调节血管收缩的因素(一)
机体可通过神经因素,合成和释放内皮源性收缩因子及缩血管激素,参与血管收缩功能的调节,从而维持血管张力。
一、神经调节
缩血管神经属于交感神经,故一般称为交感缩血管神经。其节前神经元位于胸、腰段灰质的中间外侧柱中,为胆碱能神经元,其轴突末梢在交感神经内,与节后神经元发生突触联系。节后神经元突触后膜的相应受体为N型胆碱受体。支配躯干和四肢小血管的交感节后纤维从椎旁发出,伴同支配肌肉和皮肤的躯干神经纤维一起到达器官的血管壁。支配内脏血管的交感节后纤维从椎前神经节发出,到达内脏器官的血管壁。交感缩血管神经的节后神经元是肾上腺素能神经元,释放的递质是去甲肾上腺素(norepinephrine, NE )。血管平滑肌的 NE受体有α 受体和β受体两类。NE作用于α
1受体,激活 PLC,使细胞内IP
3增多,引起血管平滑肌收缩;NE与β受体结合,则引起血管平滑肌舒张。NE 与α受体结合的能力较与β受体结合的能力强,故缩血管纤维兴奋时引起缩血管效应。体内几乎所有的血管都受交感缩血管纤维支配,但不同部位的血管中缩血管纤维的分布密度不同。皮肤血管中缩血管纤维分布最密,骨骼肌与内脏的血管次之,冠状动脉血管和脑血管中分布较少。交感性递质中 NE 是主要的,但其常和ATP 共存,二者以不同的比例存在于不同种属动物的不同血管中,ATP 可与血管平滑肌上的P2x-嘌呤能受体结合,引发血管收缩。此外,神经肽Y(neuropeptide Y,NPY)也是交感神经贮存并释放的重要神经活性物质,其主要分布于动脉,在静脉上分布较少,但静脉对 NPY 的反应比动脉敏感。在血管平滑肌细胞上有Y
1、Y
2和Y
3三种类型的 NPY 特异受体,NPY 作用于其受体后能够抑制腺苷酸环化酶,从而引发血管收缩反应,而且这种效应与细胞内Ca
2+运动相关;也有研究表明,NPY 收缩血管的作用还与IP
3相联系,所以不同部位血管的 NPY 调节血管收缩具有不同的细胞内机制。
人体内的多数血管只接受交感缩血管纤维的单一神经支配。在安静情况 下,交感缩血管纤维持续发放低频率的神经冲动,称为交感缩血管纤维的紧张性活动,这种紧张性活动使血管平滑肌维持一定程度的收缩。当交感缩血管紧张增强时,血管平滑肌进一步收缩;而当交感缩血管紧张减弱时,血管平滑肌收缩程度减低,血管舒张。在不同的生理状况下,交感缩血管纤维的放电频家在每秒低于1 次至每秒8~10次的范围内变动。这一变动范围足以使血管口径在很大的范围内发生变化,从而调节不同器官的血流阻力和血流量。
二、内皮源性收缩因子
在衰老、糖尿病、高血压和心血管疾病中,内皮依赖性收缩反应(endothelium-dependent contraction, EDC)是内皮功能受损的一种表现。而 EDC 的产生取决于内皮依赖性收缩因子(endothelium-dependent contracting factor,BDCF)的生成,EDCF 弥散到平滑肌,作用于平滑肌细胞上的相应受体,进而引起平滑肌收缩。EDCF 包括 ROS 以及环氧酶( COX)介导产生的前列腺素类物质。
(一)活性氧
活性氧(ROS)是外源性氧化剂或细胞内有氧代谢过程中产生的具有很高生物活性的含氧化合物的总称,包括超氧阴离子、过氧化氢和羟自由基。超氧阴离子和羟自由基被称为自由基,过氧化氢被称为非自由基活性氧。其中过氧化氢能自由穿透细胞膜。羟自由基 半衰期极短,故体内主要以氧阴离子和过氧化氢为主。人体内的 ROS可以在放射性损伤、空气污染和吸烟等情况下产生,但主要来源于损伤的线粒体电子传递系统、黄嘌呤和 NAD(P)H 的氧化反应、活化的中性粒细胞呼吸爆发、儿茶酚胺的自氧化以及 eNOS的脱偶联。超氧阴离子可以被超氧化物歧化酶 (superoxide dismutase, SOD)催化生成过氧化氢或与 NO 反应生成 NO
3-而被清除,过氧化氢可被水解酶或过氧化物酶清除。适量的 ROS 是维持细胞正常生长和机体抗感染必需的,但过量的 ROS 可以对机体造成病理生理损害。
研究发现,ROS 可动员血管平滑肌细胞内质网和线粒体的 Ca
2+,增加细胞外的Ca
2+ 内流,激活细胞膜 Na
+-H
+交换引起细胞内碱化,通过酪氨酸激酶作用活化PLC致IP
3的产生、进一步促进细胞外Ca
2+内流,从而增加血管平滑肌的收缩。NO
