脓毒症与血管内皮细胞损伤

脓毒症与血管内皮细胞损伤 河北医药2010年2月第32卷第3期HebeiMedicalJournal,2010,Vol32FebNo.3 apneasyndromemoreinslghtsinstructuralandfunctionalcardiacahera tions,andtheeffectsoftreatmentwithcontinuouspositiveairwaypres- sure.JAinCollCardiol,2006,47:1433—1439. 16TavilY,KanbayA,SenN,etalComparisonofrightventricularfunc— tionsbytissuedopplerimaginginpatientswithobstructivesleepapnea syndromewithorwithouthype~ension.IntJCardiovascImaging,2007, 23:469-477. 17FletcherEC,OrolinovaN,BaderM.Bloodpressureresponsetochronic episodichypoxia:therenin—angiotensinsystem.JApplePhysiol,2002, 92:627-633. 18IpMS,TseHF,LamB,eta1.Endothelialfunctioninobstructivesleep 脓毒症与血管内皮细胞损伤 陈玉红张玉想 357 apneaandresponsetotreatment.AmJRespirCritCareMed,2004, 169:348-353. 19苏梅,张希龙,殷凯生,等.成人鼾症阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综 合征与心血管病变的相关性.中国全科医学,2008,11:1326.1328. 2O付海燕,李玉宏,杜红阳.多普勒组织成像技术的临床应用及研究 进展.中国医师进修杂志,2006,29:72-73. 21KasikciogluHA,KarasuluL,TartanZ,eta1.Occultcardiacdysfunc— tioninpatientswithobstructivesleepapneasyndromerevealedbytissue dopplerimaging.IntJCardio1.2007.118:203—205. (收稿日期:2009—08—14) 【关键词】脓毒症;内皮细胞,血管;损伤 【中图分类号】R631【文献码】A【文章编号】1002—7386(2010)03—0357 —03 脓毒症(sepsis)是当前重症监护病房(intensivecareunit, ICU)所面临的棘手难题,病死率高达18%,29%,而且,由脓 毒症及其相关疾病造成的死亡率仍然呈上升趋势".脓毒症 病理过程复杂,涉及大量细胞因子,炎性介质与凝血系统的激 活,其中血管内皮细胞(vascularendothelialcells,VEC)损伤导 致的功能改变在其发病过程中起着重要作用J.本文主要就 VEC在脓毒症中的作用,损伤的机制及其标志物做一综述. 1VEC的功能与损伤因素 1886年,His首先提出内皮(Endothelium)这一概念以来, 长时间内人们对于VEC的认识仅限于它衬在血管内壁,为血 流提供光滑的表面;作为半透膜,起屏障作用,调节血管内外的 物质交换.随着研究的深入,人们逐渐认识到VEC不仅是血 管的屏障,还可以通过合成和分泌调节血管平滑肌舒张和收缩 的相关因子,调节血管张力和凝血活性,防止血小板黏附和血 栓形成;而且,VEC可合成膜基底的胶原蛋白和蛋白多糖,维持 血管内外的物质交换和营养传递,并通过改变VEC之问的紧 密连接和桥粒连接,调节血管的通透性;此外,VEC受外界刺激 时,可表达和产生多种免疫功能相关分子,在机体的免疫应答 过程中起重要调节作用.引起VEC损伤的因素很多,早在 1975年人们就认识到内毒素,病毒,抗原一抗体复合物,血流动 力学改变,血小板,激素和一氧化氮(NO)等能够损伤血管内 皮.近年来,脓毒症VEC功能障碍成为人们研究的热点. 号) 项目来源:留学回国人员科研启动基金(编号:教外司[2004]527 作者单位:050011石家庄市,河北医科大学第四医院ICU 通讯作者:张玉想,050011河北医科大学第四医院ICU; E—mail:zhyux88@yahoo.eom.cn ? 