李軍綜述，丁文惠、唐朝樞審校

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血管外膜與血管穩(wěn)態(tài)和重構

李軍綜述，丁文惠、唐朝樞審校

摘要血管結構與功能的自穩(wěn)態(tài)平衡是機體生命活動的重要基礎。其中，血管外膜可能是血管病變的起始部位，是疾病發(fā)生和進展的“積極參與者”。在炎癥反應、氧化應激、血管活性因子和氣體信號分子等作用下，血管外膜在高血壓、動脈粥樣硬化、血管內再狹窄、肺動脈高壓等血管重構性疾病的發(fā)生、發(fā)展中起了重要的作用。

關鍵詞綜述；血管疾病

血管是一個由內膜、中膜和外膜及其附屬結構組成的并通過自-旁分泌作用相互偶聯(lián)形成的主動整合性器官，它負責機體營養(yǎng)物質、電解質、氣體、激素、細胞等在組織器官間的傳輸和交換，并產生多種活性物質參與調節(jié)，是人體內最大的網絡組織與內分泌器官。血管結構與功能的自穩(wěn)態(tài)平衡是機體生命活動的重要基礎，在維持機體的正常生理功能中發(fā)揮重要作用。各種物理、化學、生物因素及內外環(huán)境改變等致病因素的作用，造成血管穩(wěn)態(tài)失衡，導致血管功能或結構改變與損傷；血管通過感知內環(huán)境變化并經由細胞間“交叉對答（Cross-Talking）”將這些信號加以整合，通過局部活性物質的產生使血管自身發(fā)生結構與功能的改變，即血管重構,它是血管結構發(fā)生改變的主動過程，取決于局部生長因子、血管活性物質以及血液動力學之間動態(tài)的相互作用，涉及細胞生長、死亡、遷移及細胞外基質的產生和降解。血管重構既是維持血管穩(wěn)態(tài)的適應性生理過程和方式，又是許多重要血管疾病共同的關鍵病理環(huán)節(jié)[1]。血管外膜是血管的重要組成部分，它是維持血管穩(wěn)態(tài)的結構基礎，但既往對它的認識僅停留在支持和營養(yǎng)層面，本文擬對血管外膜在血管穩(wěn)態(tài)和重塑中的進展進行綜述。

1　血管外膜在維持血管穩(wěn)態(tài)作用中的再認識

血管外膜是位于血管最外層的組成結構，主要包括外彈力層、滋養(yǎng)血管、神經末梢及周圍疏松結締組織（含成纖維細胞和組織巨噬細胞），某些部分有特殊的感受器如頸動脈體，支配血管收縮的交感及副交感神經纖維從外膜進入血管，滋養(yǎng)血管也從外膜進入為外膜層提供養(yǎng)料。血管外膜過去長期被認為僅起營養(yǎng)中膜和血管支持作用，血管病變起于內膜，同時有中膜層參與，而外膜是血管病變中“旁觀者”，疾病起始順序為“由內向外”。但越來越多的證據(jù)表明，血管外膜不僅僅是血管壁的一層支持結構，而是可以通過和血管壁其他成分復雜的交互效應來發(fā)揮作用[2]。血管外膜通過分泌活性因子、參與細胞表型轉化、增殖、凋亡、遷移、內膜增生以及膠原合成分泌，從而在血管生長、功能調節(jié)、維持血管穩(wěn)態(tài)以及血管重構、鈣化和纖維化等過程中發(fā)揮重要作用，在高血壓、動脈粥樣硬化、血管再狹窄等血管重構性疾病中，血管外膜是血管病變起始部位，是疾病發(fā)生和進展的“積極參與者”，血管疾病發(fā)生順序應該是“由外向內”。血管外膜現(xiàn)已成為治療血管功能異常的新靶點。

