第一篇:皮腔血管細胞研究論文
經皮腔內血管成形術(pTA)是治療冠狀動脈及周圍動脈狹窄的有效手段,但約有25%~60%的病人術后發生再狹窄。金屬內支架的應用降低了pTA術后急性閉塞的發生率,但并未能徹底解決再狹窄的問題代寫論文。大量實驗研究及臨床觀察表明再狹窄與血栓形成、內膜增厚和血管重構有關,內皮細胞的損傷、修復及功能改變在其中扮演重要角色。
一、內皮損傷、血栓形成與再狹窄
pTA可造成血管損傷,內皮的剝脫造成內皮下組織的暴露,血小板立即通過Von Willebrand因子(VWF)黏附于內皮下的基質,隨后發生聚集并釋放α顆粒成分,其釋放的血小板衍生生長因子(pDGF)可能與中膜平滑肌細胞的激活和遷移有關[1]。最近的研究表明血小板減少可抑制已激活的平滑肌細胞從中膜向內膜遷移。由內皮損傷引發的凝血過程將形成附壁血栓,血栓的形成不僅可造成血管的急性閉塞,而且為平滑肌細胞內遷提供了框架,血栓的機化可直接引起內膜增厚,而且血栓中的凝血酶本身就是強力的平滑肌細胞致分裂原[2]。實驗證明損傷部位內皮的早期重建可抑制血小板附著和血栓形成[3]。
二、內皮細胞和內膜增厚
血管損傷后出現的組織愈合反應可造成不同程度的內膜增厚,其中包括3種主要成分:平滑肌細胞、內皮細胞及細胞外基質。損傷后30分鐘就可以檢測到平滑肌細胞早期激活的標記——核原癌基因的表達[4], 活化的平滑肌細胞從收縮表型轉向合成表型,從而引發平滑肌細胞的增生遷移和基質的合成。平滑肌細胞增生后向內膜遷移,遷移到內膜的平滑肌細胞部分繼續增生。有作者認為平滑肌細胞的增生和分裂是兩個不同的機制[5],一些因素只影響其中一個而不影響另一個,pDGF是平滑肌細胞向內膜遷移強力的趨化因子,成纖維細胞生長因子b(bFGF)則是平滑肌細胞的致分裂原。平滑肌細胞要穿過細胞外基質和彈力層才能到達內膜,其遷移過程與纖維蛋白溶解酶原激活物及金屬蛋白酶(MMp)的增加有關。
三、內皮細胞與血管重構
四、內皮細胞損傷、修復及功能異常
五、加快重內皮化、促進內皮細胞功能恢復
蛋白激酶C(pKC)是廣泛存在于細胞內的信號傳遞物質,是內皮細胞增殖所必需的,用12-豆蔻酸-13-乙酸佛波酯直接活化內皮細胞pKC,發現內皮細胞黏附、伸展及移行能力均增強,而用pKC抑制劑則降低了內皮細胞的再生能力,可見pKC激活劑可作為促進重內皮化的一種方法。
六、金屬內支架和血管內皮化
金屬內支架的應用大大減低了pTA術后的急性動脈閉塞,其形態穩定性限制了血管的回縮,從而防止了不利的血管重構,但金屬內支架本身具致凝性,置入血管后需長期抗凝治療,而且內支架置入并未徹底解決再狹窄的問題,目前認為pTA術后再狹窄是內膜增生和血管重構雙重作用的結果,而內支架置入后再狹窄則主要由內膜增生引起[26]。為阻止內膜增厚,許多學者用帶有滌綸被膜的內支紲進行實驗研究和臨床探索,但一直沒有肯定的結果,Schurmann等[27]的實驗研究發現,與普通支架相比,被膜式支架引起了更嚴重的內膜增生和炎癥反應;Maynar等[28]的一組股動脈臨床資料也表明被膜式支架的通暢率并不理想。支架置入部位的早期內皮化可能預防血栓形成和再狹窄。加速支架內皮化的方法目前主要有兩種,一是支架置入后局部灌注藥物或導入基因,常用的是VEGF;另一方法是支架置入前在體外先種上內皮細胞[29-31],可選用轉基因內皮細胞進行種植[30,31],此法最大的障礙是支架置入過程中內皮細胞的丟失[30,31],但支架金屬絲側面往往有內皮細胞殘留,這些細胞可重新增殖并覆蓋支架[15,31]。
參考文獻
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第二篇:細胞研究論文
骨缺損(尤其是大型骨缺損)的治療,由局部傷情復雜和缺乏理想的修復材料,一直是困擾臨床醫生和基礎醫學工作者的一大難題,而尋找一種盡可能達到或接近自體骨移植效果的理想的骨替代材料更是無數學者熱切探索、孜孜以求的目標。近年來日趨活躍的骨組織工程(bone tissue engineering)技術為這一課題的研究帶來了新的亮點和希望。目前動物實驗已能從骨膜、骨髓等定向性骨祖細胞(determined osteogenic precursor cells, DOpC)密集處分離培養出成骨細胞,經體外擴增并與載體結合,回植體內骨缺損處取得骨缺損修復的成功[1]。與此同時,基于對患者易接受性、可操作性和更簡單易行性等方面的考慮,研究者又開始把目光投向誘導性骨祖細胞(inducible osteogenic precursor cells, IOpC)。其中,在體內分布廣泛、數量巨大、部位表淺、取材方便、培養傳代易行、分裂增殖迅速的成纖維細胞首先成為了研究的焦點。由于目前許多相關研究尚處于實驗階段,為此,本文著重就成纖維細胞的生物學特性及其成骨作用等作一綜述。
1 成纖維細胞的來源及其生物學特性
成纖維細胞(fibroblast)是結締組織中最常見的細胞,由胚胎時期的間充質細胞(mesenchymal cell)分化而來。在結締組織中,成纖維細胞還以其成熟狀態—纖維細胞(fibrocyte)的形式存在,二者在一定條件下可以互相轉變。
不同類型的結締組織含成纖維細胞的數量不同。通常,疏松結締組織中成纖維細胞的數量比同樣體積的致密結締組織中所含成纖維細胞的數量要少,故分離培養成纖維細胞多以真皮等致密結締組織為取材部位[2,3]。
成纖維細胞形態多樣,常見的有梭形、大多角形和扁平星形等,其形態尚可依細胞的功能變化及其附著處的物理性狀不同而發生改變。成纖維細胞胞體較大,胞質弱嗜堿性,胞核較大呈橢圓形,染色質疏松著色淺,核仁明顯。電鏡下,其胞質可見豐富的粗面內質網、游離核糖體和發達的高爾基復合體,表明它具有合成和分泌蛋白質的功能。成纖維細胞尚可合成和分泌膠原纖維、彈性纖維、網狀纖維及有機基質。它合成的前膠原蛋白分子經內切酶作用,聚合和重排,可形成與成骨細胞合成分泌的膠原原纖維一樣具有64nm(640?)周期橫紋的膠原原纖維,膠原原纖維經互相粘合形成膠原纖維。經檢測,這兩種細胞合成分泌的膠原纖維均是Ⅰ型膠原纖維,在形態和生化結構上完全相同[4,5]。
處于成熟期或稱靜止狀態的成纖維細胞,胞體變小,呈長梭形,粗面內質網和高爾基復合體均不發達,被稱為纖維細胞。在外傷等因素刺激下,部分纖維細胞可重新轉變為幼稚的成纖維細胞,其功能活動也得以恢復,參與組織損傷后的修復。另外,在結締組織中,仍保留著少量具有分化潛能的間充質細胞,它們在創傷修復等情況下可增殖分化為成纖維細胞。
2 成纖維細胞在一般創傷修復中的表現
各種創傷均會造成不同程度的細胞變性、壞死和組織缺損,必須通過細胞增生和細胞間基質的形成來進行組織修復。在此修復過程中,成纖維細胞起著十分重要的作用。以傷口愈合過程為例,成纖維細胞通過有絲分裂大量增殖,并從4~5天或6天開始合成和分泌大量的膠原纖維和基質成分,與新生毛細血管等共同形成肉芽組織,填補傷口組織缺損,為表皮細胞的覆蓋創造條件。在傷口愈合中,成纖維細胞主要來源于真皮乳頭層的局部成纖維細胞和未分化的間充質細胞,以及血管周圍的成纖維細胞和周細胞。內臟損傷時,參與修復過程的成纖維細胞多來自間質和包膜,以及粘膜下或漿膜下層的結締組織。有人認為創傷愈合過程中傷處聚集的大量成纖維細胞,一方面是由成纖維細胞通過分裂增殖而來,另一方面,更多地是由鄰近的間充質細胞、纖維細胞和毛細血管周細胞等演變或游走到傷處。在創傷修復的后期,成纖維細胞通過分泌膠原酶參與修復后組織的改建。在某些病理條件下,以成纖維細胞為主要細胞成分的肉芽組織或增生組織塊還可以在非骨組織內發生鈣化,引起異位骨化(ectopic ossification)。但對于異位骨化的參與細胞及其機制尚不十分清楚,未分化間充質細胞、成纖維細胞、內皮細胞和毛細血管周細胞等可劃歸為誘導性骨祖細胞的細胞都有可能參與這一過程[6,8]。
