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【摘要】 慢性阻塞性肺病（Chronic Obstructive Pulmonary Disease，COPD）是一种以气道不完全可逆性阻塞为特征的慢性炎症性疾病。其确切机制尚不明确。内皮细胞微粒（endothelial microparticles EMPs）是由内皮细胞活化或凋亡时产生。目前研究发现外周循环中EMPs的变化对不同程度COPD有指示作用。本研究对近年来COPD发病中EMPs作用机制的研究进展做一综述。
【关键词】 慢性阻塞性肺病；内皮微粒；机制
文章编号：1004-7484（2013）-10-6103-02
慢性阻塞性肺疾病（COPD）是一种以阻塞性为主的、不完全可逆性气流受限为主要特征的疾病，气流受限呈进行性，并与肺部对毒性气体或者颗粒引起的异常炎症反应有关[1]，目前主要认为吸烟为其主要危险因素。确切的发病机制尚不明确，但机制研究有多种假说：氧化损伤假说、炎性假说和免疫失衡等[2]。这些机制在COPD发展中不是独立存在，而是相互作用。目前研究发现，由机体内皮细胞活化或凋亡产生的内皮细胞微粒（endothelial microparticles EMPs）在外周循环中的变化对不同程度COPD有一定的预测及指示作用[3]。
1 EMPs
国际血栓与止血协会对EMPs的定义是内皮细胞活化或凋亡时释放分泌的，磷脂膜包被的微小囊泡结构[4-5]。外周循环EMPs按其特异性抗原分为血管-钙依赖黏连蛋白（VE-cadherin CD144）、血小板-内皮细胞粘附分子1（PECAM-1CD31）、黑素瘤细胞黏附分子（MCAM CD146）和E-选择素。健康人体内EMPs存在着基础水平，每个内皮细胞在活化或凋亡时可产生50-100左右的EMPs[6]。当病理状态下很多受损内皮细胞，产生并释放大量的EMPs进入外周循环血中。如急性冠脉综合征[7]，动脉性高血压[8]、高甘油三酯血症[9]等多种血管性疾病外周循环中都有EMPs升高。
2 EMPs与COPD
近些年来COPD患者异常的内皮细胞对肺及全身脉管系统的影响得到认可[10-13]。同时一些动物实验也证明肺血管内皮细胞的损伤是肺泡细胞破坏的潜在机制[14]。
2.1 炎性反应 炎性反应是COPD发生、发展中的一个重要过程。在吸烟者体内，与吸烟有关的多个炎性因子白细胞介素-6（IL-6）、肿瘤坏死因子a（TNF-a），在COPD的稳定期及加重期出现[15-17]，各类促炎因子引起白细胞在内皮细胞表面聚集。可溶性血管细胞粘附分1（Soluble VCAM-1，sVcam-1）、细胞间粘附分子（intercellular adhesion molecule1，ICAM-1）和E-选择素水平在吸烟者中较高[18-19]。吸烟导致促炎因子活化，这些因子导致内皮细胞表达E-选择素和P-选择素，与中性粒细胞表面选择受体结合，粘附于血管内皮表面。中性粒细胞粘附于血管内皮上以后在炎性因子如IL-6、IL-8和趋化因子等作用下穿过血管内皮细胞并释放中性粒细胞酶如蛋白酶、弹性酶等溶解细胞外基质进而进入肺组织，导致肺损伤。
在致炎性EMPs形成中p38有丝分裂蛋白激酶起重要旁路作用[20]，该研究中发现TNF-a触发EMPs释放，增加内皮细胞分泌可溶性ICAM-1，形成旁分泌，增加内皮对炎性刺激反应。同时EMP体外培养试验证明[21]EMPs释放伴随IL-6释放，证明EMPs形成于经典炎症旁路有关。于此，EMPs和幼稚内皮细胞通过ICAMmRNA和上调表达可溶性ICAM评估促炎反应。EMPs水平影响内皮微粒旁分泌，内皮细胞未受刺激时，EMPs不能被测到。因此，可推断EMPs即是炎性反应的原因又是结果。
2.2 氧化应激 COPD患者的氧化剂来源于污染空气、烟草、内源性氧化剂等。N-乙酰半胱氨酸（NAC）作为谷胱甘肽前体物质，是治疗COPD患者研究中较多的一种抗氧化剂。血管内皮生长因子（VEGF）在正常肺组织高水平表达[22]，对肺生长发育、维持成人正常肺泡结构、抗伤及组织修复有重要意义[23]。本身有抗内皮细胞凋亡作用，其缺失可导致体外培养内皮细胞凋亡[24]及体内血管退化、内皮细胞凋亡[25]。因吸烟致肺纤维化患者体内纤溶酶原激活物和膜蛋白酶分泌增多，导致VEGF降解，从而诱导内皮细胞凋亡。蔡珊[26]等发现COPD组大鼠肺泡灌洗液VEGF浓度低于正常对照组，而NAC干预组VEGF浓度高于COPD组织低于对照组。
2.3 炎性反应和氧化应激 烟草中氧化剂和其他毒性物质可直接穿过粘膜上皮分泌液层和上皮细胞。氧自由基和中性粒细胞释放的活性氧刺激血管内皮细胞，触发内皮细胞的氧化损伤，从而导致功能障碍并激活凋亡。烟草中毒性氧化剂可直接引起气道上皮细胞功能障碍、损伤，从而产生炎性反应。加重氧化应激反应，进一步诱发内皮细胞凋亡。
3 EMPs在COPD新发现