2　經外膜途徑影響血管穩(wěn)態(tài)的機制和方式

血管外膜與炎癥反應：“外膜炎癥”是指血管外膜中有較多炎細胞浸潤，形成“血管外膜三級淋巴樣器官”（ATLO），除具有炎癥最具特征性的滲出改變外，外膜還有明顯的巨噬細胞、成纖維細胞的增殖、遷移和表型轉化[3]。新近的觀念認為動脈粥樣硬化（AS）是一種血管壁的炎癥反應，且“外膜炎癥”是AS的始動環(huán)節(jié)，是炎癥細胞侵入血管壁引起AS的門戶[4]。2009年Gr?bner等[3]即發(fā)現(xiàn)載脂蛋白E（ApoE-/-）基因敲除小鼠腹主動脈外膜中可見ATLO，且其尺寸與大小與冠狀動脈粥樣硬化病變相關。在體外實驗中，多種活性物質可使大鼠胸主動脈外膜成纖維細胞上炎癥介質表達上調，并增加大鼠血管外膜成纖維細胞的遷移能力和炎癥反應[5]。這些研究提示，動脈外膜炎癥與AS的發(fā)生相關，外膜炎癥在AS發(fā)生的早期即被激活，且外膜炎癥程度與血管病變的嚴重程度之間呈正相關。

血管外膜與氧化應激：血管穩(wěn)態(tài)的維持與血管壁產生的活性氧（ROS）和活性氮（RNS）密切相關[6, 7]，當氧自由基的產生和消除失衡或外源性氧化物質攝入過量，導致ROS和RNS在體內或細胞內過量蓄積，出現(xiàn)細胞損傷，即氧化應激（OS）。血管外膜OS水平的增加參與了血管重構的發(fā)生，ROS主要來源于還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）氧化酶（NOX），而血管外膜的NOX是ROS的主要來源，中膜和內膜也可以產生NOX，但量比外膜少，OS誘導炎癥與血管壁成分活化，促進外膜成纖維細胞的增殖，抑制凋亡，調節(jié)成纖維細胞的表型轉換，最終出現(xiàn)血管壁功能障礙，導致高血壓、AS等心血管疾?。▓D1）[8]。

外膜與血管活性肽：血管活性多肽具有分子量小、種類繁多、分布廣泛、調節(jié)靈活和生物作用復雜等特點，它們以內分泌和旁分泌/自分泌的方式，通過其靶細胞表面的G蛋白偶聯(lián)受體，在血管局部發(fā)揮其調節(jié)血管舒縮、細胞增殖、遷移和分泌等復雜的生物學作用，對循環(huán)系統(tǒng)功能進行復雜調節(jié)，以維持心血管穩(wěn)態(tài)[8]。脂肪細胞因子是近年關注比較多的血管活性肽，它們具有脂肪組織特異性，其種類包括瘦素、脂聯(lián)素（ADI）、抵抗素、內臟脂肪素、網膜素、Chemerin、內臟脂肪組織來源的絲氨酸蛋白酶抑制劑（vaspin）和鐵調素等。其中ADI是體內的一種重要負性調控因子，除脂肪細胞外，ADI在心肌細胞、成骨細胞、肌細胞以及血管外膜成纖維細胞均有表達和分泌，它通過一磷酸腺苷活化的蛋白激酶（AMPK）、p38促分裂原活化蛋白激酶（MAPK）、過氧化物酶體增殖物激活受體（PPAR）等信號通路來抑制AS過程中的炎癥反應、抑制泡沫細胞的形成、抑制血管平滑肌的增殖和遷移、促進內皮細胞產生和釋放一氧化氮（NO）、促進脂肪酸氧化、改善胰島β細胞功能、促進葡萄糖攝取并抑制糖異生等多種機制參與調控高血壓、冠心病和糖尿病等疾病[9-13]，在血管穩(wěn)態(tài)的維持中發(fā)揮重要作用。

圖1　血管外膜在調節(jié)氧化應激中的作用[8]

