炎症反应与曲张静脉血管壁重塑

炎症反应与曲张静脉血管壁重塑 专业资料 炎症反应与曲张静脉血管壁重塑 作者:褚海波 严菲 作者单位:解放军第89医院 普外中心 (山东 潍坊 261021) 【关键词】 炎症反应 曲张静脉 血管壁重塑 下肢静脉曲张是静脉系统最常见的周围血管疾病之一。静脉壁软弱、静脉瓣膜缺陷及静脉内压力升高，都是引起浅静脉曲张的主要原因。遗传、长期站立、重体力劳动、妊娠、慢性咳嗽、习惯性便秘等因素会促进下肢静脉曲张的形成。近年来，血管重塑理论的提出比较完整地解释了静脉曲张的发生机制。病理生理学的研究表明，炎症反应参与静脉瓣膜和静脉壁的结构重建，白细胞和血管内皮细胞的级联反应可能导致瓣膜功能不全和静脉曲张，最终造成慢性静脉疾病的相关症状[1-2]。 1 曲张静脉炎症反应的启动要素 1.1 缺氧 白细胞具有趋化性，可以通过毛细血管的内皮间隙从血管内渗出，在组织间隙中游走，吞噬体内的细菌或异物。有研究者认为当静脉血氧分压低于25 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)时，即可激活内膜，发生白细胞黏附等一系列有害的生物学反应[3]。白细胞黏附于内膜是其渗入损伤或感染组织的第一步，而整个过程称谓炎症反应。Michiels等[4]认为促使内膜发生改变的主要因素是缺氧的程度与时间。急性缺氧可迅速激活血管内皮细胞释放炎症介质及生长因子，促专业 专心 专注 专业资料 使白细胞黏附、浸润、活化。白细胞活化后，释放超氧阴离子、蛋白酶、白三烯B4和基质金属蛋白酶(MMPs)等炎症物质，这些物质一旦进入静脉管壁，就会造成静脉壁的损伤，导致静脉壁收缩功能减退、松弛性能增强，以及细胞外基质降解[4-6]。长时间的缺氧使诱导因子-1活化和表达，成为介导编码血小板衍生生长因子和血管内皮生长因子等一些特定基因的最重要转录因子[4]。缺氧还可激活内皮细胞分泌生长因子，使平滑肌细胞增生并合成细胞外基质，若长期、反复地作用，将导致静脉管壁重塑，最终形成静脉曲张[5]。Peschen等[7]用间接免疫荧光和免疫组织化学技术观察30例下肢静脉曲张患者的血管壁切片，发现其EGFR、bFGF和TGF-Β3的含量均明显增多，证实了缺氧与静脉曲张发生的关系。 1.2 静脉高压 白细胞的激活与静脉高压的关系十分密切，静脉高压可能触发炎症反应[8]。有学者做过一项研究，将足部下垂40,60 min后从足背静脉抽取血样，发现健康者回流的血液中白细胞无聚集、黏附现象，而慢性静脉功能不全(CVI)患者白细胞有明显的聚集、黏附[2]。这项研究表明在高静脉压力下，游走的白细胞会发生紧贴管壁的聚集、黏附。Thomas等[9]研究发现，在立位时，有静脉高压表现的患者的血管内存在白细胞嵌陷，即白细胞黏附于内皮细胞进入血管壁;而当腿部抬高时，白细胞嵌陷消失。Guimarāes等[10]亦发现，下肢下垂引发静脉高压时，血循环中的白细胞计数下降27%，血浆血栓素B2增加了58%，表明静脉高压可增加白细胞的贴壁黏附。有学者用专业 专心 专注 专业资料 流体细胞仪测量病变静脉血管内循环中的白细胞数目，发现CVI患者仰卧和站立30 min差异有统计学意义，而皮肤改变差异无统计学意义。