雌二醇對血管內(nèi)皮細胞氧化損傷和平滑肌細胞增殖的影響

1、    雌二醇對血管內(nèi)皮細胞氧化損傷和 平滑肌細胞增殖的影響        Effect of estradiol on oxidative injury of vascular endothelial cell and proliferation of smooth muscle cellXU Xin, YAN Yuan-Chang, WANG Yao-FaInstitute of Cell Biology, Chinese Academy of Sciences

2、, Shanghai (200031)【A Review】The relationship between oxidative injury to vascular endothelial cells (EC) and proliferation of smooth muscle cells (SMC) during atherosclerosis, and effect of estradiol (E2） on these aspects were discussed in order to elucidate the way in which E2 inhibit atherosclero

3、sis progressing. It is concluded that, 1)E2 can reduce oxidative injury of EC and accelerate EC repair; 2) E2 has a direct influence on SMC by a receptor-mediate way together with some active factors to inhibit proliferation of SMC.關于雌激素(estrogen, E)與心血管疾病的關系最早得自于流行病學調(diào)查，即女性發(fā)病率明顯低于同年齡男性，而絕經(jīng)后這種性別優(yōu)勢喪失，

4、推測與體內(nèi)E水平改變有關。隨后越來越多的證據(jù)表明E能降低動脈粥樣硬化(atherosclerosis, AS)，心肌梗塞及非出血性中風的危險性，其中E對AS的影響尤為引人注目，而激素替代療法的實施更支持了E能減低AS發(fā)病率的觀點1。近期有關研究較多集中于探討E抗AS的作用機制及對AS發(fā)展不同環(huán)節(jié)的影響。Ross認為，AS形成的起始因素是損傷因子在動脈聚集，作用于腔面內(nèi)皮層，損傷內(nèi)皮細胞(endothelial cell, EC),隨之血小板粘附，動脈壁EC和平滑肌細胞(smooth muscle cell, SMC)以及血液中的細胞成分血小板、單核細胞等發(fā)生相應變化，釋放活性物質(zhì)，致SMC遷移

5、增生，SMC、單核細胞攝取脂質(zhì)增多或胞內(nèi)脂質(zhì)代謝異常而轉(zhuǎn)化為泡沫細胞，沉積于血管壁，形成脂質(zhì)條紋，進而發(fā)展為AS2。后來，在上述“損傷反應學說”的基礎上，又強調(diào)了細胞與細胞間，細胞與活性因子間的相互作用，如粘附分子協(xié)助維持血管壁內(nèi)皮層的完整性3，4，為研究損傷時內(nèi)皮通透性的改變開辟了新途徑；細胞凋亡參與調(diào)節(jié)血管受損部位的細胞構成5，促使人們進一步分析血管狹窄的形成。綜觀AS發(fā)展進程，由損傷因素始動至SMC遷移增生產(chǎn)生脂質(zhì)條紋，各個環(huán)節(jié)相互聯(lián)系影響，E抗AS的作用可能發(fā)生于其間不同位置，如對血流動力學的影響，對血脂代謝的影響，對動脈壁功能的影響等1，6，7。本文將綜述AS發(fā)生過程中，EC氧化損傷

6、和SMC增殖的關系，分析E2在上述方面抑制AS的可能途徑。一、E與血管EC氧化損傷：脂質(zhì)代謝異常是AS的主要危險因素1，如血液中低密度脂蛋白(low density lipoprotein, LDL)升高，高密度脂蛋白(high density lipoprotein, HDL)降低等。LDL經(jīng)脂質(zhì)過氧化物修飾后，激活細胞膜上特異性受體，被識別內(nèi)吞，產(chǎn)生泡沫細胞。自由基脂質(zhì)過氧化是修飾LDL的重要途徑，單核細胞、巨噬細胞呼吸爆發(fā)，血小板在受損處粘著變形均可致自由基大量釋放，EC、SMC也能介導LDL氧化修飾。(一)E減輕血脂代謝異常對EC的影響：早期對E抗AS作用機制的研究對著重于血脂代謝1，

