文摘
关键的疾病是一个描述性的,广泛的术语会导致严重的临床状况,从巨大的异构病因。这些患者经常遭受共同结束特性是所谓的多器官功能障碍综合征(插件),往往由于器官低灌注和缺血,凝血障碍,炎症反应,免疫瘫痪和线粒体功能障碍。从力学上看,内皮损伤,尤其是微血管渗漏是插件的病理生理学的重要一步,导致其死亡。检验(Angpt) / Tie2系统包括4循环内皮酪氨酸激酶Tie2及其配体(Angpt1-4)。论争的配体之间的平衡“Angpt-1”和敌对的一个“Angpt-2”调节基线内皮屏障功能及其反应损伤,因此认为是内皮细胞激活的看门人。本文提供了一个系统的概述Angpt / Tie2系统对(1)地位的全球生物标志物内皮激活危重病人,(2)对疾病病理生理学作为中介,和最后但并非最不重要的(3)公认的治疗应用程序修改的激活状态Tie2在小鼠和人。
1。介绍
至关重要的疾病是一种严重的条件,可以从无数的病因和发生,需要高度专业化的重症监护病房(ICU)足够的治疗。最常见的ICU住院的原因是:中毒、创伤、休克(脓毒性、心脏和出血性)、大手术、呼吸衰竭、心肌缺血和心律失常(1]。所有这些条件的一个常见的并发症是所谓的多器官功能障碍综合征(插件),有一个毁灭性的死亡率(2,3]。插件的病理生理学是非常复杂的,目前仍不清楚4,5]。假设是多因素疾病,范围从理论简单关键器官低灌注与顺向缺血以后更复杂的过程作为一个压倒性的炎症反应和免疫麻痹(6,7]。此外,播散性血管内凝血病(DIC) [8)以及线粒体功能障碍(9)已经证明中发挥关键部分综合症的发病机制。重复失败的临床试验表明,缺乏一些基本的知识在我们当前的理解发展的插件。一个重大机遇,因此,存在追求新颖的见解这个条件希望改善的结果。
2。内皮细胞的作用
内皮细胞的渗透到每一个器官,负责各种生理功能(10),如调节氧气和营养物质运输、血压、凝血、炎症过程,血球渗出,血管生成,音量控制之间不同的隔间11- - - - - -13]。尽管时空异质性在内皮细胞(EC)对有害刺激的反应,这些功能是改变重要疾病(14,15]。最终的结果是,激活内皮提出了促凝血的,proadhesive表面;未能产生其通常的vasoconstrictive通过化合物;和正常屏障功能遭受损失。这些变化,增加血管通透性可能特别重要,因为它导致血容量减少,导致血浓缩,血液流动的停滞,冲击(16,17]。基本上在每一个器官,水肿增加必要的营养和氧气的距离必须旅行到达他们的靶细胞。因此,系统性血管变化对器官功能产生严重的后果。
在分子水平上血管渗漏是由结合拆卸联接的复合物(如血管内皮钙粘蛋白(VE)),和肌凝蛋白驱动细胞收缩,导致paracellular差距形成(11,14]。
这个所谓的临床相关的后果“系统性毛细血管渗漏综合征”是深远的系统性血管张力降低,微循环的崩溃,以及随后的分配休克,急性肺窘迫综合征(ARDS),并最终多器官功能障碍综合征(插件)14,18- - - - - -20.]。因此,“激活”内皮细胞可能在插件的病理生理学中起关键作用14]。
3所示。检验/ Tie2系统
在1996/1997,戴维斯等人发现了检验(Angpt) / Tie2中的系统的二等跨膜vascular-specific受体酪氨酸激酶(第一是血管内皮生长因子(VEGF) / VEGF受体系统)(21]。获得的关注作为一种重要的监管机构在船的成熟和重塑,几项研究表明,Angpt-Tie2系统不仅调节血管生成,而且控制内皮炎症和渗透率nonredundant的方式(22,23]。结扎Angpt-1-secreted周和血管平滑肌细胞的细胞外fibrinogen-like域Tie2受体,几乎只表示在内皮细胞(和一些单核细胞)24,25)会导致细胞内酪氨酸的磷酸化分裂域受体,促进内皮细胞迁移和生存的主要是通过规范化phosphatidyl-inositol 3-kinase (PI3 K) / Akt通路(26]。此外,Angpt-1信号强烈激活Rac1通过智商motif-containing GTPase激活蛋白1 (IQGAP1) [27从而RhoA-Rac1平衡转向Rac1,形态导致皮质f -肌动蛋白形成促进细胞骨架体系结构的结构完整性(28]。消炎Tie2信号通过抑制核转录因子促进kappa-light-chain-enhancer激活B细胞(NF-kB)介导的白细胞粘附分子的表达表达如细胞间粘附molecule-1 (ICAM-1)和血管细胞粘附molecule-1 (VCAM-1) [29日]。因此,Angpt-1介导Tie2磷酸化抗凋亡、抗炎和antipermeability效果和保持静止内皮现状(图1)。