综述与讲座? 2脓毒症时血管内皮损伤的机制 在脓毒症的病理过程中,VEC是病原体及其毒素的一个 主要靶器官,内毒素等细菌成分作用于血管内皮,引起血管性 假性血友病因子(yonwilebrandfactor,vWF),内皮素一1(endo— thelin一1,ET一1),组织型纤溶酶原激活物(tissue—Plasminogen)等 释放增多,血管通透性增加,血管张力降低,血小板聚集增多, 损伤VEC,从而进一步引起炎症系统和凝血系统紊乱,最终导 致全身炎症反应综合症(SIRS)和多器官功能障碍综合征 (MODS). 2.1脓毒症时VEC的激活脓毒症时VEC的激活主要有3 条途径:(1)细菌直接攻击完整的VEC;(2)细菌壁的某些成分 如脂多糖(Lip叩olysaccharide,LPS)可激活VEC表面的模型识 别受体;(3)来源于宿主的其他血浆成分均可激活VEC.VEC 的这种适应性反应有利于清除入侵的病原微生物和坏死组织, 但内皮的过度激活可导致严重的损伤.脓毒症时VEC损伤的 激活物主要包括:(1)脂多糖结合蛋白(LBP):脓毒症时,LPS 诱导急性反应,血浆LBP浓度可明显提高,与LPS形成LPS— LBP复合物,再与CD,结合,形成LPS—LBP—CD.复合物,可促进 LPS的毒性作用.(2)CD分子:CD分子是体内介导LPS生 物效应的重要受体之一.CD,在人体内有两种存在形式:膜结 合型CDl4(mCDl4)和可溶性CDj4(sCDl4).mCDl4主要通过糖 基磷脂酰基酶(Glycosylphosphatidylinositol,GPI)锚形物附着在 单核一巨噬细胞,中性粒细胞以及树突状细胞等髓样细胞表面; sCD,无GPI结构,主要是把LPS信号传导给mCD阴性细胞, 如内皮细胞,上皮细胞等,介导这些细胞对内毒素的应答反应. Gluck等报道,脓毒症患者血浆中sCD.水平明显升高, mCD水平明显下降,且这种变化与疾病的严重程度及预后相 关.(3)Toll样受体(TLR):1997年Medzhitov等在人类细胞 358北医药2010年2月第32卷第3期HebeiMedicalJournal,2010,Vol32FebNo.3 表面发现了一种属于I型跨膜蛋白的受体,称为TLR.研究发 现已经克隆的人TLRs家族成员至少有1O个,分别命名为 TLR1-10,其中,TLR2和TLR4与LPS信号传递关系密切,TLR2 可能是LPS的低亲和力受体,但可对G菌的胞壁成分肽聚糖 (PGN),脂磷壁酸(LTA)进行模式识别,还可识别完整的G 菌,从而激活细胞内信号传导机制.而TLR4则可能是LPS信 号传递的主要受体,LPS,LBP和CD三者相互作用,激活 TLR4信号途径,激活转录因子和编码各种细胞因子的基因.释 放白介素一1(IL一1),IL-6,肿瘤坏死因子一仅(TNF—a)等多种细胞 因子. 2.2脓毒症时与血管内皮损伤有关的炎性介质脓毒症过程 中损伤VEC的炎性介质包括:(1)LPS:是炎症反应的启动因 子,血浆LPS与LBP相结合形成LPS—LBP复合物,与吞噬细胞 等炎性细胞表面受体CD.结合,激活吞噬细胞释放TNF一的 效应可增加1000倍.(2)TNF:由单核一巨噬细胞合成的TNF 称为TNF一0【,活化的T淋巴细胞合成的称为TNF一13.TNF—Ot是 炎性反应过程中最早释放的重要细胞因子,其既可参与炎性反 应又可间接刺激其他炎性介质参与炎性反应,故有"广谱炎性 介质"之称.单核一巨噬细胞受刺激后合成大量TNF—,后者可 与血管VEC发生黏附而损伤内皮细胞;同时,TNF—可激活多 形核白细胞和内皮细胞等效应细胞产生大量炎性介质损伤 VEC而引起毛细血管通透性增高.(3)IL:IL一1主要由单核一巨 噬细胞产生,内皮细胞,成纤维细胞也可产生.可增强多形核 白细胞的趋化性,诱导单核一巨噬细胞产生IL-6,IL.8等.IL-6 由单核一巨噬细胞,多形核白细胞,淋巴细胞产生,为重要的炎 性介质,对免疫具有重要的调节作用.IL一8主要由单核一巨噬 细胞产生,是多形核白细胞的激活和趋化因子.IL—l0由T淋 巴细胞,B淋巴细胞及单核一巨噬细胞产生,为抗炎细胞因子,可 非特异地降低IL一1,TNF的产生及活性.IL一12由单核一巨噬细 胞,B淋巴细胞产生,可控制细胞介导的免疫反应,促进T淋巴 细胞,自然杀伤细胞的分化和增殖,并刺激这些细胞产生干 扰素(IFN)增强淋巴细胞,自然杀伤细胞的细胞毒性.IL一13由 激活的T淋巴细胞产生,为免疫反应调节物,具有抑制炎性介 质分泌的功能;IL-13直接作用于单核细胞,抑制IL-6的分泌, 明显抑制LPS处理的单核细胞及其他免疫细胞mRNA的转录. (4)氧自由基:是重要的炎性介质,可使多形核自细胞向炎症区 游走,聚集,激活并释放溶酶体酶,损伤血管内皮细胞.