高血壓內皮微粒產生的機制和病理生理學作用*

胡帥帥， 仉紅剛

(北京協和醫學院，中國醫學科學院微循環研究所，衛生部微循環重點實驗室，北京100005)

高血壓是以血壓升高為主要臨床表現伴或不伴有多種心血管危險因素的綜合征，并且是目前多種心、腦、血管疾病的重要病因和獨立的危險因素［1］。大量文獻已證實內皮細胞功能障礙參與高血壓發生發展的病理生理過程［2－3］。因此臨床急需找到一種新型的生物標記物，這種標志物不但可以幫助理解高血壓的發生發展機制而且具有對疾病診斷和預后的價值。近年來發現的內皮微粒(endothelial microparticles，EMPs)，就是一種在促內皮細胞激活或凋亡狀態下釋放出的一種膜樣結構微粒，這種微粒攜帶有大量的內皮細胞表面蛋白和生物信息，是非侵襲性監測內皮細胞功能狀態的潛在標志，而且文獻表明外周血中EMPs水平與許多嚴重心血管疾病診斷和預后有關［4-5］。本文就EMPs概念、特征、形成機制及其在高血壓疾病中的潛在作用等方面的研究進展進行綜述。

1 EMPs的發現與命名

幾乎所有類型的細胞，在被激活或凋亡時，都可以產生一種直徑為1μm左右微小膜結構的囊泡并釋放到外周血液循環中，臨床上稱之為微粒，它包含了前體細胞特有的細胞膜、細胞質和細胞核結構成份。來源于內皮細胞的 EMPs是 Combes等［6］在1999年首先報道的，其大小通常在0．1～1μm，體外實驗時使用腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factorα，TNF-α)刺激人臍靜脈內皮細胞時可以產生這種微粒，因其來源于內皮細胞，故命名為內皮微粒，即EMPs。之后陸續研究發現其它炎癥因子(如白細胞介素1)以及細菌脂多糖、活性氧簇、凝血酶、C-反應蛋白、尿素等均可誘導內皮細胞產生EMPs［7-8］，但迄今，EMPs產生的精確機制尚待進一步研究。

2 EMPs的特征

研究已證實EMPs攜帶有大量的內皮細胞蛋白質分子，如血管內皮鈣黏蛋白、血小板內皮細胞黏附分子、細胞間黏附分子、內皮因子、E-選擇素及整合素αV等，而且在不同的疾病狀態下產生的EMPs會表達不同的特異性表面標記，這些特征可采用流式細胞分析技術檢測出來，目前只有E-選擇素和血管內皮鈣黏蛋白被證明是內皮細胞獨有的特異表型標記外，其它的標記均還可在其它細胞中檢測到，如內皮因子可在單核細胞激活狀態下表達，血小板細胞黏附分子可在血小板表達，細胞間黏附分子同樣在白細胞有所表達。因此鑒定EMPs時需要通過結合多種標記物排除其它細胞來源的微粒。

細胞的活化和凋亡都能使膜磷脂的不對稱分布消失，磷脂酰絲氨酸外化并暴露在細胞膜外面，這個過程同樣體現在內皮細胞發生凋亡或活化產生EMPs時，故EMPs在疾病的發生發展中具有重要意義。EMPs各種抗原的表達與疾病的種類、疾病的過程及機體的狀態密切相關。一般促凋亡誘導產生的EMPs傾向于表達 CD144、CD51/61、CD31、CD105 等表型，其價值在于疾病的診斷，而促激活誘導產生的EMPs更傾向于表達 CD54、CD62E、CD106等表型，其價值在于對疾病的預后評估。盡管EMPs占血漿中的各種細胞來源的微粒的比例最小(約5%～15%)，但由于其可能成為內皮細胞功能狀態的有效標記物而倍受廣泛關注［9-11］。

