血管型白塞病的发病机制

2020-02-06 07:14王之冕李璐郑文洁
关键词:内皮细胞内皮中性

王之冕,李璐,郑文洁

白塞病(Behçet’s disease,BD)是一种慢性全身性血管炎性疾病,以反复发作的口腔、生殖器溃疡、皮肤病变和眼病为主要特征,可累及胃肠、血管、中枢神经等全身多系统[1]。其中血管受累患者在不同种族中占比从7.7%到43%不等,以年轻男性更常见,被称为血管型BD[2]。患者动静脉均可受累,表现为静脉血栓,动脉狭窄、闭塞、扩张或动脉瘤等,静脉系统血管事件较动脉系统多见。静脉血栓和动脉瘤往往多发、治疗反应差,易复发,致残和死亡率增加[3]。BD的基本病理改变是血管炎,表现为血管内皮细胞损伤、血管壁完整性破坏,红细胞外渗,血管壁纤维素样坏死伴血栓形成,血管和周围组织可见大量以中性粒细胞为主的炎症细胞浸润[4]。目前的研究显示,中性粒细胞活化、内皮系统损伤、凝血功能紊乱3者相互联系,在血管型BD的发病中起重要作用,本文从这3个方面对血管型BD的发病机制进行阐述。

1 中性粒细胞活化

中性粒细胞过度活化与浸润是BD急性炎症反复发作的主要原因。在BD患者口腔和生殖器溃疡、结节性红斑以及眼、神经系统、血管壁等病损部位均发现以中性粒细胞为主的细胞浸润[5]。因此有学者建议将BD命名为中性粒细胞性血管炎或中性粒细胞性静脉炎[6]。

中性粒细胞的活化状态由多种趋化因子和细胞因子共同介导。白介素-8(interleukin-8,IL-8)和粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(granulocyte-macrophage colony-stimulating factor,GM-CSF)/粒细胞集落刺激因子(granulocyte-colony stimulating factor,G-CSF)可以激活和趋化中性粒细胞,在活动BD患者血清中明显升高[7-8]。BD中产IL-17的T细胞(包括γδT细胞、NKT细胞和Th17细胞)比例增加,导致血清IL-17水平升高,介导中性粒细胞募集和活化,造成炎症损伤[9]。此外,睾丸激素也能促进中性粒细胞活化,这可能是BD在男性患者中高发的原因之一[10]。

活化的中性粒细胞趋化、吞噬作用增强,有氧代谢活跃,发生呼吸爆发,产生大量的超氧化物。BD患者中性粒细胞发生异常的氧化应激,产生活性氧(reactive oxygen species,ROS)能力增强[11],血清中ROS水平升高。ROS攻击不饱和脂肪酸中的双键,导致脂质过氧化,而脂质过氧化作为氧化应激标志物与BD血管炎预后密切相关[12-13]。Becatti等[14]发现,与健康对照组相比,BD组氧化还原状态受损,血液中氧化应激标志物和纤维蛋白原羰基化程度显著增加。BD患者纤维蛋白具有抗纤溶酶溶解的特点,且纤维蛋白对溶解的抗性与纤维蛋白原羰基含量和中性粒细胞ROS的产生显著相关。ROS可以引起纤维蛋白原氧化,改变纤维蛋白原结构,导致凝血块结构改变,形成由细纤维组成的紧密的纤维蛋白网络,进而降低纤维蛋白对纤溶酶诱导溶解的敏感性。所以中性粒细胞产生的大量ROS可以通过改变纤维蛋白原的结构和功能影响其生物活性,从而介导血栓形成。

中性粒细胞还可以通过释放中性粒细胞胞外捕获网(neutrophil extracellular traps,NETs)参与血管损伤[15]。NETs是活化的中性粒细胞释放于胞外的纤维网状结构,以DNA为骨架并装配组蛋白和颗粒蛋白等。BD患者皮肤血管炎、脂膜炎以及主动脉壁等病理组织中均发现有NETs浸润[16]。BD中性粒细胞产生NETs的能力增强,血清中升高的sCD40L引起高水平的中性粒细胞呼吸爆发可能是其NETs释放增多的原因之一[17]。BD来源NETs具有抑制内皮细胞增殖并诱导内皮细胞凋亡、坏死的作用[16],血管受累BD患者升高的凝血酶产生能力与NETs水平正相关[11]。所以BD中性粒细胞可以通过释放高水平NETs导致内皮细胞损伤和凝血功能改变,参与BD血栓形成。

