武果桃,牛國慶
(1.山西省農業(yè)科學院畜牧獸醫(yī)研究所,山西 太原 030032;2.太原市小店區(qū)畜禽繁育工作站,太原 030032)
血管內皮細胞(Vascular endothelial cells,MVECs)為存在于血液與組織液之間的一層單層的扁平鱗狀上皮細胞,是微血管的重要組成部分。作為血管壁與血液之間的分界,維持血液的正常流動狀態(tài),調節(jié)血管內外的物質交換,在調節(jié)機體內環(huán)境穩(wěn)定、維持正常生理和免疫功能,以及介導疾病的發(fā)生、發(fā)展和轉歸等方面都發(fā)揮主要作用[1]。最初MVECs被認為是一種屏障細胞,而近些年研究表明它是細菌毒素等致病因子的靶細胞[2]。
MVECs具有十分重要的生理學功能,有參與血液與組織間的物質交換和能量代謝的重要功能,也參與體內多種重要的平衡調節(jié)及細胞功能的調控。目前研究發(fā)現,MVECs是多種疾病病理變化的重要靶區(qū),也是細胞因子、炎癥因子作用的靶細胞。近年來研究已證實多種中藥及有效成分能從多個方面調節(jié)內皮細胞活性物質分泌、抗細胞凋亡等達到保護內皮細胞功能,MVECs已成為醫(yī)學研究的重要領域和熱門話題。
MVECs是一種多功能的分泌細胞,合成并分泌多種生物活性物質。從結構分析,MVECs與循環(huán)血液直接接觸,將血液內外分開,是微血管通透性主要的物理屏障,具有屏障功能;從功能分析,MVECs分泌幾十種血管活性物質和細胞因子,是血管內外物質交換的重要場所,發(fā)揮信息傳導和調節(jié)功能,保證內環(huán)境平衡。MVECs在維持血管通透性、傳遞血管信息和分泌血管活性物質等方面起關鍵作用,這種調節(jié)作用通過改變單層內皮細胞通透性來實現。
MVECs既是感應細胞又是效應細胞,通過合成釋放多種舒張和收縮因子,維持血液微環(huán)境的正常平衡,在血液供應、營養(yǎng)運輸、代謝平衡、免疫細胞遷移等生理性過程以及炎癥等病理性過程中發(fā)揮重要作用。包括再生、發(fā)育、傷口愈合等一系列生理過程,MVECs結構完整性如果被破壞,分泌功能將失調,導致相應炎癥反應和組織器官功能障礙,其中大鼠腸黏膜微血管內皮細胞(RIMVECs)是細菌內毒素的靶細胞,是腸道疾病乃至全身疾病發(fā)生的病理基礎。
炎癥是一個復雜的過程,涉及到諸多細胞和非細胞成分之間的相互作用[3-5]。在炎癥發(fā)生時,MVECs與機體固有免疫細胞—嗜中性粒細胞相互作用,調節(jié)其顆粒酶活性和功能,從而發(fā)揮抵御病原體、抑制炎癥發(fā)生的作用。MVECs在急性炎癥反應中期有重要作用。
嗜中性粒細胞(neutrophil)為多形核白細胞的一種,是構成機體非特異性免疫系統(tǒng)抗御病原微生物感染的重要組成部分,屬吞噬和殺滅細菌的主要細胞,是機體抵御外來病原微生物,特別是化膿性細菌入侵的第一道防線。嗜中性粒細胞作為宿主防御的第一道防線,其吞噬和殺死入侵微生物的能力是至關重要的[6]。
研究表明:嗜中性粒細胞需要跨越內皮細胞才會發(fā)揮其獨特的抑殺細菌功能[7],中性粒細胞的吞噬過程對于清除入侵的微生物非常重要,可以防止病原微生物在體內擴散[8-9]。無論在感染炎癥還是在無菌性炎癥的免疫調節(jié)方面均起重要作用[8-11]。但當MVECs發(fā)生損傷或病變時,白細胞和血小板對MVECs的黏附會缺失或過度,大量的吞噬細胞穿出,堆積加劇了炎癥反應,造成組織的炎性損傷和病理性血栓形成。