3 EMPs形成機制

EMPs來源于被激活和凋亡后損傷的內皮細胞，可通過旁分泌或自分泌作用導致血管功能的紊亂。EMPs通過其表面受體或配體與其它細胞接觸，或通過表達微囊泡內的蛋白質分子而引起靶細胞生物學行為和表觀遺傳學改變。EMPs的形成受到一定條件的誘導，其包含的內容物也依賴于誘導和刺激物質［4，12-13］。內皮細胞囊泡化和微粒釋放機制雖然還不很清楚，但普遍認為內皮細胞在各種激活或凋亡因素的刺激下，通過鈣蛋白酶的作用，可使得細胞內質網鈣離子釋放導致細胞內鈣離子濃度突然上升改變了細胞膜的穩定性，并使得磷酯酰絲氨酸外翻，致胞膜的不對稱性消失及細胞骨架蛋白重組，形成EMPs釋放進入血循環［14］。

內皮細胞在激活和凋亡不同誘導下形成EMPs的機制不盡相同。目前研究證明TNF-α、凝血酶，C-反應蛋白等物質均可通過激活內皮細胞途徑產生EMPs［6-8］。其機制為:激活內皮細胞使得細胞外大量鈣離子進入細胞質，使得調控細胞膜磷脂類分布的翻轉酶活性降低，導致細胞膜內分布的磷脂酰絲氨酸暴露于細胞膜外、膜的不對稱性消失及骨架蛋白重組，最終引起 EMP的形成并釋放［10］，其中 TNF-α和凝血酶在激活途徑中參與了不同的信號通路:TNF-α刺激產生的EMPs參與p38 MAPK途徑，而凝血酶刺激產生EMPs參與 ROCK-TRAIL途徑。從p38 MAPK這條途徑探討EMPs的產生機制，主要源于研究發現p38 MAPK在炎癥反應中產生促炎癥因子，這些促炎癥因子在EMPs的過程中占主導作用，在這個過程中，通過TNF-α刺激內皮細胞產生釋放EMPs并引起白細胞介素8和細胞間黏附分子的升高，從而增強炎癥反應，但阻斷這條途徑后不能完全阻斷EMPs的產生，從而表明還有其它的信號通路參與了EMPs的形成并發揮病理生理效應，故其精確機制還需更多的實驗研究［15-16］。ROCK-TRAIL途徑:一些研究從基因的角度出發認為當內皮細胞受到凝血酶刺激后，凝血酶與內皮細胞上的G蛋白偶聯蛋白激酶受體相結合，再通過凝血酶及腫瘤壞死因子超家族成員TRAIL細胞因子介導，并有核轉錄因子NF-κB參與及半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶2(caspase-2)進一步激活ROCK-II，使得內皮細胞內大量轉錄基因表達，同時白細胞介素1及白細胞介素1α通過募集裝配蛋白TRAFL和IRAQ1進一步擴大效應，最終引起EMPs的形成和釋放［17-19］。但是目前尚不完全清楚對不同刺激因子上述這2種途徑是獨立起作用還是協同起作用，或只是在不同的刺激因子引起轉導的信號通路所發揮作用的程度不同。另外，還發現ROCK-1和ROCK-II蛋白也參與內皮細胞凋亡時EMPs的釋放，EMPs來源于內皮凋亡時的主要機制是與胞膜起泡有關，胞膜起泡使得細胞內容物重新動態分布，而且ROCK大量激活導致囊泡的形成通過調節細胞骨架的肌動蛋白和肌球蛋白，并引起各種炎癥介質的表達，最終引起EMPs的釋放［20］。

4 EMPs在高血壓中的作用

4．1 EMPs在高血壓中的表型和數量 迄今研究發現，高血壓患者EMPs的表型主要類型有:CD31+/CD42－、CD31+/annexin V+、CD144+、CD31+/CD42－/annexin V+、CD62E+和 CD144+/CD62E+，其個體表達情況與患者的收縮壓、舒張壓、脈波傳導速度以及糖尿病合并情況密切相關，見表1。

表1 臨床高血壓患者EMPs表型和數量特征Table 1．Phenotypes and quantity of EMPs in patients with hypertension