2 内皮损伤

内皮损伤和功能紊乱与血管型BD的发展密切相关。在炎症作用下,机体促炎因子、趋化因子释放增加,血小板、白细胞和内皮细胞活化,导致血管内皮损伤及功能障碍,转化成促凝/抗纤溶表型,进而造成静脉血栓、动脉瘤等血管事件的发生[18]。

内皮功能障碍的主要标志是一氧化氮(nitric oxide,NO)生物利用率下降。血管BD患者血浆NO显著降低,而其抑制剂非对称性二甲基精氨酸(asymmetric dimethylarginine,ADMA)含量升高[19]。这是由于活动性BD患者处于氧化应激状态,大量超氧化物将NO转化为高反应性的过氧亚硝酸盐,降低了血管内皮细胞的抗氧化能力[20]。但另有研究发现BD患者队列中血清NO水平升高[21],这可能与炎症导致的诱导型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase,iNOS)活性升高有关[22]。目前已发现内皮NOS基因Glu-Asp298多态性与BD易感性相关[23-24]。

此外,BD血浆中异常高水平的血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)[25]以及减少的血管生成素1(angiopoietin-1,Ang-1)[26]也表明患者存在内皮损伤和血管生成异常。VEGF可以动员内皮祖细胞(endothelial progenitor cells,EPCs)参与损伤修复。在活动BD患者血浆中,EPCs及其分化而成的循环内皮细胞(circulating endothelial cells,CECs)含量升高[27]。

文献报道的其他BD患者内皮功能相关参数还包括血浆总同型半胱氨酸(total homocysteine,tHcy),平均血小板体积(mean platelet volume,MPV),中性粒细胞-淋巴细胞比(neutrophil-lymphocyte ratio,NLR),红细胞分布宽度(red cell distribution width,RDW),γ-谷氨酰转移酶(γ-glutamyl transferase,GGT)活性和尿酸水平等[25]。最近研究发现单核细胞-高密度脂蛋白胆固醇比(monocyte to high-density lipoprotein cholesterol ratio,MHR)升高可以作为BD患者内皮功能受损和全身炎症的标志[28]。

针对血管内皮的抗体是患者血栓形成的重要因素。抗内皮细胞抗体(anti-endothelial cell antibody,AECA)通过补体介导或抗体依赖细胞毒性作用破坏内皮,参与炎症发生[29]。BD患者血清AECA升高,且与病情活动相关[30]。Margutti等[31]在BD患者中鉴定出了针对内皮细胞转运蛋白Ral结合蛋白1(RLIP76)的抗体。近来一项荟萃分析发现, BD患者抗心磷脂抗体(anticardiolipin antibodies,aCL)和抗β2糖蛋白I抗体(anti-β2-glycoprotein I antibodies,a-β2GPI)显著升高,提示了血栓形成倾向[32]。然而,究竟是抗体引发内皮损伤,还是内皮功能改变导致抗体的形成,仍有待阐明。

内皮细胞长期处于炎症环境下最终结果是血管纤维化和平滑肌细胞增生,导致动脉僵硬和动脉粥样硬化[33]。在亚临床动脉粥样硬化的风险指标中,BD患者血流介导的舒张功能(flow-mediated vasodilation,FMD)受损,颈动脉内膜厚度(intima media thickness,IMT)和颈部斑块增加[33]。以颈动脉-股动脉脉搏波速度(carotid-femoral pulse wave velocity,PWV)为指标衡量患者动脉僵硬度,BD患者PWV较正常显著升高[34],表现出动脉硬化倾向。血栓形成和动脉僵硬是缺血性心脏病(ischemic heart disease,IHD)的已知危险因素。BD血管炎通常会影响动脉和小动脉中层,导致局灶性纤维蛋白沉积和纤维弹性组织增生,冠状血管腔狭窄,从而导致微循环缺陷,部分冠状动脉硬化的患者最终可进展为IHD。研究显示与对照相比,BD患者中IHD的比例明显更高[35]。

