影响血管外膜功能紊乱的因素

 
      血管外膜含有多种细胞及基质成分，形成一个复杂的特殊微环境，参与生理条件下的心值管稳态。然而，当血管外周微环境受到一系列病理性刺激时即发生功能紊乱，导致心血管稳态失衡。因此影响血管外膜功能紊乱的因素很多。血管损伤后被激活的外膜细胞积极参与了损伤修复的发生、发展过程。血管外膜轻微的慢性炎症可能是主使者，而代谢、应力、神经-体液以及氧化应激等因素亦可进一步促发单核/巨噬细胞在组织浸润，这种“继发性”免疫炎症反应可能加剧血管外膜的功能紊乱。各种血管疾病，如高血压、血管再狭窄、动脉瘤和动脉粥样硬化等血管疾病均表现为外膜功能紊乱，但不论是哪一种疾病状态，都经历了外膜炎症、免疫及氧化应激过程。
一、外膜炎症反应
      越来越多的研究证据表明，血管外膜炎症反应乃为血管损伤过程中的始发因素，在血管炎症连锁反应过程中首先被激活的是外膜成纤维细胞，这一发现打破了以往的传统观念，提出一个 新的由外向内( outside-in)的学说。该学说认为，在血管损伤后，激活血管外周微环境上调趋化因子、黏附因子以及ECM,参与炎性细胞的招募。从外周血招募炎性细胞，从外膜向中膜、甚至内膜迁移，并且进一步分泌炎症因子与各种血管细胞相互作用，导致持续性的血管炎症，从而调节血管的结构性重塑。
      大量的研究证据表明外膜的重塑先于中膜以及内膜的重塑，外膜成纤维细胞在不同的刺激物作用下首先发生增殖，随后表型转化为具有炎症和迁移性质的成肌纤维细胞，表达标志物a-SMA，同时分泌大量的ECM和炎性因子，引发并维持免疫反应，并从外膜向中膜和新生内膜迁移。许多心血管危险因子诱导并激活外膜炎症反应，外膜细胞开始表达不同的炎症因子和黏附因子。在球囊损伤模型，MCP1在损伤血管外膜的成肌纤维细胞高表达，并且外膜还瞬时表达其他趋化因子及其受体，例 如CXCL2 [ chemokine(C-X-C motif) ligand 2 ]、 CCR2 ( C-C chemokine receptor type 2 )、CCR5 ( C-C chemokine receptor type5 )和CXCR4( C-X-C chemokine receptor type4 )等。这些趋化因子及其受体在血管损伤3天显示表达高峰，并伴随巨噬细胞的激活。7天后，新生内膜趋化因子上调，提示了炎症反应是从外膜向内膜发展的过程。与此同时，在小鼠动脉粥样硬化的模型，斑块形成之前外膜成纤维细胞就开始增殖并表达趋子，提示动脉粥样硬化早期外膜炎症反应参与斑块的形成过程。除此之外，外膜成纤维细胞衍生的ROS可能作为直接的炎性细胞趋化信号，并且能够上调趋化因子的表达。
      本研究小组在几种动物模型中均发现血管外膜炎症反应明显。①急性血流动力学改变：制备主动脉缩窄模型 ( transverse aortic constriction, TAC )造成心脏压力负荷增加，局部血流动力学改变，在内皮完整的情况下，血管外膜首先出现巨噬细胞浸润及胶原增生，并伴有外膜明显增厚。②急性血管损伤:发现外膜成纤维细胞表达血管内皮生长因子 1型受体( Flt1 )，而不表达 血管内皮生长因子2 型受体( FIk2)，并且在大鼠颈动脉球囊损伤模型中发现损伤血管外膜Flt1表达增加。同时，血管内膜经球囊损伤后，外膜即开始增生并分泌OPN，后者被认为是参与各种炎症反应的分泌型磷酸化糖蛋白。进步研究证实VEGF可以通过Flt1促进OPN的表达，后者招募循环中的巨噬细胞到损伤血管部位，加剧损伤后新生内膜的形成四。此外，OPN也参与外膜成纤维细胞的迁移。并且在球囊损伤模型中，经外膜途径干预OPN的表达，可以抑制损伤诱导新生内膜的形成，并伴随着巨噬细胞浸润到外膜的数目减少。③慢性血管损伤：制备DOCA盐高血压动物模型，虽然动脉没有受到直接机械损伤或血流动力学改变导致的损伤，但外膜巨噬细胞明显增多，并伴有大量补体C3表达；有趣的是外周脂肪细胞亦增多且体积变小，以致外弹力板之外组织明显增厚。我们的这些研究提示，血管外周组织，包括成纤维细胞、脂肪细胞和免疫细胞，与其合成释放的ECM、血管活性物质等共同构成血管外周微环境，在血管炎症反应过程中起着至关重要的作用。
