循环内皮细胞微粒

循环内皮细胞微粒----动脉粥样硬化进展的标志各种心血管疾病都会引起循环微粒（MPS）水平升高，血浆中循环微粒（MPS）水平升高可以将其视为血管功能改变的生物标记。内皮细胞激活或凋亡时，可以释放一种复杂的亚微米（0．1～1ΜM）小囊泡于血液中，临床上称之为循环微粒（MPS）。内皮细胞微粒(EMPS)能引起生理和病理等变化，并且可以促进氧化应激和血管炎症等。血管紧张素II，脂多糖，和过氧化氢引起的动脉粥样硬化可以诱发内皮细胞微粒(EMPS)释放。然而，内皮细胞微粒(EMPS)也可以通过多种生理学途径产生，例如NADPH氧化酶促进内皮形成ROS以及RHO激酶途径和丝裂原活化蛋白激酶等等。内皮功能障碍是引起动脉粥样硬化斑块形成的关键因素，而从破裂颈动脉斑块中释放的粥样硬化栓子，是中风的主要致病因子。越来越多的证据表明，无论是在病情恶化或触发修复反应过程中，内皮细胞微粒(EMPS)作为损伤标记物，在心血管疾病的发病机制中发挥着重要的作用。就这个方面来说，我们已经证实内皮细胞微粒(EMPS)具有潜在的充当疾病发展状态的生物标志物的可能性。本文的目的就是提供有关内皮细胞微粒(EMPS)在动脉粥样硬化过程中发病机制的最新信息。1.什么是微粒？微粒（MPS）是细胞膜脱落的亚微米片段（0．1～1ΜM），其包含的信息有MRNA、MICRORNAS、受体以及母细胞的特异蛋白，细胞应激和细胞活化过程中会产生微粒。研究表明，微粒（MPS）是由血液中某些相关的细胞比如：内皮细胞、平滑肌细胞、血小板、红细胞以及白细胞的特异性表面蛋白释放的膜囊泡。一直以来，微粒（MPS）都被视为“细胞垃圾或碎片”，因为对其形成的过程还未完全明确。不过，微粒（MPS）的形成和脱落涉及到细胞膜磷脂结构的重组包括外小叶磷脂酰丝氨酸（PS）及细胞结构的改变与细胞骨架组织的破坏。几项研究报告指出小囊泡中存在类似微粒（MPS）磷脂酰丝氨酸，但不会在外部小叶暴露磷脂酰丝氨酸。各种临床试验和研究证实MPS在糖尿病、肺癌、中枢神经系统紊乱、炎症、全身红斑狼疮以及心血管疾病（心血管病）发挥着重要的作用，因此与MP相关的研究领域得以迅速发展。2微粒的类型表1总结了微粒的类型以及它们在疾病发展过程中的作用。表1：微粒的类型以及它们在疾病发展过程中的作用微粒在疾病发展过程中的作用参考文献PMP凝血、炎性过程、血栓形成、以及肿瘤形成[19–21]EMP内皮功能障碍、血管生成、肿瘤生长、促进氧化应激[11,22–24]MMP内皮功能障碍、败血症、血管炎[25–27]PMP：血小板微粒;EMP：内皮细胞微粒;MMP：单核细胞微粒。3.微粒的分离尽管一些研究者从合适的患者体内的血液中获得微粒（MP），但是这种方法所获得的微粒数量极少，因此在实验研究过程中使用细胞因子、化学试剂或通过细胞凋亡诱导等刺激各种体外细胞（例如：JURKAT细胞和人脐静脉内皮细胞）来增加微粒的获得量。各种诱导因子比如血管紧张素II、脂多糖以及过氧化氢都可以运用于体外刺激获得生微粒（MP）。简单来说，通过适当刺激获得的微粒包含细胞悬浮液，通过低速离心（1500×G）除去细胞，随后20,000×G下高速离心获得在离心管最底部的微粒。除去上清液后，这些微粒(MP)悬浮于盐水缓冲溶液中，将其分离后于-70-80℃保存，以备下一步实验使用。另一方面，有些研究者将微粒进行超速离心（100,000×G）后使用。在这种情况下，除了微粒其它直径在40-90NM脱落的囊泡也会沉淀在离心管底部。4.什么是内皮微粒在人体血液循环中，内皮微粒属于（EMPS）微粒（MP）家族中的一小群。它与血管内皮功能障碍引起的心血管疾病的发生密切相关。研究表明，在血管再生过程中内皮微粒（EMPS）的生长分裂以及内皮前体细胞的成熟对其发挥着有着重要的作用，这就暗示着可能内皮微粒在血管再生、修复以及自我保护过程中扮演者非常重要的角色。所以我们急切想了解在健康与病理条件下内皮微粒的水平差异。