亦可 增强细胞内磷脂酶A的活性,催化花生四烯酸的合成.(5)花 生四烯酸代谢产物:花生四烯酸存在于所有细胞膜磷脂中,可 被代谢为脂类炎症介质.如白三烯[白三烯B4(LTB4),白三 烯C4(LTC),自三烯I)4(LTD4)],前列腺素[前列腺素F: (PGF:),前列腺素I:(PGI:)],血栓素[血栓素A(TXA2)],其 中『JTc4,LTD和TXA:具有缩血管作用,可引起血管通透性增 加.(6)血小板活化因子:主要来自血小板,多形核白细胞,单 核-巨噬细胞和血管内皮细胞,可引起血管收缩,血管通透性增 高.(7)肽类炎性介质:活化的多形核白细胞,单核一巨噬细胞 可释放蛋白酶类,如中性粒细胞弹性蛋白酶,胶原酶,组织蛋白 酶等,破坏血管基底膜及内皮细胞而引起血管通透性改变. 2.3过程脓毒症时,LPS释放入血后,先与LBP结合,之后 再与单核细胞,T细胞等免疫活性细胞表面的mCD相互作用, 进而通过TLR将LPS信号转导到细胞内,激活靶基因,产生多 种细胞因子如TNF—,IL一1,IL-6,IL.10等,引起促炎.抗炎失调, 并激活血管内皮细胞,使其也分泌多种细胞因子,这些细胞因 子又反作用于血管内皮细胞,进一步加重血管内皮损伤. 3VEC损伤的标志物 3.1传统标志物(1)vWF:vWF是一种多聚体大分子糖蛋 白,由VEC受刺激而释放,介导血小板黏附及血栓形成,因此, vWF与VEC损伤及凝血功能障碍均有密切关系,血浆vwF水 平可反映VEC受损的程度,作为治疗,预后的评价指标之一. (2)血栓调节蛋白(Thrombomodulin,TM):TM是由VEC合成, 是凝血酶活化蛋白C(PC)所必需的辅因子.TM具有双重抗凝 功能,一方面可加速PC的活化,另一方面具有直接抑制凝血酶 的促凝功能.当VEC损伤时,TM由VEC表面脱落进入血循 环,血浆TM水平就增高.TM是衡量VEC受损的重要分子标 志物之一,它的变化可用于判断VEC受损程度,在一定程度上 可预测病情的转归.(3)NO:VEC受损时,NO合成释放减 少,NO合酶(NOS)可间接反映体内NO水平.所以,当NOS活 性明显低于正常,NO水平降低,提示血管内皮受损.但也有研 究表明,炎性细胞因子及LPS可激活NOS大量表达,诱导高浓 度的NO,对VEC具有明显氧化损伤作用.(4)ET:ET是1988 年Shin—ichi等从培养的猪VEC上清液中分离出的一种含有 21个氨基酸残基的多肽,分子量是2492,是迄今发现的作用最 强最持久的缩血管升压活性多肽.已证实ET有3种形式:ET- 1,ET一2,ET一3.其中ET一1是VEC生成的惟一ET,具有收缩血 管,激活肾素血管紧张素系统(RAS),正性肌力,促进血管平滑 肌增殖作用.ET水平的升高是由于血管内皮受损或受刺激后 ET产生释放增加所致,所以ET的升高在一定程度上反映了 VEC损伤的程度.(5)P选择素(P.selection,PS),E.选择素 (E—selection,ES):PS和ES均系黏附因子中的选择素家族. PS是反映血小板和EC受损和激活状态的良好指标,是与血小 板活化及炎症有关的重要的血管黏附因子.Es具有内皮特异 性,它仅通过受到炎症因子刺激后活化的VEC表达,是介导白 细胞与VEC黏附因子起始阶段的重要因子,因此,血浆中ES 水平能可靠地反映VEC的活化与损伤. 3.2较新指标(1)循环内皮细胞(circulatingendothelialcell, CEC):Alexander等临床研究发现,CEC是反映VEC损伤的一 种新的标志物.CEC由受损的VEC脱落于外周血中形成,是 目前活体内惟一可以直接反映血管内皮损伤的指示物,且主要 反映血管内皮损伤的程度.近来研究显示,CEC的改变与器 官功能障碍及血管损伤可明显相关,存在脓毒症的危重病患者 CEC数量较健康对照者明显增加.(2)植物血凝素样氧化型低 密度脂蛋白受体(LectinlikeOX-LDLReceptor,LOX一1):国外学 者发现人类EC上有一种能够摄取OX—LDL的新型受体LOX一1, 此类受体的主要功能是介导VEC提取OX—LDL,LOX一1的激活 进,步诱导了黏附因子的产生,导致内皮细胞的损伤.