3 成纖維細胞在骨創傷修復過程中的表現
最簡單和常見的骨創傷即是骨折,其愈合過程須經過炎性反應、清掃、纖維骨痂和骨性骨痂4個階段[4]。不同階段參與的細胞主體不同。成纖維細胞從骨折第3天起就出現于骨折局部血腫中[6],骨折后5天即在機化血腫及骨折斷端的間隙及其周圍大量存在,是參與纖維骨痂階段的主要細胞成分[4,5]。在此階段成纖維細胞一方面大量分裂增殖,一方面又合成和分泌大量Ⅰ型膠原,使肉芽組織逐步變成疏松的結締組織,將骨斷端包圍起來,形成接合兩骨折斷端的巨大的纖維骨痂。然而,這種由無數成纖維細胞和豐富的肉芽組織為主體構成的纖維結締組織卻不會演變為在其它組織創傷修復時常見的瘢痕組織,而是通過鈣鹽結晶在其內部不斷沉積,逐漸演變為骨性骨痂,使骨折局部的修復達到骨性愈合,恢復骨組織的結構。此時,骨折愈合部只有骨組織而不再存在成纖維細胞[4,5,9~11]。
4 成纖維細胞的成骨作用
成纖維細胞在骨折愈合過程中不同于其它組織創傷修復的表現,以及在某些病理條件下可以參與異位骨化[6,7],使人們對成纖維細胞的分化能力、鈣化骨化能力以及在成骨過程中其成骨能力如何發揮、細胞演變的最終歸宿如何等等問題產生了濃厚的興趣。對成纖維細胞成骨能力的研究也正是開始于對骨折愈合過程中成纖維細胞表現的觀察。
對骨折局部骨形成區的電鏡觀察顯示,除了成骨細胞在此發揮成骨作用外,成纖維細胞確實也存在著類似的成骨表現[4,5,9~13]。例如,在其線粒體內可清晰見到鈣鹽顆粒,部分內質網腔內可見成熟的膠原纖維,分泌到其四周的膠原纖維內可見高密度的鈣鹽結晶沉積。不僅如此,成纖維細胞還能象成骨細胞一樣產生基質小泡并引起小泡內的鈣鹽沉積。鈣化的基質小泡形成叢毛球狀的鈣球,鈣球隨后合并、融合為骨組織。以上種種現象表明,成纖維細胞與成骨細胞一樣具備提供鈣鹽沉積及骨形成所必需的條件。在從纖維性骨痂到骨性骨痂的演變過程中,成纖維細胞也隨之演變為骨細胞,與成骨細胞的歸宿相一致。但二者在演變過程中的表現又不盡相同,主要有以下幾點可資鑒別[9,13]:①成纖維細胞及其細胞核均呈不規則的橢圓形或長方形,而成骨細胞及其細胞核則為邊緣比較光整的橢圓形;②成纖維細胞均單獨存在,細胞之間有眾多的膠原纖維相隔,成骨細胞則以連續排列的形式出現;③成纖維細胞的細胞質內溶酶體少見,而成骨細胞的細胞質內則常有溶酶體可見;④成纖維細胞四周的骨組織都由叢毛球狀鈣球或針狀鈣鹽結晶組成,成骨細胞則都有一面緊貼比較成熟與致密的骨組織;⑤成骨細胞是一個一個地被骨組織(類骨質)包圍變為骨細胞,而成纖維細胞則可以是兩個或兩個以上同時被骨組織包圍在一個陷窩內,然后再隨著細胞之間基質的鈣化而分隔為各占一個骨陷窩。
對成纖維細胞的成骨作用,有學者認為這是成纖維細胞的固有特性在骨折這一特定情況下得以表達的結果[9,11]。骨折局部活的和失活的骨組織及軟骨組織,以及骨基質中的某些大分子都有可能誘導成纖維細胞表達其成骨作用進而演變為骨細胞[14,15]。較早在骨基質中發現的骨形態發生蛋白(bone morphogenetic protein, BMp)即對成纖維細胞有一定的誘導作用。對骨折愈合中BMp作用的研究[16,17],表明創傷使內源性BMp呈階段性合成與釋放,并誘導周圍軟組織中的間充質細胞或/和成纖維細胞等向成骨方向轉化。應用pAp法發現[16],骨折后第3、5天局部纖維肉芽組織中的成纖維細胞樣間充質細胞內以及第14天新生骨小梁間纖維組織中的成纖維細胞樣間充質細胞內,都與成骨細胞、軟骨細胞和骨基質一樣存在BMp,表明這些成纖維細胞樣間充質細胞已被誘導為可合成分泌BMp、具有成骨作用的細胞。而Sampath[15]從牛骨基質中分離提純得到的成骨素對成纖維細胞的骨誘導能力更是超過了BMp和當時已知的其它骨生長因子。
成纖維細胞在其成骨作用得以表達后,可能通過兩種方式成骨:①膜內成骨;②在環繞軟骨的纖維層內成骨。開始分泌膠原纖維后,參與成骨的成纖維細胞只有兩個歸宿[4,5,9,13]:①變性、死亡、碎裂直至消失,這種演變發生早、范圍廣,故從纖維性骨痂形成開始,就逐漸有基質成分發生鈣化,進而轉變為骨基質;②演變為骨細胞,這一過程出現較晚,并穿插在前一過程之中,故在形成骨組織的細胞成分的同時,還使豐富的纖維骨痂演變為骨性骨痂,形成骨組織。但這種由成纖維細胞演變成的骨細胞,其結局如何、其生物學特性與由成骨細胞演化而來的骨細胞是否相同仍不清楚。例如,骨細胞從骨陷窩脫離后,可恢復為功能活躍的成骨細胞,再次參與骨組織的形成;而由成纖維細胞演變成的骨細胞在脫離骨陷窩后,是成為成骨細胞還是恢復為成纖維細胞、此時是否還具備成骨作用等一系列問題尚缺乏研究。
5 成纖維細胞體外培養的生物學特性[18]
成纖維細胞的分離培養一開始并不涉及成骨作用,而主要是用于研究細胞的老化、各種外來因子對細胞的損傷、細胞在體外條件下的惡性轉化、以及某些先天性代謝異常、酶缺陷等。由于皮膚成纖維細胞易于獲取,又易于在體外生長,故目前皮膚成纖維細胞培養已在基礎醫學和臨床醫學研究中得到較廣泛的運用,其分離培養技術已相對成熟,對其體外生長規律也有了較全面的認識。
成纖維細胞的原代培養可用酶消化法或組織塊法,其中組織塊法又因其操作簡便、條件易于控制而應用更為普遍。通常,以酶消化法獲得的成纖維細胞懸液在接種后5~10min即可見細胞以偽足初期附著,與底物形成一些接觸點;然后細胞逐漸呈放射狀伸展,胞體的中心部分亦隨之變扁平;最快者大約在接種后30min,細胞貼附底物即較為完全,呈現成纖維細胞的形態。采用組織塊法則大約在接種后2~3天[2,3]到1周左右,在接種的皮膚組織塊周圍長出細胞。待細胞融合成片,鋪滿培養容器底壁大部分時即可進行傳代。一般都采用胰蛋白酶(trypsin),將成纖維細胞從底壁消化下來后分瓶作傳代培養。成纖維細胞在體外培養條件下能保持良好的分裂增殖能力。細胞分裂時變為球形;分裂后又平鋪在附著物的表面成為有突起的扁平細胞。體外培養的成纖維細胞,其生命期限與物種等因素有關。例如:人胚成纖維細胞約可培養50代;恒河猴皮膚成纖維細胞能傳代超過40代;雞胚成纖維細胞則只有少數能培養30代;而小鼠成纖維細胞多數只能生長8代左右。另外,從老年個體取得的成纖維細胞的壽命要比取自年輕者短。由于在細胞傳代和進行體外培養時,細胞的生物學特性會逐漸發生一些不同于體內的改變,故通常只將前10代視這正常細胞,可在此時將生長旺盛的成纖維細胞凍存起來,以備將來復蘇使用,這在將培養的細胞由動物實驗向人體實驗過渡的過程中必須給予足夠的重視。
6 成纖維細胞在體外培養中的成骨作用
