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血管平滑肌细胞凋亡在腹主动脉瘤形成机制中的作用

来源:中华实验外科杂志 作者:曲乐丰景在平 2004-9-29
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摘要: 细胞凋亡(apoptosis)是机体在维持正常组织结构和生理功能过程中自然发生的细胞更替,它的异常可导致很多疾病,促进细胞凋亡可使正常细胞过多死亡,同样阻滞细胞凋亡的发生则可能导致恶性肿瘤。最近的研究表明细胞凋亡在正常和病变再塑形的血管壁中均起重要作用[1~2]。腹主动脉瘤(abdominal aortic aneurysm, AAA)是血......


  细胞凋亡(apoptosis)是机体在维持正常组织结构和生理功能过程中自然发生的细胞更替,它的异常可导致很多疾病,促进细胞凋亡可使正常细胞过多死亡,同样阻滞细胞凋亡的发生则可能导致恶性肿瘤。最近的研究表明细胞凋亡在正常和病变再塑形的血管壁中均起重要作用[1~2]。

  腹主动脉瘤(abdominal aortic aneurysm, AAA)是血管壁再塑形的典型例子,以动脉壁逐渐变弱和渐进性扩张最后破裂为特征[3]。其主要病理变化包括: 动脉壁中层弹力纤维的广泛断裂和退化、胶原纤维所占百分比相对过多、免疫及炎性细胞的慢性透壁浸润、免疫球蛋白沉积、中层新血管形成及中层平滑肌细胞(smooth muscle cell, SMC)数量减少。SMC是中膜的主要细胞成分,除了维持血管壁的舒缩功能外,还负责弹力纤维、胶原纤维及其他胞外基质的合成和修复,最近有研究发现AAA壁中SMC明显减少[4],导致动脉壁的结构和功能异常,可能系AAA形成过程中的主要病理变化,故而对AAA壁中SMC缺失机理的研究具有重要意义。

  一、AAA中SMC凋亡的证据

  Lopez等[4]在光镜及电镜下观察到AAA中膜中残存的SMC形态完整而细长,位于退化的弹力纤维层间,胞浆和胞核均呈现出细胞凋亡的特征,如膜泡化、核染色质固缩、贴于核膜内侧形成半月形或块状,细胞器(尤其是线粒体)结构基本完整。而凋亡细胞的主要特征是基因组中DNA降解为多个180~200个碱基为基数的核小体片段[5]。原位3′-末端标记ISEL的组化方法可对组织切片中含核DNA碎片的完整细胞进行检测[6],Lopez等[4]用此法发现AAA中膜中可见ISEL阳性的细胞,而且占AAA中膜残存完整细胞的30%以上。为进一步证实,作者又应用α-SMC肌纤蛋白抗体对AAA中的ISEL阳性细胞进行双免疫组化染色,证实中膜中的大多数凋亡细胞是SMC。而α-肌纤蛋白的免疫荧光染色显示其位于SMC的胞膜周围,反映了细胞骨架肌纤蛋白纤维的分散和再分布,可能与细胞凋亡过程中的膜泡化和细胞器重组有关。以上证据说明细胞凋亡与AAA中膜的SMC减少密切相关。

  二、AAA中SMC凋亡的分子标记物:p53和p21

  细胞内抑癌蛋白p53的增多常可诱导细胞凋亡[7],培养的血管SMC在乏血浆或各种炎性细胞因子诱导下发生的凋亡也与p53蛋白增多有关[7]。为验证AAA中的SMC凋亡亦与p53有关,Holmes等[8]以p53作为凋亡标记物检测主动脉组织提取物发现: AAA中的p53蛋白量是正常主动脉及动脉硬化闭塞症的4倍以上,更重要的是p53蛋白阳性细胞仅存在于AAA的中膜,而正常主动脉及硬化主动脉的中膜中则少见[4]。AAA中p53蛋白阳性细胞主要是淋巴细胞和表达α-肌纤蛋白的SMC。Holmes同时用RT-PCR法检测了AAA及正常主动脉壁中野生型p53的表达情况,发现前者明显高于后者[8]。不但说明SMC凋亡与AAA形成有关,而且表明凋亡的发生与SMC内p53蛋白的增多、聚集有关。

  野生型p53可以直接调节p21的转录,故而p21可反映野生型p53的活性,而且p21蛋白是细胞周期素依赖激酶的重要抑制剂,可诱导细胞生长停滞[9]。Holmes等[10]又分别检测了AAA及正常主动脉组织中p21蛋白水平,发现前者是后者的20倍,而且p21蛋白仅限于AAA中膜的SMC中,正常主动脉的中膜检测不到p21蛋白。表明AAA中SMC的凋亡与p53和p21的过量表达有关,可能是生理性细胞损伤的结果。

  三、AAA中SMC凋亡的可能机制

  以上的证据已充分表明细胞凋亡是AAA中膜SMC缺失的主要原因,但AAA中SMC生理性死亡的原因却是多样的。

  1. 动脉硬化斑块中细胞毒性介质的弥散 动脉硬化组织产生的局部高浓度氧化剂如一氧化氮(NO)、氧自由基及氧化低密度脂蛋白(LDL)可直接作用于邻近中膜的SMC,诱导其凋亡发生。最近研究表明,高度氧化的LDL和NO均可诱导体外血管SMC凋亡[11],而NO诱导的凋亡伴随着细胞p53和p21的增加[12]。

  2. 动脉中膜慢性缺血 与胸主动脉不同,肾下腹主动脉缺少穿壁血供,其SMC主要通过腹主动脉内血液弥散营养,对缺血敏感,且在内膜增厚、动脉硬化斑块及血栓形成时会进一步加重中膜的缺血。正如体外培养的血管SMC在缺乏血浆时会出现凋亡[13],营养缺乏及低氧环境则会诱导腹主动脉中膜SMC凋亡[7]。

  3. 腹主动脉中膜单核巨噬细胞/淋巴细胞的慢性浸润 这是动脉瘤的特有表现。AAA组织中能检测到体外可诱导SMC凋亡的几种炎性细胞因子,如IL-1β、TNF-α、IFN-γ[14],在炎性细胞浸润处浓度更高,可诱导其附近的SMC凋亡。另一种可能性是中膜SMC的凋亡是其与巨噬细胞、T淋巴细胞等炎性细胞直接作用的结果,AAA中的SMC可表达Ⅱ型组织相容性抗原(MHCⅡ)提示其可能是细胞免疫反应的靶子[15]。最近有研究认为其可能是通过激活SMC膜表面的Fas受体而启动凋亡的[16],而Fukuo等[17]发现NO、IL-1β及TNF-α均可上调SMC Fas的表达。


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