二、 外膜免疫反应
      外膜中的固有免疫和适应性免疫反应均在血管功能调节中发挥重要作用。正常C57BL/6小鼠的非炎性动脉存在着巨噬细胞、T淋巴细胞、B淋巴细胞和树突状细胞，并且这些白细胞大部分分布在血管的外膜。而在具有炎性特征的ApoE敲除小鼠动脉中，在高脂饮食前，免疫细胞的数目基数多于正常C57BL/6小鼠，并且这些细胞并没有在内膜中出现。更为重要的是，不仅ApoE敲除小鼠动脉中白细胞数目显著增加，而且其具体的细胞类型也有所不同。因此，在各种信号的刺激作用下，正常血管的白细胞可能发挥着抗炎症的功能。
      然而，在各种血管疾病中，均发现大量炎症细胞浸润到病变血管的外膜。在动脉粥样硬化中，外膜的淋巴细胞数目比斑块中的多。在外膜检测出抗原呈递细胞(antigenpresening cell, APC )呈递抗原给CD4阳性T细胞，引起局部T细胞激活并产生促炎症因子，从而通过维持慢性炎症包括泡沫细胞的形成而促进动脉粥样硬化。利用不同的动物模型造成血管损伤后，发现大量的单核/巨噬细胞聚集在滋养血管周边。在人动脉粥样硬化斑块中，浸润到血管外膜组织的巨噬细胞主要是M2激活型。利用骨髓移植实验证明在血管损伤后，浸润到血管壁的细胞主要是造血干细胞或骨髓来源细胞。另一种免疫细胞为树突状细胞，表现出驻留在外膜的倾向，可能调节炎症、免疫和血管细胞增殖过程。与单核/巨噬细胞一样，树突状细胞来源于造血干细胞，不断地通过树突状细胞前体更新。炎性细胞浸润到外膜和外周组织后通过分泌细胞因子、趋化因子、细胞黏附分子和ROS进行相互作用，也通过直接细胞-细胞接触在损伤血管的微环境中与血管外周组织细胞之间相互作用，进一步加剧炎性细胞的积累。同时炎性细胞经外膜浸润到中膜和内膜，诱导外膜、中膜和内膜下游信号的激活，加剧疾病的进程。
三、外膜氧化应激
      当体内氧自由基产生过多和（或）清除减少，造成体内活性氧生成与抗氧化防御之间的平衡紊乱，即为氧化应激( oxidative sress)，血管外膜是产生氧自由基最多的场所，参与了血管氧化应激的过程，体外研究显示，血管外膜NADIPH氧化酶的激活，可活化成纤维细胞并使其发生表型转化和ECM沉积，促进中膜平滑肌细胞增殖、内皮功能紊乱和内膜新生，导致血管重构，乃至血管功能异常。
      因此血管NAD(P)H氧化酶是引起外膜重塑的重要中介分子。而体液因素包括AngII、醛固酮、内皮素、TGFβ₁等亦参与NAD(P)H氧化酶的调控。AngII是血管NAD(P)H氧化酶上游的 调节子，目前已有大量证据表明Ang II能够激活血管NAD(P)H氧化酶并提高ROS的产量，应用AngII1型受体抑制剂氯沙坦可显著抑制血管NAD(P)H氧化酶活性和ROS的产生，并且证实AngII不依赖血流动力学的改变而提高NAD(P)H氧化酶的活性。其他调节因素还包括糖皮质激 素、凝血酶、肿瘤坏死因子a( TNFa)等。其中糖皮质激素是目前唯一的抑制血管NAD(P)H 氧化酶活性的体液因素。我们的研究发现Ang II不仅诱导成纤维细胞向成肌纤维细胞表型分化，亦促进成纤维细胞I型胶原蛋白合成，NAD(P)H氧化酶的重要亚基gp91phox行生的ROS参与其调控，ROS通过激活p38MAPK和JNK信号通路介导成纤维细胞的分化。这些结果提示 Ang II诱导的NAD(P)H氧化酶活性改变在外膜成纤维细胞形态结构及功能变化中起重要作用。