血管內(nèi)皮鈣黏蛋白在急性呼吸窘迫綜合征發(fā)病機(jī)制及治療中的研究進(jìn)展

王翠學(xué)

（紹興文理學(xué)院醫(yī)學(xué)院，浙江 紹興 312000）

急性呼吸窘迫綜合征（Acute Respiratory Distress Syndrome，ARDS）是一種以肺實(shí)質(zhì)彌漫性炎癥、肺水腫（排除心源性肺水腫）和氣體交換障礙為特征的危及生命的急性肺損傷。ARDS 的發(fā)病機(jī)制十分復(fù)雜，涉及多個(gè)環(huán)節(jié)，目前尚未完全明確，普遍認(rèn)為與免疫失衡、氧化應(yīng)激、細(xì)胞凋亡、肺泡-毛細(xì)血管屏障損傷等因素相關(guān)[1]。當(dāng)肺部受到各種損傷因素攻擊時(shí)，炎癥通路被激活以清除損傷因素，體內(nèi)過(guò)度的炎癥反應(yīng)又會(huì)進(jìn)一步造成肺泡-毛細(xì)血管屏障通透性增加，甚至損傷屏障，引起富含蛋白質(zhì)的液體在肺間質(zhì)和肺腔中積聚，導(dǎo)致氣體交換受損，最終發(fā)展為急性呼吸衰竭[1]。研究表明，各種損傷因素最終都通過(guò)直接或間接損傷肺泡-毛細(xì)血管屏障導(dǎo)致ARDS。目前，針對(duì)ARDS 的治療方法多為對(duì)癥支持治療，包括藥物治療、機(jī)械通氣和康復(fù)訓(xùn)練，但尚無(wú)有效的治療策略。我們猜測(cè)針對(duì)肺泡-毛細(xì)血管屏障方面的治療將成為有效的靶點(diǎn)。血管內(nèi)皮鈣黏蛋白（Vascular Endothelial Cadherin，VE-Cadherin）是一種單跨膜蛋白，參與維持血管內(nèi)皮完整性、調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮屏障、介導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)及血管的生成與發(fā)育等多個(gè)過(guò)程[2]。隨著對(duì)VE-Cadherin 研究的逐步深入，關(guān)于VE-Cadherin 在ARDS 病理生理中的作用逐漸被闡明。在膿毒癥誘導(dǎo)的ARDS 動(dòng)物及細(xì)胞模型中，VE-Cadherin 的表達(dá)顯著降低，且隨后的研究發(fā)現(xiàn)，針對(duì)VE-Cadherin 這一靶點(diǎn)進(jìn)行干預(yù)具有良好的效果[3-4]。本文就VE-Cadherin 在ARDS 發(fā)病機(jī)制及治療中的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，具體內(nèi)容報(bào)道如下。

1 VE-Cadherin 的結(jié)構(gòu)與功能

VE-Cadherin 是經(jīng)典鈣黏蛋白超家族成員之一，由胞外鈣黏蛋白結(jié)構(gòu)域、跨膜結(jié)構(gòu)域和胞漿尾部組成，最初被鑒定為Cadherin-5，后因其表達(dá)特異性，被重新命名為VE-Cadherin。在正常機(jī)體中，VE-Cadherin 僅在血管內(nèi)皮細(xì)胞中表達(dá)，在血管內(nèi)皮黏附連接處呈簇狀分布，形成穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)。

1·1 血管內(nèi)皮細(xì)胞黏附

VE-Cadherin 介導(dǎo)同型細(xì)胞的識(shí)別和黏附，是形成血管內(nèi)皮黏附連接最主要的成分，決定細(xì)胞黏附的強(qiáng)度。黏附連接涉及VE-Cadherin、連環(huán)蛋白以及肌動(dòng)蛋白等多種蛋白之間的相互作用[2]。相鄰細(xì)胞間的VE-Cadherin氨基端通過(guò)二聚化形成鈣黏蛋白簇，其羧基端與膜內(nèi)側(cè)β-連環(huán)蛋白相連，并通過(guò)α-連環(huán)蛋白與F-肌動(dòng)蛋白等細(xì)胞骨架蛋白連接[5]。正常情況下，VE-Cadherin、連環(huán)蛋白及相關(guān)蛋白以復(fù)合體的形式存在，形成相鄰細(xì)胞間的相互作用，保持血管內(nèi)皮的完整性并調(diào)控血管屏障功能。由VE-Cadherin 介導(dǎo)的細(xì)胞黏附是動(dòng)態(tài)的，受到蛋白磷酸化、內(nèi)化、肌動(dòng)球蛋白細(xì)胞骨架重組的調(diào)控[6]。調(diào)節(jié)黏附連接對(duì)于控制血管通透性和白細(xì)胞外滲都具有重要意義。

