血管内皮损伤标志物的研究进展

杨晨，全首祯，马越云，董磊

(1.空军特色医学中心临床检验科，北京100142； 2.怀柔区中医医院检验科，北京 101400)

糖尿病、心脑血管疾病、肿瘤及炎症等一直困扰着人类生命健康。2020年中国心血管健康与疾病报告显示，我国心脑血管疾病患者高达3.3亿，故明确心脑血管疾病的病因，并针对病因进行有效的预防是当今医学关注的热点之一[1]。内皮细胞受损可释放多种细胞因子，引起白细胞趋化聚集，促进动脉粥样硬化形成及发展，进而引起心脑血管疾病[2]。此外，由血管内皮细胞损伤所导致的内皮机械及生理功能受损也与心血管疾病的病理损伤相关，因此作为监测血管内皮细胞损伤的血管内皮损伤标志物成为近年的研究热点。现就目前临床应用和科研关注较多的血管内皮损伤标志物及其在血管内皮损伤中的作用、在疾病诊疗过程中的指示作用进行综述。

1 血管内皮细胞功能及损伤危害

血管内皮细胞是一种高度分化的扁平鳞状上皮细胞，单层连续覆盖于血管腔内表面。作为循环血液与血管壁之间的机械屏障，血管内皮细胞可选择性地允许血液中的一些物质进入内皮下和组织液，完成物质交换。内皮细胞在人体中发挥重要的内分泌功能，通过内分泌、自分泌、旁分泌等多种方式分泌多种肽类和蛋白质生物活性因子，改变血管通透性、介导血管炎症、抑制血小板聚集与黏附、参与血管新生、影响组织与血液的物质交换、参与调节血管平滑肌、控制血管舒张和收缩、平衡体内凝血和纤溶系统发挥抗血栓作用等，其沿整个循环系统遍及全身，涉及多个器官和组织。血管内皮细胞利用机械特性发挥屏障作用，或通过膜受体感知血流信号变化，促使各种活性物质失衡，最终导致血管结构改变及不良后果的发生[2]。引起血管内皮细胞损伤的因素较多，多种疾病(糖尿病、高脂血症、炎症性疾病等)会对血管内皮造成不同程度的损伤，导致其蛋白结构改变，进而影响生理功能的发挥。当血管内皮细胞损伤时，各种活性物质的分泌平衡被打破，内皮下脂质入侵、血栓形成、炎症反应激活，形成动脉粥样硬化斑块，易导致急性心肌梗死、脑梗死等危急症的发生。因此深入研究血管内皮细胞相关调控机制，早期发现血管内皮细胞损伤并及时进行干预具有重要的临床意义。

2 血管内皮损伤标志物

血管内皮损伤标志物是指血管内皮细胞发挥生理功能时所分泌的生物活性物质，这些生物活性物质具有维持血管张力、调节免疫应答等多种作用。早期的血管内皮损伤标志物主要用于判断血管内皮细胞功能，也可用于下肢静脉曲张、高血压、冠心病等血管性疾病的临床诊疗监测[3]。随着研究的进展发现，血管内皮细胞在代谢性疾病(如糖尿病)、感染性疾病(如脓毒血症)、微血管病变、骨折后骨再生以及多种肿瘤中发挥重要作用[4]。血管内皮损伤标志物可用于相关疾病的危险分层和预后判断，并为疾病的防治提供新思路，在降低疾病发病率和死亡率方面具有重要意义[5]。目前多数实体肿瘤具有血管依赖性的特点，针对肿瘤血管内皮细胞的单克隆抗体为临床治疗肿瘤疾病提供了新思路。

2.1内皮源性舒张因子(endothelium-derived relaxing factor，EDRF) 1980年Furchgott和Zawadzki[6]首次提出EDRF，该物质是一氧化氮或与之密切相关的氧化还原产物，由L-精氨酸经一氧化氮合酶催化生成，可作为多功能信号分子参与维持代谢及心血管稳态[7]。正常情况下，血管内皮细胞释放一氧化氮到内膜下血管平滑肌和血管腔，激活血管平滑肌内的鸟苷酸环化酶，导致环鸟苷酸水平升高，钙离子水平降低，最终出现内皮依赖性的血管舒张。在高血脂、高血压及糖尿病等危险因素的持续作用下，血管内皮功能出现紊乱，一氧化氮生成减少，血管内皮稳态失调，导致血管收缩、氧化应激、血栓形成和炎症等多种病理反应，严重时出现血管内皮脱落，与动脉粥样硬化进展密切相关[8]。一氧化氮在疾病的诊断、监测方面缺乏特异性，临床作用不突出，多应用于药物研究时检测内皮细胞的功能和状态。