徐榮輝[2]等通過體外培養家兔皮膚成纖維細胞發現,經傳代培養的成纖維細胞至第8天時,其細胞集落中有不透光的骨小結節形成;到37天時,小結節擴大、延伸,形成骨小梁樣結構。經活體四環素標記顯示,所形成的結構為新生骨組織。他們還注意到,成纖維細胞在參與骨形成的過程中并無分化為成軟骨細胞或成骨細胞的明確跡象,故推測并未發生此種分化,而成纖維細胞之所以能發揮成骨作用,很可能是受某些誘導因素作用的緣故。他們認為用以培養成纖維細胞的中厚皮片中混雜存在的上皮細胞(或/與內皮細胞),可能是誘導成纖維細胞形成骨組織的一種誘導因素。而Friedenstein[6,19]較早的實驗則認為,屬于誘導性骨祖細胞之一種的成纖維細胞,在上皮細胞(如膀胱上皮)或脫鈣骨基質等誘導因子作用下,可以分化為成骨細胞進而形成骨組織。鄧廉夫[20]等分離培養取自關節內的損傷性和晚期骨關節炎性的滑膜細胞,發現其中的成纖維細胞樣細胞增殖迅速,呈束狀或交叉鋪展并可形成多層結構,細胞表面有其分泌物形成的不透光結節,經四環素標記、ARS(Alizarinred s)和甲苯胺藍(Toluidine blue)染色,顯示結節為新生骨組織。在缺乏常規的誘導因子——上皮細胞的作用下,取自滑膜的成纖維細胞樣細胞也能發生成骨作用,他們推測是在關節損傷后或骨關節炎的發生與發展過程中,改變的關節微環境(如TNF樣活性物質增多等)可能會觸發滑膜的成纖維細胞與骨形成相關的多基因表達,使其向成骨型細胞分化,這樣,滑膜成纖維細胞樣細胞在體內時即已具備成骨性能,故在培養條件下可發揮成骨作用。Dodda[21]等的研究則指出,變性滑膜細胞多種細胞因子和生長因子的表達、關節液內多種細胞因子的出現,可能是滑膜成纖維細胞樣細胞成骨表型表達的重要始動因素。這些相關的研究表明成纖維細胞成骨表型的表達可能存在著較復雜的調控機制,而其誘導因素也是多樣的。
為獲取大量具有成骨表型的成纖維細胞并了解其轉化機制,鄧廉夫[22]等將分離純化的人皮膚成纖維細胞置于加有不同濃度EGF、IL-
6、TNF-α、BMp-2的培養液中進行體外培養,采用生物化學、組織化學和電鏡觀察等方法檢測成纖維細胞成骨性標記物的形成狀況,發現TNF-α和BMp-2聯合應用,可使成纖維細胞分泌堿性磷酸酶、骨鈣素及膠原纖維的量增加;成纖維細胞可由梭形向圓形或多突形轉化,蛋白分泌旺盛;細胞外基質中,豐富的膠原纖維定向或雜亂排列,其間散在較多的鈣顆粒;細胞可重疊交織形成多層結構,其表面有分泌顆粒和鈣鹽結晶堆積,并不斷融合擴大成骨結節,表明TNF-α和BMp-2可以誘導成纖維細胞成骨。但這種完全由成纖維細胞經誘導而形成的骨組織,在缺乏典型的成骨細胞參與下是否能在體外或植入體內后經改建成為成熟的板層骨及其改建過程如何?仍有待進一步研究。
7 展望
盡管成纖維細胞受哪些因素誘導可以產生成骨作用、這些因素的誘導方式及其機制如何以及成纖維細胞在骨形成中是否分化為成骨細胞等等問題尚未完全解決,但成纖維細胞經誘導可以形成骨組織這一現象已逐漸為廣大科學工作者所接受。由于成纖維細胞直接參與了骨折愈合過程中纖維性骨痂的形成,其自身又具備被誘導成骨的能力,可以設想,利用成纖維細胞分布廣泛、取材方便、對機體損傷較小、體外培養容易成活、增生繁殖較快等較其它具有成骨作用的細胞(如骨膜成骨細胞、骨髓基質細胞等)優越之處,在體外大量培養擴增成纖維細胞,并施以有效的誘導因素(如上皮細胞、TNG-α和BMp等)使其具備成骨效能,然后與合適的生物材料載體復合,同時使該復合體在體外或體內保持良好的成骨能力并進行一定程度的成骨,則有望獲得具有一定的生物力學支撐強度而成骨作用又保持活躍的“活骨”復合體,用以替代自體骨或異體骨回植體內治療難以自身修復的較大的骨缺損,這無疑將為骨缺損的修復治療開辟一條新的有輝煌前景的道路。在組織工程技術和生物材料科學已有較大發展的今天,這一設想是極有可能實現的。當然,從目前所處的實驗階段過渡到臨床應用尚有很大一段距離,需要解決的問題還很多,而且隨著研究的展開和深入,問題可能還會越來越多,但這確實是一項很有臨床應用價值和社會、經濟效益的重大課題,值得廣大基礎醫學工作者和臨床科研人員為之而努力。
第三篇:細胞免疫學論文
【摘要】 作為一種具有靶向性的生物大分子,單克隆抗體始終是人們關注的熱點之一,被廣泛用于治療腫瘤、病毒感染和抗移植排斥等。但鼠源單克隆抗體的臨床應用受限于誘導產生人抗鼠抗體、腫瘤滲入量低、親和力低和半衰期短等。隨著分子生物學技術的發展及其向各學科的滲透,通過基因操作技術對抗體進行改造,可使其適用于多種疾病的治療。抗體人源化已經成為治療性抗體的發展趨勢,同時各種抗體衍生物也不斷涌現,它們從不同角度克服了抗體本身的應用局限,也為治療人類疾病提供了利器。本文簡要介紹上述技術的基本原理、特點和治療性抗體的研究進展。
【關鍵詞】人--鼠嵌合抗體 生物導彈 人源化抗體 雙特異性抗體 【正文】
一、治療性抗體技術的研究背景 2000年前,人們將自白喉桿菌培養上清液中分離到的可溶性毒素注入馬體內,發現得到的抗血清可以治療白喉,這是第一個用抗體治療疾病的例子。隨著免疫學和分子生物學技術的發展,以及抗體基因結構的闡明,DNA 重組技術開始被用于抗體的改造,人們可以根據需要對以往的鼠抗體進行相應的改造,以消除抗體應用的不利性狀或增加新的生物學功能,還可用新的技術重新制備各種形式的重組抗體,標志著基因工程抗體時代的來臨。自第一個基因工程抗體———人--鼠嵌合抗體于1984 年誕生以來,新型基因工程抗體不斷出現,包括人源化抗體、單價小分子抗體(Fab、單鏈抗體、單域抗體等)、多價小分子抗體(雙鏈抗體、三鏈抗體、微型抗體等)、某些特殊類型的抗體(雙特異抗體、抗原化抗體、細胞內抗體等)及抗體融合蛋白(免疫毒素、免疫黏連素等)等。用于制備新型抗體的噬菌體抗體庫技術成為繼雜交瘤技術之后生命科學研究中又一突破性進展。在噬菌體抗體庫的基礎上,近年來又發展了核糖體展示抗體庫技術,利用核糖體展示技術篩選抗體的整個過程均在體外進行,不經過大腸桿菌轉化步驟,因此可以構建高容量、高質量的抗體庫,更易于篩選高親和力抗體和利用體外進行的方法對抗體性狀進行改造,核糖體展示抗體庫技術代表了抗體工程的未來發展趨勢。
二、各種抗體治療作用的機理與應用 2.1 抗體的基本組成
抗體的基本單位是由4 條肽鏈組成的對稱結構,包括2 條相同的重鏈和2 條相同的輕鏈。重鏈和輕鏈分別由可變區和恒定區組成。可變區中的互補決定區與抗體和抗原結合的多樣性直接有關,而恒定區的結構與抗體的生物學活性相關。在少數情況下,抗體與抗原結合后可以對機體直接起保護作用,如用抗體中和毒素的毒性,但在多數情況下需要通過效應功能滅活或清除外來抗原。抗體的效應功能有2 類,一類是通過激活補體,產生多種生物學效應,如細胞裂解、免疫黏附及調理作用,促進炎癥反應;另一類是通過抗體分子中的Fc 段與細胞表面Fc 受體的相互作用,通過其Fc段分別介導調理作用或抗體依賴性細胞毒作用。此外,治療性抗體的效應和作用機理直接取決于它所識別的抗原決定簇,例如治療非何杰金氏B細胞淋巴瘤的抗CD20 抗體能影響細胞膜上離子通道的功能,從而調節細胞的分化、增殖和凋亡。
由于多克隆抗體本身的局限性,所以直到單克隆抗體出現,抗體用于抗腫瘤治療才真正得以實現。自從1978 年成功制備出第一株抗黑色素瘤單抗以來,相繼出現了抗胃腸癌、肺癌、乳腺癌、白血病、淋巴瘤、胰腺癌、神經膠質瘤等的單克隆抗體。單克隆抗體殺傷腫瘤細胞的機制可能是抗體依賴性細胞介導的細胞效應(ADCC)及補體依賴性細胞溶解作用(CDC)。單克隆抗體與藥物、毒素或放射性物質偶聯,成為一種全新的“生物導彈”,可用于導向治療,已越來越受到重視。另外,用單抗給予T 細胞所必需的重要表面信號分子交聯的刺激信號和生長信號,體外誘導腫瘤特異性細胞毒T 淋巴細胞,可用于特異性、被動性的免疫治療。
自身免疫病多與單或寡克隆抗體的異常增多有關。利用基因工程技術可制備針對這些異常抗體獨特型的抗抗體或與自身抗體結合并抑制其作用,或制備能模擬抗原的內影像抗體用于中和體內的自身抗體。目前針對不同的發病機制,治療方法趨于多樣化。許多變態反應與IgE 有關。Fc 片段可與變應原特異性IgE競爭結合嗜堿性粒細胞,封閉變應原介導的組胺釋放。此外,還可生產出與患者IgE 競爭結合變應原的Fab 樣分子。
2.2 免疫毒素