在这个方面，MEZENTSEV等，通过实验来增加各种血管疾病的发生（细胞增殖率、毛细血管的形成以及内皮细胞的死亡），体外测定健康志愿者的内皮微粒（EMPS）生理水平（103-104EMPS/ML）与和患者的内皮微粒浓度（105EMP/ML）。高水平的内皮微粒（EMPS）能影响血管的生成，其浓度与血管的生长速率呈现正相关的关系。由KOGA等进行的另一项研究发现在那些糖尿病患者或者患有冠状动脉疾病包括动脉粥样硬化等疾病的人，其体内循环中分化簇的存在（CD）144也被称为血管内皮-（VE-）钙粘蛋白阳性具有较高的水平。所以，VE-钙粘蛋白阳性的EMPS可以作为一项指标来分析血管内皮细胞功能障碍引起的动脉粥样硬化。因此，可以通过评估动脉粥样硬化病人血液中的CD144-EMP水平来有效的避免各种心脑血管并发症。5.什么是动脉粥样硬化？动脉粥样硬化是血管炎性病症的一种，它是由于脂质、炎性细胞、血管平滑肌细胞（VSMC）聚集以及血小板脂质过氧化引起内皮功能障碍，以此同时活化的巨噬细胞释放炎症颗粒以及血管平滑肌细胞的迁移的和血管内膜层的增生导致血管内腔变窄所引起的一种病症。它是由于内皮功能障碍，从而诱发血管内皮细胞产生趋化因子诱导单核细胞聚集侵入新生的内膜层。在内膜上，单核细胞分化成巨噬细胞吞噬由病变部位流动循环形成的氧化低密度脂蛋白（LDLS）从而导致炎症细胞的形成。动脉粥样硬化病变进展可以加剧巨噬细胞聚集和各种炎症介质的释放，如环氧合酶-2（COX-2）、可诱导的一氧化氮合酶（INOS）、肿瘤坏死因子（TNF-Α）和白细胞介素，其次是丝裂原活化蛋白激酶（MAPKS）通路激活，随后产生胶原和病灶钙化从而导致血管平滑肌细胞向内膜迁移和增殖。血小板和其他细胞循环的不断积累促进了动脉粥样硬化的形成，最终，小动脉管腔狭窄进一步复杂化后引起致动脉管腔闭塞，形成动脉高血压从而形成动脉粥样硬化的布鲁斯特斑块。在临床症状出现之前动脉粥样硬化已经发生，但是对于严重的临床病患来说，早期识别动脉粥样硬化的形成是通过相应的措施来防止急性病症的进展，由于成像技术不能用于早期的检测，并且也不能使用常规的技术来发现其血液循环中的生物标记，这种生物标记对于预测心血管疾病的风险和病理改变有着非常重要的作用。6.EMPS在动脉粥样硬化发病机制中的作用表2总结了关于EMPS在动脉粥样硬化过程中所起的作用的科学研究热点表2：与动脉粥样硬化相关联的微粒的科研工作微粒在动脉粥样硬化过程中所起的作用参考文献PMPS加强环氧合酶-2（COX-2）和细胞间黏附分子-1（ICAM-1）的释放；[28]蛋白激酶C（PKC）从细胞质向细胞膜转移的过程中COX-2在单核细胞中表达；[29]提高单核细胞对人的脐静脉内皮细胞的粘附；[30]通过P选择的表达增加白细胞的聚集和组装；[31]中性粒细胞聚集和增强细胞的吞噬活性。[32]EMPS阳性CD-144/血管内皮细胞钙粘蛋白；[33]活性氧（ROS）的形成；[34]基质金属蛋白酶-2（MMP-2）的活化和血管基质重塑；[35,36]人体主动脉内皮细胞P38-MAPK表达的减少导致诱发EMPS的TNF-Α因子也随之减少；[37]EMPS在动脉粥样硬化斑中表现出TF活性；[38]E-选择素，ICAM-1和VCAM-1的表达。[39]MMPS诱导型一氧化氮合酶（INOS）的活化；[40]胞外信号调节激酶（ERK1/2）活化；[41]引起内皮功能障碍促凝物质；[25]IL-1Β的蛋白酶可增强血管炎性；[42]小鼠APOE动脉粥样硬化斑块的形成；[27]心肌细胞中，细胞凋亡可以增加BAX和胱天蛋白酶-8，胱天蛋白酶-3，以及色素C的表达；[43]诱导，炎性细胞因子的释放和激活在单核细胞中诱导超氧阴离子生成和炎性细胞因子NF-ΚB的释放和激活。[44]6.1EMPS与氧化激酶的联系SZOTOWSKI和VINCE等指出氧化激酶可以刺激EMPS的释放从而更进一步加快动脉粥样硬化进程。SZOTKOWSKI等的研究已经找到活性氧离子（ROS）的形成与EMP相关的组织因子的产生之间的关系的证据。