内皮间质转化在糖尿病大血管病变中的作用

²综述²内皮间质转化在糖尿病大血管病变中的作用王瑞风杜宏【摘要】内皮细胞在受到高糖、炎症、低氧、脂代谢异常、吸烟等外界刺激时，会发生内皮间质转化，失去其特异性抗原而获得间质细胞抗原，获得较强的增殖、迁移、收缩能力。

发生内皮间质转化的内皮细胞其正常功能受损，包括舒张功能受损，活性氧产生增多，过度的炎症活化，屏障功能受损等，同时发生形态学改变，使血管壁增厚，与糖尿病大血管病变发生发展密切相关。

【关键词】糖尿病血管病变；内皮间质转化；内皮细胞功能障碍The influences of endothelial-mesenchymal transition on diabetic macrovascular complicationsWang Ruifeng*, Du Hong. *Medical School of Nanjing University, Nanjing 210008, ChinaCorresponding author: Du Hong, Email: duhong5@【Abstract】When exposed to hyperglycaemia, inflammation, hypoxia, abnormal lipid metabolism,smoking and other external stimulus, endothelial cells develop endothelial-mesenchymal transition(EnMT), by losing its specific antigen and obtaining mesenchymal cell antigen, getting strongerproliferation, migration, contraction capacity. The normal function of endothelial cells in which EnMT hasoccurred is impaired, including changes in vaso regulation, enhanced generation of reactive oxygenintermediates, inflammatory activation, and altered barrier function as well as the changes in morphologicalresulting in the vessel wall thickening, which are closely related with the occurrence and development ofthe diabetic macrovascular complications.【Key words】Diabetic angiopathies; Endothelial-mesenchymal transition; Endothelialdysfunction糖尿病作为一种常见病，其发病率正逐年增高，目前中国糖尿病患者已达1.14亿，占中国成年人口的11.6%，而全球糖尿病患者超过2.85亿，预计到2030年将达到4.39亿。

糖尿病大血管病变是糖尿病致死的最主要原因，包括冠状动脉、脑血管、外周血管受累。

糖尿病并发症住院患者中75%患有心血管疾病。

糖尿病大血管病变的病理学基础为动脉粥样硬化，导致糖尿病性动脉粥样硬化的原因主要是高血糖及其伴随的脂质代谢紊乱、内皮细胞损伤和功能障碍、血小板功能异常以及血液流变学改变。

而内皮损伤是动脉粥样硬化发生的始动步骤，随后在损伤部位出现脂质沉积、血小板黏附聚集、释放生长因子，引起血管壁增厚，发生形态学改变。

形态学研究表明，增厚的内膜由幼稚平滑肌细胞DOI:10.3877/cma.j.issn.1674-0785.2014.19.018基金项目：国家自然科学基金（81173622）；江苏省自然科学基金（BK2011664）作者单位：210093 南京大学医学院临床学院（王瑞风）；南京军区南京总医院内分泌科（杜宏）通讯作者：杜宏，Email: duhong5@ （SMC）和间充质细胞及细胞外基质构成[1]。

免疫荧光标记证实了这些新出现的SMC和间充质细胞可能来源于内皮细胞[2]，而内皮间质转化（endothelial-to-mesenchymal transition，EnMT）在整个病理变化过程中起着桥梁性的关键作用。

一、EnMT的概念EnMT最早是在研究胚胎时期心脏瓣膜的发育时提出的，是指在某些特定的生理或病理条件下，内皮细胞失去其特异性抗原（如VE-cadherin，Tie-1/2，VEGFR-1/2，PECAM/CD31，FVⅢ），而获得间质细胞抗原（如α-Smooth muscle actin α-SMA，type Ⅰand Ⅲcollagens，vimentin，calponin），同时其生物学特性明显改变，获得较强的增殖、迁移、收缩能力[3]。

EnMT存在于脊柱动物的胚胎发育时期，内皮细胞向间质细胞转化，促进了心脏瓣膜的成熟，参与了血管内膜增厚和肺血管重构，在主动脉发育中发挥了关键作用[4]。

而EnMT并不广泛存在于成年人中，但是在器官纤维化变性、动脉粥样硬化、肺动脉高压、肿瘤转移等疾病的病理生理发展过程中，EnMT起着重要作用。

二、EnMT的发生机制当内皮细胞受到机械牵张力、氧化应激、脂代谢异常、炎症、低氧、吸烟等外界刺激时，会改变自身的组分、结构以适应这些变化[5]。

其机制未明，大致有以下几种学说（图1）。

1. TGF-β信号通路：TGF-β是生长因子超家族成员之一，是诱导EnMT发生的关键因子之一。

TGF-β是以无活性形式分泌的，在被血小板反应素、纤维蛋白溶酶、基质金属蛋白酶或整合素6等激活后，活化的TGF-β通过Smad依赖信号通路和non-Smad信号通路调控细胞内复杂的信号反应，表达间质细胞抗原α-SMA[6]。

TGF-β也能通过激活丝裂原活化蛋白激（mitogen-activated proteinkinase，MAPK）等产生大量的信号转录因子，通过非Smad 依赖通路介导EnMT过程[7]。