免疫毒素是一種毒素肽和細胞選擇性靶向配體連接的融合蛋白,它能通過靶向結構域的特異結合功能使毒素傳遞到靶細胞并與之作用進而殺死腫瘤細胞。早期的免疫毒素是由無修飾生物毒素和鼠源抗體連接而成的,連接的方式常為化學偶聯法。由于非人源的毒素和鼠源抗體導致的免疫排斥反應,以及低親和力和無靶向特異性,使免疫毒素無法在臨床中得到運用。
新型免疫毒素是將毒素肽和細胞選擇性靶向配體都進行改造后,再用工程菌或工程細胞實現高效表達。細胞選擇性靶向配體使用了工程抗體、轉鐵蛋白、表皮生長因子以及IL-2等。抗體的改造主要集中在降低免疫原性、提高親和力和增強實體腫瘤滲入率等方面,包括改用小分子工程抗體、人源化抗體、人源抗體和突變的高親和力抗體等。
2.3 抗體-細胞因子融合蛋白
細胞因子能激活某些免疫細胞,包括單核細胞、巨噬細胞、NK細胞、T細胞和B細胞等。應用細胞因子治療癌癥能夠引起免疫應答,但這種免疫反應是非特異的,常產生全身毒性。有人嘗試使用抗體工程技術將細胞因子與抗體連接形成融合蛋白,通過靶向作用,細胞因子在腫瘤組織的靶細胞上聚集,在局部殺傷腫瘤細胞,而非特異性毒性將減少或消失。常用的細胞因子包括IL-
2、IL-12和GM-CSF 等,融合的部位可以是全長型抗體或ScFv的N端或C端。抗體-細胞因子融合蛋白作為一種新型的腫瘤免疫治療藥物,其抗體功能域可引導細胞因子濃集在腫瘤組織的微環境中,之后抗體部分直接抑制腫瘤細胞活性,并誘導二次免疫應答,多重作用的相加使抗體-細胞因子融合蛋白對腫瘤的抑制作用明顯強于單獨使用抗體或細胞因子。由于全長型抗體Fc上存在兩個效應細胞結合位點,功能更為強大,其中一個位點與細胞因子結合,激活效應細胞,另一個與FcγR結合,引發抗體依賴細胞的細胞毒作用(ADCC)。
三、治療性抗體的制備技術與研究意義
由識別一種抗原決定簇的細胞克隆所產生的均一性抗體稱為單克隆抗體,可視為第二代抗體。由于其具有特異性高、親和力強、效價高、血清交叉反應少等優點,已經在基礎研究、臨床診斷及治療、免疫預防等領域發揮了重要作用。在治療上,單克隆抗體主要用于抗腫瘤、抗器官移植排斥反應、抗感染、解毒等。近年來將單抗與核素、各種毒素(如白喉外毒素或蓖麻毒素)或藥物通過化學偶聯或基因重組制備成導向藥物,用于腫瘤的治療成為研究的重點。制備單克隆抗體的常規方法是免疫小鼠,雜交瘤可在實驗動物中產生無限量單克隆抗體。對大多數雜交瘤來說,現已可用體外方法生產單克隆抗體而無需應用動物。體外單克隆抗體生產系統已有多種,但大規模生產治療性單克隆抗體需用中空纖維系統,其成功與否取決于雜交瘤的固有特性,如細胞生長和單克隆抗體生產能力等。因此,大量生產以供臨床研究應用還有困難,但有幾種方法可以解決這些問題,如嵌合單克隆抗體、人源化單克隆抗體和全人單克隆抗體的產生。其中,人源化抗體是一個重要的里程碑,并伴隨著一系列重大的技術革新,如PCR技術、抗體庫技術、轉基因動物等。人源化抗體的形式也從最初的嵌合抗體、改型抗體等逐步發展為今天的人抗體。抗體人源化已經成為治療性抗體的發展趨勢,同時各種抗體衍生物也不斷涌現,它們從不同角度克服了抗體本身的應用局限,也為治療人類疾病提供了更多利器。
人源化抗體是從鼠源單抗到全人抗體的過渡形式,在鼠單抗的基礎上,用人抗體恒定區置換鼠抗體的相應部位,形成人鼠嵌合抗體。利用DNA重組技術將鼠單抗的輕、重鏈可變區基因插入含有人抗體恒定區的表達載體中,轉化哺乳動物細胞表達人鼠嵌合抗體,其人源化程度可達到70%左右。嵌合抗體完整地保留了異源單抗的可變區,最大限度地保持了其親和性,降低了免疫原性。美國食品藥品管理局(FDA)批準的抗體藥物中有4個是嵌合抗體。但由于其整個可變區都是異源的,所以嵌合抗體的異源性還很明顯,解決HAMA的效果并不理想。
由于天然抗體主要是通過調理作用、ADCC 或依賴補體的細胞毒效應起到殺傷靶細胞的作用,因此天然抗體的細胞毒效應有限。下列幾種途徑可以增加抗體對靶細胞的殺傷,如免疫結合物、抗體細胞因子融合蛋白、雙特異性抗體、細胞內抗體等。
雙特異性抗體亦稱雙功能抗體,是同一抗體的3 個抗原結合部位分別針對3 個不同的抗原,在結構上是雙價的,而與抗原結合的功能是單價的。雙特異性抗體可以用化學交聯、細胞融合和基因工程等方法獲得。由于它可以同時與3 種抗原發生反應,并使之交聯,因而可介導標記物與靶抗原的結合,或使某種效應分子定位于靶細胞;此外,又由于它與抗原結合的單價性,不易引起靶抗原的調變,從而可提高抗體的某些生物學效應。雙特異性抗體重鏈的異質性使其FC 片段與FC受體結合的能力明顯減弱,減少了該抗體在體內的非特異性分布。雙特異性抗體的這些特性使它在診斷和治療上有廣泛的應用前景。目前,作為治療腫瘤用的雙功能抗體常采用抗腫瘤相關抗原(TAA)及CD3 或抗TAA 及CD16,這類雙特異性抗體在
荷瘤動物模型中無論是抑瘤試驗還是殺傷試驗均獲得了良好結果。無論采用何種免疫活性細胞的效應分子,其殺傷均無MHC限制,這為臨床應用提供了許多方便,目前已有一些雙功能抗體正在進行臨床試驗。
一般的抗體在細胞內合成后分泌到胞外,如果在抗體的N端或C端加入引導序列,就能使抗體表達定位在亞細胞部位,如胞漿、線粒體、內質網或細胞核部位。這種在細胞內合成并作用于細胞內組分的抗體稱為細胞內抗體或內抗體。細胞內抗體可以提供一種獨有的研究分子功能的新方法,它可以在細胞內抑制病毒復制、抑制生長因子受體或癌蛋白表達,因此有用于基因治療的前景,研究較多的是用細胞內抗體抑制I型人類免疫缺損病毒I型(HIV-I)和抗腫瘤。
雙特異抗體是指具有兩種抗原結合特性的抗體,可同時結合兩個不同的抗原或抗原決定簇。與mAb相比,雙特異抗體具有以下優點:(1)較低濃度即可殺傷或溶解腫瘤細胞;(2)對低表達或不表達腫瘤相關抗原的腫瘤細胞有殺傷或抑制作用;(3)激活結合的細胞毒性T淋巴細胞,發揮多種生物學效應,協助殺傷腫瘤細胞。早期研制雙特異抗體的方法是采用細胞工程,即將兩株各自分泌不同特異性單克隆抗體的雜交瘤細胞再融合得到四源雜交瘤,或將一株雜交瘤細胞與免疫的脾細胞融合得到三源雜交瘤,這兩種雜交瘤被稱為二次雜交瘤)。多倍雜交瘤細胞的穩定性差,BsAb的產量少且活性低,費時費力,臨床應用時存在人抗鼠抗體免疫反應(HAMA),因此不適用于臨床。20世紀90年代起,基因工程和蛋白質工程在抗體生產和改造中得到了成功應用,由此產生了抗體工程。應用抗體工程生產BsAb,具有分子量小、方法穩定、可大量生產、成本顯著降低和操作簡便等優點。
四、治療性抗體的研究方向與存在問題
抗體應用于人類疾病的治療已有很長的歷史,但其發展歷程是曲折的,自單克隆抗體;雜交瘤技術宣告誕生以來,歷經多年反復。目前,FDA 已經批準21 個治療性單抗上市。近年來,科學界和醫藥產業界都對治療性抗體的研究表現出越來越多的關注。人源化抗體和人抗體的出現為治療性抗體的廣泛應用帶來了新的希望。但人抗體是否可以解決鼠抗體臨床應用中出現的所有問題,還有待大量臨床試驗的檢驗。影響抗體免疫原性的因素很多,如抗原呈遞方式、次級信號系統以及患者的個體差異性等,而抗體的人源化只能解決一個方面的問題。同樣,抗體衍生物也會面臨諸如免疫原性、毒副作用等自身固有的問題,所以可行的發展方向是在完善人抗體技術的同時,推進治療性小分子抗體衍生物的研究。根據臨床實際設計靈活的治療方案,使人源化抗體和抗體衍生物互為補充,達到最佳治療效果。從已上市的抗體藥物不難看出,未來的治療性抗體將朝著人源化和小型化發展,兩條途徑的結合將最大程度地克服鼠單抗的缺陷使抗體藥物得到更為深入和廣泛的應用。
五、治療性抗體的發展前景
單克隆抗體技術的問世,使研究和生產治療性單抗藥物成為現實。隨著基因工程技術的發展,新型的重組抗體技術也隨之而生。
