血管內(nèi)皮細(xì)胞功能檢測(cè)方法及意義

喬 華,何勝虎

血管內(nèi)皮細(xì)胞是覆蓋在血管內(nèi)腔表面的連續(xù)單層扁平細(xì)胞,面積 400～500m2,質(zhì)量約 1.5kg,正常成人約有 1×1012個(gè)血管內(nèi)皮細(xì)胞[1]。其已被證明具有多種自分泌及旁分泌功能,可認(rèn)為是體內(nèi)最大的內(nèi)分泌器官,它不僅為血管壁及血流之間的物理屏障,而且憑借對(duì)血管張力、炎癥、纖溶與凝血和對(duì)活性氧族的調(diào)節(jié)成為血管體內(nèi)穩(wěn)態(tài)的主要參考者。

1 血管內(nèi)皮功能檢測(cè)的重要意義

內(nèi)皮細(xì)胞功能失調(diào)指:以血管痙攣,血管收縮,異常的血凝與纖維蛋白溶解和血管增殖為特征的內(nèi)皮功能損傷[2]。內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙表現(xiàn)為血管張力增高,血管外周阻力增高,加重心腦血管負(fù)荷,從而引起多種心腦血管疾病。Halcox等[3]研究顯示,內(nèi)皮功能紊亂同樣對(duì)冠狀動(dòng)脈造影正常的患者心血管事件的發(fā)生有預(yù)測(cè)意義。由此可以推斷,冠狀動(dòng)脈內(nèi)皮功能紊亂可以出現(xiàn)在冠脈造影異常之前,較冠狀動(dòng)脈造影對(duì)冠心病具有更早的預(yù)測(cè)價(jià)值。另外有研究證實(shí),冠狀動(dòng)脈造影正常,而血管內(nèi)皮功能減低的亞群,這一亞群可通過藥物和生活方式的干預(yù)治療改善內(nèi)皮功能而受益[4]。內(nèi)皮功能的檢查以及復(fù)查可以揭示不同治療方案的效果,以幫助我們決定藥物的選擇,以及是否還需要進(jìn)一步的治療[5]。自從 Furchgott和 Zawadaki發(fā)現(xiàn)了血管內(nèi)皮細(xì)胞釋放內(nèi)皮依賴性舒張因子以來(lái),多年的研究證實(shí),內(nèi)皮功能障礙是多種疾病之源,逆轉(zhuǎn)內(nèi)皮功能障礙是心血管疾病防治的趨勢(shì)[6]。

2 評(píng)價(jià)內(nèi)皮細(xì)胞功能的主要方法

2.1 有創(chuàng)評(píng)價(jià)內(nèi)皮細(xì)胞功能的方法

2.1.1 應(yīng)用定量的冠狀動(dòng)脈造影方法評(píng)價(jià)心外膜冠狀動(dòng)脈內(nèi)皮功能 將乙酰膽堿和硝酸甘油分別分級(jí)注入冠狀動(dòng)脈,測(cè)量冠狀動(dòng)脈內(nèi)徑對(duì)乙酰膽堿和硝酸甘油的反應(yīng)。乙酰膽堿使內(nèi)皮細(xì)胞合成和釋放一氧化氮增多從而起到擴(kuò)張血管的作用;乙酰膽堿還通過釋放內(nèi)皮源性超極化因子和直接作用于平滑肌引起收縮血管反應(yīng)。對(duì)乙酰膽堿的正常反應(yīng)是輕度的血管擴(kuò)張,內(nèi)皮功能障礙的患者,乙酰膽堿引起血管收縮。血管平滑肌的完整性可通過冠狀動(dòng)脈內(nèi)注射非內(nèi)皮依賴的血管擴(kuò)張劑硝酸甘油引起血管擴(kuò)張來(lái)驗(yàn)證。Ludmer等[7]已經(jīng)證實(shí)上述方法是安全、可行的。