尾加壓素Ⅱ（urotensinⅡ，UⅡ）是血管活性肽的另一個重要代表，UⅡ在血管外膜成纖維細胞的表型轉化，膠原合成和細胞遷移方面都起到了重要的作用，UⅡ能夠以濃度方式促進血管外膜成纖維細胞表達α-平滑肌肌動蛋白（α-SM-actin），向肌成纖維細胞表型轉化，并促進成纖維細胞分泌I型膠原。UⅡ也是一種新的促進血管外膜成纖維細胞遷移的活性因子，其作用可通過蛋白激酶C（PKC）、MAPK、鈣調神經磷酸酶、Rho 激酶途徑來實現(xiàn)[14]。UⅡ還能刺激血管外膜成纖維細胞分泌骨橋蛋白，促進轉化生長因子-β（TGF-β）、白細胞介素（IL）-6、單核細胞趨化蛋白-1（MCP-1）的分泌，參與血管外膜的炎癥反應過程和穩(wěn)態(tài)的維持[15-17]。

血管外膜與氣體小分子：氣體小分子可以充作信號分子，在血管的穩(wěn)態(tài)和重構中發(fā)揮作用。它們可以在酶催化下內源性產生，不依賴于相應的質膜受體自由通過細胞膜，受體內代謝途徑的調控，在生理濃度下有明確特定的功能，其細胞學效應可以依賴或不依賴第二信使介導，具有特定的細胞和分子作用的靶點，具有連續(xù)產生、傳播迅速、快速彌散等特點。 目前體內已知的氣體信號分子包括NO、一氧化碳（CO）、硫化氫（H2S）、二氧化硫（SO2）等。其中NO在血管外膜中的作用機制認識比較深入。研究發(fā)現(xiàn)血管外膜成纖維細胞存在獨立的一氧化氮合酶（NOS）/ NO系統(tǒng)，具有獨立的 L-Arg/ iNOS/NO通路，是血管壁NO的重要來源之一，參與血管功能的調節(jié)，在自發(fā)性高血壓大鼠中，醛固酮受體拮抗劑可以通過iNOS/NO通路而發(fā)揮抗AS作用[18]。此外，外膜產生的NO可降低血管平滑?。╒SM ）對縮血管物質（如去甲腎上腺素）的反應性，引起血管舒張，提示外膜生成的NO有血管內皮源舒張因子（EDRF）樣作用，對血管的舒縮功能具有重要調節(jié)作用。CO、H2S 、SO2也在外膜介導的血管穩(wěn)態(tài)和重構中起到了重要的作用，其生理與病理生理意義值得更進一步的研究。

3　外膜穩(wěn)態(tài)失衡與心血管疾病

高血壓：高血壓是血管穩(wěn)態(tài)失衡的一種表現(xiàn)形式，發(fā)病機制目前尚未完全闡明，新近研究發(fā)現(xiàn)高血壓患者全身均存在低度炎癥反應，炎癥和氧化應激協(xié)同參與了高血壓的發(fā)病機理，炎癥還參與了高血壓并發(fā)癥的發(fā)生[19]。高血壓可導致血管結構和功能的改變，稱為高血壓血管重構，表現(xiàn)為管壁增厚、血管壁/腔比值增高、血管阻力增加等。既往的研究多集中于內膜損傷后內膜增生和中膜平滑肌細胞的增殖和肥大等方面。針對外膜在高血壓中的作用，國內學者進行了一系列研究，在自發(fā)性高血壓大鼠（SHR）和普通大鼠的對比試驗中，SHR血管外膜成纖維細胞增殖加快，對多種生長因子的反應增強，并通過合成Ⅰ、Ⅲ型膠原參與血管重構[20]。國外學者發(fā)現(xiàn)高血壓動物模型中，病變血管外膜巨噬細胞浸潤與血管壁肥厚一致，機械應力刺激血管平滑肌細胞可引起MCP-1表達增加。CC家族趨化因子受體-2 基因缺陷的的高血壓小鼠外膜巨噬細胞浸潤顯著減少，血管增厚顯著減輕。血管外膜滋養(yǎng)血管在維持血管穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮作用，在腎動脈狹窄的高血壓模型中，高血壓不僅誘導中膜和外膜增厚，對滋養(yǎng)血管的外膜也有顯著的作用，且外膜病變先于內膜和中膜[21]。上述研究提示外膜通過分泌活性因子，誘導炎性細胞聚集，與中膜和內膜發(fā)生交互作用，導致高血壓血管重塑，在這一過程中，滋養(yǎng)血管也起到了一定的作用。