人們可以利用DNA重組技術對鼠源抗體進行人源化改造、構建合成或半合成抗體庫及噬菌體抗體庫,從中篩選獲得人源抗體,甚至利用轉基因小鼠直接獲得人源抗體。抗體藥物發展的趨勢也從鼠源、人-鼠嵌合、人源化到全人源。近年獲得批準的抗體藥物以全人源為主。1996年至2008年間進入臨床研究的人源化單克隆抗體中45%用于治療腫瘤,28%個用于治療免疫紊亂。抗體藥物的發展進入研發、回報的良性循環,成了國際制藥業爭奪的焦點。文章就治療性抗體發展的歷史、現狀、市場及未來展望作了簡要綜述。利用抗體工程研制更有效的治療性抗體的前景非常光明盡管還存在很多問題。實踐已經證明,許多新型工程抗體可以在原核或真核細胞中實現高效表達,它們具有較長的半衰期和生物學效應,大多為ScFv、Fab或它們的多聚體,能夠有效進入腫瘤細胞,具有比較理想的治療效果。新型抗體工程技術的不斷出現,將為抗體改造提供了強有力的技術平臺。相信不久的將來,治療性抗體會在人類疾病的治療中扮演重要的角色。
【參考文獻】
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第四篇:精通外科—普外部分17腔內血管外科新技術
腔內血管外科新技術
Eric D.Endean, Christopher J.Kwolek
作為血管外科的一部分,腔內血管外科在20世紀90年代有了飛速增長,與普通外科的腹腔鏡和其它微創技術同步發展。腔內血管外科技術包括動脈造影、血管腔內成形、支架置入、腔內移植血管置入、血管鏡、動脈硬化切除、腔內血管超聲(IVUS)、腔靜脈濾器置入、溶栓術和栓子切除術。目前在該領域得到快速發展的是,采用微創技術入路的腔內移植血管治療腹主動脈瘤。目前已經有2種腔內移植血管得到FDA批準(AneuRx, Medtronic, Santa Rosa, CA, Ancure, Guidant Corporatioin, Indianapolis, IN),預計其它移植血管也會很快得到批準。本章無法涉及腔內血管外科的各個方面,而主要闡述放置腔內血管移植物所必須掌握的基本技術,包括血管入路、動脈造影和球囊擴張術以及支架置入術。所有腔內移植物都由可膨脹支架支撐,需要掌握血管造影技術,包括導絲和導管通過技術。不僅放置腔內移植物需要上述基本技術,而且動脈造影和動脈成形技術可做為旁路手術的輔助治療。例如,在膝關節水平以下動脈旁路手術中,如發現流入道不能提供足夠的血流,可在術中根據病變情況采用腔內血管技術對狹窄部位進行治療。此時,采用球囊動脈擴張成形則非常簡單并使手術更加快捷,避免采用諸如主動脈-股動脈、股動脈-股動脈旁路或其它類型的治療。二者相結合的治療方法還可應用于頸動脈手術。頸動脈內膜切除術同時,可通過動脈切口對近端頸動脈或無名動脈進行腔內成形術。血管外科醫生應在實踐中熟悉這些技術以便于將其作為治療手段。
腔內血管外科需要放射影像設備。盡管只有少數手術室裝備了固定的透視設備,但幾乎在每個手術室都有的輕便C型臂透視機已足夠使用。部分系統裝備了12英寸影像增強管,并配有路圖和數字減影功能以提高圖像質量。采用可透X線的碳纖維材料的手術臺,使病人全身范圍內都可以進行動脈造影。投影區不能位于或靠近固定手術臺的立柱。手術醫師應預先將病人位置擺放合適,以準備可能需要的任何腔內血管操作。常規準備術中透視,血管入路
腔內血管操作的第一步就是選擇血管入路。可經皮進行動脈穿刺或通過外科手術暴露動脈。究竟是通過切開動脈還是經皮穿刺,既取決于醫生的偏愛,也受特定情況的影響。例如,如果導管或導管鞘直徑超過12Fr,應手術切開動脈,以便在治療后直接對動脈進行修補。如果腔內血管治療部位鄰近需要手術處理的動脈病變部位,也應選擇手術暴露動脈。無論采用哪種方法,最好采用Seldinger 技術進行操作,通過穿刺針向近端或遠端插入導絲(Fig.1)。經皮穿刺時,穿刺針既可通過動脈的前后兩壁,也可采用單壁穿刺技術。后者適用于血液動力學不良的病人,如準備進行溶栓治療的病人或惡液質的病人。采用雙壁穿刺技術時,逐漸回退穿刺針直至出現搏動性出血,然后將導絲放入動脈腔內。雙壁穿刺技術可增加后壁穿刺點出血的危險性。
Fig.1.利用Seldinger技術進行動脈穿刺
采用Seldinger技術時,一旦穿刺針進入動脈,即沿穿刺針將導絲引入動脈腔內。有多種導絲可供選擇,其尖端柔軟以減少導絲前進過程中損傷內膜的可能。導絲由中心較硬的芯軸和緊密纏繞在外部的彈簧狀外套組成。導絲的長度、前端形狀、硬度和被覆各不相同。操作時應根據導管或球囊導管的長度確定導絲的長度,通常應兩倍于導管長度以利于后者沿導絲穿入。這種超長導絲允許進行導管交換,體外保留足夠長度的導絲有利于對導絲和導管進行控制。
J型導絲不容易進入支架的孔隙,因此常用于穿越已經置入的支架或支架血管移植物。我們通常采用0.035英寸的親水性超滑導絲(例如,Glidewire Guidewires, Boston Scientific Microvasive, Natick, MA)。應注意這種導絲很容易進入內膜下引起夾層。一些醫生喜歡采用標準導絲(如不被覆親水涂層的導絲),其價格較便宜,操作中不易形成夾層。導絲前進過程必須在透視下進行以確定導絲尖端的位置,確認導絲通過預定部位而不是進入分支。前進過程中如遇到阻力應將導絲稍微回退后改變方向再插入。用浸有鹽水的海綿抓持導絲或將位于體外的導絲盤繞后有利于對導絲進行旋轉操作和定位。導絲可接近或超越狹窄部位,通過導絲將穿刺針更換為導管或導管鞘,以便于在治療過程中交換導管并引導動脈成形球囊通過阻塞部位。
導絲成功進入血管后,定位于適當部位,沿導絲插入導管鞘或導引導管(Fig.2)。如估計需要多次交換導管,應使用用導管鞘以避免出血和動脈壁損傷。導管鞘尾端裝有單向活瓣,可供導管或導絲穿入而不發生滲漏。導管鞘也常帶有側孔用于注射藥物或造影劑,也可通過其進行側壓。導管鞘大小由內徑決定,而導管大小由其外徑決定。導管鞘的選擇取決于治療的種類以及血管本身口徑的大小。如果僅進行動脈造影,可選用小口徑的管鞘(5F-6Fr)。但如需進行球囊導管擴張,則需要較大的導管鞘(7-9Fr)。血管腔內移植物置入所需的導管鞘可達12-16Fr。借助導絲可對管鞘進行更換,更換時應根據治療需要從小到大進行。插入導管鞘后,病人應使用肝素進行全身抗凝以防止血栓形成。全身抗凝應持續到治療結束為止。所有的鞘管、導絲、導管和球囊在交換和操作后都應沖洗并用肝素鹽水擦拭。
Fig.2.放置導管鞘,旋轉導絲穿過病變部位
導管鞘插入血管后,經過管鞘和導絲插入導管。導管有不同的形狀和尺寸,根據特殊需要可選擇特殊的導管。豬尾導管用于常規動脈造影,彎曲或成角的導管用于引導導絲進入血管分支,后者需將導管和導絲結合使用。導管的角度可為導絲引導方向,并引導其進入血管分支。聯合使用直型導管和成角導絲或成角導管結合直型導絲用于穿越阻塞部位。一旦導絲成功進入預定血管,即可沿導絲送入導管進行選擇型造影或腔內血管治療。造影
任何腔內血管治療的先決條件,是需要全面了解動脈系統的解剖結構。常使用的方法是動脈造影,采用碘造影劑以顯示血管腔內結構。碘造影劑有兩種基本類型:高滲透壓和低滲透壓(表1)。低滲透壓制劑價格較高,但較少引起患者不適,腎毒性較低,過敏反應少。限制造影劑的用量可減少造影劑相關并發癥。將透視裝置位于病變區域,利用骨性標記定位。通過導管鞘的側孔重復注射造影劑可清楚地顯示血管位置,特別是導管鞘插入股動脈且病變區域位于同側髂動脈系統時。如需要進行常規造影,應將豬尾管放置于病變部位的近端。盡管手工造 影效果常令人滿意,但采用高壓注射器快速注入一定量的造影劑(表2列出推薦劑量和速度)效果更好,特別是對高流量的血管(如主動脈)內注入造影劑時。替代高壓注射器的另一個方法是采用一次性使用的手工動力注射器(如Oz 動力注射器,Cardiovascular Innovations, Athens, TX),其價格較低,效果良好。Table 1.碘造影劑
