雌二醇对血管内皮细胞氧化损伤和平滑肌细胞增殖的影响

1、    雌二醇对血管内皮细胞氧化损伤和 平滑肌细胞增殖的影响        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.关于雌激素(estrogen, E)与心血管疾病的关系最早得自于流行病学调查，即女性发病率明显低于同年龄男性，而绝经后这种性别优势丧失，

4、推测与体内E水平改变有关。随后越来越多的证据表明E能降低动脉粥样硬化(atherosclerosis, AS)，心肌梗塞及非出血性中风的危险性，其中E对AS的影响尤为引人注目，而激素替代疗法的实施更支持了E能减低AS发病率的观点1。近期有关研究较多集中于探讨E抗AS的作用机制及对AS发展不同环节的影响。Ross认为，AS形成的起始因素是损伤因子在动脉聚集，作用于腔面内皮层，损伤内皮细胞(endothelial cell, EC),随之血小板粘附，动脉壁EC和平滑肌细胞(smooth muscle cell, SMC)以及血液中的细胞成分血小板、单核细胞等发生相应变化，释放活性物质，致SMC迁移

5、增生，SMC、单核细胞摄取脂质增多或胞内脂质代谢异常而转化为泡沫细胞，沉积于血管壁，形成脂质条纹，进而发展为AS2。后来，在上述“损伤反应学说”的基础上，又强调了细胞与细胞间，细胞与活性因子间的相互作用，如粘附分子协助维持血管壁内皮层的完整性3，4，为研究损伤时内皮通透性的改变开辟了新途径；细胞凋亡参与调节血管受损部位的细胞构成5，促使人们进一步分析血管狭窄的形成。综观AS发展进程，由损伤因素始动至SMC迁移增生产生脂质条纹，各个环节相互联系影响，E抗AS的作用可能发生于其间不同位置，如对血流动力学的影响，对血脂代谢的影响，对动脉壁功能的影响等1，6，7。本文将综述AS发生过程中，EC氧化损伤

6、和SMC增殖的关系，分析E2在上述方面抑制AS的可能途径。一、E与血管EC氧化损伤：脂质代谢异常是AS的主要危险因素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经脂质过氧化物修饰后，激活细胞膜上特异性受体，被识别内吞，产生泡沫细胞。自由基脂质过氧化是修饰LDL的重要途径，单核细胞、巨噬细胞呼吸爆发，血小板在受损处粘着变形均可致自由基大量释放，EC、SMC也能介导LDL氧化修饰。(一)E减轻血脂代谢异常对EC的影响：早期对E抗AS作用机制的研究对着重于血脂代谢1，

7、8，9，绝经妇女与绝经前比HDL减少，LDL上升，接受E替代疗法后上述指标均好转。动物实验也证实了E的作用：对雌猴(cynomolgus monkey)施以去卵巢手术，饮食致AS， 比较给予和未给予E时的血脂状况，包括全血胆固醇、LDL、HDL以及载脂蛋白apo A-1、apo B等，表明E可通过影响血脂代谢抑制AS。以后的研究发现10，11，E不仅能改变循环血脂蛋白水平，还与EC摄取LDL有关，E能上调细胞LDL受体，使LDL摄入增加，降低血浆中LDL水平：Alexander等10以小牛主动脉EC为实验材料，观察17-E2对LDL的作用，发现E2并不影响结合于膜上的LDL，E2增加EC摄入L

8、DL可能与增强细胞清除LDL的能力有关。那么E2是否改变了EC与LDL的亲合力?有人用计算机辅助手段分析LDL与小牛主动脉EC膜结合的动力学特征11，发现E2处理后EC对LDL呈现低亲合力，却显示更大结合容量，此结果与E2促进EC与LDL低亲合力的说法一致。除增进LDL摄入水平外，E2可通过剂量依赖方式阻止氧化剂诱导的氧化型LDL形式，间接对抗氧化型LDL的毒性12。(二)E2对氧自由基直接损伤EC的影响：在氧自由基直接攻击下，血管壁EC产生损伤性改变13，电镜观察显示，损伤处EC细胞间隙明显增宽，胞体拉长呈成纤维细胞状且排列杂乱，而E2处理过的EC在维持典型内皮形态方面明显好于未处理组。有报

9、道14E促进体外培养EC对培养基质的贴附，增加机械损伤时EC的迁移增殖速度，提高了EC修复再生能力，但E2对氧化损伤后的EC是否具有同样的作用，尚待进一步实验证实。二、E对EC氧化损伤后活性因子的释放及SMC增殖的影响：正常状态下，血管内皮以完整连续的单层构成血液与动脉细胞间的机械屏障，防止血液中损伤因素直接作用于SMC，同时EC释放肝素样物质协助维持SMC的收缩型表型，抑制SMC增生。EC受损后，EC、SMC间平衡被破坏，SMC易于转化为合成型，该表型的SMC对有丝分裂原较敏感。因而SMC表型转换是其发生迁移增生的先决条件，而减轻或防止EC损伤势必有助于恢复对SMC的正常调控。(一)E减轻E