认为静脉高压时，血流流速减慢，血液淤滞，导致局部缺氧，激活的白细胞嵌陷于小静脉内，释出一些炎症中介物质，引起内皮细胞损害,破坏血管壁[11]。此外，CVI患者静脉血中单核细胞血小板复合物明显增多,该复合物即使在手术解除下肢静脉反流后仍存在,认为可能是静脉高压的产物,并且直接参与CVI的发生[12-13]。 1.3 流体剪切力 Bergan[2]认为静脉高压在启动炎症级联反应、激活白细胞的同时，也会改变静脉内皮细胞表面的流体剪切力，最终导致静脉曲张和静脉溃疡。长时间血液淤滞引起下肢静脉扩张和静脉瓣变形，变形的瓣膜使内皮细胞暴露于逆行的血流中;即使血液无反流，静脉淤滞也可以产生剪切力较低或为零的区域，引起血流紊乱甚至湍流，促进炎症反应和血栓形成，最后导致血管壁结构不规则改变，启动和维持炎症反应[14]。Saharay等[11]比较15例静脉曲张伴皮肤改变者和15例单纯静脉曲张者站立30 min前后下肢静脉血白细胞表面CD11b表达发现，随着静脉压升高,血循环中的中性粒细胞和单核细胞CD11b水平均降低，平卧10 min后，CD11b水平仍降低，且两组之间比较无差别。该结果表明，当静脉压升高、血流淤滞、剪切力降低时，白细胞会黏附于内皮细胞并激活。而白细胞对流体剪切力作出的反应是通过迅速的缩回伪足和CD18黏附分子脱落两种方式实现的[14]。正常生理情况下，血管中并不存在促使白细胞黏附的因素。当流体剪切专业 专心 专注 专业资料 力下降时，白细胞与内皮细胞黏附增加，形成两者间的相互作用和细胞激活的顺序性过程[11]。一旦发生炎症反应，即使在正常的血流量和流体剪切力下，白细胞也能形成伪足并牢固地黏附在内皮细胞上，这可能与内皮细胞外的多糖-蛋白质复合物或炎症介质抑制剪切力的反应有关[15-16]。 2 曲张静脉中的炎症细胞 白细胞在机体的防护、免疫等过程中发挥重要的协同作用。研究者发现CVI患者的曲张静脉血管壁中肥大细胞、单核巨噬细胞浸润的数量明显多于正常对照组，推测炎症细胞与内皮细胞相互作用可能会导致静脉壁和静脉瓣膜的损伤[17-19]。 2.1 曲张静脉与中性粒细胞 中性粒细胞具有趋化、吞噬、杀菌作用，在血管内停留的时间平均只有6,8 h，而且进入组织后不再返回血液中。研究者认为中性粒细胞和肥大细胞与静脉内皮细胞的相互作用，在慢性静脉疾病中启动炎症反应方面扮演重要的角色，MMPs、TIMPs、炎症介质、细胞因子等参与了这一相互作用的过程，引起平滑肌的增殖、细胞外基质的改变，最终导致瓣膜功能不全和静脉曲张的发生[1]。在大隐静脉曲张致缺氧的情况下，大量的中性粒细胞黏附在内皮细胞上，并且被激活释放出大量的超氧阴离子和白三烯B4，而正常的大隐静脉中却没有发现这一现象。这一结果表明，缺氧能激活内皮细胞和中性粒细胞，可以导致静脉壁的重塑[5]。而站立30 min所产生的静脉高压能增加VCAM、ICAM和ELAM，激活中性粒细胞和单核细胞，引专业 专心 专注 专业资料 起内皮细胞的损伤[16]。研究显示，静脉高压还能引起血浆中性粒细胞颗粒酶水平的增高，可能是中性粒细胞活化的原因之一[20]。即使消除静脉高压的影响，单纯静脉曲张的患者中性粒细胞和单核细胞L-选择素仍然保持一个低水平[11]。 静脉高压能使腿部静脉疾病患者的微循环中白细胞发生边集，中性粒细胞表现尤其明显[21]。