分類
通用名稱
商品名稱
高滲透壓
Sodium和/或meglumine diatrizoate
Hypaque, Renograffin, Angiovist
Sodium和/或meglumine iothalamate Conray 低滲透壓,Sodium meglumine ioxaglate
Hexabrix 離子型
低滲透壓,Ioversol
Optiray 非離子型
Iohexol
Omnipaque
Iopamidol
Isovue
Iopromide
Opitvist
Table 2.造影劑注射速度和量
部位
劑量(cc)
速度(cc/秒)腹主動脈
單側下肢
雙側下肢
選擇性腎動脈
鎖骨下動脈
腎下下腔靜脈
動脈造影在C型臂監視器下進行,有幾種造影方式可供選用。透視可提供實時的影像資料,有利于定位,調整投照部位并將病變部位移至影像中心。數字減影技術可減去骨骼和軟組織影,僅保留動脈影像。其優點是僅用少量的或稀釋的造影劑即可獲得高分辨率的影像,但卻喪失了有助于狹窄部位和球囊定位的骨性標志。路圖技術可將實時圖像疊加于血管造影的背景上。采用該技術時,病人、手術床和透視裝置不能移動。該技術的優點是可協助術者通過狹窄的阻塞部位,精確地對球囊進行定位以及精確釋放支架或支架移植物。使用骨性標志、不透X線的標尺以及放置外部金屬標記物也可協助動脈成形和支架放置的定位。動脈成形
動脈造影并確定阻塞部位后,即應決定是否需采用球囊成形術處理阻塞病變。導絲必須通過狹窄部位。動脈成形導管為同軸型,一個管腔用于通過導絲,另一個管腔用于擴張球囊。球囊導管的尺寸(長度和直徑)各不相同。球囊的長度應恰好跨越狹窄部位血管,根據正常部位血管直徑選擇球囊。球囊動脈成形主要依靠機械作用,將動脈硬化斑塊破碎,部分斑塊與下方的中層分離,在可控的分離后,斑塊脫離了中層和外膜的限制。中層和外膜也過度伸展擴張,動脈內壓 力可維持血管處于擴張狀態,并使血管損傷在這一基礎上愈合。因此,總體上講,對病變部位應過度擴張10%-20%。球囊直徑選擇如下:腎下腹主動脈6-10mm;髂總動脈:6-10mm;髂外動脈:6-8mm;股淺動脈:4-7mm;腘動脈3-6mm。將合適的球囊導管通過導絲和導管鞘送達病變部位。較大直徑球囊需要較大的導管鞘。球囊位于狹窄部位中心,使球囊中點騎跨于病變部位最狹窄處(Fig.3)。病變部位依靠骨性標志、體外不透X線的標記物或路圖進行定位。球囊末端有標記可供辨認。當球囊抵達預定部位時,用1:1鹽水稀釋的造影劑擴張球囊。(用造影劑擴張球囊可在透視下觀察球囊的擴張情況。造影劑必須稀釋,因為其過于黏稠,不利于迅速充起和釋放球囊。)每個球囊都有其“破裂壓力”,操作時應注意小于該壓力。通常需要8-12個大氣壓力,有時復發性狹窄或殘余病變可能需要更高的壓力。當病變部位擴張時,可在球囊中部產生一“腰型“凹陷,當病變部位成功擴張后,該凹陷消失。每次球囊充盈時間為30秒,可重復充盈數次。球囊接觸技術可用于主動脈分叉處髂總動脈的病變治療。由于髂總動脈近端病變通常向主動脈近端延伸,可能波及對側髂總動脈近端。因此,當對一側髂動脈進行成形時,分離的斑塊可能向另一側髂動脈延伸,形成活瓣并造成對側髂動脈阻塞。使用雙側髂總動脈球囊可預防對側髂總動脈阻塞(Fig.4)。
Fig.3.髂動脈狹窄球囊擴張,動脈成形術。箭頭所示依次利用腔內球囊導管對動脈內斑塊進行擴張。第一個圈圖顯示病變部位,第二個圈圖顯示動脈成形導管就位,第三個圈圖顯示動脈成形球囊擴張。
Fig.4.球囊接觸技術用于近端髂動脈狹窄的擴張。A:左髂總動脈狹窄。B:球囊位于主動脈分叉部位的兩條髂動脈內。C:雙球囊同時擴張。支架放置
多數情況下,使用球囊擴張即可成功進行動脈成形,不需要其他處理。但有時單獨使用球囊動脈成形不能達到最佳效果,例如內膜活瓣、嚴重內膜或中層分離、血管球囊擴張后重度回縮等。這些情況下就需要放置支架。需要強調的是支架并不能預防再狹窄,反而會引起內膜增生。支架放置后,其表面很快被纖維蛋白原覆蓋。隨后,含有白細胞和血小板的血栓物質在其表面沉積。3-4周后,內膜通過支架縫隙生長,其表面較少形成血栓。但隨時間的推移,成纖維細胞和平滑肌細胞持續增生并分泌細胞外基質,導致管腔狹窄和阻塞。
球囊擴張后放置支架的主要指征包括殘余狹窄大于30%、跨擴張段壓力差大于10mmHg、高度偏心狹窄、球囊成形后復發狹窄、不穩定內膜活瓣以及球囊擴張后過度分離等。上述情況的確診需要在球囊擴張后進行全面的動脈造影,測量動脈成形部位兩端的壓力,如情況屬實,應考慮放置支架。目前有多種支架可供選用,但主要有三種類型:球囊擴張支架(例如,Intrastent支架,Intratherapeutics, St.Paul,MN;Palmaz支架,Johnson & Johnson,NJ),自膨式支架(例如Wallstent支架, Schneider, Inc., Plymouth, MN),以及熱膨脹支架(如Symphony支架,Boston Scientific, Natick, MA;Smart支架,Johnson & Johnson)。目前,只有兩種支架,Palmaz支架和Wallstent支架被FDA批準用于髂總動脈治療。球囊擴張后如需要使用支架才能達到最佳效果,應決定究竟采用何種支架(表3)。短的局部阻塞、較大的斑塊和需要較大的環形張力才能拉開的斑塊最好采用Palmaz支架。長段阻塞,特別是迂曲的動脈,應使用Wallstent支架。球囊擴張后,撤除球囊導管,將導絲留于原位并穿過病變部位。如選擇Palmaz支架,應挑選合適尺寸(長度和直徑)的支架并將其手工折疊后放置于輸送球囊導管上。折疊時首先從中間開始,向兩端進行。應注意確保支架牢固折疊于球囊之上以避免支架通過病變部位時不小心脫落。為保護通過病變部位的支架,常采用長鞘管穿過病變部位。擴張器和鞘管沿導絲到達預定部位,移除擴張器,將裝有支架的球囊導管通過鞘管抵達其末端。在透視下,將鞘管內支架定位于病變部位,撤回鞘管,將支架和球囊留于原位,擴張球囊,并稍微過度膨脹,使支架埋入動脈壁(Fig.5)。支架末端可能需要再擴張以保證其完全伸展。與動脈成形過程中需要較長時間的擴張不同,放置支架只需較短的擴張時間。撤除球囊導管進行造影。
Fig.5.髂總動脈Palmaza(Johnson & Johnson, Warren, NJ)支架放置。A:髂動脈狹窄球囊擴張成形。B:長鞘和擴張器經導絲穿過并抵達病變部位。C: 移除擴張器,將Palmaza支架安置于動脈擴張球囊上并通過長鞘。D:回抽長鞘,暴露支架。E:膨脹球囊,放置Palmaza支架。