2.2内皮素 内皮素是由血管内皮细胞产生的一种多肽类物质，存在于多种组织细胞中，如神经细胞、血管平滑肌细胞、肾小管细胞等。内皮素可促进神经细胞的有丝分裂和平滑肌细胞增殖，也能促使血管强烈收缩，在目前已知的缩血管物质中，内皮素的作用最强，特别是对小动脉和微血管较为敏感，局部分泌的内皮素有双相调节效应，可先舒张血管然后收缩血管，但以收缩效应为主[9]。血管内皮细胞产生的内皮素与一氧化氮之间的平衡失调，可引起脑血管舒张和收缩功能紊乱、肾血流动力学异常、肾小球系膜增生及基底膜增厚，导致高血压的发生发展[9-11]。研究表明，脑梗死、脑出血患者血浆内皮素水平可作为病情及评估预后的重要指标，内皮素水平越高，患者病情越严重，预后越差[12]。内皮素作为一种血管收缩肽，参与调节子宫内膜血流、维持胎盘循环稳态等[13]，因此监测内皮素的异常分泌对妇科疾病的诊断也具有重要意义。此外，阻断内皮素有益于缺血性心脏病患者的康复，但该活性肽也具有保护性[14]。针对内皮素在心脑血管疾病进展中的作用，近年来众多研究正致力于开发抗内皮素疗法，期待在心脑血管疾病的治疗中起积极作用。

2.3血管性血友病因子(von Willebrand factor，vWF) vWF是促凝糖蛋白的一种，是由血管内皮细胞和巨核细胞所合成的大分子，参与调节机体的凝血过程，其作为特异性标志物可反映血管内皮损伤及功能紊乱[15]。vWF在血管内皮细胞受损后即刻释放入血，介导内皮下胶原纤维与血小板的黏附，进而激活血小板，促使动脉粥样硬化的发生及发展，并且vWF参与血栓形成过程中白细胞的滚动、黏附及溢出等[16]。研究表明，缺血性脑卒中的患病风险会随血浆vWF水平的升高而增高，血压升高可诱发血管损伤，增强机体氧化应激，故血浆高水平的vWF与高血压脑出血的发病率密切相关[17-18]。此外，早期动态监测孕妇妊娠期凝血指标和vWF对了解机体凝血状态和内皮细胞损伤情况、协助诊断妊娠期高血压以及评估病程具有重要意义[19]。vWF也是近年临床抗血栓治疗的研究热点之一。

2.4凝血调节蛋白(thrombomodulin，TM) TM是由内皮细胞合成的跨膜单链糖蛋白，位于内皮细胞表面，参与协助凝血酶激活蛋白C系统，其作为反映血管内皮损伤的金标准受到广泛关注[20]。TM对血管内皮细胞有保护作用，当血管内皮细胞损伤后，可溶性TM水平升高，导致血管活性物质代谢失衡，内皮素分泌异常，血小板聚集增加，凝血功能发生紊乱[20]。血浆TM水平与心脑血管疾病、肿瘤及炎症等密切相关。研究发现，监测短暂性脑缺血患者TM水平可预测脑梗死的发生[21]。对于采用经皮冠状动脉介入治疗急性冠状动脉综合征的老年患者，TM水平可作为短期继发心血管不良事件的独立预测因素[22]。另外，TM在肿瘤患者血浆中的高表达与恶性肿瘤的发生和进展过程具有相关性[23]。血管内皮损伤被证实与胰腺微循环障碍和急性胰腺炎的总体疾病进程有关，TM可作为早期预测胰腺坏死发生的可靠指标，对急性胰腺炎的临床诊疗具有潜在应用价值[24]。

