皮肤撕脱伤与血管内皮细胞凋亡

［中图分类号］R641［文献标识码］A［文章编号］1008-6455(2001)01-0-0

当今社会，由于车祸及其他机械性外伤数量猛增，皮肤撕脱已成为整形美容外科领域的重要研究课题，研究表明〔1〕，皮肤撕脱伤所致的皮肤血管损伤和坏死，除与皮肤血管的直接损伤有关外，一个重要的原因就是继发性血栓形成。随着研究的深入，发现血管内皮细胞(简称VEC)凋亡的加速可能是又一个不可忽视的血栓形成因素。细胞凋亡是指一定生理和病理条件下，自身内部特殊基因程序发生了改变，出现了程序性细胞死亡。因此，正确地理解VEC凋亡的发生发展规律，对寻找保护血管内皮的措施具有重要的意义。现就VEC的凋亡综述如下。

1血管内皮细胞凋亡后形态学改变1991年Bobaye等〔2〕采用苏木素和伊红染色，电镜观察VEC凋亡时发现细胞形态学发生如下改变：细胞为圆形，细胞膜泡状突起，胞浆内质网、线粒体肿大，粗面内质网脱颗粒，细胞核染色质固缩、裂解，细胞器皱缩，桥粒、半桥粒等细胞间连接丧失，微绒毛消失，胞浆膜向细胞内深陷，将细胞分成多个大小不等的不连接续凋亡小体。凋亡小体是内有细胞器和核质成分，外有胞浆膜包裹的小体，是细胞凋亡的重要特征。

2缺血再灌注时的氧自由基、钙离子诱导的VEC凋亡

2.1氧自由基诱导的VEC凋亡VEC易受氧自由基和过氧化物(H2O2)的损伤。以往研究H2O2对VEC的损伤主要是高浓度H2O2的直接毒性，但De Bomo等〔3〕通过低浓度的H2O2对主动脉EC的影响发现：低浓度的H2O2引起的VEC凋亡比高浓度H2O2引起的VEC死亡影响的更加明显，因为血管壁上的凋亡细胞影响VEC再生，血管壁损伤又增加白细胞粘附的机会。金惠铭〔4〕也用低浓度(0～100μMol)H2O2对体外培养的大鼠肺微血管的作用进行了研究，认为低浓度H2O2对VEC产生的是迟发性损伤效应-凋亡。24h，其表现为EC增殖活性有剂量依赖性抑制，EC本身出现了核固缩、细胞收缩和不典型的凋亡小体，同时流式细胞仪DNA测定发现一典型的凋亡峰。De Bono等〔5〕用自由基清除剂NMHH对抗氧化氢引起的VEC凋亡发现，VEC暴露于50～100μMol/L的H2O2 10min～60min时，50μmol/L～200μMol/L的NMHH能阻止VEC凋亡的发生，这说明自由基清除剂有防止VEC凋亡和缺血再灌注损伤时的保护作用。

2.2Ca〔2+〕诱导的VEC凋亡缺血再灌注损伤后血液及VEC内Ca2+增加。Geeraerte等〔6〕在研究自由基对VEC的损伤时认为胞浆游离Ca2+水平升高的结果是作为第二信使激活了在细胞凋亡过程中起重要作用的Ca2+依赖性核酸内切酶。此外，Funuya等〔7〕用Ca2+依赖性ATP酶抑制性与非激素依赖性前列腺癌细胞作用，也获得了同样的结果。但也有不同的报道，检测细胞内Ca2+的增高，而其增高与DNA的降解无关，细胞内Ca2+的水平比体外实验时激活Ca2+/Mg2+-Enase所需者低100～1000倍〔8，9〕。因此，细胞内Ca2+增高诱导的细胞凋亡机制可能是复杂的，所采取的细胞类型不同和诱导的细胞方法、条件不同，可能得出不同的结论。有人提出，细胞内Ca2+诱导细胞的凋亡更多的是参与了信息传递，即Ca2+与钙调节蛋白(CaM)结合，激活了CaM，活化的CaM又激活CaM依赖性蛋白酶(CaM-PK)，而CaM-PK又可以激活磷酸脂酶(PL)的磷酸化，同时细胞内Ca2+的增高又可激活胞膜Ca2+-ATPase启动Ca2+的外流，从而引起H+反向流动，使细胞酸化，激活DNaseⅡ，促使细胞凋亡〔10〕。可见，VEC凋亡与细胞内的Ca2+密切相关。各种不同刺激信号通过复杂的信息传递途径引起细胞内Ca2+的变化。这种变化取决于细胞类型的不同和刺激信号的差异，但核酸内切酶的激活以及基因组DNA的特征性降解是细胞凋亡的重要步骤。

3细胞因子诱导的VEC凋亡

3.1肿瘤坏死因子(TNF)诱导的VEC凋亡TNF分TNFα和TNFβ，以细胞膜结合型和可溶型两种形式存在。TNF对敏感细胞的凋亡效应是通过与细胞膜上特异性受体(TNFR，主要是TNFR1)结合后，触发细胞内信号转导，介导细胞凋亡和激活核转录因子NF-kB〔11〕。Haimovitz-Friedmen等〔12〕也有类似的报道，认为TNF作用于跨膜受体后，引起鞘磷脂水解，产生细胞内神经酰胺，再作为细胞凋亡的胞内信号，诱导VEC凋亡。在诱导VEC凋亡中，Robaye等〔2〕在原代培养的猪主动脉EC中加入人重组TNF(2000u/ml)，孵育4h，结果9.4%VEC凋亡，DNA碎片定量为11%，而8h凋亡的细胞数达到22%，DNA碎片定量为20%，具有明显时间依赖性，同时，应用失活的人重组TNF或抗人重组TNF抗体，能够阻止TNF诱导的VEC凋亡。有的物质在TNF诱导的VEC凋亡时具有协同作用，如蛋白质合成抑制剂放线菌酮〔13〕；能够抑制TNFα诱导下两种保护性蛋白的合成，使细胞的活力下降，同时对TNF细胞毒作用不敏感的细胞出现凋亡，或对TNF敏感的细胞出现更强的凋亡效应。也有的具有抑制作用，如肺泡Ⅱ型细胞释放的热稳定多肽〔14〕。由此可见，TNF具有多种生物学活性，不仅增加白细胞与EC间的粘附，而且可以诱导VEC的凋亡。