2.1.2 冠狀動(dòng)脈阻力血管內(nèi)皮功能的評(píng)價(jià) 對(duì)冠狀動(dòng)脈血流量進(jìn)行調(diào)節(jié)的各項(xiàng)因素中,最重要的是心肌本身的代謝水平。心肌代謝對(duì)冠狀動(dòng)脈血流的調(diào)節(jié)主要發(fā)生在微小血管,冠狀動(dòng)脈血流部分依賴于微血管的內(nèi)皮功能,因此冠狀動(dòng)脈血流的改變可以大致反映冠狀動(dòng)脈阻力血管的內(nèi)皮功能。冠狀動(dòng)脈微循環(huán)的內(nèi)皮依賴的血管擴(kuò)張功能可通過冠狀動(dòng)脈內(nèi)注射乙酰膽堿評(píng)價(jià),如果引起的冠狀動(dòng)脈充血反應(yīng)減弱則認(rèn)為冠狀動(dòng)脈微血管存在內(nèi)皮功能障礙[8]。目前對(duì)有創(chuàng)評(píng)價(jià)內(nèi)皮細(xì)胞功能的方法主要集中在對(duì)冠狀動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞功能的評(píng)價(jià)。應(yīng)用定量的冠狀動(dòng)脈造影方法評(píng)價(jià)心外膜冠狀動(dòng)脈內(nèi)皮功能的基本方法在心導(dǎo)管室已經(jīng)很好的建立起來(lái)。該方法是評(píng)價(jià)冠狀動(dòng)脈內(nèi)皮功能的金標(biāo)準(zhǔn)[9]。

2.2 無(wú)創(chuàng)評(píng)價(jià)血管內(nèi)皮功能的方法

2.2.1 血流介導(dǎo)的血管擴(kuò)張 (Flow-mediated dilation,FMD)血管通過舒張導(dǎo)致血流增加或表現(xiàn)為更精確的切變應(yīng)激,這一現(xiàn)象稱為 FMD[10]。目前,通常以肱動(dòng)脈直徑變化的百分比表示結(jié)果,結(jié)果顯示,肱動(dòng)脈 FMD測(cè)量可反映冠狀動(dòng)脈內(nèi)皮功能[11]。Celermajor等[12]最早應(yīng)用肱動(dòng)脈超聲評(píng)價(jià)內(nèi)皮功能,通過測(cè)量肱動(dòng)脈 FMD功能來(lái)評(píng)價(jià)內(nèi)皮功能。Takase等[13]比較了 15例疑診為冠心病患者肱動(dòng)脈內(nèi)皮依賴性血管舒張功能與注射三磷腺苷后的血流圖,發(fā)現(xiàn)冠狀動(dòng)脈異常與肱動(dòng)脈 FMD呈顯著相關(guān),暗示肱動(dòng)脈 FMD可以作為評(píng)估冠狀動(dòng)脈內(nèi)皮功能障礙的方法。其原理可能是血管對(duì)管腔內(nèi)理化刺激的反應(yīng)與其自身調(diào)節(jié)、調(diào)整流量及分布的能力相關(guān)。

2.2.2 外周脈搏波形分析 小動(dòng)脈是血管床中的阻力血管,其擴(kuò)張依賴于內(nèi)皮釋放一氧化氮。內(nèi)皮功能障礙時(shí),小動(dòng)脈的一氧化氮釋放減少,使得小動(dòng)脈擴(kuò)張能力減弱,導(dǎo)致外周阻力變大;大動(dòng)脈壁因?yàn)橛懈嗟钠交『湍z原纖維,不容易受內(nèi)皮釋放一氧化氮舒張效應(yīng)的影響,因此測(cè)定小動(dòng)脈的振蕩順應(yīng)性和小動(dòng)脈的阻力可以作為評(píng)價(jià)內(nèi)皮功能的一種方法。Christophers等[14]報(bào)道,外周動(dòng)脈壓力波形變化對(duì) β2受體激動(dòng)劑敏感,這種變化基于 β2受體激動(dòng)劑刺激一氧化氮的釋放。應(yīng)用壓力測(cè)量法和增加指數(shù)定量,觀察應(yīng)用 β2受體激動(dòng)劑后的橈動(dòng)脈脈壓波形變化,與應(yīng)用硝酸甘油及血管造影方法對(duì)照評(píng)價(jià)動(dòng)脈內(nèi)皮功能,其相關(guān)性和可重復(fù)性良好,故 β2受體激動(dòng)劑吸入前后的動(dòng)脈波形改變可以提供一種無(wú)創(chuàng)性的評(píng)價(jià)內(nèi)皮功能的方法。