2.5组织型纤溶酶原激活物(tissue-type plasminogen activator，t-PA)、纤溶酶原激活物抑制剂1(plasminogen activator inhibitor-1，PAI-1)、组织型纤溶酶原激活物-抑制剂复合物(tissue-type plasminogen activator-inhibitor complex，t-PAIC) t-PA是一种丝氨酸蛋白酶，由血管内皮细胞合成，是纤溶系统主要的生理性激活剂，可激活纤溶酶原为纤溶酶，进而影响纤溶系统。PAI-1是单链糖蛋白，分子量为52 000，主要由血管内皮细胞合成，其他细胞(平滑肌细胞、巨核细胞、脂肪细胞等)也可合成[25]。PAI-1可特异性抑制t-PA，两者结合形成1∶1的复合物t-PAIC，进而导致t-PA失活，t-PA与PAI-1之间的相互作用及动态平衡可维持机体正常的纤溶活性，具有重要的生理功能[26]。研究显示，血浆中的t-PAIC水平与冠心病的发生及发展呈正相关，同时也与冠状动脉病变程度相关[27]。解承娟等[28]研究发现，相较TM等其他血栓前标志物，t-PAIC对脑血栓的检测价值更高，具有较高的诊断效能及特异度。目前临床常联合检测TM、t-PAIC、血浆凝血酶-抗凝血酶复合物及纤溶酶-抗纤溶酶复合物用于预测多种疾病血栓的发生风险，联合检测可以规避单项检测灵敏度不足的问题，有利于及时发现高风险患者并给予干预措施。

2.6血管内皮糖萼 血管内皮上覆盖的一层多糖-蛋白质复合物为血管内皮糖萼，带负电荷，绒毛状结构。1966年Luft[29]在电镜下首次观察到血管内皮糖萼为淡蓝色荧光物质。糖萼作为血管内皮与血浆的天然屏障，可通过调节血管通透性，维持血管内外液体平衡[30]。糖萼还可以阻隔血液细胞与内皮细胞表面黏附分子接触，抑制血管内凝血异常激活。内皮糖萼中的多聚糖蛋白聚糖-1参与调节炎症反应[31]。动脉粥样硬化、糖尿病等多种疾病可引起糖萼脱落，导致血浆中糖萼的降解产物增多[32]。研究表明，血管内皮糖萼组分水平与脓毒症患者的病情严重程度相关，保持血管内皮糖萼的完整性并维持血液中低水平状态可有效控制炎症反应，进而保护内皮细胞不受损伤[33]。目前已研制出氢溴酸山莨菪碱、盐酸多奈哌齐等多种血管内皮糖萼保护药，但血管内皮糖萼的损伤机制复杂，需进一步研究探索、对药物进行临床验证。

2.7内皮祖细胞(endothelial progenitor，EPC) 1997年Asahara等[34]首次从人的外周血中分离出EPC，后证明其来源于骨髓。作为一类特殊的干细胞，在正常生理状态下，骨髓EPC保持静息状态。在生理或病理条件下，机体会释放大量的细胞因子，EPC大量增殖，随着血液循环从骨髓进入外周血中，一方面参与损伤血管的修复，另一方面释放生长因子，促进缺血组织损伤后的内皮化[35]。外周血中EPC到达损伤部位，归巢到达血管内皮受损部位，逐渐分化为成熟的内皮细胞，最终参与内皮细胞修复及血管新生。EPC动员功能的正常对维持内皮系统平衡有重要作用。有学者提出，牙周炎患者具有高动脉粥样硬化风险，这可能与EPC数量和功能失调有关[36]。另有研究表明，EPC可增殖、迁移到肿瘤发生部位，并特异性参与肿瘤血管新生[37]。近年来，关于EPC作为抗肿瘤治疗靶点的研究越来越多，相信未来会有更优化甚至突破常规手术、放化疗的癌症治疗方法出现。

2.8E-选择素 血清E-选择素是内皮受损的标志炎症因子，是选择素家族的一员，为单链糖蛋白，仅表达在内皮细胞上，正常情况下内皮细胞上的E-选择素含量极少，当有炎症因子刺激内皮细胞时表达增加[38]。刘祖秋等[39]研究表明，冠心病患者血清中E-选择素水平明显升高，高水平的E-选择素可使白细胞黏附作用增强，有利于炎症反应的发生，同时还可加速斑块破裂，影响斑块稳定性。E-选择素可介导外周血中游离肿瘤细胞与血管内皮细胞、单核细胞等发生黏附，是炎症形成和胰腺癌侵袭转移的重要原因[40]。

