外膜滋養血管新生的病理機制

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外膜滋養血管新生的病理機制

尹玉潔1馬柳一1劉紅利1劉煥1張軍芳1單星閣1賈振華2,3

(河北醫科大學，河北石家莊050017)

〔關鍵詞〕外膜滋養血管新生；神經生長因子；神經遞質；血管內皮生長因子

外膜是集成血管壁功能的主要監管機構，可以充當生物“中央處理器”，外膜分布有多種細胞能夠發揮強效免疫調節作用，包括成纖維細胞、巨噬細胞、樹突狀細胞、祖細胞、滋養血管以及腎上腺素能神經。成纖維細胞的激活能夠促進巨噬細胞、樹突狀細胞、祖細胞作用的發揮，創建一個持久的炎癥反應的微環境，引起滋養血管的新生〔1〕。由于研究血管滋養管的適合方法有限，觀察動脈壁上微血管新生的病理生理環境也知之甚少。本文就今年來關于外膜滋養血管(VV)新生的生理、病理特性及機制進行了分析。

1VV的概述

1.1VV的生理特性VV在生理學上位于外膜層，為主動脈、冠狀動脈、股動脈以及頸動脈提供滋養。外膜作為始發角色，其滋養血管新生在動脈粥樣硬化(AS)的發生和發展中起重要作用〔2〕。血管滋養管為樹突狀結構，互聯在身體的大部分地區，被認為是功能性動脈而非功能網絡〔3〕。Schoenenberger 和 Mueller基于動物實驗描述了動脈壁的三種類型的營養血管，滋養血管外膜(VVE)和滋養血管內膜(VVI)供應動脈壁含氧血，而靜脈營養學管(VVV)為動脈壁的伴行靜脈。VV為大血管(包括直徑>0.5mm的動脈和靜脈)提供營養和氧氣，亦能排泄廢物。

1.2VV的病理特性血管新生可能是有害的病理疾病，包括糖尿病性視網膜疾病、關節炎等，響應于缺血性應激，在腫瘤的生長和擴散研究中，血管新生也發揮著關鍵作用。體循環中的許多血管病變，包括動脈粥樣硬化、Ⅱ型糖尿病、代謝綜合征、再狹窄和血管炎，都有VV的明顯發生〔4~6〕。

外膜新生滋養血管是營養物質、生長因子以及代謝物質轉移的導管，因其高滲透性，也成為輸送炎性細胞的導管，是VV調節斑塊代謝活動，最終支配斑塊進展的關鍵機制，而其較薄和脆弱的性能有助于推動斑塊在動脈管腔的擴散〔6〕。研究中觀察到VV新生和內膜增厚之間存在很強的相關性，在頸動脈損傷的內膜切除術中，經常可以看到內膜出血和斑塊出血，由此可推斷是從血管滋養系統所得而并非血液在血管腔內而得。Sun〔7〕注意到，血管壁和斑塊微血管破裂動脈粥樣硬化斑塊的增加，這提示VV的新生血管中斑塊破裂的過程中推波助瀾的作用。

2VV的病理機制

2.1成纖維細胞的激活能夠促進VV新生有些VV新生的假說認為，成纖維細胞的激活起著至關重要的作用，因為在上皮起源的癌癥和慢性炎癥性疾病如類風濕關節炎中，已經明確成纖維細胞與病理性的血管生成有相關性。也有些數據表明成纖維細胞作為一個非內皮細胞參與了微血管內皮接收和整合，促進血管生成。成纖維細胞能夠分泌細胞因子和促血管生成介質，包括血管內皮生長因子(VEGF)、血小板衍生因子(PDGF)、內皮素、轉化生長因子(TGF-β)、纖連蛋白等，為新生血管的形成提供一個穩定的網絡。同樣，Davie等〔8〕也表明缺氧刺激肺成纖維細胞有促血管生成性質。

2.2VV新生的缺氧、炎癥、氧化應激機制在雜交豬喂食高膽固醇飲食，冠狀動脈血管壁內的低密度血管滋養管變得容易缺氧，氧化應激和微炎癥，早期AS潛在觸發器〔9〕。血管新生是缺氧和炎癥性疾病的主要代償反應，血管滋養管的密度和結構特征都影響AS，其作用可根據血管損傷不同時間節點變化而變化。