与古典竞争对抗的性质一致,Angpt-2绑定共享细胞外Tie2绑定域导致Tie2脱磷酸作用[23]。数据从转基因小鼠强调功能对立的假说Angpt-1和Angpt-2 Tie2受体的影响。,Angpt-1 - /和Tie2-deficient老鼠有一个致命的表型(30.,31日]。一致,Angpt-2转基因小鼠拟表型杀伤力由于血管缺陷像Angpt-1−−和Tie2−−老鼠,这表明Angpt-2的确是一个nonredundant Tie2敌对的配体(32]。
Angpt-2存储和快速释放内皮囊泡,Weibel-Palade机构(由),在不同的炎症刺激(例如,TNF -有限合伙人,缺氧)[33]。Angpt-2糖分会让激活炎性细胞因子如TNF - EC(34]。Angpt-2缺陷小鼠白细胞不能附着在内皮因为负面NFkB白细胞粘附分子的监管,这可能源于绝大Angpt-1信号(32,35]。Angpt-2信号干扰内皮屏障的完整性通过RhoA介导内皮细胞收缩和顺向差距的形成23,36]。总结Angpt-2信号激活内皮细胞层从静止状态到促炎状态包括白细胞粘附分子的表达和血管的完整性(图的丧失1)。
4所示。Angiopoietin-2内皮细胞激活的生物标志物和假定的中介
到目前为止,几组包括我们自己的调查循环Angpt-1和Angpt-2水平在危重病人。在人类中,两Tie2配体之间的平衡似乎大大改变赞成Angpt-2,至少从理论上来说,这意味着Tie2受体信号受损。在脓毒症中,那些Angpt-2海拔与疾病的严重程度评估损伤严重度评分(37],器官衰竭指数[38)、生理学和慢性健康评估II (APACHE II)评分和顺序器官衰竭评估(沙发)分数39- - - - - -44]。
这一切都始于2006年,当时帕里克说博士和他的同事提出了第一个临床和实验研究调查循环Angpt-2 ICU患者的作用。他们的调查是基于先前的调查结果,中断Tie2信号可能出现的炎性环境脓毒症(45,46),这可能主要发生在肺因为高Tie2表达水平(47,48]。因此,他们假设Angpt-2释放导致过度竞争Tie2对抗可能发生在脓毒症,促进肺血管渗漏。除了量化循环Angpt-2登记有轻微和严重脓毒症的病人,他们测试的影响人类感染性血清EC的形态结构在体外。事实上他们发现循环Angpt-2高架在败血症的病人和与氧化PaO失败表示2/ FiO2比率低于200(定义为ARDS)。对比研究后更多的患者Angpt-2没有与APACHEⅱ评分,尽管趋势Angpt-2水平较高患者一个APACHE II评分> 25。在体外实验与EC首次显示,细胞孵化与败血症的病人血清诱导肌动蛋白纤维和细胞间隙形成压力。重组Angpt-2就足以重现他们早期的发现与败血症的血清。他们得出的结论是,Tie2信号可能是由于过多的循环Angpt-2受损,从而导致Rho-kinase激活和MLC-p,最终的结果是EC收缩,形成的差距,破坏屏障的完整性(36,49]。这个里程碑式的论文开始拍摄不同群体评估全球生物标志物在脓毒症组。
我们自己组量化Angpt-2感染性ICU患者入院时去医院加护病房。所有患者有一个侵入性血流动力学监测是由脉冲轮廓的连续心输出量(山顶、推进、德国慕尼黑)系统来测试假设如果高Angpt-2水平与血流动力学参数和代理人血管渗漏的肺血管外的水指数(EVLWI)。符合之前的报道Angpt-2浓度越来越高在地层的脓毒症综合征(即。健康对照组,ICU病人没有脓毒症,患者脓毒症和脓毒性休克患者)。此外,Angpt-2与代理相关肺功能障碍(PaO的标志2/ FiO2乳酸)和组织缺氧(血清)。令人惊讶的是,没有包括EVLWI Angpt-2和任何血流动力学参数之间的联系。