Toru Takahashi[27]最近研究结果发现：稳定期COPD患者VE-cadherin EMPs、PECAM EMPs、E-选择素EMPs水平均显著高于非COPD志愿者，而急性加重期COPD患者则明显高于稳定期COPD患者。上升EMPs中绝大部分属vWF阴性，提示肺血管源性。COPD急性加重频繁者的基线E-选择素EMPs水平显著高于非频繁者。急性加重28天后，E-选择素EMPs恢复到稳定期COPD患者水平，而PECAM EMPs仍维持高水平。由此得出结论，COPD急性加重会导致主要为肺血管内皮损伤，损伤会在临床症状消失后持续存在。基线E-选择素EMPs水平越高，可能预示COPD患者越易出现急性加重。 4 展 望
为了阐明EMPs的产生、表型及功能与COPD发生、进展之间的相互关系，还需要展开大量前瞻性研究。深入研究内皮囊泡和微粒释放机制，为治疗、预防COPD提出新理论依据和新方向。
参考文献
[1] Snider GL，Nosology for our day：it’s application to chronic obstructive pulmonary disease.Am J Respire Crit Care Med，2003，167：178-683.
[2] 余国辉，陈敏.慢性阻塞性肺疾病的发病机制的发展状况[J].临床肺科杂志，2010，15（1）：72-74.
[3] Takahashi T，Kobayashi S，Kubo H.Circulating endothelial microparticles are increased in patients with COPD； a potential novel biomarker for COPD.Am J Respire Crit Care Med，2011，183：A5568.
[4] Horstman LL，Jy W，Jimenez JJ，et al.Endothelial microparticles as markers of endothelial dysfunction.Front Biosci，2004，9：1118-1135.
[5] Jimenez JJ，Jy W，Mauro LM，et al.Endothelial cells release phenotypically and quantitatively distinct microparticles in activation and apoptosis.Thromb Res，2003，109（4）：175-180.
[6] Simak J，Holada K，Vostal JG.Release of annexin V-binding membrane microparticles from cultured human umbilical vein endothelial cells after treatment with camptothecin.BMC Cell Biol，2002，3：11.
[7] Sabatier F，Roux V，Anfosso F，et al.Interaction of endothelial microparticlas with monocytic cells in vitro induces tissue factor dependent procoagulant activity.Blood，2002，99（11）：3962-3970.
[8] Preston RA，Jy W，Jimenez JJ，et al.Effects of severe hypertension on endothelial and platelet microparticles.Hypertension，2003，41（2）：211-217.
[9] Harrison M，Murphy RP，OConnor PL，et al.The endothelial microparticles response to a high fat meal is not attenuated by prior exercise.Eur J Appl Physiol，2009，106（4）：555-562.
[10] Dinh-Xuan AT，Higenbottam TW，Clelland CA，et al.Impairment of endothelium-dependent pulmonary-artery relaxation in chronic obstructive lung disease.N Engl J Med，1991，324：1539-47.
[11] Das C，Roy BC，Oshima I，et al.Collagen content and architecture of the puboischiofemoralis muscle in male chicks and broilers with different growth rates on various nutritional planes.Br Poult Sci，2009，50：424-35.