1·2 血管生成與發(fā)育

在胚胎發(fā)育過(guò)程中，VE-Cadherin 是形成穩(wěn)定血管結(jié)構(gòu)所必需的，有助于建立內(nèi)皮細(xì)胞極性和形成管腔[2]。缺乏VE-Cadherin 或阻斷其功能區(qū)，內(nèi)皮細(xì)胞將無(wú)法形成功能性的血管系統(tǒng)[7]。純合突變小鼠胚胎在妊娠中期死亡，由于其嚴(yán)重的心血管缺陷，而部分敲低VECadherin將導(dǎo)致血管出芽受損，且新生血管易發(fā)生出血[7]。在成體中，VE-Cadherin 則會(huì)抑制血管的無(wú)節(jié)制生長(zhǎng)，有助于形成穩(wěn)定的血管結(jié)構(gòu)。VE-Cadherin 在血管管腔形成及血管形態(tài)的維持中都具有重要作用，但其具體的機(jī)制仍有待進(jìn)一步的研究。

1·3 細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)

除參與內(nèi)皮細(xì)胞黏附，調(diào)節(jié)血管生成與發(fā)育，VECadherin 及其相互作用蛋白還參與信號(hào)傳導(dǎo)。在新生血管中，內(nèi)皮細(xì)胞之間連接不穩(wěn)定，VE-Cadherin 通過(guò)PI3K-Akt 通路，引起FoxO1 磷酸化，減少對(duì)Cladin-5轉(zhuǎn)錄的抑制，使cladin-5 表達(dá)上調(diào)，促進(jìn)細(xì)胞間緊密連接的形成[5]。同時(shí)，血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體2（Vascular Endothelial Growth Factor Receptor 2，VEGFR2）和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子受體β2 的促有絲分裂和遷移反應(yīng)增強(qiáng)，有助于血管網(wǎng)絡(luò)的形成[5]。而在成熟的血管中，VE-cadherin 則通過(guò)復(fù)雜的信號(hào)介導(dǎo)接觸抑制，保持細(xì)胞靜止?fàn)顟B(tài)。例如，通過(guò)與VEGFR2 相互作用，調(diào)節(jié)細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶1和2，抑制下游增殖信號(hào)通路，同時(shí)調(diào)節(jié)蛋白激酶B，增加抗凋亡信號(hào)[6]。另外，研究發(fā)現(xiàn)VE-Cadherin 的相互作用蛋白如β-連環(huán)蛋白、P120 連環(huán)蛋白和斑珠蛋白等，都具有轉(zhuǎn)錄活性，可通過(guò)轉(zhuǎn)位到細(xì)胞核中調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄[2]。

2 VE-Cadherin 在ARDS 中的作用

2·1 控制血管通透性

肺泡上皮和微血管內(nèi)皮形成肺泡-毛細(xì)血管屏障。肺泡-毛細(xì)血管屏障的完整性對(duì)維持正常肺功能至關(guān)重要。VE-Cadherin 介導(dǎo)內(nèi)皮穩(wěn)定，調(diào)節(jié)肺微血管內(nèi)皮屏障。發(fā)生ARDS 時(shí)，機(jī)體中增多的炎癥因子、氧自由基、凝血酶等會(huì)引起肺血管內(nèi)皮細(xì)胞活化和損傷，使VECadherin 從復(fù)合體中解離，發(fā)生磷酸化和內(nèi)化，導(dǎo)致肺泡毛細(xì)血管屏障被破壞，富含蛋白質(zhì)的液體滲漏到肺泡中，引起肺泡水腫，進(jìn)一步發(fā)展為ARDS[8]。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了VE-Cadherin 的作用。給小鼠注射VE-Cadherin 抗體導(dǎo)致了肺血管通透性增加，肺間質(zhì)水腫，呈現(xiàn)出類似于ARDS 的組織學(xué)改變，而通過(guò)調(diào)控VE-Cadherin 及其調(diào)節(jié)蛋白，則能夠改善小鼠的肺泡水腫[9]。

2·2 控制白細(xì)胞外滲

研究發(fā)現(xiàn)，VE-Cadherin 復(fù)合體的染色在單核細(xì)胞跨內(nèi)皮遷移處發(fā)生局部丟失，而VE-Cadherin 抗體可以阻止單核細(xì)胞跨內(nèi)皮遷移[10]。在細(xì)胞連接處，運(yùn)動(dòng)的VE-Cadherin 被認(rèn)為是引起白細(xì)胞外滲的原因之一。Shaw等[11]人利用實(shí)時(shí)成像顯微鏡觀察到白細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞接觸時(shí)，VE-Cadherin 向旁邊移動(dòng)形成間隙，白細(xì)胞遷移后VE-cadherin 回到原位，間隙迅速閉合。白細(xì)胞通過(guò)細(xì)胞間黏附分子-1 黏附到內(nèi)皮細(xì)胞上，含SH2 的蛋白酪氨酸磷酸酶誘導(dǎo)VE-Cadherin 中Y731 的去磷酸化，隨后AP2 介導(dǎo)VE-Cadherin 的內(nèi)吞，促進(jìn)白細(xì)胞外滲[6]。VECadherin 的酪氨酸突變體抑制白細(xì)胞外滲也證實(shí)了VECadherin 在其中的作用[12]。

