(二)EC与基膜粘附 EC与基膜经整合素介导,以灶性接触(focal contact)的方式发生粘附,形成粘附斑(adhesion plaque)。整合素分子由两个非共价键结合的亚单位组成,两条链均为完整的膜蛋白,其分子量分别为120-180kD和90-180kD。整合素以跨膜受体的形式存在,桥接细胞外基质蛋白与细胞骨架蛋白(即肌动蛋白、纽带蛋白和α-辅肌动蛋白)。整合素与配体结合的特点是,一种整合素可与多种配体结合,而同一种配基亦可与多种整合素结合。已知的整合素已超过21种,介导EC与基膜间粘附的主要由β1和β2参与组成的整合素。新近发现,EC与基膜间粘附对纤维内皮屏障完整性具有明显意义。用合成肽Gly-Arg-Ser(GRGDS)阻断整合素的RGD基团与胶原蛋白、纤维连接蛋白、波影蛋白和层粘蛋白结合,结果导致EC收缩变圆,甚至从基膜上脱落,从而引起内皮通透性增高[12]。
EC与基膜间粘附影响内皮通透性的机制尚未阐明。Burridge认为,基膜中的胶原、纤维连接蛋白、层粘蛋白和波影蛋白与整合素的细胞外区(N-末端)结合;F-肌动蛋白则通过α-辅肌动蛋白与纽带蛋白相连,纽带蛋白再通过talin与整合素的细胞内区(C-末端)连接。这样,整合素不仅介导了EC与基膜间粘附,还将细胞骨架蛋白与基质蛋白“串连”起来,具有显著的生物力学意义。当内皮受到炎性介质刺激时,EC的F-肌动蛋白骨架发生重排,中心张力的变化即可沿上述结构传至基膜;同样,基膜产生的任何力学变化也可逆向传入细胞内。电镜发现EC中的应力纤维与粘附斑的胞浆区存在清晰的粘附点,为上述假设提供了直接证据。纤维连接蛋白粘附。用纤维连接蛋白处理牛肺动脉内皮,结果抑制了TNFα诱导的通透性增高。另有报道,一种非整合素家族的跨膜蛋白GP116也可介导EC与基膜间粘附,参与内皮屏障功能调节[2]。
三、内皮屏障功能调节的信号转导
任何刺激均需通过相应的信号转导系统,将刺激信号传入EC中,才能对内皮屏障功能产生影响。G蛋白、磷脂酶C(PLC)、蛋白激酶C(PKC)、酪氨酸激酶(TK)及肌球蛋白轻链(MLC)均参与了内皮屏障功能调节的信号转导。
(一)G蛋白 G蛋白是一类由Gα、Gβ、Gγ亚基构成的异三聚体蛋白,有Gs、Gi、Gq、G12四类共十几种亚型。G蛋白与膜受体偶联,将刺激信号传至PLC(特别是PLCβ)、磷脂酶A2(PLA2)、腺苷酸环化酶(AC)、磷酸二酯酶和离子通道。G蛋白激活是从受体将信号传入EC,并触发细胞骨架收缩过程中的关键环节之一。配体与特异受体结合,导致不同G蛋白亚型的激活。例如H1组胺受体激活时,胞内三磷酸肌醇(IP3)和Ca2+水平升高,提示该反应可能与Gi或Gq蛋白偶联。而H2组胺受体受到刺激时,AC被活化,cAMP含量增加,表明H2受体与Gs蛋白偶联[1]。G蛋白对刺激信号有放大作用。一个受体可与多个G蛋白偶联,而一个G蛋白可同时激活多条信号通路。百日咳毒素能使某些G蛋白亚型与受体失偶联,阻断信号转导。例如与组胺受体偶联的G蛋白即属百日咳毒素敏感型;而与α凝血酶和缓激肽受体偶联的G蛋白则属百日毒素非敏感型[2]。
(二)PLC信号 PLC的主要作用底物是三种磷脂肌醇,即4,5二磷酸磷脂肌醇(PIP2),4-磷酸磷脂肌醇(PIP)和磷酸磷脂肌醇(PI)。PIP2水解产生IP3和二酰基甘油(DAG)。PIP和PI水解只产生DAG,不产生IP3。IP3与内质网上的受体结合使内贮Ca2+释放入胞浆,导致[Ca2+]i升高。实验发现,α-凝血酶刺激培养牛肺动脉内皮细胞(BPAEC)后,10秒内IP3水平明显升高,20秒降至基础水平;Ca2+]i约17秒升至峰值,从基础水平59±8nmol/L升至同定Ca2+释放引起,第二时相则由Ca2+内流引起[13]。磷脂肌醇水解产生的第二信使DAG和IP-3是α-凝血酶诱导上皮通透性增高的关键信号。
Ca2+和DAG通过多条效应途径参与内皮屏障功能调节。Ca2+和DNG均可直接激活PKC;[Ca2+]i升高也能激活PLC和PLA2。PLC和LPA2分解膜磷脂产生DAG和花生四烯酸。后两者具有潜在激活PKC的活性,这可能是炎性介质引起内皮通透性增高后纤维较长时间的机制之一。花生四烯酸代谢产生可能也参与了内皮屏障功能的调节。以去二氢愈创木酸抑制花生四烯酸的脂氧化酶代谢途径,结果[Ca2+]i升高的第二时相消失,也抑制α-凝血酶诱导的血管内皮通透性增高。
(三)PKC激活 组胺、α-凝血酶等炎性介质可引起内皮屏障功能损害。它们通过与膜上的受体结合,激活偶联G蛋白,进一步激活PLC;氧自由基、血流剪切力损伤内皮屏障则不经受体结合,直接激活PLC。上述两类损伤因素激活PLC的途径虽不同,但最终都激活PKC。
PKC是参与细胞信号转导的一组重要蛋白质。目前在哺乳动物中至少发现10种亚型,均具有不同的底物特异性。根据其对Ca2+、DAG和磷脂酸丝氨酸(PS)三种激活剂的反应分类三类:第一类包括α、β1、βⅡ和γ,均能被三种激动剂激活;第二类包括ε、δ、θ和η,由PS和DAG激活,对Ca2+不敏感;第三类包括ξ和λ,由PS激活,对DAG和Ca2+不敏感。研究发现,α-凝血酶诱导内皮通透性增高时,[Ca2+]i升高,PKC激活;阻断Ca2+内流,则PKC激活和内皮通透性增高受到抑制。参与内皮屏障功能调节的PKC亚型尚不完全清清楚楚,但已知由Ca2+激活的PKC主要是PKC-α和PKC-β。凝血酶和过氧化氢诱导的内皮通透性增高由Ca2+激活的PKC介导;缓激肽诱导的内皮通透性增高则由DAG激活的PKC介导。这表明内皮通透性调节的信号转导随激动剂不同而有差异。EC中PKC激活分为两个时相[14],第一时相快速、短暂,主要由DAG和Ca2+快速增加引起;第二时相出现较晚,持续时间较长(约1小时),可能仅由DAG引起。介导第二时相的DAG来源于PLC和磷脂酶D(PLD)水解磷脂酰胆碱。
(四)TK激活 内皮屏障功能受损的另一条途径由TK介导[13]。TK的主要作用是使细胞骨架蛋白如纽带蛋白、talin、β-catenin磷酸化,从而使细胞之间、细胞与基膜之间的连接发生改变,EC收缩变圆,内皮通透性增高。炎性介质如α-凝血酶诱导的TK激活可能由跨膜G蛋白介