2.9内皮细胞微粒(endothelial microparticles，EMPs) EMPs是内皮细胞细胞膜上脱落的膜碎片，在细胞活化、代谢和凋亡过程中，磷脂酰丝氨酸外化后的质膜向外起泡，形成微小膜囊泡释放出来[41]。EMPs携带有内皮细胞的自身抗原和受体，组成成分中富含磷脂酰丝氨酸、鞘磷脂和鞘糖脂等，这些活性脂质成分会在体内发挥多生种物学作用，如激活炎症细胞，引起血管内炎症反应，还可参与免疫调节等[42]。研究表明，内皮细胞发挥正常的功能、血管新生和炎症反应等均会受到EMPs影响，EMPs是动脉粥样硬化等疾病有效的生物化学标志物[43]。EMPs对急性冠状动脉综合征患者的全因死亡也具有较高的预测效能，能够为临床全因死亡的预测提供较高的参考价值[44]。此外，EMPs作为多种疾病的治疗靶点或药物载体有很大潜力，但受检测技术影响，EMPs的临床研究受到一定制约，提高检测技术对深入研究具有重要意义[45]。

2.10内皮细胞蛋白C受体(endothelial protein C receptor，EPCR) EPCR是蛋白C抗凝系统家族的一员，相较蛋白C、蛋白S等其他成员发现较晚。1994年Fukudome和Esmon[46]在内皮细胞上分离得到一分子量为460 000的Ⅰ型跨膜糖蛋白，其为蛋白C和活化蛋白C的共同受体，即EPCR。最初认为仅大血管的内皮细胞表面存在EPCR，后发现肝、肺、心肌、胎盘等的动脉中也高水平、特异性表达EPCR[47]。机体中有结合型EPCR和可溶性EPCR两种存在形式，其中可溶性EPCR是由结合型EPCR受内毒素、细胞因子等刺激后脱落进入血液形成[47]。EPCR与蛋白C、抗原呈递细胞和凝血因子等特异性结合，通过增强抗凝物质的活性调节机体的抗凝，同时也参与抗炎反应，发挥保护内皮细胞的作用[48]。研究发现，EPCR可直接抑制病原体介导的内皮细胞炎症反应[49]。在急性脑梗死患者的血浆中可溶性EPCR水平显著升高，其表达水平与疾病严重程度一致[50]。同时EPCR基因A4600G突变也与下肢深静脉血栓及并发症的发生发展密切相关[51]。近年来，EPCR作为造血干细胞的表面标志物，在血液、肿瘤相关疾病方面的应用有待进一步探索。

2.11内皮细胞特异性分子1(endothelial cell specific-1，ESM-1) 1996年，ESM-1在脐静脉内皮细胞互补DNA文库中被发现，其是由内皮细胞合成的蛋白多糖，在肺组织、皮肤微血管和冠状动脉等多个部位表达[52]。ESM-1的表达受血管生长因子、细胞因子和转录因子等多种因素影响，主要参与机体的抗炎反应，当内皮细胞发生炎症时，血液中ESM-1的水平会显著升高，是血管内皮损伤的炎症标志物[53]。研究发现，血清中ESM-1的表达水平与2型糖尿病合并大血管病变密切相关，在疾病的早期预测及作为治疗靶点方面有潜在价值[54]。脓毒症的转归与血清中ESM-1的水平独立相关，可用于评估感染性疾病的病情以及参考制订诊疗方案[55]。ESM-1与人类多种肿瘤紧密相关，其对肿瘤的发生、生长和转移均有促进作用，肝癌、肺癌等多种肿瘤高表达ESM-1，其通过免疫抑制、细胞增殖、淋巴管和血管生成等多个方面影响肿瘤患者的病情发展[56]。ESM-1在肿瘤患者的早期筛查、诊疗、动态监测及预后判断等方面具有潜在应用价值，期待更加广泛和深入的研究[57]。

3 小 结

血管内皮损伤标志物在多种疾病的诊疗中发挥着越来越重要的作用，然而各标志物在不同疾病中的灵敏度和特异度差别较大，单项标志物准确度不佳，应用于临床的价值也不同。多种标志物的联合应用可以帮助临床更好地评估和判断疾病的严重程度、预后及并发症的发生风险，为后续治疗提供更多可能性。此外，针对血管内皮细胞活性的药物正在积极研发，检测相关血管内皮标志物为研究这些药物的疗效提供了基础。但多个血管内皮损伤标志物的作用机制目前仍不明确，其能否应用于临床还需进一步研究证实。