7、8，9，絕經(jīng)婦女與絕經(jīng)前比HDL減少，LDL上升，接受E替代療法后上述指標均好轉(zhuǎn)。動物實驗也證實了E的作用：對雌猴(cynomolgus monkey)施以去卵巢手術，飲食致AS， 比較給予和未給予E時的血脂狀況，包括全血膽固醇、LDL、HDL以及載脂蛋白apo A-1、apo B等，表明E可通過影響血脂代謝抑制AS。以后的研究發(fā)現(xiàn)10，11，E不僅能改變循環(huán)血脂蛋白水平，還與EC攝取LDL有關，E能上調(diào)細胞LDL受體，使LDL攝入增加，降低血漿中LDL水平：Alexander等10以小牛主動脈EC為實驗材料，觀察17-E2對LDL的作用，發(fā)現(xiàn)E2并不影響結合于膜上的LDL，E2增加EC攝入L

8、DL可能與增強細胞清除LDL的能力有關。那么E2是否改變了EC與LDL的親合力?有人用計算機輔助手段分析LDL與小牛主動脈EC膜結合的動力學特征11，發(fā)現(xiàn)E2處理后EC對LDL呈現(xiàn)低親合力，卻顯示更大結合容量，此結果與E2促進EC與LDL低親合力的說法一致。除增進LDL攝入水平外，E2可通過劑量依賴方式阻止氧化劑誘導的氧化型LDL形式，間接對抗氧化型LDL的毒性12。(二)E2對氧自由基直接損傷EC的影響：在氧自由基直接攻擊下，血管壁EC產(chǎn)生損傷性改變13，電鏡觀察顯示，損傷處EC細胞間隙明顯增寬，胞體拉長呈成纖維細胞狀且排列雜亂，而E2處理過的EC在維持典型內(nèi)皮形態(tài)方面明顯好于未處理組。有報

9、道14E促進體外培養(yǎng)EC對培養(yǎng)基質(zhì)的貼附，增加機械損傷時EC的遷移增殖速度，提高了EC修復再生能力，但E2對氧化損傷后的EC是否具有同樣的作用，尚待進一步實驗證實。二、E對EC氧化損傷后活性因子的釋放及SMC增殖的影響：正常狀態(tài)下，血管內(nèi)皮以完整連續(xù)的單層構成血液與動脈細胞間的機械屏障，防止血液中損傷因素直接作用于SMC，同時EC釋放肝素樣物質(zhì)協(xié)助維持SMC的收縮型表型，抑制SMC增生。EC受損后，EC、SMC間平衡被破壞，SMC易于轉(zhuǎn)化為合成型，該表型的SMC對有絲分裂原較敏感。因而SMC表型轉(zhuǎn)換是其發(fā)生遷移增生的先決條件，而減輕或防止EC損傷勢必有助于恢復對SMC的正常調(diào)控。(一)E減輕E

10、C損傷抑制SMC增殖：E2可通過降低血中LDL水平及氧化修飾程度抑制SMC表型轉(zhuǎn)換和增生。有報道15E能減輕高膽固醇時血管SMC增生，內(nèi)移及分泌吞噬功能，對兔行動脈移植術，飼以高膽固醇飲食，3周后處死，經(jīng)電鏡觀察及計算機分析，發(fā)現(xiàn)17-E2作用組肌內(nèi)膜厚度明顯小于對照組，且EC結構較為正常，表明E2保護血管內(nèi)皮，并阻止泡沫化巨噬細胞出現(xiàn)，抑制SMC增生。(二)E影響EC損傷后活性因子的釋放：AS發(fā)展進程中，SMC遷移增生以自分泌和旁分泌方式進行16，EC、SMC、血小板、單核細胞等均能釋放活性因子，既可直接作用于靶細胞促進有絲分裂，如血小板衍生生長因子(PDGF)；又可誘導靶細胞再次釋放相應的