放置自膨式或熱膨式支架步驟與放置Palmaz支架相似,但不需要球囊導管擴張。決定采用Wallstent支架后,將導絲保留在病變部位,撤除球囊導管,Wallstent支架直徑應至少超過最終擴張直徑2mm。必須注意Wallstent支架輸送器較長(75cm或100cm),因此導絲長度必須是其兩倍。Wallstent支架折疊于輸送器內,由薄壁外套管包繞,可使支架通過短鞘并沿導絲到達病變部位而不需要長鞘或擴張器。此外,Wallstent支架易于彎曲,可隨導絲通過迂曲的血管,需要時還可進入分支血管。與動脈擴張球囊相似,Wallstent支架輸送系統也具有不透X線的標記,可在透視下對支架進行精確定位,通過固定的金屬 “推桿”,回抽其外鞘管(Fig.6)即可釋放支架。該動作回退覆蓋于支架外的套管,使支架近端開始釋放。當支架部分張開時,整個系統還可輕輕向外拉動以對支架近端進行最后定位。該動作通過“拖動”部分張開的支架至最佳部位,對于支架近端處于血管分叉處時特別有用。新型的Wallstent支架在完全釋放前還可重新捕獲收回。特別應注意,當支架部分釋放時不可向前推動輸送系統,除非將支架完全收回。當術者感覺支架位置滿意后,方可完全釋放支架。由于支架膨脹后略有縮短,因此支架遠端的位置在完全釋放前不能絕對肯定。支架釋放后的長度取決于放置支架動脈的最終直徑。放置支架后,用球囊導管插入支架內并充起球囊,使支架埋入動脈壁內。由于支架的末端較為尖銳,支架中點應首先擴張以防止刺破血管。當球囊擴張時支架可能因其直徑增大而進一步縮短,因此,處于最佳位置的支架末端應首先擴張以保證其定位。撤除球囊導管后,通過導管鞘或造影導管,于病變部位近端進行造影。
Fig.6.髂總動脈Wallstent(Schneider, Inc., Plymouth, MN)支架放置。A:髂動脈狹窄經球囊擴張成形后放置短鞘。B:通過短鞘放入Wallstent支架。C:部分退出保護鞘,使Wallstent近端打開,此時整個輸送系統和支架科回退并對支架近端進行精確定位。D:Wallstent支架完全釋放。結果
有很多研究評價球囊擴張成形術及支架放置術。大部分報告僅描述即刻的、技術上的結果而缺乏相關介入治療的長期隨訪。其它研究則將不能通過或進行球囊擴張的病例排除在外。通常情況下,髂總動脈病變遠期效果較股淺動脈或腘動脈好。髂外動脈狹窄治療效果與股淺動脈相當。適合于介入治療且效果較好的病變是短節段(小于5cm)病變、狹窄未閉塞、無鈣化,同心性狹窄較偏心性狹窄好。Becker等回顧了2697例文獻報告的髂動脈成形術,發現臨床即刻成功率在50%-96%間,平均92%。5年通暢率從50%-87%,平均72%。股淺動脈病變技術成功率接近髂動脈。Becker等同時回顧了文獻報告的4304例股-腘動脈成形術,發現其4-5年通暢率為54%-73%,平均67%。Adar等回顧了12篇股-腘動脈成形術文獻,發現治療間歇跛行的早期療效為89%,挽救威脅肢體77%。但股淺動脈遠期通暢率(如3年)分別為62%和43%。并發癥
與其它有創操作一樣,腔內血管外科也同樣有并發癥發生。這些并發癥相對較小,但也可能導致截肢甚至威脅生命。并發癥可根據穿刺部位、擴張部位不同、與導管或支架的關系,以及是否為全身性進行分類。對于開放性手術,可通過對病人的選擇、對細節的注意,以及不要超過安全限度進行技術操作等,可避免并發癥發生。詳細討論這些并發癥及其治療已經超越本章范疇,這里僅簡單描述最常見的并發癥及其預防。
穿刺部位并發癥是最常見的,包括假性動脈瘤、動靜脈瘺、血栓形成、出血和感染。手術前仔細對病人進行評價有助于決定最佳的入路。通常情況下,最短的和最直接的路徑是最好的。熟悉股動脈和肱動脈解剖是避免并發癥所必須的。使用最細的管鞘,將動脈創傷和血栓形成的可能性降低到最小程度。如果估計需要通過管鞘輸送支架,應同時想到該管鞘可能造成肱動脈損傷或血栓形成,因為肱動脈較股動脈細。因此,大部分介入治療選擇股動脈入路。假性動脈瘤在動脈穿刺后形成,并與導管或管鞘的大小、長度及操作的難易程度(包括多次交換鞘管)以及導管或鞘管撤除后抗凝狀態有關。假性動脈瘤需要外科修補。小的假性動脈瘤治療可在超聲波引導下壓迫瘤頸。盡管該方法可行,但在動脈穿刺部位加壓病人會感覺疼痛。1998年報告,在超聲波引導下向動脈瘤內注射凝血酶,可迅速有效地治療假性動脈瘤。
血管內血栓形成,是由于移動導管或管鞘時過于粗暴造成的。操作完成后,應觀察下肢的灌注情況,同時保持穿刺點的加壓包扎。血栓形成可能與動脈原發病有關,也可能在操作過程中發生栓塞。放置管鞘后不適當的抗凝,可造成腔內血管操作過程中,血管內血栓形成。如果動靜脈均被穿刺,可導致動靜脈瘺。動靜脈瘺通常伴隨假性動脈瘤,在穿刺部位如聽到連續性雜音可以做出診斷。動靜脈瘺需要進行外科修補,因為在其發展過程中瘺口會越來越大。如果采用手術暴露血管進行穿刺,則與穿刺部位有關的并發癥可以避免,因為穿刺點可在術中進行修補。
發生在球囊擴張部位的并發癥包括血栓形成、夾層栓塞或破裂。有些夾層是可以預見的,這是球囊擴張動脈成形,造成動脈擴張機械原理的一部分。當過度 分離時(夾層時),可放置支架進行治療。其它與動脈成形相關的并發癥,也可通過對病人適當選擇進行預防。狹窄性病變合并有動脈瘤樣擴張、廣泛的或彌散性改變者,不應進行擴張。病變不對病人肢體造成威脅,或無癥狀者不需要進行治療(所謂drive-by動脈成形)。動脈成形術兩個最嚴重的并發癥,是血栓形成和動脈破裂。不恰當的抗凝治療、導管通過病變部位時間過長均可形成血栓,導致血流停滯。當對病變部位進行過度擴張、病變部位伴有重度鈣化,以及對閉塞動脈進行擴張時,可能導致破裂。出現這些致命并發癥時,應重新在動脈破裂部位充盈球囊,以暫時堵塞破口。大多數情況下需要進行急診手術修補。但有經驗的介入醫生,可考慮通過放置內支架對破裂部位進行修補。
導管和支架本身也可引起并發癥。這些并發癥可由器械故障引起(如球囊破裂或輸送支架失敗)。支架放置后移位也有報道。移位常在支架放置后早期發生,但也可能在數周至數月后發生。操作過程中,球囊或支架可能碰到斑塊或動脈腔內碎片,導致球囊破裂或支架偏離病變部位。一些有經驗的介入治療醫生,可利用腔內血管技術,重新捕獲或重新定位支架,糾正其位置。再次重申應注意病人和病變部位的挑選、操作過程中注意細節、不要超越技術能力蠻干,以最大程度減少并發癥的發生。
腔內血管外科的全身并發癥,主要是由于使用碘造影劑進行血管造影時引起。過敏反應,可從尋麻疹直至威脅生命的過敏。病人有明確的動脈造影和腔內血管介入治療指征,而又有碘過敏史者,應預先用皮質類固醇預防過敏反應。心功能異常或腎功能異常者,可能因過度擴容導致充血性心力衰竭,造影劑的腎毒性可能引起腎功能衰竭,特別是基礎腎功能不良者。在腔內介入治療過程中,必須注意限制造影劑的用量,充分對病人水化。對于腎功能不良者,可使用CO2作為造影劑,特別是主動脈造影時可以考慮。腔內血管外科在其他方面的應用
前面所討論的內容,主要集中在動脈入路、球囊擴張以及放置支架的技術問題上。這些都是腔內血管操作的基本技術,在放置支架治療腹主動脈瘤,或阻塞性疾病前必須掌握。有兩種型號的腔內血管移植物已被FDA批準使用-AneuRx和Ancure。其他品牌的血管腔內移植物,仍在第一期或第二期試驗中,預計在不久的將來會有更多的腔內移植物被FDA批準。進入21世紀,期望有更先進的技術出現。不斷的研究無疑將使這些移植物的耐久性、遠期并發癥和治療動脈瘤后,自然病程的變化更加清晰明了。所有這些將導致重新規定腔內血管治療指征。迄今為止,所有的腔內血管移植物,都由附著于其上的支架固定于動脈壁,進一步強調徹底熟悉導管、導絲和支架放置技術的重要性。
其他腔內血管應用也應提及。血管內超聲(IVUS)是基于導管的影像系統,可獲得血管腔內超聲影像。超聲波換能器位于導管末端,所得到的圖像是處于該位置的血管橫斷面圖像。動脈硬化斑塊、內膜、中層和外膜等血管各層結構都可以清晰顯現。該技術特別有助于評價球囊動脈成形、內支架放置后病變部位的情況。球囊擴張后采用該技術可精確判斷是否存在殘余狹窄或支架位置是否恰當。因此,IVUS對于支架放置非常有助,一旦支架放置后,還可確定支架是否完全 貼服于血管壁。