10、C损伤抑制SMC增殖：E2可通过降低血中LDL水平及氧化修饰程度抑制SMC表型转换和增生。有报道15E能减轻高胆固醇时血管SMC增生，内移及分泌吞噬功能，对兔行动脉移植术，饲以高胆固醇饮食，3周后处死，经电镜观察及计算机分析，发现17-E2作用组肌内膜厚度明显小于对照组，且EC结构较为正常，表明E2保护血管内皮，并阻止泡沫化巨噬细胞出现，抑制SMC增生。(二)E影响EC损伤后活性因子的释放：AS发展进程中，SMC迁移增生以自分泌和旁分泌方式进行16，EC、SMC、血小板、单核细胞等均能释放活性因子，既可直接作用于靶细胞促进有丝分裂，如血小板衍生生长因子(PDGF)；又可诱导靶细胞再次释放相应的

11、活性物质，促进细胞增殖，参与内皮完整性构成等，如白介素-1、转化生长因子等能促SMC释放PDGF，INFr作用下兔SMC以时间-剂量依赖方式表达粘附分子VCAM-117，18。总之，不同活性因子的作用是相互关联的。氧化损伤条件下，血管细胞的一系列反应也说明了活性因子间的相关性。EC在氧化脂质作用下，细胞内类似NF-KB的转录因子被激活，诱导含NK-KB连接位点的某些基因表达，其产物启动炎症反应，如白介素-1；LDL磷脂氧化产物溶血磷脂酰胆碱(LPC)是单核细胞和T细胞的化学趋向物，促使EC、SMC表达粘附分子VCAM-1、ICAM-1，增加EC、SMC内PDGF，表皮生长因子mRNA水平3。L

12、DL与生长因子之间的联系还表现在其结构组成方面，LDL受体第二结构域氨基酸序列及其基因外显子、内含子都有与EGF前体及其基因相同的部分，表明它们是同源区段19，但这种同源性是否是氧化损伤时生长因子大量分泌的原因，尚无直接实验证据。然而，可以肯定，氧化损伤时，EC分泌有丝分裂原等活性物质，促进AS发展，体外实验20，21证实氧化损伤EC的条件培养液能促进SMC增殖以及细胞基质分泌。E2可影响血管粘附分子的表达，17-E2孵育人脐静脉EC，24h后用重组人白细胞介素(IL)-处理4 h，用32P标记的VCAM-1的cDNA探针检测EC的VCAM-1表达水平，发现E2明显抑制IL-1诱导的粘附分子表

13、达。作者以E2预处理单层EC，氧化损伤后条件培养液促SMC增殖活性较未经E2作用组明显下降，表明E2抑制EC受损后促分裂物质的释放。三、氧化损伤及E2对SMC的直接作用：血液中的有害因素除通过损伤EC间接影响SMC增殖外，亦可因EC通透性改变直接作用于SMC。有报道23氧化型LDL孵育的主动脉SMC脱离典型的纺锤型，“峰与谷”样生长特征罕见，认为与SMC表型转换，迁移游走有关，是增殖发生前的形态学变化。氧化型LDL还具有明显的促SMC DNA合成效应，Ann Stike24将LDL暴露在氧化剂中，氧化反应最初4h，细胞大部分有丝分裂原活性产生，且能被超氧化物歧化酶和过氧化氢酶有效抑制；1%血清

14、浓度时低浓度羟自由基激活SMC DNA合成，并呈剂量依赖效应；磷脂酰胆碱也能促进SMC DNA合成，10mmol/L时最为显著，这些结果表明氧化型LDL促SMC增殖作用与低水平活性氧、磷脂酰胆碱等影响DNA合成的物质有关。至于LDL，Libby等25认为，从血脂正常的血清中提取的LDL，并非直接的生长因子，单独存在时无促生长作用；但能够强化生长因子的有丝分裂原效应，可能是提供了膜合成所需的外源胆固醇。E2与生长因子联合作用影响细胞增殖的研究常以癌细胞为对象26，如胃癌、子宫癌、乳腺癌细胞等，其结果也因靶细胞的不同而不尽一致。作者将E2与生长因子EGF、胰岛素共同作用于体外培养的SMC，发现E2存在时，上述活性物质促分裂作用减弱，推测E2降低了SMC对有丝分裂原的反应性，从而抑制了SMC分裂增生。E2活性作用主要通过胞内受体介导，受体复合物作为反式因子与DNA顺式调控序列结合，调节基因表达。E2在心血管系统的受体最早发现于大鼠心房，后又证实血管壁EC中也有。Richard等27用E2受体的RNA探针和抗E2受体的单克隆抗体检测，发现人血管SMC中存在