在體內正常穩(wěn)態(tài)環(huán)境中,中性粒細胞處于休眠未激活狀態(tài),在外周血循環(huán)中進行隨意沒有方向性的緩慢移動,半衰期僅6~7 h[11],只有當致病菌侵入機體后,嗜中性粒細胞才從相鄰內皮細胞間或內皮細胞中穿過,殺菌功能被MVECs激活,并向損傷部位進行趨向性移動[10-11],首先產生非特異性免疫反應,以細胞吞噬作用和炎癥為主,滲出到血管外炎癥部位,發(fā)揮抵御病原菌作用,隨后產生特異性免疫,兩者結合,共同消滅致病菌。在這一過程中一方面發(fā)揮其殺菌吞噬作用,另一方面釋放多種細胞因子,募集更多的免疫細胞穿出發(fā)揮殺菌作用減輕炎性損傷。
炎癥發(fā)生時,嗜中性粒細胞與MVECs的黏附作用發(fā)揮了巨大的作用[12]。研究表明:嗜中性粒細胞的炎性損傷呈黏附依賴性,即依賴于嗜中性粒細胞與MVECs黏附的強度[13]。研究表明[14]:白細胞黏附功能異常會導致免疫功能下降,引起炎癥反應和組織損傷。在炎癥條件下,嗜中性粒細胞黏附到MVECs表面并且釋放活性氧和有毒物質,活性氧和有毒物質的釋放刺激MVECs導致細胞凋亡,MVECs凋亡被認為是血管壁上引發(fā)炎癥的機理,MVECs的通透性與鈣庫調控性鈣離子通道的活化密切相關,MVECs通透性的升高和白細胞滲出是急性炎癥反應的重要特征。
嗜中性粒細胞雖然能吞噬細菌但不能徹底消化細菌[15],在細菌毒素損傷MVECs情況下,嗜中性粒細胞跨內皮后滅菌功能未被激活,不能抑殺胞內和胞外細菌,只有穿越非損傷的MVECs后才具有很強的胞內消化和胞外殺菌功能。
研究證明MVECs功能受損是微循環(huán)功能障礙的主要原因,也是多種疾病發(fā)生的主要因素,微循環(huán)暢通百病不生,微循環(huán)障礙百病之源,內環(huán)境紊亂與MVECs功能受損相互影響,如炎癥、缺血缺氧、高血糖、高血脂等多種疾病會導致MVECs損傷;另一方面,MVECs功能受損又會引起或加重糖尿病、高血壓、動脈粥樣硬化等疾病。
中藥對MVECs的調節(jié)保護作用越來越受到廣大學者重視,目前中藥有效保護內皮細胞的報道有很多[16-18],中藥有改善MVECs通透性、抑制細胞凋亡、增加細胞活性等功能,中藥對MVECs的保護作用主要有:
(1)中藥可通過調節(jié)白細胞或MVECs表面黏附分子水平改善白細胞黏附功能,發(fā)揮抗炎作用,減少組織損傷。
(2)通過調節(jié)淋巴細胞與MVECs的黏附,改善機體免疫功能發(fā)揮抗組織損傷作用。
(3)通過增強neutrophil與MVECs的黏附,促進neutrophil穿越血管內皮滲出,在傷口局部聚集,吞噬消化細菌,清除壞死組織,最終通過化學介質、細胞因子及各種細胞相互作用使傷口愈合。
(4)一些中藥方劑具有抗細菌毒素對MVECs傷害的作用。
中藥方劑治療細菌病的機制主要在于阻斷細菌毒素對MVECs的傷害,抑殺細菌的機制是調動MVECs激活嗜中性粒細胞消化和殺菌功能以清除體內的感染細菌。
中藥通過降低脂質過氧化、抗氧化損傷、調節(jié)MVECs活性物質、抑制MVECs凋亡等作用來保護MVECs的功能。
MVECs損傷是造成微循環(huán)功能障礙以及多種疾病發(fā)生的主要因素,在許多疾病的致病機制中有著重要作用。中藥保護MVECs不受致病因子損傷越來越受到關注,大量研究表明:中藥單體、有效成分或復方制劑都可以保護MVECs的功能,通過降低機體脂質過氧化、抗氧化損傷、調節(jié)MVECs活性物質抑制MVECs凋亡等作用完成。中藥能從多方面保護MVECs免受損傷和促進其增殖,為中藥治療MVECs功能受損相關性疾病提供藥理學依據。
目前中藥對MVECs保護和調節(jié)作用的研究還不夠系統(tǒng),隨著對MVECs研究的深入,MVECs將廣泛應用于藥理學、生理學和病理學的研究中。通過保護MVECs的方法篩選抗菌藥物,對于進一步篩選單味藥的水溶性成分提供了方向和理論基礎,為獸醫(yī)臨床使用和研究中藥防治細菌性疾病提供了一定的試驗數據。