2.2.1缺氧誘導胞外分泌ATP促進VV血管新生細胞外調節能夠調節、促進核苷酸血管生成，因此它在低氧誘導的VV新生和血管外膜中的作用逐漸受到重視。胞外核苷酸濃度的升高所需局部組織微環境的生理和病理條件，包括缺氧、炎癥、流體剪應力、機械力滲透休克以及交感神經刺激等，而此類環境刺激可能通過分布于血管壁外膜控制細胞外活動的ATP水平起作用〔10，11〕。有研究表明，缺氧能夠刺激外源性ATP釋放，胞外ATP通過誘導外膜VV內皮細胞(VVEC)而促進VV血管生成，包括增加DNA合成、增強遷移以及管壁形成。介導這一反應，通過激活PI3K/mTOR，ERK1/2信號途徑和細胞內的Ca2+通道。

2.2.2炎癥與VV新生兩者互相促進VV為炎癥介質和炎癥細胞進入管壁提供了通道，隨著炎性反應增強，核轉錄因子κB(NF-κB) 表達升高，一氧化氮生物利用率降低，促進了內皮功能紊亂以及VV血管張力的提高〔12〕，導致管壁局部缺氧、血流功能減退，為滿足動脈管壁能量供給，VV出現代償性增生〔13〕。大量炎性細胞如E-選擇素、細胞間黏附因子-1、血管細胞黏附因子等浸潤程度與新生血管密度存在高度一致性，一方面，炎細胞激活后表達VEGF等促血管生長因子，促進微血管新生；另一方面，新生微血管亦為炎性細胞進入管壁、斑塊提供有效途徑〔14〕。

2.2.3氧化應激激活MAPK信號通路參與VV新生在AS早期整個氧化還原系統尚未發生變化時，外膜局部已經表現出一些酶活性的改變，p22phox基因表達明顯增加活性氧(ROS)生成〔15〕。已有大量研究證明，氧化應激可以激活MAPK信號轉導通路，引導細胞外信號調節激酶(ERK)、氨基末端激酶(JNK)和NF-κB、激活蛋白AP-1基因表達上調，調節VEGF的表達，參與VEGF誘導動脈壁的血管新生〔16〕。

2.3VV新生的神經機制血管外膜廣泛分布有繁小和復雜的周圍神經纖維，而在外膜的新生微血管在擴大和成熟過程中，血管周圍神經是通過何種生理病理機制來作用支配血管。

2.3.1研究AS中NGF的分泌釋放對VV新生和血管重構的作用十分必要血管新生由各種生長因子，如血管VEGF和成纖維細胞生長因子(FGF)調節。神經生長因子(NGF)是公知的神經營養因子，由神經元和許多非神經細胞如免疫細胞、炎癥細胞和平滑肌細胞分泌〔17〕，生理特征在于刺激神經元的生長、分化和存活能力，近年來發現NGF是傷口愈合和修復、血管生成的多效性調節劑〔18〕，可發揮直接的血管生成的作用。動脈外膜新生的不成熟的滋養管會牽連誘導不穩定斑塊的形成，而NGF規范的介導微血管的成熟可能會影響損傷動脈的血管重構。此外，研究發現〔19〕內皮損傷介導的新生內膜增厚不同于AS早期以及斑塊期的病理過程與VV的牽連作用。

近來，有研究利用膠原涂層管觀察鼠股動脈血管滋養開發的體內血管生成實驗，采用新型的血管生成測定中，發現NGF對受傷動脈周圍的微血管，有具體有效的血管生成作用，誘發微血管的成熟/穩定和血管周圍神經再生〔19〕。也有研究顯示NGF及其分泌的前體形式proNGF于神經生長因子在視網膜血管內皮細胞血管生成反應〔20~22〕。在新興的糖尿病視網膜病變(DR)研究中，發現NGF是關鍵介體，在增殖性糖尿病視網膜病變(PDR)研究中評估依賴性和外源性proNGF通過激活TrkA/ P38 MAPK信號通路介導視網膜血管內皮細胞而促血管生成〔23〕。在腫瘤的生長和擴散研究中發現，NGF通過支配血管周圍神經來調節腫瘤新生血管的張力和組織血流量〔19〕。因此，研究AS模型中NGF的分泌釋放對VV新生和血管重構的作用是十分必要的。