2·3 調(diào)節(jié)炎癥

細(xì)菌、病毒等病原體入侵機(jī)體，激活機(jī)體免疫系統(tǒng)，引起巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞等活化和遷移，釋放大量炎癥因子、趨化因子和炎癥介質(zhì)以抵抗病原體的入侵。這些物質(zhì)進(jìn)入血液循環(huán)以后，經(jīng)過(guò)復(fù)雜的炎癥細(xì)胞和炎癥因子網(wǎng)絡(luò)，可能導(dǎo)致炎癥失控，放大炎癥效應(yīng)，損傷細(xì)胞，如肺血管內(nèi)皮細(xì)胞、肺上皮細(xì)胞和淋巴細(xì)胞等，促進(jìn)ARDS 的發(fā)生發(fā)展[1]。炎癥會(huì)損傷肺血管內(nèi)皮細(xì)胞，誘導(dǎo)VE-Cadherin 及相關(guān)蛋白的酪氨酸磷酸化，導(dǎo)致VE-cadherin 復(fù)合體喪失正常的形態(tài)結(jié)構(gòu)，削弱血管內(nèi)皮屏障功能，加重炎癥。具體來(lái)說(shuō)，炎癥介質(zhì)如血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF）和組胺等，通過(guò)誘導(dǎo)VE-Cadherin 中Y685 的磷酸化增加血管通透性。最近的研究也表明，白細(xì)胞介素-1β 也參與了ARDS 肺血管的損傷，并且是通過(guò)減少cAMP 生成和轉(zhuǎn)錄因子cAMP 效應(yīng)元件結(jié)合蛋白的表達(dá)，從而降低VE-Cadherin 的表達(dá)，破壞血管內(nèi)皮的完整性[13]。Sirt3 缺乏引起動(dòng)物模型微血管屏障的破壞，加劇肺部炎癥，而Sirt3過(guò)表達(dá)則促進(jìn)VE-cadherin的表達(dá)，抑制炎癥反應(yīng)[3]。

3 VE-Cadherin 在ARDS 治療中的研究進(jìn)展

VE-Cadherin 磷酸化在調(diào)節(jié)血管通透性、白細(xì)胞外滲和炎癥中具有重要意義。一些黏附連接相關(guān)蛋白也參與調(diào)節(jié)VE-cadherin 磷酸化，例如VEGF、血管內(nèi)皮蛋白酪氨酸磷酸酶、小分子GTP 酶、纖維母細(xì)胞生長(zhǎng)因子等[5，7]。間充質(zhì)干細(xì)胞被證實(shí)對(duì)ARDS 有益，研究發(fā)現(xiàn)其釋放的VEGF 在其中發(fā)揮主要作用，敲低VEGF 基因?qū)@著降低間充質(zhì)干細(xì)胞的治療效果[14]。轉(zhuǎn)錄因子HIF2α 誘導(dǎo)血管內(nèi)皮蛋白酪氨酸磷酸酶的表達(dá)，促進(jìn)VE-Cadherin的去磷酸化，減少VE-Cadherin 內(nèi)吞，保護(hù)內(nèi)皮屏障功能[15]。RAB26 是一種新發(fā)現(xiàn)的小分子GTP 酶，可參與調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞通透性。RAB26 缺失會(huì)引起SRC 磷酸化上調(diào)，后者磷酸化VE-Cadherin，破壞血管內(nèi)皮細(xì)胞黏附連接的完整性和內(nèi)皮屏障功能[16]。血管生成素-1 也被發(fā)現(xiàn)可以通過(guò)調(diào)節(jié)PI3K-Akt 通路減少小鼠肺組織VE-cadherin磷酸化，從而改善內(nèi)皮屏障功能[17]。目前，VE-Cadherin相關(guān)藥物對(duì)ARDS療效的研究還停留在動(dòng)物及細(xì)胞階段，其具體機(jī)制仍有待進(jìn)一步研究，且尚未進(jìn)入臨床。

4 小結(jié)與展望

微血管內(nèi)皮屏障功能障礙是ARDS 的主要病理生理學(xué)特征，可誘導(dǎo)毛細(xì)血管滲漏和水腫，進(jìn)一步加劇炎癥損傷，從而導(dǎo)致ARDS 的高發(fā)病率和致死率。由VECadherin介導(dǎo)的細(xì)胞黏附在血管內(nèi)皮屏障中起主要作用。目前，相關(guān)研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了基于VE-Cadherin 調(diào)控血管內(nèi)皮屏障這一新型治療方案，雖然僅在ARDS 的動(dòng)物及細(xì)胞模型中進(jìn)行，且詳細(xì)機(jī)制尚未被完全闡明，但也提示了VE-Cadherin 在ARDS 治療中的潛力?？傊赩E-Cadherin 的治療可能成為臨床治療ARDS 的新方向，有待進(jìn)一步探究。