2.2.3 微血管功能檢側(cè) Westermen等[15]首先報(bào)道運(yùn)用激光多普勒-離子電診透技術(shù)測(cè)定糖尿病患者皮膚微血管血管內(nèi)皮細(xì)胞功能,該技術(shù)是目前惟一的無(wú)創(chuàng)性測(cè)量微血管內(nèi)皮功能的方法。激光多普勒儀檢側(cè)皮膚毛細(xì)血管的血流,而毛細(xì)血管反映的是阻力血管的開放情況,故毛細(xì)血管血流量大小實(shí)際上反映了小動(dòng)脈和微動(dòng)脈的擴(kuò)張程度,結(jié)合激光多普勒血流儀可測(cè)定用藥前后局部皮膚血流量的改變,以此評(píng)價(jià)血管內(nèi)皮細(xì)胞依賴性和非血管內(nèi)皮細(xì)胞依賴性血管舒張功能。

2.2.4 外周血檢測(cè)內(nèi)皮細(xì)胞形態(tài)以及數(shù)量 當(dāng)內(nèi)皮細(xì)胞受到各種因素而發(fā)生損傷時(shí),可導(dǎo)致血循環(huán)中內(nèi)皮細(xì)胞的形態(tài)和數(shù)量異常。正常人的外周血內(nèi)皮細(xì)胞多為核缺如、細(xì)胞皺縮,提示為正常組織新陳代謝致衰老導(dǎo)致的細(xì)胞脫落。急性心肌缺血或急性心肌梗死時(shí),其計(jì)數(shù)可明顯增加。此方法可反映內(nèi)皮細(xì)胞的異常變化,簡(jiǎn)單直觀,對(duì)判斷血管性疾病的病情變化,指導(dǎo)治療有參考價(jià)值。

2.2.5 其他 多平面食管超聲心動(dòng)圖能很清晰地顯示左前降支冠狀動(dòng)脈,且聲束方向與血流夾角很小,便于測(cè)得最大血流速度,是一種較好的損傷小的評(píng)價(jià)冠狀動(dòng)脈血流的手段。Anthony等[16]發(fā)現(xiàn)該方法能很好地評(píng)價(jià)冠狀動(dòng)脈內(nèi)皮功能。此外,正電子發(fā)射斷層掃描[17]和時(shí)相對(duì)比的磁共振成像[18]可以分別定量心肌和冠狀動(dòng)脈的絕對(duì)血流量,與冷加壓實(shí)驗(yàn)聯(lián)合可以用于評(píng)價(jià)內(nèi)皮功能。