2. 其他信号通路：内皮细胞在受到外界刺激时，还可以通过Notch信号通路抑制内皮细胞黏附分子VE-cadherin表达[8-9]，VE-cadherin在维持内皮细胞与细胞间的稳定中发挥关键作用，当它的表达受到抑制，内皮细胞间紧密连接被破坏，细胞更容易发生表型转变。

还可以激活Wnt信号通路导致β-连环蛋白（β-catenin）在细胞内的蓄积，导致其磷酸化[10]。

β-catenin通过VE-cad/-catenin复合体参与细胞间的黏附，一旦β-catenin被磷酸化即破坏了VE-cad/-catenin复合物的结构，细胞黏附力下降，发生EnMT。

三、EnMT与糖尿病大血管病变当血管内皮细胞发生EnMT后，不仅血管壁的正常结构发生变化，其功能也受到影响，可称之为内皮细胞功能障碍（endothelial dysfunction）。

内皮细胞功能障碍主要包括屏障功能受损、舒张功能受损、过度的炎症活化、内皮产物血浆水平升高及新生血管形成[11]。

内皮细胞功能障碍被认为是动脉粥样硬化发生的始动步骤[12-13]，与糖尿病大血管病变有着千丝万缕的联系（图2）。

发生EnMT的内皮细胞，其黏附连接被破坏，连续性遭到破坏，血管壁表面变得粗糙，使内皮下胶原暴露，血小板黏附增强[14]。

加之内皮细胞表面黏附因子表达增多，促进白细胞对内皮的黏附，黏附的白细胞还可以通过释放一些弹性蛋白酶来损伤内皮细胞形成恶性循环，使脂质更易于在内膜下沉积，加速粥样硬化的发生。

同时，在新生成的SMC 和间质细胞共同作用下，形成纤维膜，使血管壁增厚，管腔狭窄，加重2型糖尿病时已经存在的血流动力学改变。

内皮细胞的炎症活化会加重以上过程，Jager等[15]经过5年的跟踪调查发现，vWf＞1.56 IU/ml 和CRP＞2.84 mg/L的个体患心血管疾病的风险是vWf、CRP正常人的2～3倍。

内皮产物血浆水平升高也会影响心脑血管病变的进展，当PKC激活后，ET-1、VCAM、ICAM、NF-κB的产生增多，Becker等[16]在对于普通中老年人群的研究中也发现，sICAM-1水平较高（≥550 ng/ml）的个体其心血管疾病的患病率较水平正常的个体高2.05倍。

内皮依赖性血管舒张功能下降，主要是由于NO产物的减少、平滑肌对NO的敏感性下降、活性氧类物质增多对NO灭活增强、Akt磷酸化下降以及血管收缩带的增加[17]。

Vincent等[18]研究表明：抑制一氧化氮合酶使NO产生减少会使骨骼肌组织周围的毛细血管床灌注（capillary recruitment）减少，葡萄糖摄入相对不足，引起血糖升高，促进胰岛素抵抗，加重糖尿病的进程。

而另一方面，2型糖尿病伴随的高糖、高胰岛素血症及脂代谢异常也会反过来加剧内皮细胞的损伤。

高糖状态可以通过经典的多元醇、PKC、山梨糖醇途径、己糖胺途径、AGEs等激活内皮细胞氧化应激，使血液中活性氧（reactive oxygen，ROS）成分增多，内皮细胞NO、前列环素等舒血管因子产生减少，ET-1、血栓素A2等缩血管物质生成增多，血管调节功能紊乱。

Widyantoro等[19]研究发现：ET-1可激活EnMT，促进心肌细胞的纤维化。

还可以活化炎症反应，使白细胞黏附因子、TNF-α等生成增多，增加血液中成分与内皮细胞间的黏附。

血液中存在的大量ROS可以加速脂质的过氧化，使氧化型低密度脂蛋白（Ox-LDL）、氧化型胆固醇增多，尤其是Ox-LDL被认为是动脉粥样硬化发生发展的关键因素。

高胰岛素血症时，可以通过丝裂原活化PKA，增加内皮细胞表达PECAM-1，直接加强中性粒细胞分化成熟[20]，从而促进动脉壁脂质的合成与摄取，阻止胆固醇的清除以及促进动脉壁平滑肌细胞的增殖，诱发和加剧动脉粥样硬化。

肥胖，尤其是内脏脂肪堆积，不仅与胰岛素抵抗相关，也与内皮细胞功能密切相关，Renate等[21]通过对51例健康人研究发现：内脏脂肪组织与毛细管灌注（capillary recruitment）呈负相关（P＜0.01）。

并且发现，炎症活化程度与毛细管灌注呈负相关（P＜0.01）。

Bakker等[22]研究发现，糖尿病小鼠（Db/Db mice）骨骼肌小动脉的血管周围脂肪组织（perivascular adipose tissue，PA T）明显增加，有学者[23-25]发现PAT可以调节内皮依赖性的血管舒张、血管生成、炎症活动等。