[12] Barr RG，Mesia-Vela S，Austin JH，et al.Impaired flow-mediated dilation is associated with low pulmonary function and emphysema in ex-smokers：the Emphysema and Cancer Action Project（EMCAP）Study.Am J Respire Crit Care Med，2007，176：1200-7.
[13] Takahashi T，Suzuki S，Kubo H，et al.Impaired endothelial progenitor cell mobilization and colony-forming capacity in chronic obstructive pulmonary disease.Respirology，2011，16：680-7.
[14] Kasahara Y，Tuder RM，Taraseviciene-Stewart L，et al.Inhibition of VEGF receptors causes lung cell apoptosis and emphysema.J Clin Invest，2000，106：1311-19. [15] Hurst JR，Donaldson GC，Perera WR，et al.Wedzicha JA.Use of plasma biomarkers at exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease.Am J Respire Crit Care Med，2006，174：867-874.
[16] Olafsdottir IS，Gislason T，Thjodleifsson B，et al.Gender differences in the association between c-reactive protein，lung function impairment，and COPD[J].Int J Chron Obstruct Pulm onDis，2007，2：635-642.
[17] Pinto-Plata V，Toso J，LeeK，et al.Profiling serum biomarkers in patients with COPD：associations with clinical parameters.Thorax，2007，62：595-601.
[18] Bermudez EA，Rifai N，Buring JE，Manson JE，Ridker PM.Relation between markers of systemic vascular inflammation and smoking in women.Am J Cardiol，2002，89（9）：1117-119.
[19] Mazzone A，Cusa C，Mazzucchelli I，Vezzoli M，Ottini E，Ghio S，et al.Cigarette smoking and hypertension influence nitric oxide release and plasma levels of adhesion molecules.Clin Chem Lab Med，2001，39（9）：822-826.
[20] Boulanger CM，Amabile N，Tedgui A.Circulating microparticles：a potential prognostic marker for atherosclerotic vascular disease.Hypertension，2006，48：180-186.
[21] Mallat Z，Benamer H，Hugel B，et al.Elevated levels of shed membrane microparticles with procoagulant potential in the peripheral circulating blood of patients with acute coronary syndromes.Circulation，2000，101：841-843.
[22] Tuder RM，Flook BE，Voelkel NF.Icreased gene expression for VEGF and the VEGF receptors KDR/Flk and Flt in lungs exposed to acute or to chronic hypoxia：modulation of gene expression by nitric oxide.J Clin Invest，1995，95：1798-1807.
[23] Tuder RM，Kasallara Y，Voelkel NF.Inhition of vascular endothelial growth factor receptors causes emphysema in rats.Chest，2000，117：281S.
[24] Gerber HP，McMurtrey A，Kowalski J，et al.Vascular endothelial growth factor regulates endothelial cell survival through the phosphatidylinositol 3-kinase/Akt signal transduction pathway：requirement for Flr/KDR activation.J Biol Chem，1998，273：30336-30343.
[25] Alon T，Hemo I，Itin A，et al.Vascular endothelial growth factor acts as a survival factor for newly formed retinal vessels and has implications for retinopathy of prematurity.Nat Med，1995，l：1024-102.
[26] 蔡珊.氧化/抗氧化失衡及细胞凋亡在烟雾暴露所致COPD发病机制中的作用[D].湖南中南大学，2008.
[27] Takahashi T，Kobayashi S，Fujino N，et al.Increased circulating endothelial microparticles in COPD patients：a potential biomarker for COPD exacerbation susceptibility.Thorax， 2012 Dec，67（12）：1067-74.