2.3 內(nèi)皮功能障礙的循環(huán)生物標(biāo)記物

2.3.1 一氧化氮及與血管張力相關(guān)的分子劑型 血管內(nèi)皮細(xì)胞自精氨酸通過一氧化氮合成酶 (eNOS)形成一氧化氮,eNOS除總 NOS(t-NOS)有兩種異構(gòu)體,包括誘異型 (iNOS)及固有型 (cNOS)[19]。在上述過程中四氫生物喋呤及左旋精氨酸耦合催化內(nèi)皮依賴性一氧化氮的產(chǎn)生[20]。因此當(dāng)輔助因子四氫生物喋呤不足,或有拮抗物存在,如不對(duì)稱二甲精氨酸 (ADMA)存在時(shí),則有一氧化氮的生成不足和血管舒張功能的損害[21],而同型半胱氨酸導(dǎo)致內(nèi)皮功能障礙的機(jī)制很可能是通過 ADMA水平的增加引起,ADMA作為一個(gè)冠心病的預(yù)測(cè)因子已被越來(lái)越多的臨床研究證實(shí)[21]。由血管內(nèi)皮細(xì)胞釋放一氧化氮導(dǎo)致的血管擴(kuò)張稱為內(nèi)皮依賴性血管擴(kuò)張,而對(duì)外源性硝酸甘油給予后的血管擴(kuò)張則稱為硝酸甘油介導(dǎo)的血管擴(kuò)張 (NMD),鑒于生化測(cè)定一氧化氮變異性較大,二維彩超可在反應(yīng)性充血條件下監(jiān)測(cè)肱動(dòng)脈的血流介導(dǎo)的內(nèi)皮依賴性血管舒張功能并與硝酸甘油介導(dǎo)的血管擴(kuò)張 NMD比較[22-23]。此項(xiàng)超聲檢測(cè)已經(jīng)是眾多研究作為判斷內(nèi)皮功能障礙最可靠的手段,其判斷內(nèi)皮功能障礙存在及其程度與實(shí)體動(dòng)脈粥樣硬化(AS)斑塊的易損性,未來(lái)冠心病事件及心力衰竭的發(fā)生率均密切相關(guān),已成為當(dāng)前臨床研究監(jiān)測(cè)內(nèi)皮功能障礙的金標(biāo)準(zhǔn),將在心血管危險(xiǎn)性的臨床估測(cè)中起重要作用。內(nèi)皮素-1(ET-1)是血管內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生的強(qiáng)烈的血管性縮性多肽,已證明在血脂異常及 AS時(shí)常伴發(fā)內(nèi)皮功能障礙而有 ET血濃度明顯升高,且與受累血管的數(shù)量呈正相關(guān)[20,24],此外 ET-1增加血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷脫落,血中循環(huán)內(nèi)皮細(xì)胞 (CEC)升高,并與 ET呈正相關(guān),提示 CEC也可與 ET-1同樣作為內(nèi)皮功能障礙存在的指標(biāo)。內(nèi)皮功能障礙及 ET-1升高,均可抑制前列環(huán)素 (PGI2)的合成和釋放,同時(shí)又促進(jìn)血小板血栓烷 A2(TXA2)的產(chǎn)生,引致 PGI2/TXA2的失衡而加重血管張力的增加及 AS的發(fā)展,也可作為內(nèi)皮功能障礙存在的一個(gè)參考指標(biāo),可用通常使用的放免法測(cè)定。

2.3.2 與炎癥相關(guān)的內(nèi)皮功能障礙標(biāo)記物 AS是一種炎癥性疾病的概念已被廣泛接受[25],因此炎癥標(biāo)志物的檢測(cè)對(duì)冠心病及 AS的診斷有重要的臨床意義,但應(yīng)強(qiáng)調(diào)某些標(biāo)志物特別是涉及與血管黏附性增加的常與內(nèi)皮功能障礙密切相關(guān)。內(nèi)皮功能障礙存在時(shí),這些相關(guān)分子可從血管內(nèi)皮細(xì)胞表面脫落,以可溶性形式存在于血液中而被檢測(cè)。它們包括可溶性細(xì)胞間黏附分子 (sICAM-1)、血管細(xì)胞黏附分子 (VCAM-1)及 P-選擇素。

2.3.3 與血栓形成相關(guān)的內(nèi)皮功能障礙標(biāo)記物 包括組織因子、組織型纖溶酶原激活劑、馮維勒布蘭德因子、纖溶酶原激活物因子抑制劑 (PAI-1)等。