此外，在使用电子辐射（ROS形成源）和TNF-Α诱导内皮细胞之前用抗氧化剂化合物提前处理能够明显的抑制ROS的形成。这种抑制伴随着血栓内皮微粒的低表达，这就表明了ROS与血栓内皮微粒的形成具有正相关的关系。由于氧气不足引起的代谢障碍导致细胞功能障碍最终由于代谢衰竭导致细胞凋亡。凋亡是EMPS形成的一个强有力的信号。中性粒细胞通过各种途径结合于内皮表面来上调内皮功能障碍和组织损伤，在这一点上，嗜中性粒细胞的激活会引起各种负反应比如ROS、细胞毒性酶、炎症媒介以及细胞因子的产生。此外，它还可以通过趋化来聚集更多的中性粒细胞，并且嗜中性粒细胞和内皮细胞表面表达的糖蛋白可以增加它们在血管内皮的粘附性。高水平的ROS可以干扰细胞的氧化平衡引起氧化应激以及破坏细胞膜组织随后导致膜微粒的释放、蛋白质降解和细胞凋亡。6.2动脉粥样硬化中单核巨噬细胞产生的微粒（MPS）在动脉粥样硬化患者中，炎性巨噬细胞群在动脉粥样硬化斑中逐渐增大，单核巨噬细胞产生的MPS是不稳定粥样硬化斑块形成过程中很重要的一部分。在炎症活性因子（TNF-Α，IL-1Β）和C反应蛋白刺激下单核巨噬细胞释放MPS。此外，肉毒素通过诱导一氧化氮合酶（INOS）的活化这一重要的路径来诱导单核巨噬细胞MPS的释放。这就成功建立了通过增加NO的生成来大量表达一氧化氮合酶（INOS）从而更大的影响血管炎的途经。此外，吸烟引起的单核凝血MPS的增加需要依靠细胞外信号调节激酶（ERK1/ERK2）的激活。在动脉粥样硬化过程中ERK的激活是引起血管平滑肌细胞增殖的一种因素。MPS源于血管内皮功能障碍中含有促凝物质的单核细胞。WANG等所做的一项研究表明，在单核巨噬细胞MPS中存在的IL-1Β可以增强血管炎性过程和激活内皮细胞，同样，HOYER等研究揭示了单核巨噬细胞微粒在动脉粥样硬化血管炎症过程的作用，指出在基因敲除APOE小鼠中的粥样硬化斑块形成过程中单核细胞巨噬细胞微粒的作用是它可以使细胞壁增厚，这项研究阐明在APOE小鼠的动脉粥样硬化疾病行成过程中，单核巨噬细胞微粒与血管炎症之间的相互作用。MILBANK等指出，人类粥样硬化斑块含有来自内各种坏死灶发生的细胞凋亡释放的微粒。以成年小鼠心肌细胞中巨噬细胞（RAW264.7）来研究MPS的产生，结果表明，MPS含有TNF-Α的可溶性形式，MPS可以增加细胞凋亡的表达调节因子，比如BCL-2样蛋白4（BAX）、胱天蛋白酶-8、胱天蛋白酶-3、心肌细胞、细胞色素C等。以上这些结果表明，激活的巨噬细胞释放的MPS所含有的TNF-Α有助于促进血管炎性信号的形成，从而导致动脉粥样硬化和心肌梗死。6.3.内皮微粒和基质金属蛋白酶在动脉粥样硬化中的联系许多研究普遍认为，微粒能诱导诱导金属蛋白酶MMPS的表达，主要是通过其蛋白水解活性降解细胞外基质ECM成分，而EMPS在纤溶酶定位和活化过程中发挥着重要的作用（蛋白酶可以激活酶的活性）。除内皮细胞外的细胞产生的MPS会影响MMP-2和MMP-9的功能。动脉粥样硬化过程中，MMP-9和MMP-2通过降解细胞外基质和促进血管平滑肌细胞转移到血管内膜来发挥其重要的作用。LOZITO和TUAN指出内源性蛋白酶通过表达两种膜型基质金属蛋白酶釉基质蛋白来增强EMPS的活性，同时认为可溶性分子是维持ECM的关键，EMPS可激活内源性酶原MMP-2，但是还没有证据证明内皮细胞分泌的因子可以使MP诱导的MMP-2、MMP-14生成。促使血管内皮细胞分泌的因素包括细胞组织的浓度增加以及抑制金属蛋白酶-1（TIMP-1）和TIMP-2，使它们在EMPS中检测不到。在血管生成和动脉粥样硬化过程中ECM的释放可以裂解蛋白酶，尤其是内皮细胞释放的MMPS。TARABOLETTI等通过超微结构分析观察发现在体外培养的人脐静脉内皮细胞（HUVEC）其微粒大小在0.3-0.6ΜM。对微粒的进行详细分析后，在微粒膜的外侧发现的MMP-2和MMP-9对