【关键词】 慢性阻塞性肺病；内皮微粒；机制
文章编号：1004-7484（2013）-10-6103-02
慢性阻塞性肺疾病（COPD）是一种以阻塞性为主的、不完全可逆性气流受限为主要特征的疾病，气流受限呈进行性，并与肺部对毒性气体或者颗粒引起的异常炎症反应有关[1]，目前主要认为吸烟为其主要危险因素。确切的发病机制尚不明确，但机制研究有多种假说：氧化损伤假说、炎性假说和免疫失衡等[2]。这些机制在COPD发展中不是独立存在，而是相互作用。目前研究发现，由机体内皮细胞活化或凋亡产生的内皮细胞微粒（endothelial microparticles EMPs）在外周循环中的变化对不同程度COPD有一定的预测及指示作用[3]。
1 EMPs
国际血栓与止血协会对EMPs的定义是内皮细胞活化或凋亡时释放分泌的，磷脂膜包被的微小囊泡结构[4-5]。外周循环EMPs按其特异性抗原分为血管-钙依赖黏连蛋白（VE-cadherin CD144）、血小板-内皮细胞粘附分子1（PECAM-1CD31）、黑素瘤细胞黏附分子（MCAM CD146）和E-选择素。健康人体内EMPs存在着基础水平，每个内皮细胞在活化或凋亡时可产生50-100左右的EMPs[6]。当病理状态下很多受损内皮细胞，产生并释放大量的EMPs进入外周循环血中。如急性冠脉综合征[7]，动脉性高血压[8]、高甘油三酯血症[9]等多种血管性疾病外周循环中都有EMPs升高。
2 EMPs与COPD
近些年来COPD患者异常的内皮细胞对肺及全身脉管系统的影响得到认可[10-13]。同时一些动物实验也证明肺血管内皮细胞的损伤是肺泡细胞破坏的潜在机制[14]。
2.1 炎性反应 炎性反应是COPD发生、发展中的一个重要过程。在吸烟者体内，与吸烟有关的多个炎性因子白细胞介素-6（IL-6）、肿瘤坏死因子a（TNF-a），在COPD的稳定期及加重期出现[15-17]，各类促炎因子引起白细胞在内皮细胞表面聚集。可溶性血管细胞粘附分1（Soluble VCAM-1，sVcam-1）、细胞间粘附分子（intercellular adhesion molecule1，ICAM-1）和E-选择素水平在吸烟者中较高[18-19]。吸烟导致促炎因子活化，这些因子导致内皮细胞表达E-选择素和P-选择素，与中性粒细胞表面选择受体结合，粘附于血管内皮表面。中性粒细胞粘附于血管内皮上以后在炎性因子如IL-6、IL-8和趋化因子等作用下穿过血管内皮细胞并释放中性粒细胞酶如蛋白酶、弹性酶等溶解细胞外基质进而进入肺组织，导致肺损伤。
在致炎性EMPs形成中p38有丝分裂蛋白激酶起重要旁路作用[20]，该研究中发现TNF-a触发EMPs释放，增加内皮细胞分泌可溶性ICAM-1，形成旁分泌，增加内皮对炎性刺激反应。同时EMP体外培养试验证明[21]EMPs释放伴随IL-6释放，证明EMPs形成于经典炎症旁路有关。于此，EMPs和幼稚内皮细胞通过ICAMmRNA和上调表达可溶性ICAM评估促炎反应。EMPs水平影响内皮微粒旁分泌，内皮细胞未受刺激时，EMPs不能被测到。因此，可推断EMPs即是炎性反应的原因又是结果。
2.2 氧化应激 COPD患者的氧化剂来源于污染空气、烟草、内源性氧化剂等。N-乙酰半胱氨酸（NAC）作为谷胱甘肽前体物质，是治疗COPD患者研究中较多的一种抗氧化剂。血管内皮生长因子（VEGF）在正常肺组织高水平表达[22]，对肺生长发育、维持成人正常肺泡结构、抗伤及组织修复有重要意义[23]。本身有抗内皮细胞凋亡作用，其缺失可导致体外培养内皮细胞凋亡[24]及体内血管退化、内皮细胞凋亡[25]。因吸烟致肺纤维化患者体内纤溶酶原激活物和膜蛋白酶分泌增多，导致VEGF降解，从而诱导内皮细胞凋亡。蔡珊[26]等发现COPD组大鼠肺泡灌洗液VEGF浓度低于正常对照组，而NAC干预组VEGF浓度高于COPD组织低于对照组。
2.3 炎性反应和氧化应激 烟草中氧化剂和其他毒性物质可直接穿过粘膜上皮分泌液层和上皮细胞。氧自由基和中性粒细胞释放的活性氧刺激血管内皮细胞，触发内皮细胞的氧化损伤，从而导致功能障碍并激活凋亡。烟草中毒性氧化剂可直接引起气道上皮细胞功能障碍、损伤，从而产生炎性反应。加重氧化应激反应，进一步诱发内皮细胞凋亡。
3 EMPs在COPD新发现
Toru Takahashi[27]最近研究结果发现：稳定期COPD患者VE-cadherin EMPs、PECAM EMPs、E-选择素EMPs水平均显著高于非COPD志愿者，而急性加重期COPD患者则明显高于稳定期COPD患者。上升EMPs中绝大部分属vWF阴性，提示肺血管源性。COPD急性加重频繁者的基线E-选择素EMPs水平显著高于非频繁者。急性加重28天后，E-选择素EMPs恢复到稳定期COPD患者水平，而PECAM EMPs仍维持高水平。由此得出结论，COPD急性加重会导致主要为肺血管内皮损伤，损伤会在临床症状消失后持续存在。基线E-选择素EMPs水平越高，可能预示COPD患者越易出现急性加重。 4 展 望
为了阐明EMPs的产生、表型及功能与COPD发生、进展之间的相互关系，还需要展开大量前瞻性研究。深入研究内皮囊泡和微粒释放机制，为治疗、预防COPD提出新理论依据和新方向。
参考文献
[1] Snider GL，Nosology for our day：it’s application to chronic obstructive pulmonary disease.Am J Respire Crit Care Med，2003，167：178-683.