4．2 EMPs在原發性高血壓中的作用 原發性高血壓是指原因不明確的以動脈血壓升高為主要表現的一種獨立的全身性疾病，它能引起動脈、腦、心和腎臟等器官功能性及器質性損害。雖然迄今對原發性高血壓確切的發病機制尚未完全闡明，但是大量的研究證據證明內皮功能障礙與原發性高血壓的發生發展有著密切的關系，內皮功能障礙更是心血管疾病發生發展的早期標志［28］。內皮微粒是由激活或凋亡的血管內皮細胞產生，因此血漿中內皮微粒的水平與許多心血管疾病有著密切的聯系。近年研究表明在原發性高血壓患者中，血漿中EMP的數量水平明顯高于健康人的基礎水平。在2003年，Preston等［22］發現血漿中EMPs在患有嚴重高血壓的患者中顯著升高，并在高血壓引起的靶器官損傷中扮演了重要的角色。更有文獻報道相對于其它的內皮細胞相關標志物，血漿EMPs是內皮細胞損傷的最直接的產物，而且表型為CD42－/CD31+/CD62E+的 EMPs與平均動脈壓有極大相關性，檢測出表型為CD42－/CD31+/CD62E+的EMPs提示患者存在進行性的內皮細胞損害［29］。另一研究報道了血漿中EMPs水平在高血壓和糖尿病患者中都明顯高于正常人水平，并且可加劇糖尿病患者動脈硬化的發生［24］。亦有文獻報道，與高血壓相比，由糖尿病引起EMPs升高的數量級較高血壓更高［30］，從而更加說明EMPs與全身性血管損傷密切相關。研究者們還發現大量的EMPs釋放會導致血管持續的損傷，表明EMPs的釋放及其作用是一個動態過程［31］。

4．3 EMPs在肺動脈高壓中的作用 肺動脈高壓是由于肺動脈廣泛梗阻或閉塞導致肺血管阻力的進一步升高，進而引起右心負荷增大，最終導致右心衰竭的一種疾病。該疾病致死率高，不給予治療的話診斷后患者生存率不足3年，即使給予治療生存率也不到4年。肺動脈高壓患者早期一般沒有癥狀，一經明確診斷往往到了晚期，因此早期診斷是患者得到及時治療的關鍵。目前，臨床上診斷肺動脈高壓的方法主要包括心電圖、彩色多普勒、右心導管檢查等，這些方法對于早期診斷肺動脈高壓并不特異，而且右心導管檢查是有創性檢查，不是常規的診斷方法，因此亟待一種能夠無創性、早期發現診斷肺動脈高壓的外周血標記物。

大量研究表明，不論何種病因引起的肺動脈高壓，內皮細胞損傷［32］和功能障礙都參與了它的發生發展，內皮細胞通過增加細胞因子和黏附分子的分泌來破壞收縮及舒張血管因子的穩態，促使肺動脈高壓的發生和發展。在肺動脈高壓的發生發展過程中始終伴隨著內皮細胞病理性的凋亡和激活［33］，EMPs就是這種異常的激活和凋亡后損傷的內皮細胞的直接產物。已有研究證明EMPs在肺動脈高壓患者血漿中含量顯著升高［25］，因此EMPs具有診斷肺動脈高壓的潛在價值。

目前為止已經證實與肺動脈高壓有關的EMPs的表型為 CD105+、CD62E+、CD144+和 CD31+/CD42－，其作用機制主要是通過影響肺血管的血流動力學及增加氧化應激使內皮細胞產生一氧化氮減少而導致內皮功能障礙，促進肺動脈高壓的發展。內皮細胞微粒不僅僅具有診斷價值，Amabile等［26-27］發現，表達CD62E+的EMPs還對肺動脈高壓的預后具有評估價值。EMP在肺動脈高壓發展過程中的進一步病理生理作用尚需進一步研究。

5 展望

綜上所述，EMPs對于高血壓不僅具有診斷和預后價值而且還具有生物學效應和病理生理學作用。因此EMPs是高血壓診治中一個值得探索的新標志物。探討EMPs的數量水平和表型特征在不同高血壓及其不同階段的診斷及預后價值和信號轉導通路，將為更好的預防和治療高血壓及其并發癥提供一個新指標。