2.3.2NGF可能通過激活血管周神經遞質的分泌釋放誘導微血管新生、成熟和穩定一些證據表明，血管反應往往與新的神經生長有關。NGF對受損動脈的周圍微血管有血管生成作用，首先可能是通過激活血管周神經遞質的分泌釋放來發揮作用，促進血管周圍神經再生而誘導微血管的新生、成熟和穩定。神經遞質包括去甲腎上腺素(NE)、乙酰膽堿(Ach)和神經肽Y(NPY)等。肺血管床是由駐留在所述的腎上腺素能神經系統神經支配外膜和血管外媒介，NE已被證明是一種由這些神經〔24〕釋放的主要信號分子。有研究對支配在CCT-膜內的神經進行酪氨酸羥化酶(TH)免疫染色，其陽性染色結果代表交感神經纖維的活性，表明在血管損傷后存在交感神經重構現象。 NPY是一個從神經支配的心血管系統重新發布的非膽堿遞質，三者具有強效的血管生成作用〔25〕。NGF通過激活兩個不同的受體，包括高親和力原肌球蛋白相關受體A(TrkA)，一種酪氨酸激酶，以及低親和力的p75NTR神經營養因子受體，或者通過血管生成因子從其他細胞釋放的旁分泌作用間接調節〔26，27〕。

2.3.3NGF的促血管生成作用可能通過間接影響血管內皮生長因子(VEGF)NGF不僅能夠增加毛細血管的密度、響應成熟器官如后肢動脈的缺血〔28〕，還能增強VEGF誘導的新血管的成熟。因此NGF的促血管生成作用可能通過間接影響其他動作源性生長因子，如VEGF〔29〕。Lazarovici等〔30〕測量鵪鶉絨毛尿囊膜(CAM)的天然血管生長因子的作用。與人重組VEGF165(rhVEGF)和堿性FGF(的rhbFGF)以及磷酸鹽緩沖的鹽水處理的對照組相比，NGF的血管生成效果以劑量依賴性的方式呈現遞增的趨勢。而這一作用可以直接被K252a(NGF/trkA受體拮抗劑)而非SU-5416(VEGF/F1k1受體拮抗劑)抑制，表明血管NGF選擇性通過激活trkA受體發揮作用。有研究者利用離體主動脈環測定方式表明，NGF能夠增強血管的生成，不僅能明顯增加大血管成熟的比例，也能增強VEGF誘導的新血管的成熟。

因此，NGF除了在神經系統中公知的影響外，在心血管系統也發揮重要的作用。NGF血管生成機制的提出有益于設計新型的血管生成實驗、研究VV新生的機制以及開發新穎的抗血管生成療法對抗心血管系統疾病及癌癥。

3結語

VV新生在許多病理疾病中發揮著重要的作用，包括動脈粥樣硬化、Ⅱ型糖尿病及DR疾病、腫瘤的生長和擴散等。因此VV新生的機制研究對于心腦血管疾病、腫瘤的擴散抗血管生成變得不可或缺。除成纖維細胞、外膜的缺氧、炎癥、氧化應激等機制能夠促進VV新生外，近年來研究發現，NGF對受傷動脈能夠誘發血管周圍神經再生以及微血管的新生、成熟和穩定，VV新生的神經機制為進一步的科研工作及疾病預防提出新的思路。

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〔2015-05-12修回〕

(編輯袁左鳴)

〔中圖分類號〕R543

〔文獻標識碼〕A

〔文章編號〕1005-9202(2016)05-1251-04；

doi：10.3969/j.issn.1005-9202.2016.05.105

通訊作者：賈振華(1975-)，男，博士生導師，主要從事心腦血管病研究。

基金項目：國家重點基礎研究發展計劃(973計劃)資助項目(No.2012CB518606)；河北省杰出青年科學基金(No.H201506063)

1河北以嶺醫藥研究院 國家中醫藥管理局重點研究室(心腦血管絡病)

2河北省中西醫結合醫藥研究院3河北醫科大學附屬以嶺醫院

第一作者：尹玉潔(1989-)，女，碩士，主要從事心腦血管病研究。