胶原蛋白（二）
三、人和实验动物的胶原蛋白突变
胶原蛋白的突变、缺陷或不同的复合体会直接或问接影响脉管系统。I型胶原功能缺乏的患者会发生血管破裂。人I型胶原(COLIAl或COLIA2）基因突变会造成成骨不全症伴主动脉扩张、动脉夹层和破裂。Ehler-Danlas综合征(Ehler-Danlos syndrome, EDS）是一种由于胶原蛋白合成缺陷引起的遗传性结缔组织病。大多数EDS患者亚型是由于I型、III型、V型胶原蛋白基因突变或负责它们翻译后修饰的基因突变而引起的。EDS患者特别容易出现全身血管扩张和动脉破裂。III型胶原蛋白缺失会导致IV型EDS, 且与主动脉瘤恶化相关。人I型胶原同型三聚体α1(I)3，与脯氨酸α2(I)链缺陷的 EDS 相关，而纯合子α1(I)胶原蛋白缺之则与成骨不全症相关。
小鼠中I型胶原同型三聚体 α1(I)3的存在使主动脉变脆弱。COL1A1 等位基因突变小鼠缺乏第一内含子，表现为年龄和组织依赖性I型胶原表达减少。这些小鼠在成年后易患主动脉夹层和主动脉破裂。小鼠在约18 周龄死亡，但高分辨率磁共振成像未发现主动脉扩张。同时有I型胶原和III型胶原突变的小鼠过早地死手血管破裂。依赖VI型胶原蛋白的基底层对血管发育十分重要。在B16F10 黑色素瘤模型中，缺乏VI型胶原的小鼠血管基底层减少 50%，内皮细胞生长存活减少，血管渗漏增加了倍，肿瘤缺氧加重10倍。XVIII型胶原缺三使 ApoE-/-小鼠发生动脉粥样硬化、脂肪堆积、血管生成和血管通透性增加。
四、胶原蛋白过多和胶原酶耐受性胶原蛋白
血管壁中过多的胶原蛋白会导致血管纤维化和硬度增加，是人和动物高血压的重要病理改变之一。过多的胶原蛋白是高血压血管重构的一个典型特征。赖氨酰氧化酶表达增加是高血压大鼠和心力衰竭患者组织纤维化和硬度增加的机制之一，这会增加胶原蛋白交联及胶原蛋白的硬度。另一种可能导致高血压中胶原沉积增加的元素是 TGFβ，它刺激细胞外基质合成和减少降解。在大鼠颈劲脉球囊损伤模型中涉及平滑肌细胞迁移、增殖和新生内膜形成，损伤后第7天弹性蛋白的合成是胶原蛋白的2倍多，但在第21天和第 60天两者都显著增加，在第 60天后胶原蛋白是对照组的近2倍，弹性蛋白是对照组的2倍以上。
实验模型中抗胶原酶胶原蛋白的表达为测试脉管系统中过量胶原蛋白的作用提供了强有力的工具。过表达抗MMP胶原酶胶原蛋白的ApoE-/-Collalr/r 小鼠显示腹主动脉瘤的大小以及外膜胶原蛋白的含量（天狼猩红染色和 Masson
三色染色）增加。外膜的胶原蛋白与血管肉层周长（腹主动脉瘤大小）呈正相关。同样的Collalr/r 小鼠心肌梗死(myocardial infarction, MI)后第11天，显示动脉压、心室收缩功能与舒张功能下降，30天死亡率增加，左心室腔变大，梗死区室壁变薄。因此，I型胶原的裂解对于 MI 有效愈合是必不可少的。虽然 ApoE-/-Collalr/r 小鼠的动脉粥样硬化疬变和病变处巨噬细胞含量与ApoE-/-对照组小鼠相近，但ApoE-/-Collalr/r 小鼠的动脉粥样硬化病变比ApoE-/-对照组小鼠包含更少的平滑肌细胞和更多的胶原。
五、胶原蛋白合成和降解的标志物和体内胶原成像
虽然不是每一类型的胶原蛋白都有已被鉴定的合成或代谢标志物，但动脉壁主要的I型胶原蛋白和III型胶原蛋白标志物已经被很好地研究。I型前胶原羧基端前肽 (procollagen type I C-terminal propeptide, PICP）和I型前胶原氨基端前肽(procollagen type I N-terminal propeptide，PINP）已被用作I型胶原合成的标志物。I型胶原羧基端端肽 (carboxy-terminal telopeptide of type I collagen, ICTP )是I型胶原的降解指数，III型前胶原氨基端前肽( procollagen type III N-terminal propeptide,PIIINP）反映了III型胶原的代谢。
高血压患者血浆I型胶原合成/降解比PICP 与 ICTP 的比例）与常用来评估高血压患者动脉血管硬度的主动脉脉搏波速度 ( pulse wave velocity，PWV）和增强指数呈负相关。血浆MMP1 胶原酶水平在年龄和血压校正后与 PWV和增强指数呈正相关（p<0.01)。高血压患者PWV、血清PINP/ ICTP 以及 MMP1 前体与其组织内源性抑制剂比例( proMMP1/TIMP1 )均增加。相反，高水平的PIIINP 提示动脉粥样硬化和慢性心力衰竭的不良预后，意味着腹主动脉瘤的扩张及破裂。非M I的冠状动脉粥样硬化性心脏病(冠心病)患者血浆PIIINP水平与冠心病严重程度（不同程度铊 -201 灌注缺损反映病变血管数目）相关。与动脉闭塞性疾病 ( arterial occlusive disease,AOD）相比，人腹主动脉瘤病变的不溶性基质中含有超过 12倍的末完全代谢的PIIINP。
俄勒冈绿 488 共轭 CNA35 是胶原特异性探针，用它来处理ApoE-/-小鼠动脉粥样硬化组织，或静脉注入ApoE-/-小鼠可检测组织胶原含量。在体外组织培养中通过抗体免疫染色，CNA35 可标记I型、III型、IV型胶原。在小鼠动脉粥样硬化病变处有 CNA35 强信号，而正常动脉仅有微弱的 CNA35 信号。双光子激光扫描显微镜可以用特异性染料标记 ApoE-/- 小鼠分离的完整存活颈动脉中的细胞核（SYT041 或SYT013 标记 DNA 或 RNA 人、炎性细胞（藻红蛋白共轭大鼠抗小鼠 CD11b ）、胶原蛋白（俄勒冈绿488 共轭 CNA35）和脂质（油红O）。对照组 C57BL/6 野生型小鼠完整的内皮组织没有血细胞黏附和明显的内膜胶原，而高脂饮食后的 ApoE-/- 小鼠可检测到黏附到内皮组织的炎性细胞，病变好发和非好发部位的内膜胶原蛋白增加，以及纤维帽内炎性细胞与胶原蛋白直接接触。
（摘自《血管生物学》第2版）