3 凝血功能异常

BD患者处于血栓前状态,这是多种因素引起止血、凝血和抗凝系统失调的病理过程,可能源于患者体内凝血机制的改变和血小板活化[18]。目前发现莱登V 因子(factor V leiden,FVL)基因多态性与BD血栓形成之间存在显著关联[36]。在血清标志物中,BD患者凝血酶-抗凝血酶Ⅲ复合物(thrombin AT-Ⅲ complex,TAT)、凝血酶原片段1+2(prothrombin fragment 1+2,F1+2)、von Willebrand因子和血栓调节蛋白(thrombomodulin,TM)[37]的表达水平较健康人升高,提示BD患者凝血机制激活,血栓形成风险增加。同时纤溶酶/α2-抗纤溶酶复合物(plasmin/alpha2-antiplasmin complexes,PAP)的升高、组织型纤溶酶原激活物(tissue-type plasminogen activators,t-PA)活性增强,纤溶酶原激活物抑制剂1型(plasminogen activator inhibitor,PAI-1)活性增强和抗原浓度升高说明了患者体内纤溶过程代偿性亢进[37]。

血小板活化是血栓形成的原因之一,但BD患者血小板是否激活仍存在争议。研究显示,有血栓形成史的BD患者活化血小板比例较无血管事件发生者更高[38],且血小板基质金属蛋白酶-9(matrix metalloproteinase-9,MMP-9)活性增强并释放更多的炎性介质sCD40L[18]。但另有研究发现,BD患者的血小板激活标志物P-选择素、血小板激活复合物1(platelet activation complex-1,PAC-1)表达及血小板-白细胞聚集体形成与健康人无明显差异。同时,旋转血栓弹性检测(rotational thromboelastometry,ROTEM)也表明BD患者血栓形成前状态与血小板活化没有明显关联[39]。

尽管有证据显示BD患者处于高凝状态,但尚无法证明血管事件的发生是由凝血功能异常或血小板激活导致的。临床上使用抗凝治疗的价值也存在争议。2018年EULAR指南发现与单用抗凝剂相比,联合应用免疫抑制可减少BD患者深静脉血栓(deep venous thrombosis,DVT)复发风险,而与单独使用免疫抑制剂相比,联合应用抗凝剂在预防DVT复发上没有明确获益[40]。

总之,根据目前的研究血管型BD是免疫和炎症因素共同作用导致的,主要机制包括中性粒细胞活化、内皮系统损伤和凝血功能紊乱(图1)。在炎症作用下,细胞因子IL-8、GM-CSF/ G-CSF等促进中性粒细胞活化,产生ROS并释放NETs,对组织造成损伤;慢性炎症也可能引起内皮损伤,导致内皮的生理抗凝和血管舒张特性丧失;同时,促凝血因子释放增加,抗凝和纤溶途径被抑制,形成血栓前状态。另一方面,凝血酶诱导的促炎因子的分泌和血小板活化释放的炎性因子也会加剧炎症反应[41]。

图 1 血管型BD发病机制Fig 1 Pathogenesis of Vasculo-Behçet’s DiseaseTAT:凝血酶-抗凝血酶Ⅲ复合物;F1+2:凝血酶原片段1+2;vWF:von Willebrand因子;TM:血栓调节蛋白;PAP:纤溶酶/α2-抗纤溶酶复合物;t-PA:组织型纤溶酶原激活物;PAI-1:纤溶酶原激活物抑制剂1型;NETs:中性粒细胞胞外捕获网;ROS:活性氧;NO:一氧化氮;VEGF:血管内皮生长因子;Ang-1:血管生成素1;tHcy:总同型半胱氨酸;MPV:平均血小板体积;FMD:血流介导的舒张功能;IMT:颈动脉内膜厚度;PWV:颈动脉-股动脉脉搏波速度

由于全身性炎症和免疫因素在BD发病机理中起主要作用,而其他血栓形成性因素起次要作用,因此免疫抑制治疗对于BD发生的血管事件的治疗至关重要,而抗凝治疗的价值还有待进一步研究[42]。

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