将大鼠肠系膜血管闭塞后，原本在血液循环中流动的白细胞形成伪足，附着到血管内皮上;当血流量恢复时，白细胞缩回伪足，开始脱离内皮细胞[22]。由此表明在静脉高压时，局部血流流速减慢，流体剪切力减小，能导致黏附内皮细胞上的白细胞数目增多。值得注意的是，与血管内皮细胞黏附并不意味着会发生细胞浸润。Yamada等[23]对曲张静脉的超微结构进行观察发现，曲张静脉的管壁中没有中性粒细胞的浸润。Sayer等[17]证实了Yamada的研究结果。 2.2 曲张静脉与单核细胞/巨噬细胞 单核细胞在血液内仅存在3,4 d即进入肝、脾、肺和淋巴等组织，转化为巨噬细胞。单核细胞产生的细胞因子可激活淋巴细胞，而激活的淋巴细胞能够产生炎症介质，造成持续的慢性炎症。单核细胞具有合成细胞因子、前列腺素和生长因子的能力，通过VCAM-1与静脉壁黏附后，比较容易从血管中移行出来[11]。Signorelli等[24]认为静脉压升高引起的血液淤滞可激活单核—巨噬细胞系统。激活的单核细胞分泌多种生物活性产物，是造成慢性炎症组织破坏和纤维化的重要介质。巨噬细胞也可以被激活，不断产生单核细胞的趋专业 专心 专注 专业资料 化因子，吸引血液循环中的单核细胞源源不断来到炎症灶。 Ono等[19]研究认为白细胞(单核/巨噬细胞)在大隐静脉静脉壁和静脉瓣中的大量浸润可能是静脉功能不全发生的基础。Takase等[18]发现，CVI患者的血管组织切片静脉瓣和静脉壁中有单核细胞和巨噬细胞的浸润，推测可能是单核细胞与内皮细胞之间相互作用导致的静脉壁和静脉瓣损伤。Powell等[12]的研究结果显示，下肢静脉曲张患者血液中单核细胞血小板复合物增多(曲张组为29%，对照组为8%);白细胞血小板复合物曲张组为7.2%，对照组为3.6%。而血小板-单核细胞复合物能够表达P-选择素以及P-选择素糖蛋白配体-1，促进单核细胞与内皮细胞之间的黏附,利于单核细胞向组织迁移并在组织中向巨噬细胞分化，进而激活和释放炎症介质等启动炎症反应[25]。在静脉压增高引起急性效应的研究中发现，随着时间的延长，静脉瓣膜中的粒细胞、单核细胞、巨噬细胞和淋巴细胞增多，MMP2和MMP9的水平增高，提示曲张静脉的瓣膜损害与白细胞(单核巨噬细胞)的浸润有关[26-27]。Sayer等[17]发现在曲张静脉中单核巨噬细胞释放生长因子、促炎症反应细胞因子和基质金属蛋白酶，认为单核巨噬细胞能进一步提高细胞黏附分子在血管内皮细胞中的表达，参与血管重塑。谢应桂等[28]通过兔后肢股动脉-静脉短路诱导侧支血管生长的模型，在重塑的血管外膜、中膜都发现大量巨噬细胞的存在，平滑肌细胞排列紊乱并大量增殖，认为在血管重塑过程中，侵入血管壁的巨噬细胞可能通过分泌生长因子和细胞基质降解酶促进细胞外基质的降解，刺激平滑肌细胞增殖与移动，参与血管重塑的调节。 专业 专心 专注 专业资料 2.3 曲张静脉与淋巴细胞 淋巴细胞在机体特异性免疫过程中起主要作用。研究发现，曲张静脉管壁和瓣膜中存在淋巴细胞、肥大细胞、单核细胞的浸润，导致静脉壁和瓣膜质地、形态的改变和功能的异常[18]。有些学者通过建立小鼠股动—静脉瘘静脉高压模型，发现股动—静脉瘘大隐静脉扩张，静脉壁和瓣膜中单核细胞、巨噬细胞浸润，淋巴细胞增加，血小板选择蛋白及细胞间黏附分子表达增加，认为静脉压升高时，血流瘀滞，白细胞与内皮细胞黏附增加并激活，可使静脉壁及瓣膜产生炎症反应，导致静脉壁及瓣膜发生改变[26-27]。