AS：AS的本質是血管壁的炎癥反應，且外膜是AS的起點，外膜炎癥過程中成纖維細胞活化，向肌成纖維細胞轉化，分泌和遷移能力增加，所表達的細胞因子發(fā)生cross-talking，上調趨化因子和黏附分子的表達，呈級聯(lián)放大效應，進一步刺激炎癥因子的表達，與AS的發(fā)生和進展密切相關。鏈霉素誘導的豬糖尿病模型中，冠狀動脈外膜IL-6、腫瘤壞死因子-α （TNF-α）、MCP-1、血管細胞黏附分子-1（VCAM-1）表達增加。晚期糖基化終末產物AGEs可上調大鼠胸主動脈外膜成纖維細胞上IL-6、VCAM-1、MCP-1表達[22]。UⅡ刺激大鼠血管外膜成纖維細胞，骨橋蛋白、TGF-β、IL-6、MCP-1、白三烯c4 （LTC4）的分泌增加[15-17, 23]。大鼠的主動脈移植血管病模型中，同種異體移植物組與對照組相比，血管外膜在新生內膜出現(xiàn)前就表達TGF-β1、基質金屬蛋白酶-7 （MMP-7）、MCP-1、TNF-α和IL-1β等炎癥因子，并且隨時間延長炎癥因子的表達顯著增加[24]。

血管損傷后再狹窄：損傷是血管穩(wěn)態(tài)失衡的一個重要原因，損傷的種類包括血液動力學異常、機械力作用、病毒感染、免疫反應等。血管損傷后，除病變起始部位出現(xiàn)抗損傷反應，外膜也出現(xiàn)相應變化。在球囊過度拉伸引起豬冠狀動脈損傷模型中發(fā)現(xiàn)，血管拉傷0.5 h后，外膜就可檢測到中性粒細胞，而在拉傷2 h到3天之后，內膜/中膜的彈力板上才可檢測到黏附的中性粒細胞，且外膜的中性粒細胞比內膜、中膜要多，外膜同時增加的還有巨噬細胞，提示血管在局部損傷之后，最先出現(xiàn)抗損傷反應的部位不是受損部位，而是外膜，其形式為分泌血管活性物質及趨化作用。Li等[25]在大鼠頸動脈球囊拉傷模型中進一步發(fā)現(xiàn)，拉傷早期外膜顯著表達血管內皮生長因子（VEGF），晚期新生內膜、中膜和外膜均有表達。當血管外膜注入VEGF的受體抗Flt-1后，VEGF表達下調，外膜巨噬細胞浸潤減少，新生內膜形成減少。

肺動脈高壓：肺動脈高壓（PH）是一種漸進性疾病，以肺動脈重構與肺動脈狹窄為表現(xiàn)，導致肺動脈壓力升高，最終出現(xiàn)右心衰竭。氧化應激和炎癥反應在PH的病理生理機制中發(fā)揮了重要作用。Barman 等[26]擬評估通過NADPH NOX4產生ROS與增加PH壓力的關系，在PH大鼠模型和PH患者的血管中，使用多聚酶鏈式反應 （PCR）、蛋白免疫印跡（Western blot）、免疫熒光的方法檢測血管表達NOX4的情況，結果發(fā)現(xiàn)NOX4在血管外膜成纖維細胞顯著表達，它改變了成纖維細胞的行為，參與了PH血管重塑，與PH的發(fā)展密切相關。

