中起重要作用的Ca2+依賴性核酸內切酶。此外，Funuya等^〔7〕用Ca2+依賴性ATP酶抑制性與非激素依賴性前列腺癌細胞作用，也獲得了同樣的結果。但也有不同的報道，檢測細胞內Ca2+的增高，而其增高與DNA的降解無關，細胞內Ca2+的水平比體外實驗時激活Ca2+/Mg2+-Enase所需者低100～1000倍〔8，9〕。因此，細胞內Ca2+增高誘導的細胞凋亡機制可能是復雜的，所采取的細胞類型不同和誘導的細胞方法、條件不同，可能得出不同的結論。有人提出，細胞內Ca2+誘導細胞的凋亡更多的是參與了信息傳遞，即Ca2+與鈣調節蛋白(CaM)結合，激活了CaM，活化的CaM又激活CaM依賴性蛋白酶(CaM-PK)，而CaM-PK又可以激活磷酸脂酶(PL)的磷酸化，同時細胞內Ca2+的增高又可激活胞膜Ca2+-ATPase啟動Ca2+的外流，從而引起H+反向流動，使細胞酸化，激活DNaseⅡ，促使細胞凋亡〔10〕?？梢?，VEC凋亡與細胞內的Ca2+密切相關。各種不同刺激信號通過復雜的信息傳遞途徑引起細胞內Ca2+的變化。這種變化取決于細胞類型的不同和刺激信號的差異，但核酸內切酶的激活以及基因組DNA的特征性降解是細胞凋亡的重要步驟。

3細胞因子誘導的VEC凋亡

3.1腫瘤壞死因子(TNF)誘導的VEC凋亡TNF分TNFα和TNFβ，以細胞膜結合型和可溶型兩種形式存在。TNF對敏感細胞的凋亡效應是通過與細胞膜上特異性受體(TNFR，主要是TNFR₁)結合后，觸發細胞內信號轉導，介導細胞凋亡和激活核轉錄因子NF-kB〔11〕。Haimovitz-Friedmen等〔12〕也有類似的報道，認為TNF作用于跨膜受體后，引起鞘磷脂水解，產生細胞內神經酰胺，再作為細胞凋亡的胞內信號，誘導VEC凋亡。在誘導VEC凋亡中，Robaye等^〔2〕在原代培養的豬主動脈EC中加入人重組TNF(2000u/ml)，孵育4h，結果9.4%VEC凋亡，DNA碎片定量為11%，而8h凋亡的細胞數達到22%，DNA碎片定量為20%，具有明顯時間依賴性，同時，應用失活的人重組TNF或抗人重組TNF抗體，能夠阻止TNF誘導的VEC凋亡。有的物質在TNF誘導的VEC凋亡時具有協同作用，如蛋白質合成抑制劑放線菌酮〔13〕；能夠抑制TNFα誘導下兩種保護性蛋白的合成，使細胞的活力下降，同時對TNF細胞毒作用不敏感的細胞出現凋亡，或對TNF敏感的細胞出現更強的凋亡效應。也有的具有抑制作用，如肺泡Ⅱ型細胞釋放的熱穩定多肽〔14〕。由此可見，TNF具有多種生物學活性，不僅增加白細胞與EC間的粘附，而且可以誘導VEC的凋亡。

3.2蛋白激酶C(PKC)誘導的VEC凋亡PKC在細胞增埴、分化、信號傳遞、腫瘤發生等生理和病理過程中發揮著作用，在細胞凋亡過程中也為一重要的參與細胞活動、轉導細胞內生物信號的物質。PKC的作用主要是促進細胞的增殖和分化，抑制細胞的凋亡，其信號傳遞的機制附圖。