3-氧化花生四烯酸产生的异前列烷(isoprostane)和ROS 具有直接收缩血管的作用,而且其能够增强 AngⅡ引起的 ET-1 分泌、间接增加血管收缩的作用。过氧化氢还可致胞质磷脂酶 A
2 ( cytosolic phospholipase A
2, cPLA
2)激活,促进花生四烯酸代谢产物的生成,从而增加血管平滑肌细胞的收缩。另一方面,ROS降低NO的生物利用度,削弱了血管平滑肌的舒张功能。
(二)花生四烯酸的代谢产物
花生四烯酸属于不饱和脂肪酸,主要存在于细胞膜磷脂中。环氧酶催化花生四烯酸转变为内过氧化物,该类物质可引起血管平滑肌的收缩。在内皮依赖性收缩过程中,大量内过氧化物得以释放,它们可被视为 EDCF,可以被各自特异性的合酶催化生成前列环素、血栓素 A
2(TXA
2)、人前列腺素 PGH
2、PGF
2α和PGE
2 等,在某些情识下,PGI
2 也可成为缩血管物质。
1.血栓素A2 血栓素 A
2(TXA
2) 是哺乳动物体内存在的最有效的血管收缩物质之一,是由花生四烯酸经环氧酶代谢后,由血栓素合成酶催化合成的前列腺素类衍生物,在体内主要由血小板受到刺激后合成TXA
2通过与七次跨膜受体血栓素A
2受体(thromboxane-prostanoid receptor,TPR)结合后,在多种组织和细胞中发挥生物学效应,参与血管平滑肌收缩、 血小板聚集、血栓形成、内皮功能紊乱、细胞增殖、动脉粥样硬化等一系列病理过程。TXA
2或其受体激动剂(CTA2 或 U46619)几乎可使动物或人的所有血管床收缩,尤其是冠状血管、内脏血管和肾血管。CTA2 使离体灌流猫冠状动脉收缩的阈浓度仅为 25~ 50 pmol/L,浓度达到 15~ 20nmolL 则可列起完全收缩。对离体灌流的大鼠心脏或在猫体内,也有相似的作用。TXA
2不仅可收缩大动脉,也可收缩中小动脉(即冠状阻力血管),猫离体脑动脉和人的离体基底动脉条对它也较为敏感,它使人脑动脉条收缩的作用比5-羟色胺为强。
2.前列腺素PGF2α 类花生酸类物质PGF
2α是一种很强的血管收缩因子,参与了一系列生理或病理变化的过程,如脑血管收缩、子宫平滑肌收缩等。PGF
2α是通过前列腺素F
2α受体(prostanoid F
2α receptor, FPR)作用收缩血管。在对仓鼠的研究中发现,介导其主动脉内皮依赖性收缩反应的是PGF
2α,而且老龄仓鼠的COX2表达量增高,主动脉对PGF
2α的收缩反应更为敏感。
动物研究发现,相对于WKY大鼠的内皮细胞而言,自发性高血压大鼠 (spontaneously hypertensive rat, SHR)内皮中前列环素合成酶基因的表达更为丰富。同样,它的表达可以随着年龄的增长和血压的升高而增加。在ACh 的作用下,PGI
2的释放远远大于其他前列腺素。也有研究发现,当 WKY 大鼠的年龄满 15 周或更大时,PGI
2对主动脉的舒张能力消失,这可能是由于IP受体(prostacyclin recepror, IP rceceptor)的功能障碍所导致。所以,内过氧化物还有前列环素在EDCF介导的反应中是主要因素,在特定的阶段,PGI
2不再引起血管平滑肌的松弛。
(三)内皮素 -1
内皮素(ET)是含有21个氨基酸的多肽,具有三种异构体:ET1、ET2、ET3。内皮素 1由内皮细胞释放,是一种强有力的血管收缩肽,在血管舒缩的调节中起重要作用,并和一些与人类年龄增长相关的病理变化中内皮依赖性血管舒张功能降低有关,包括高血压、2型糖尿病和冠状动脉疾病。人血管内皮细胞只生成 ET1,无 ET2与ET3 异构体;大鼠则生成ET3。此外,血管平滑肌细胞也产生ET。 ET1来自ET 前肽原,在内肽酶的作用下转化为大ET1,再经ET转化酶( endothelin-converting enzyme, ECE)作用生成ET。 ET1的前体大ET1 从血管内皮细胞分泌后,可能在细胞问隙被 ECE1 转化为 ET1,此种转化对 ET1 具有特异性。ET 与不同的受体结合产生不同的效应。ET受体分两类:一类是ET
A受体,存在于血管平滑肌,收缩血管,ET1对ET
A受体的效应强;另一类是ET
B受体,存在于血管内皮细胞,释放NO与PGI
2而舒张血管。此外,ET1还能够促进儿茶酚胺和 AngⅡ 的分泌,后两者能够加强 ET1收缩血管的能力,使血管内皮功能进一步损害。
(摘自《血管生物学》第2版)