近来研 究认为,LOX一1,多采用RT—PCR技术检测血管LOX一1mRNA的 可北医药2010年2月第32卷第3期HebeiMedicalJournal,2010,Vol32FebNo.3 表达反映VEC损伤及内皮功能障碍.(3)内皮祖细胞(endo— thelialprogenitorcell,EPC):研究表明,内皮功能障碍的本质是 内皮损伤与修复之间动态平衡的破坏,然而,成熟VEC是终末 分化细胞,增值能力低,修复受损内皮功能有限.EPC是成人 外周血中一种独特的细胞亚型,它表达内皮细胞标识并显示内 皮特性J.Murayama等的研究也表明,EPC参与内皮修复, EPC水平与内皮功能密切相关.(4)组织型纤溶酶原激活物 (tissue—typeplasminogenactivator,卜PA),组织型纤溶酶原激活 物抑制物(Tissue—typeplasminogenactivatorpreparation,PAI)t— PA是由527个氨基酸组成的单链丝氨蛋白酶,VEC是其合成 的重要场所.VEC损伤时,t-PA大量释放,因而被认为是内皮 损伤的标志物之一.PAI与t-PA检测意义相似.(5)基质金属 蛋白酶(matrixmetalloproteinase,MMPs):MMPs是一组由结缔 组织细胞分泌,参与细胞外基质(ECM)降解的一个zn"依赖 性蛋白水解酶家族,正常情况下表达量很少,但在细菌毒素,细 胞因子等外源性和内源性因素的刺激下,MMP-9自中性粒细胞 等炎性细胞大量释放,从而破坏血管基底膜及组织结构,导致 组织损伤;同时VEC失去了生存和活动的依托,促进了VEC的 凋亡,使VEC产生不可逆的损伤.由此有学者推测,MMP-9 水平的变化可用于预测细胞外基质的损伤和破坏程度,间接反 映内皮细胞的受损程度,这一推测已在国外的动物实验中得到 证实?. 综上所述,脓毒症时VEC在启动,调节和维持宿主炎性反 应的过程中起着关键的作用.通过对内皮功能障碍分子机制 的进一步了解,有利于寻找更加有效的治疗方法以降低脓毒症 患者的病死率,而血管内皮作为治疗的靶器官将更多地被关注 和研究l12l. 参考文献 1MartinGS,ManninoDM,EatonS,eta1.Theepidemiologyofsepsisinthe UnitedStatesfrom1979through2000.NEnglJMed,2003,348:1546- 359 l554. 2WilliamCA.Theroleoftheendotheliuminseveresepsisandmultiple organdysfunctionsyndrome.Blood,2003,101:3765?3777. 3GluckT,SilverJ,EpsteinM,eta1.Parametersinfluencingmembrane CD14expressionandsolubleCD14levelsinsepsis.EurJMedRes, 2001.6:351-358. 4MedzhitovR,Preston—HurlburtP,JanewayCAJ.Ahumanhomologueof thedrosophilaT()Uproteinsignalsactivationofadaptiveimmunity. 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(收稿日期:2009—06—23) 中医院校病理学教学中的哲学思考 张熙 【关键词】病理;教学;中医院校;哲学 【中图分类号】R42【文献标识码】A【文章编号】1002—7386(2010)03—0359 —02 病理学是--I'q医学基础主干学科,它研究疾病病因,发病 机制及患病机体在疾病发生发展过程的形态结构和功能改变, 以阐明疾病的本质.自1665年胡克首先应用简单显微镜观察 项目来源:湖南省普通高等学校教学改革研究项目(编号:湘教通 2009321—158) 作者单位:410007长沙市,湖南中医药大学 ? 管理与科教? 细胞以来,已经有300多年历史,直到20世纪3O年代,由于电 子显微镜应用,已使形态学由细胞水平进入亚细水平或超微结 构水平J.当今时代一系列新技术,新方法更是为病理学发展 添上了双翅,使病理学从组织,细胞水平逐渐深入到亚细胞,蛋 白质,基因水平.不仅如此,病理学发展的同时还带动了其他 学科的进步和发展,然而对于中医院校来说,如何使不断发展 的病理学教学为中医学的发展以及为中医院现代化作出贡献 是我们必须要面对的重要问题.在多年的教学实践中,笔者