血管鏡,利用光纖技術獲取血管腔內壁表面圖像。血管鏡由4個基本設備組成:鏡體,光源,一臺與照相機相連的高分辨率監視器用于放大圖像,一臺沖洗泵用于將血液與血管腔隔離以獲得清晰的腔內影像。血管鏡長度約70-120cm長,其外徑從0.5-4.5mm不等。大口徑的血管鏡有管腔可供沖洗,而小的血管鏡可通過沖洗管道或管鞘。血管鏡用于評價靜脈移植血管的質量,特別有助于判斷原位靜脈旁路術中,是否存在靜脈狹窄或瓣膜是否破壞完全。也可通過血管鏡放入彈簧圈,封閉靜脈屬支或動靜脈瘺。該技術所需切口小,減少傷口并發癥,增加病人舒適感,手術后恢復快。但使用中需注意控制沖洗液量,防止病人容量在短時間內超負荷。推薦讀物 編者評論
作者詳細描述了采用Seldinger技術進行動脈造影、球囊擴張及動脈成形術。該技術已經用應用多年。經過良好培訓的血管外科醫生,有能力完成造影并對血管進行治療性操作,通常經由腹股溝進行。心血管外科醫生和放射科醫生,也同樣對這項處理表現出極大的興趣,將冠狀動脈和內臟動脈成形術擴展到下肢動脈和甚至腦血管。持有證書的個人醫師施行該技術操作時,經常引起嚴重的問題。而血管外科醫生經常與同事合作共同完成治療,這種合理的安排,和團隊的合作,對保證病人的安全十分有利。
動脈成形后,下一步就需要使用腔內血管移植物。上世紀80年代以來,科學技術、精密制造,及工程技術的迅速進步,使這項原本十分困難的技術,得以發展。目前,主-髂動脈系統腔內血管治療的對照試驗,正在進行當中。美國和海外有多家大型血管外科中心,都參與了該項試驗,并制定出相應的限制,以保證置入支架的醫生,與這些移植物的機械適應性和潛力相配合。冠狀動脈成形術及支架置入,無疑是當今已經采用的最高級的技術。目前已經有了操作標準,且結果非常令人滿意。腔內血管移植物治療腹主動脈瘤的出現,已經在該領域向前邁出了重要的一步,FDA批準的試驗結果也開始報道。
血管腔內處理成功關鍵,幾乎完全依賴于影像技術,后者可精確地描繪出血管解剖,包括測量病變部位的長度和體積。動脈造影通常與CT結合,已經成為腔內血管外科醫生,處理動脈瘤或部分阻塞性疾病過程中的金標準。另一項似乎較動脈造影更加先進的技術,是磁共振動脈造影術,該技術不需要注射可能對腎臟或肝臟造成損害作用的造影劑。在某些血管外科中心,腔內血管外科醫生,僅依靠雙功超聲和磁共振動脈造影進行操作,并結合血管內超聲放置支架,從而節省了費用和手術時間,避免了注射造影劑的危險(Levy MM, 等.J Vasc Surg 28:995,1998)。實際上,動脈造影在診斷周圍動脈疾病、顱外和顱內頸動脈疾病中的使用已經越來越少。
腹主動脈瘤腔內隔絕修補,是目前正在深入研究的領域。2/3的高危病人適 合采用這種治療(Chuter TA, 等.Radiology 210:361,1999)。確定是否適合于腔內支架治療的首要因素,是動脈瘤頸的長短,以及動脈瘤與腎動脈的距離。如距離過短,則不能放置支架移植血管。采用內支架治療非常巨大的動脈瘤盡管有所報道,但目前還不十分適合,但支架植入對較大病變進行治療無疑是將來的發展方向。
腔內血管技術還可用于腹主動脈瘤破裂的治療,其結果與開放手術沒有明顯的差異。一些植入的主動脈腔內移植血管由于移位、滲漏甚至動脈瘤破裂而需要手術取出。盡管如此,腔內血管技術依然是未來血管重建領域的浪潮。其巨大的拯救生命的潛力,將繼續激勵臨床研究和器械的開發。
R.J.B.
譯)
(郁正亞
第五篇:血管內皮的內分泌功能研究
血管內皮的內分泌功能研究 2011-07-21 曾正陪
近十余年來,隨著心鈉素(atrial natriuretic peptide, ANP)、內皮素(endothelin, ET)的相繼發現,人們對心臟、血管、內皮細胞功能的傳統認識有了根本的改變:心臟不再是單一的血液循環動力器官,血管也不僅僅是血流管道,內皮細胞除了是血液和組織間代謝交換的屏障外,它與心臟、血管一樣,均具有重要的內分泌功能,它們可以產生和分泌十余種生物活性物質,對調節血壓和體液平衡有重要作用,在各種高血壓、心、腦血管以及其他多種疾病的發病機制中具有重要的病理生理學意義。因此,以內皮素為代表的血管內皮收縮因子(EDCF),以一氧化氮(NO)為代表的血管內皮舒張因子(EDRF),以及利鈉肽家族等,共同形成了一個新興研究領域,即“心血管內分泌學”。心血管系統具有的內分泌功能,使其既具有循環激素的作用,又發揮其局部激素的效應,以自分泌、旁分泌、胞內分泌或周身分泌(hemocrine)的方式遍及全身,調節體液、血管床張力和血壓。循環系統內分泌概念的提出,不僅豐富和擴大了內分泌學研究的內容和范圍,同時也為心血管疾病的基礎和臨床研究提供了廣闊的前景和應用途徑。心血管內分泌學是90年代世界范圍內心血管和內分泌學界的研究“熱點”,日本于1996年還專門成立了“心血管內分泌和代謝學會”,并正在籌備于1998年11月召開“第一屆國際心血管內分泌和代謝學術大會”,以推動這一新的研究領域的發展。
血管內皮遍布全身,其表面積約400 m2,大部分是在毛細血管中,在成年人中的重量約1.5 kg,包括約1.2×1018個內皮細胞[1]。位于表層的內皮細胞可產生多種血管活性物質,成為具有多種功能的內分泌、旁分泌和自分泌器官,因此,血管內皮是機體最大的內分泌腺。由于它所處的特殊位置,可通過不同的機制和生化信息,來釋放血管活性物質、細胞因子和生長因子,以調節免疫反應、血管床張力及血凝過程。近十年來,內皮細胞的研究進展很快,人們對內皮細胞的認識也大大深化,并證明了內皮細胞與血管平滑肌細胞及體內多種細胞之間密切相關,它們通過相互制約、相互調節作用來維持機體的正常生理功能[2]。血管內皮細胞具有活躍的內分泌功能,在機體內起到了重要的代謝及調節作用。在正常的生理狀況下,它們維持血管的張力和局部血流的穩定,而在疾病狀態下,它們分泌或代謝的異常影響疾病的發生和發展。
內皮素是血管內皮細胞分泌的一種強有力的血管收縮肽[3],其通過激活鈣通道,增加鈣離子內流,促進血管平滑肌細胞收縮。在內皮損
傷時,其合成或釋放增加,并與其在血管平滑肌細胞上的受體結合,調節血管的緊張度而使血管收縮,同時作為一種生長因子,內皮素通過刺激血管平滑肌細胞增殖,參與并促進高血壓的發生和發展。一氧化氮(NO)、前列環素(PGI2)是內皮細胞產生的舒張因子,有很強的舒血管及抗血小板凝集的功能,它們分別通過cGMP或cAMP途徑降低細胞內鈣離子濃度或阻斷鈣離子內流,使平滑肌細胞舒張[2]。此外,血管內皮收縮因子與舒張因子之間的反饋性調節對維持血管張力亦有重要的作用。由于血管平滑肌細胞的內皮依賴性舒張作用與細胞膜的超極化作用有關,因此內皮超極化因子(endothelium-derived hyperpolarizing factor, EDHF)也參與了內皮介導的血管平滑肌舒張作用[4]。EDHF可激活平滑肌細胞上的鉀通道,使其超極化,進而關閉鈣通道,阻止鈣離子內流,使平滑肌細胞舒張。血管內皮還通過其他收縮或舒張因子來共同調節血管張力,維持正常的血管舒縮功能。
目前,人們已經認識到血管內皮是非常重要的內分泌腺,內皮功能異常、內皮收縮因子與內皮舒張因子分泌調節和功能平衡的失調,與嚴重威脅人類健康的幾種常見疾病,如高血壓、動脈粥樣硬化、心肌缺血等心血管疾病以及腫瘤、免疫性疾病等都有密切關系,因此,血管內皮的基礎和臨床研究已受到醫學和生物學研究者的高度重視并給予了極大的關注。尋求新的血管內皮收縮和舒張因子,研究其相互作用及探討作用機制,了解其生物學意義,發現拮抗內皮收縮因子作用及抑制其分泌釋放的藥物,無疑將對高血壓、心肌缺血等血管性疾病的治療提供一種新的有效的途徑與手段。
作者單位:100730 中國醫學科學院、中國協和醫科大學 北京協和醫院內分泌科
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