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[3] Takahashi T，Kobayashi S，Kubo H.Circulating endothelial microparticles are increased in patients with COPD； a potential novel biomarker for COPD.Am J Respire Crit Care Med，2011，183：A5568.
[4] Horstman LL，Jy W，Jimenez JJ，et al.Endothelial microparticles as markers of endothelial dysfunction.Front Biosci，2004，9：1118-1135.
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[8] Preston RA，Jy W，Jimenez JJ，et al.Effects of severe hypertension on endothelial and platelet microparticles.Hypertension，2003，41（2）：211-217.
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[11] Das C，Roy BC，Oshima I，et al.Collagen content and architecture of the puboischiofemoralis muscle in male chicks and broilers with different growth rates on various nutritional planes.Br Poult Sci，2009，50：424-35.
[12] Barr RG，Mesia-Vela S，Austin JH，et al.Impaired flow-mediated dilation is associated with low pulmonary function and emphysema in ex-smokers：the Emphysema and Cancer Action Project（EMCAP）Study.Am J Respire Crit Care Med，2007，176：1200-7.
[13] Takahashi T，Suzuki S，Kubo H，et al.Impaired endothelial progenitor cell mobilization and colony-forming capacity in chronic obstructive pulmonary disease.Respirology，2011，16：680-7.
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[17] Pinto-Plata V，Toso J，LeeK，et al.Profiling serum biomarkers in patients with COPD：associations with clinical parameters.Thorax，2007，62：595-601.
[18] Bermudez EA，Rifai N，Buring JE，Manson JE，Ridker PM.Relation between markers of systemic vascular inflammation and smoking in women.Am J Cardiol，2002，89（9）：1117-119.
[19] Mazzone A，Cusa C，Mazzucchelli I，Vezzoli M，Ottini E，Ghio S，et al.Cigarette smoking and hypertension influence nitric oxide release and plasma levels of adhesion molecules.Clin Chem Lab Med，2001，39（9）：822-826.
[20] Boulanger CM，Amabile N，Tedgui A.Circulating microparticles：a potential prognostic marker for atherosclerotic vascular disease.Hypertension，2006，48：180-186.
[21] Mallat Z，Benamer H，Hugel B，et al.Elevated levels of shed membrane microparticles with procoagulant potential in the peripheral circulating blood of patients with acute coronary syndromes.Circulation，2000，101：841-843.
[22] Tuder RM，Flook BE，Voelkel NF.Icreased gene expression for VEGF and the VEGF receptors KDR/Flk and Flt in lungs exposed to acute or to chronic hypoxia：modulation of gene expression by nitric oxide.J Clin Invest，1995，95：1798-1807.
[23] Tuder RM，Kasallara Y，Voelkel NF.Inhition of vascular endothelial growth factor receptors causes emphysema in rats.Chest，2000，117：281S.
[24] Gerber HP，McMurtrey A，Kowalski J，et al.Vascular endothelial growth factor regulates endothelial cell survival through the phosphatidylinositol 3-kinase/Akt signal transduction pathway：requirement for Flr/KDR activation.J Biol Chem，1998，273：30336-30343.
[25] Alon T，Hemo I，Itin A，et al.Vascular endothelial growth factor acts as a survival factor for newly formed retinal vessels and has implications for retinopathy of prematurity.Nat Med，1995，l：1024-102.
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