然而Sayer等[17]的研究却发现，在下肢曲张的静脉和正常的静脉血管壁中T淋巴细胞的浸润量的改变无明显差别，认为曲张静脉血管壁的重塑与T淋巴细胞的浸润无相关性。 2.4 曲张静脉与肥大细胞 当嗜碱性细胞存在于结缔组织和黏膜上皮内时，称肥大细胞。肥大细胞与血管的关系密切，尤其是在皮下或皮肤内的血管组织里，肥大细胞的分布很广泛。它能产生、储存和释放各种血管活性物质，包括组胺、羟色胺、花生四烯酸、肝素、白三烯、前列腺素、类胰蛋白酶和多种细胞因子。这些被释放的血管活性物质，在启动炎症反应的过程中发挥着重要的作用[23，29-31]。 肥大细胞产生的细胞因子可以促进T细胞及其他白细胞分泌细胞因子，产生细胞因子与炎症细胞的增生、分化、迁移、趋化及活化有关[32];释放的组胺能增加局部的血管通透性及血管平滑肌细专业 专心 专注 专业资料 胞增殖;类胰蛋白酶能分裂肽键和酯键导致局部血管损伤及血管壁的软弱而引起静脉曲张的形成[29]。 Yamada等[23，29]研究发现，曲张病变的静脉管壁中存在肥大细胞的浸润，其数目为(15.0?8.4)个/HP，明显高于对照组(P<0.05)，认为肥大细胞浸润有助于静脉曲张的形成，并通过释放介质在血管病理生理的改变中发挥其作用。Haviarov?等[33]测量血管中肥大细胞浸润的密度后发现，曲张大隐静脉和正常大隐静脉的管壁中肥大细胞的浸润无量的改变(P>0.05)，与Yamada的结论不同。Sayer等[17]应用免疫组织化学方法，在光镜下计数单位长度曲张静脉血管的细胞数，发现曲张静脉血管中肥大细胞的数量与对照组相比差异有统计学意义，认为在CVI的发展过程，肥大细胞可能参与了血管损伤和血管重塑。 静脉血管壁上的炎症细胞产生的MMPs以及丝氨酸蛋白酶等可以引起细胞外基质的降解[34]。MMPs能够被肥大细胞生成的蛋白水解酶激活，参与曲张静脉壁结构的重塑，并分泌转化生长因子-Β1[35-36]。研究发现，曲张静脉中的TIMP1/MMP2和TIMP2/MMP2分别为对照组静脉的3.6倍和2.1倍[37]。这种比率的改变可能有利于细胞外基质在曲张静脉中聚集，而合成和降解产生的局部平衡可能是导致同一静脉中同时出现肥厚的节段和萎缩的节段原因之一。 3 结语 静脉缺氧、高压、流体剪切力降低是导致曲张静脉炎症反应启动的重要因素。这三个因素不是完全独立存在的，它们之间相互关专业 专心 专注 专业资料 联，互为因果。当静脉压升高，血流淤滞，会同时出现缺氧以及剪切 力降低，白细胞与内皮细胞在管壁上发生黏附并激活。单核细胞、淋 巴细胞、肥大细胞等炎症细胞的浸润，多种生长因子和黏附分子的产 生，能够引起静脉瓣和静脉壁变化。激活后的白细胞可以分泌炎症介 质和细胞因子，并与内皮细胞的相互作用，诱导静脉瓣膜和静脉壁的 结构重建，导致瓣膜功能不全和静脉曲张。由此可见，炎症反应与静 脉曲张密切相关，炎症细胞在静脉曲张的发生、发展过程中扮演了非 常重要的角色。 【参考文献】 [1] Nicolaides AN. 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