11、活性物質(zhì)，促進細胞增殖，參與內(nèi)皮完整性構成等，如白介素-1、轉(zhuǎn)化生長因子等能促SMC釋放PDGF，INFr作用下兔SMC以時間-劑量依賴方式表達粘附分子VCAM-117，18?？傊煌钚砸蜃拥淖饔檬窍嗷リP聯(lián)的。氧化損傷條件下，血管細胞的一系列反應也說明了活性因子間的相關性。EC在氧化脂質(zhì)作用下，細胞內(nèi)類似NF-KB的轉(zhuǎn)錄因子被激活，誘導含NK-KB連接位點的某些基因表達，其產(chǎn)物啟動炎癥反應，如白介素-1；LDL磷脂氧化產(chǎn)物溶血磷脂酰膽堿(LPC)是單核細胞和T細胞的化學趨向物，促使EC、SMC表達粘附分子VCAM-1、ICAM-1，增加EC、SMC內(nèi)PDGF，表皮生長因子mRNA水平3。L

12、DL與生長因子之間的聯(lián)系還表現(xiàn)在其結構組成方面，LDL受體第二結構域氨基酸序列及其基因外顯子、內(nèi)含子都有與EGF前體及其基因相同的部分，表明它們是同源區(qū)段19，但這種同源性是否是氧化損傷時生長因子大量分泌的原因，尚無直接實驗證據(jù)。然而，可以肯定，氧化損傷時，EC分泌有絲分裂原等活性物質(zhì)，促進AS發(fā)展，體外實驗20，21證實氧化損傷EC的條件培養(yǎng)液能促進SMC增殖以及細胞基質(zhì)分泌。E2可影響血管粘附分子的表達，17-E2孵育人臍靜脈EC，24h后用重組人白細胞介素(IL)-處理4 h，用32P標記的VCAM-1的cDNA探針檢測EC的VCAM-1表達水平，發(fā)現(xiàn)E2明顯抑制IL-1誘導的粘附分子表

13、達。作者以E2預處理單層EC，氧化損傷后條件培養(yǎng)液促SMC增殖活性較未經(jīng)E2作用組明顯下降，表明E2抑制EC受損后促分裂物質(zhì)的釋放。三、氧化損傷及E2對SMC的直接作用：血液中的有害因素除通過損傷EC間接影響SMC增殖外，亦可因EC通透性改變直接作用于SMC。有報道23氧化型LDL孵育的主動脈SMC脫離典型的紡錘型，“峰與谷”樣生長特征罕見，認為與SMC表型轉(zhuǎn)換，遷移游走有關，是增殖發(fā)生前的形態(tài)學變化。氧化型LDL還具有明顯的促SMC DNA合成效應，Ann Stike24將LDL暴露在氧化劑中，氧化反應最初4h，細胞大部分有絲分裂原活性產(chǎn)生，且能被超氧化物歧化酶和過氧化氫酶有效抑制；1%血清

14、濃度時低濃度羥自由基激活SMC DNA合成，并呈劑量依賴效應；磷脂酰膽堿也能促進SMC DNA合成，10mmol/L時最為顯著，這些結果表明氧化型LDL促SMC增殖作用與低水平活性氧、磷脂酰膽堿等影響DNA合成的物質(zhì)有關。至于LDL，Libby等25認為，從血脂正常的血清中提取的LDL，并非直接的生長因子，單獨存在時無促生長作用；但能夠強化生長因子的有絲分裂原效應，可能是提供了膜合成所需的外源膽固醇。E2與生長因子聯(lián)合作用影響細胞增殖的研究常以癌細胞為對象26，如胃癌、子宮癌、乳腺癌細胞等，其結果也因靶細胞的不同而不盡一致。作者將E2與生長因子EGF、胰島素共同作用于體外培養(yǎng)的SMC，發(fā)現(xiàn)E2存在時，上述活性物質(zhì)促分裂作用減弱，推測E2降低了SMC對有絲分裂原的反應性，從而抑制了SMC分裂增生。E2活性作用主要通過胞內(nèi)受體介導，受體復合物作為反式因子與DNA順式調(diào)控序列結合，調(diào)節(jié)基因表達。E2在心血管系統(tǒng)的受體最早發(fā)現(xiàn)于大鼠心房，后又證實血管壁EC中也有。Richard等27用E2受體的RNA探針和抗E2受體的單克隆抗體檢測，發(fā)現(xiàn)人血管SMC中存在