3.2蛋白激酶C(PKC)诱导的VEC凋亡PKC在细胞增埴、分化、信号传递、肿瘤发生等生理和病理过程中发挥着作用，在细胞凋亡过程中也为一重要的参与细胞活动、转导细胞内生物信号的物质。PKC的作用主要是促进细胞的增殖和分化，抑制细胞的凋亡，其信号传递的机制附图。

PKC接受外来的信号活化具有多种途径，其中最主要的途径是接受外来信息产生的二乙酰甘油(DAG)，DAG再活化PKC〔15〕。这种剌激物可以通过酪氨酸蛋白激酶(PTK)活化磷酸酶C(PLC)或磷酸酶A2(PLA2)，或者通过剌激性G蛋白(GS)途径活化PLC。而PLC能催化4，5-二磷酸肌醇磷脂(PIP2)水解产生1，4，5-三磷酸肌醇(IP3)和DAG，IP3可使Ca2+从细胞内中释放出来，从而使Ca2+和DAG激活PKC。细胞外信号也可以活化磷酸酶D(PLD)，再通过活化磷脂酰胆碱(PC)产生DAG，而活化PKC。外来信号激活PTK后，也可通过PLA2使PC分解成不饱和脂肪酸(FFA)和溶血性磷酸脂酰胆碱(Lysopc)活化PKC。此外，佛波酯、抑制性G蛋白(Gi)以及P21〔ras〕蛋白也可引起PKC的活化〔16〕。PKC活化后的细胞是增殖还是凋亡：一般认为G蛋白的活化因磷酸化而下调，引起cAMP水平的增高而诱导细胞凋亡；但也有报道PKC活化引起细胞内cAMP水平升高而导致细胞增殖和分化〔17〕。如果PKC活化后，转录因子如NF-kB磷酸化而解除了其复合物IKB的束缚，那么PKC就促进了细胞的增殖。由此可见，PKC诱导细胞增殖和凋亡是复杂的过程。Fuks等〔18〕在培养的牛主动脉EC内加入bFGF，再用辐射导致EC凋亡时发现，bFGF能阻止细胞DNA断裂及凋亡，这一作用是通过PKC完成的。bFGF和PTK受体结合后，使PTK从无活性状态转变为活性状态，再通过DAG激活PKC阻止辐射所致的凋亡。用PKC的催化剂PMA和甘油二酯(DG)也能抑制辐射引起的牛主动脉EC的凋亡，其作用机理也是通过激活PKC的途径完成的〔19〕。在这里，激活的PKC表现的不是细胞凋亡，而是保护作用。这种保护作用在心肌细胞、血管平滑肌细胞等均有报道。用蛋白激酶C(PKC)抑制1-(5-异喹啉磺酰基)-2-甲基哌嗪(H-7)和槲皮素对血小板激活因子(PAF)体内作用的影响时发现：特异性PAF受体拮抗剂WEB2086可有效抑制LPS的致死毒性；PAF可诱导小鼠腹腔毛细血管通透性增高(1.0μg/kg)或死亡(25μg/kg)，而PKC抑制剂H-7、槲皮素对二者都具有显著的抑制作用，说明H-7和槲皮素抑制PAF毒性与保护EC有关；PAF在体内对小鼠的毒性和对微血管的损伤，可能与PKC有关〔20〕。

4其他因素引起的VEC凋亡许多因素可引起VEC凋亡，如细胞内PH值、LPS、辐射、氧化低密度脂蛋白等。细胞内PH值降低可以诱导细胞凋亡，其机制是酸化的细胞环境，容易激活DNaseⅡ诱导凋亡〔21〕，而细胞内pH值的降低对细胞本身也具有直接毒性作用。LPS所致的VEC损伤是以VEC凋亡的形式出现。应用LPS作为急性蛋白反应诱导剂，预先处理主动脉EC，可以诱导细胞凋亡，当加热或加入亚砷酸钠盐时，细胞凋亡更加明显〔22〕。辐射诱导的VEC凋亡主要发生在Go～G1期细胞，并不是辐射的细胞直接作用。氧化型低密度脂蛋白(ox-LDL)诱导血管和心内膜EC凋亡是ox-LDL对培养新生小牛主动脉EC及心内膜细胞有损伤作用。VEC及心内膜细胞具有典型凋亡形态学改变，DNA降解呈时间和剂量依赖性〔23〕。总之，VEC凋亡的机制复杂，作用的因素多，各种诱导因子和作用机制尚未研究清楚，存在彼此相互矛盾的情况，但有一点是明确的，细胞凋亡在机体的生理和病理过程中发挥着重要作用。

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作者简介：李向东男，1963年生，1987年毕业于第四军医大学，1993年获医学硕士学位，1997年入第四军医大学西京医院从师鲁开化教授攻读博士学位。