4　結語與展望

血管結構與功能的自穩(wěn)態(tài)平衡是機體生命活動的重要基礎，血管穩(wěn)態(tài)失衡導致各類心血管疾病的發(fā)生。對血管穩(wěn)態(tài)維持及血管重構的分子機制的深入研究，對于血管相關重大疾病的防治至關重要。血管外膜是血管的重要組成部分，隨著研究的深入，現(xiàn)在認為在氧化應激、炎癥反應、自由基作用、興奮性氨基酸、細胞內鈣超載等作用下，血管外膜屏障功能喪失，局部結構發(fā)生改變，通過增殖、遷移、活化等重構性反應，產生一系列適應性變化，此為高血壓、AS、血管內再狹窄、PH等血管重構性疾病的病理生理學基礎，外膜在維持血管穩(wěn)態(tài)過程中發(fā)揮了重要的作用。進一步闡明血管外膜結構與功能穩(wěn)態(tài)和疾病過程中重構調控的關鍵信號通路和網絡模式，對尋找心血管疾病防治的新靶點與新藥開發(fā)具有重要意義。

（路丹和羅麗敏為本文也做出了貢獻，特此致謝！）

參考文獻

[1] 孫瑞娟, 朱毅, 汪南平, 等. 血管病變機制與血管功能調控研究的現(xiàn)狀與趨勢. 中國科學: 生命科學, 2013, 2: 103-111.

[2] Fischer EC, Santana DB, Zocalo Y, et al. Effects of removing the adventitia on the mechanical properties of ovine femoral arteries in vivo and in vitro. Circ J, 2010, 74: 1014-1022.

[3] Gr?bner R, Lotzer K, Dopping S, et al. Lymphotoxin beta receptor signaling promotes tertiary lymphoid organogenesis in the aorta adventitia of aged ApoE-/-mice. J Exp Med, 2009, 206: 233-248.

[4] Akhavanpoor M, Wangler S, Gleissner CA, et al. Adventitial inflammation and its interaction with intimal atherosclerotic lesions. Front Physiol, 2014, 5: 296.

[5] Liu Y, Liang C, Liu X, et al. AGEs increased migration and inflammatory responses of adventitial fibroblasts via RAGE, MAPK and NF-kappaB pathways. Atherosclerosis, 2010, 208: 34-42.

[6] Urbanski K, Nowak M, Guzik TJ. Oxidative stress and vascular function. Postepy Biochem, 2013, 59: 424-431.

[7] 劉亞洋, 李鶴, 吳宗貴, 等. 晚期糖基化終產物對大鼠血管外膜成纖維細胞中煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶p22phox亞基及活性氧表達的影響. 中國循環(huán)雜志, 2012, : 228-231.

[8] Di Wang H, Ratsep MT, Chapman A, et al. Adventitial fibroblasts in vascular structure and function: the role of oxidative stress and beyond. Can J Physiol Pharmacol, 2010, 88: 177-186.

[9] Oriowo MA. Perivascular adipose tissue, vascular reactivity and hypertension. Med Princ Pract, 2015, 24 (Suppl 1): 29-37.

[10] AlSaif S, Mumtaz S, Wray S. A short review of adipokines, smooth muscle and uterine contractility. Life Sci, 2015, 125C: 2-8.

[11] Titov VN. Leptin and adiponectin in pathogenesis of metabolic syndrome. Klin Med (Mosk), 2014, 92: 20-29.

[12] Yoo HJ, Choi KM. Adipokines as a novel link between obesity and atherosclerosis. World J Diabetes, 2014, 5: 357-363.

[13] Wu ZJ, Cheng YJ, Gu WJ, et al. Adiponectin is associated with increased mortality in patients with already established cardiovascular disease: a systematic review and meta-analysis. Metabolism, 2014, 63: 1157-1166.

