内皮糖萼是覆盖在血管内皮表面一层富含多糖蛋白复合物的胶状薄膜,在血流力学信号传导中扮演着重要角色。
B. M. van den Berg et al. Circulation Research (2003) 92:592-594
剪切力是指血流与血管内皮间摩擦力。病理研究证实,动脉粥样硬化病变发生部位为低剪切力处。动物实验表明,高剪切力能防止粥样病变发生。
Li Li et al. Neointimal hyperplasia associated with synthetic hemodialysis grafts. Kidney International (2008) 74(10):1247-61
血管内皮表面糖萼可以感应血流剪切力变化,并将信号传递到内皮细胞,引发细胞形态和功能变化,调节一氧化氮生成。一氧化氮是一种信号分子,可舒张血管平滑肌。硝酸甘油治疗心绞痛机制正是由于其在体內转化成一氧化氮,舒张血管。当血流剪切力增加时,完整的糖萼可将此力学信号,传导至内皮细胞,内皮细胞一氧化氮合成增加,舒张血管。这也是血管壁一个重要生理功能。
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现在我们试着在总结前人研究基础上,展示内皮糖萼将血流剪切力通过一氧化氮合成转化为多种生物效应的基础分子学原理。
血管内皮糖萼主要包括蛋白聚糖(Proteoglycan, PG)及其连接的糖胺聚糖链(Glycosaminoglycan, GAG)等。糖胺聚糖为糖萼中含量最多的成分,主要包括硫酸乙酰肝素(Heparan Sulfate, HS)、硫酸软骨素(Chondroitin Sulfate, CS)和透明质酸(Hyaluronic Acid 或 Hyaluronan, HA)等。蛋白聚糖主要包括跨膜粘结蛋白聚糖(Syndecan)家族和糖磷脂酰肌醇(Glycophosphatidylinositol, GPI)锚定的磷脂酰肌醇蛋白聚糖(Glypican)家族。
Ulf Schottet al. The endothelial glycocalyx and its disruption, protection and regeneration: a narrative review. Scandinavian Journal of Trauma, Resuscitation and Emergency Medicine (2016) 24:48
内皮糖萼与血流直接接触,感知血流剪切力变化。其中硫酸乙酰肝素主要负责将此血流力学信号传入内皮细胞,直接调节一氧化氮合成酶(eNOS)高低, 使其响应血流状况,根据需要控制一氧化氮合成。
下图展示了血管内皮糖萼化学结构,以及它传送剪切应力信号到一氧化氮合成酶 (eNOS)和后续可溶性鸟苷酸环化酶(sGC),进而诱导松弛平滑肌的过程。