PKC接受外來的信號活化具有多種途徑，其中最主要的途徑是接受外來信息產生的二乙酰甘油(DAG)，DAG再活化PKC〔15〕。這種剌激物可以通過酪氨酸蛋白激酶(PTK)活化磷酸酶C(PLC)或磷酸酶A₂(PLA₂)，或者通過剌激性G蛋白(GS)途徑活化PLC。而PLC能催化4，5-二磷酸肌醇磷脂(PIP₂)水解產生1，4，5-三磷酸肌醇(IP₃)和DAG，IP₃可使Ca2+從細胞內中釋放出來，從而使Ca2+和DAG激活PKC。細胞外信號也可以活化磷酸酶D(PLD)，再通過活化磷脂酰膽堿(PC)產生DAG，而活化PKC。外來信號激活PTK后，也可通過PLA₂使PC分解成不飽和脂肪酸(FFA)和溶血性磷酸脂酰膽堿(Lysopc)活化PKC。此外，佛波酯、抑制性G蛋白(Gi)以及P21〔ras〕蛋白也可引起PKC的活化〔16〕。PKC活化后的細胞是增殖還是凋亡：一般認為G蛋白的活化因磷酸化而下調，引起cAMP水平的增高而誘導細胞凋亡；但也有報道PKC活化引起細胞內cAMP水平升高而導致細胞增殖和分化〔17〕。如果PKC活化后，轉錄因子如NF-kB磷酸化而解除了其復合物IKB的束縛，那么PKC就促進了細胞的增殖。由此可見，PKC誘導細胞增殖和凋亡是復雜的過程。Fuks等〔18〕在培養的牛主動脈EC內加入bFGF，再用輻射導致EC凋亡時發現，bFGF能阻止細胞DNA斷裂及凋亡，這一作用是通過PKC完成的。bFGF和PTK受體結合后，使PTK從無活性狀態轉變為活性狀態，再通過DAG激活PKC阻止輻射所致的凋亡。用PKC的催化劑PMA和甘油二酯(DG)也能抑制輻射引起的牛主動脈EC的凋亡，其作用機理也是通過激活PKC的途徑完成的〔19〕。在這里，激活的PKC表現的不是細胞凋亡，而是保護作用。這種保護作用在心肌細胞、血管平滑肌細胞等均有報道。用蛋白激酶C(PKC)抑制1-(5-異喹啉磺?；?-2-甲基哌嗪(H-7)和槲皮素對血小板激活因子(PAF)體內作用的影響時發現：特異性PAF受體拮抗劑WEB2086可有效抑制LPS的致死毒性；PAF可誘導小鼠腹腔毛細血管通透性增高(1.0μg/kg)或死亡(25μg/kg)，而PKC抑制劑H-7、槲皮素對二者都具有顯著的抑制作用，說明H-7和槲皮素抑制PAF毒性與保護EC有關；PAF在體內對小鼠的毒性和對微血管的損傷，可能與PKC有關〔20〕。

4其他因素引起的VEC凋亡許多因素可引起VEC凋亡，如細胞內PH值、LPS、輻射、氧化低密度脂蛋白等。細胞內PH值降低可以誘導細胞凋亡，其機制是酸化的細胞環境，容易激活DNaseⅡ誘導凋亡〔21〕，而細胞內pH值的降低對細胞本身也具有直接毒性作用。LPS所致的VEC損傷是以VEC凋亡的形式出現。應用LPS作為急性蛋白反應誘導劑，預先處理主動脈EC，可以誘導細胞凋亡，當加熱或加入亞砷酸鈉鹽時，細胞凋亡更加明顯〔22〕。輻射誘導的VEC凋亡主要發生在Go～G₁期細胞，并不是輻射的細胞直接作用。氧化型低密度脂蛋白(ox-LDL)誘導血管和心內膜EC凋亡是ox-LDL對培養新生小牛主動脈EC及心內膜細胞有損傷作用。VEC及心內膜細胞具有典型凋亡形態學改變，DNA降解呈時間和劑量依賴性〔23〕?？傊?，VEC凋亡的機制復雜，作用的因素多，各種誘導因子和作用機制尚未研究清楚，存在彼此相互矛盾的情況，但有一點是明確的，細胞凋亡在機體的生理和病理過程中發揮著重要作用。

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作者簡介：李向東男，1963年生，1987年畢業于第四軍醫大學，1993年獲醫學碩士學位，1997年入第四軍醫大學西京醫院從師魯開化教授攻讀博士學位。

收稿日期2000-05-10

編輯/姜如蓉