[14] Zhang YG, Li J, Li YG, et al. Urotensin II induces phenotypic differentiation, migration, and collagen synthesis of adventitial fibroblasts from rat aorta. J Hypertens, 2008, 26: 1119-1126.

[15] Zhang YG, Hu YC, Mao YY, et al. Transforming growth factorbeta1 involved in urotensin II-induced phenotypic differentiation of adventitial fibroblasts from rat aorta. Chin Med J (Engl), 2010, 123: 3634-3639.

[16] Zhang YG, Kuang ZJ, Mao YY, et al. Osteopontin is involved in urotensin II-induced migration of rat aortic adventitial fibroblasts. Peptides, 2011, 32: 2452-2458.

[17] Zhang Y, Bao S, Kuang Z, et al. Urotensin II promotes monocyte chemoattractant protein-1 expression in aortic adventitial fibroblasts of rat. Chin Med J (Engl), 2014, 127: 1907-1912.

[18] 鄧次妮, 沈潞華, 唐朝樞. 螺內酯對自發(fā)性高血壓大鼠血管外膜誘導型一氧化氮合酶活性的影響. 中華醫(yī)學雜志, 2010, 90: 424-426. [19] Crowley SD. The cooperative roles of inflammation and oxidative stress in the pathogenesis of hypertension. Antioxid Redox Signal, 2014, 20: 102-120.

[20] Che ZQ, Gao PJ, Shen WL, et al. Angiotensin II-stimulated collagen synthesis in aortic adventitial fibroblasts is mediated by connective tissue growth factor. Hypertens Res, 2008, 31: 1233-1240.

[21] Kuwahara F, Kai H, Tokuda K, et al. Hypoxia-inducible factor-1alpha/vascular endothelial growth factor pathway for adventitial vasa vasorum formation in hypertensive rat aorta. Hypertension, 2002, 39: 46-50.

[22] Liu Y, Liang C, Liu X, et al. AGEs increased migration and inflammatory responses of adventitial fibroblasts via RAGE, MAPK and NF-kappaB pathways. Atherosclerosis, 2010, 208: 34-42.

[23] Dong X, Ye X, Song N, et al. Urotensin II promotes the production of LTC4 in rat aortic adventitial fibroblasts through NF-kappaB-5-LO pathway by p38 MAPK and ERK activations. Heart Vessels, 2013, 28: 514-523.

[24] Ji J, Xu F, Li L, et al. Activation of adventitial fibroblasts in the early stage of the aortic transplant vasculopathy in rat. Transplantation, 2010, 89: 945-953.

[25] Li XD, Chen J, Ruan CC, et al. Vascular endothelial growth factorinduced osteopontin expression mediates vascular inflammation and neointima formation via Flt-1 in adventitial fibroblasts. Arterioscler Thromb Vasc Biol, 2012, 32: 2250-2258.

[26] Barman SA, Chen F, Su Y, et al. NADPH oxidase 4 is expressed in pulmonary artery adventitia and contributes to hypertensive vascular remodeling. Arterioscler Thromb Vasc Biol, 2014, 34: 1704-1715.

（編輯：梅平）

(收稿日期：2015-03-23)

中圖分類號：R541

文獻標識碼：A

文章編號：1000-3614（2016）01-0101-03

doi:10.3969/j.issn.1000-3614.2016.01.023

作者簡介:李軍 主治醫(yī)師 博士研究生 研究方向為血管活性物質在血管穩(wěn)態(tài)和重構中的作用機制 Email：1411110201@bjmu.edu.cn 通訊作者：丁文惠Email：dwh_rd@126.com

基金項目:湖北省自然科學基金（項目編號：2011CDC049）；國家自然科學基金培育基金項目（項目編號：B20102104）

作者單位：100034 北京市，北京大學第一醫(yī)院 心內科（李軍、丁文惠）；北京大學醫(yī)學部生理與病理生理學系（唐朝樞）