2.3.4 與需氧細(xì)胞在代謝過程中產(chǎn)生的活性氧族 (ROS)有關(guān)的內(nèi)皮功能障礙標(biāo)記物許多研究表明 ROS直接滅活一氧化氮激活 TXA2,促血小板黏附聚集,并直接破壞細(xì)胞膜使血管內(nèi)皮細(xì)胞受損。脂質(zhì)過氧化鏈?zhǔn)椒磻?yīng)在 AS始發(fā)及進(jìn)展中起重要作用[26],低密度脂蛋白膽固醇 (LDL-C)經(jīng)過氧化后轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸揎椥?LDL-C(OX-LDL),其理化性質(zhì)發(fā)生明顯變化,從而被巨噬細(xì)胞攝取,使后者轉(zhuǎn)變?yōu)楦缓懝檀嫉呐菽?xì)胞,進(jìn)入血管壁成為動(dòng)脈壁上始發(fā)的 AS病變。OX-LDL可用單抗 ELISA法檢測(cè),而超氧化物 (O2-)的測(cè)定可根據(jù) Fenton反應(yīng)原理,用 Gress試劑顯色,形成紅色物質(zhì),其呈色與OH的多少成正比關(guān)系,可用分光光度計(jì)測(cè)定吸光度值,ROS的檢測(cè)除 OX-LDL、O2-外,也可檢測(cè)常用的超氧化物歧化酶作為標(biāo)記物,可用黃嘌呤氧化酶法檢測(cè)。

3 總結(jié)和展望

目前,逆轉(zhuǎn)內(nèi)皮功能障礙已成為心血管病領(lǐng)域一個(gè)新的研究方向,可以為心血管疾病的診斷、治療提供新的思路,具有廣闊的研究前景。臨床內(nèi)皮功能的檢測(cè)及療效的評(píng)價(jià)需要客觀、可靠、可以推廣的指標(biāo)。目前對(duì)有創(chuàng)評(píng)價(jià)內(nèi)皮細(xì)胞功能的方法主要集中在對(duì)冠狀動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞功能的評(píng)價(jià)。應(yīng)用定量的冠狀動(dòng)脈造影方法評(píng)價(jià)心外膜冠狀動(dòng)脈內(nèi)皮功能的基本方法在心導(dǎo)管室已經(jīng)很好的建立起來(lái)。該方法是評(píng)價(jià)冠狀動(dòng)脈內(nèi)皮功能的金標(biāo)準(zhǔn)[27]。但是由于操作有創(chuàng)、價(jià)格昂貴而且應(yīng)用限制在導(dǎo)管室,需要有經(jīng)驗(yàn)的專家操作,所以只適用于有適應(yīng)證進(jìn)行心導(dǎo)管檢查的患者,而不適合于臨床前的動(dòng)脈粥樣硬化的研究,也不宜重復(fù)檢查。其他有創(chuàng)檢查方法也因?yàn)榛颊叩慕邮艹潭?、費(fèi)用、實(shí)施檢查所需要的硬件條件等原因未得到充分的普及。無(wú)創(chuàng)性檢查方法由于其對(duì)身體的無(wú)創(chuàng)傷性、相對(duì)低廉的檢查費(fèi)用以及簡(jiǎn)單易行性,可以檢查無(wú)癥狀的患者和兒童等特點(diǎn),更易于被人們接受。其中,高分辨率超聲探頭用于肱動(dòng)脈血流介導(dǎo)舒張功能的測(cè)定,可以在 AS功能性改變的極早期(內(nèi)皮功能障礙)檢測(cè)出內(nèi)皮依賴性血管舒張功能受損,其方法不僅無(wú)創(chuàng),而且具有良好的精確性和可重復(fù)性、可重現(xiàn)性,成為目前替代血管內(nèi)皮功能有創(chuàng)性測(cè)定的重要方法[28],但其推廣受到條件的局限 (如價(jià)格高昂的彩超探頭)。根據(jù)大量研究結(jié)果提示,脂質(zhì)的過氧化參與各類心血管疾病以及代謝疾病的發(fā)生、發(fā)展,脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟,且操作簡(jiǎn)單、檢測(cè)費(fèi)用低廉。作為無(wú)創(chuàng)檢測(cè)內(nèi)皮功能的方法由于其以上特點(diǎn)有可能在臨床得以推廣應(yīng)用,并將加深臨床上對(duì)內(nèi)皮功能的認(rèn)識(shí),推動(dòng)對(duì)內(nèi)皮功能障礙的治療。

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