同样van der Heijden等人发现EVLWI和Angpt-2之间没有联系,这可能表明,本方法的局限性来检测机械通气患者的渗透率。评估与67年Gallium-labelled转铁蛋白方法van der Heijden等人发现了一个相关性肺指数和循环Angpt-2泄漏(44]。在多元回归模型Angpt-2入学水平超过了沙发和APACHEⅱ评分和30天的生存是一个独立的标志41]。
这一点,目前还不清楚如果海拔循环Angpt-2只是一个附带现象,否则激活内皮细胞(如白细胞介素)或如果它确实是一个直接后果的脓毒性刺激。然而,我们观察到健康志愿者接受一个很小的剂量LPS导致大幅增加的循环Angpt-2小于2小时之内,甚至之前的一些传统的促炎细胞因子的释放,使内皮Angpt-2直接释放在LPS刺激可能(51]。
最近出版的大型临床试验进一步证明Angpt-2潜在的有前途的生物标志物的严重程度和死亡率的预测略有不同的急性肺损伤(ALI)患者(52- - - - - -54]。Calfee和同事包括一个令人印象深刻的931 ALI患者的传染性和非传染性的起源在他们的研究(52]。在non-infection-related阿里,更高的基线Angpt-2水平与死亡率的增加密切相关。令人困惑的是,在感染相关性阿里没有Angpt-2幸存者和nonsurvivors之间不同基线值。这一发现与先前的研究相比,基线Angpt-2一直在脓毒症(即与结果。阿里,感染)-相关。Calfee和同事讨论一个光谱偏差或不同以往的研究等离子体样品的时间作为一个可能的原因。
昂和他的同事发现,在2010年,这一前瞻性研究的比例Angpt-2 Angpt-1并预测56 ALI患者的死亡率,而其他因素内皮标记(il - 6、引发、vWF、thrombomodulin、蛋白质c, icam-1)没有(54]。鉴于Angpt-1 Tie2对立的概念以及Angpt-2这种方法使用两个循环配体之间的比率是特别有趣的,值得认真进一步分析。
急性肝功能衰竭(ALF)是一个关键的条件与严重的炎症反应经常导致大量血管渗漏。我们假设Angpt / Tie2系统可能参与这个过程。事实上,我们发现Angpt-2水平noninfection相关主要阿尔夫患者与疾病的严重程度相关。后来移植患者免费恢复较低水平的Angpt-2那些达到死亡的复合端点或紧急肝移植。更有趣的是,Angpt-2被确认为一个独立的预测因子的复合终点。在体外研究突显了Angpt-2释放从肝脏的假说55]。
在一起,这些结果从不同的临床和实验研究证明Angpt-2作为内皮生物标志物的潜在疾病的严重程度和结果预测危重病人。然而,前瞻性试验(特别是在脓毒症)非常希望建立Angpt-2测量供临床使用。
5。操纵Tie2受体作为一个公认的治疗策略
5.1。配体的角度来看
2005年,Witzenbichler等人在一个迷人的在活的有机体内实验Angpt-1保护作用的脂多糖(LPS)诱导内毒素休克。作为一个向量来实现高水平的循环Angpt-1他们使用一个adenoviral构造表达人类Angpt-1蛋白质(AdAngpt-1)或绿色荧光蛋白(AdGFP)作为控制治疗。左心导管术血流动力学功能评估严重抑郁症在AdGFP AdAngpt-1相比治疗老鼠。详细、平均动脉血压,心脏的收缩能力(初始速度−dP/dtmax),控制老鼠的心输出量相对较低。肺水含量和肺髓过氧物酶活动的活动作为参数的毛细管泄漏和肺部炎症也减少AdAngpt-1组。肺VCAM-1 LPS-induced表达水平的增加,ICAM-1, E-selectin标记的内皮炎症是AdAngpt-1老鼠明显低于对照小鼠。此外,AdAngpt-1老鼠的生存略优于控制老鼠(30%整体生存利益)。这些实验显示改善血流动力学功能,减少肺损伤,降低炎症反应伴随着一种改进AdAngpt-1治疗小鼠存活率。虽然adenoviral转导人类通常是不可行的,导致非常高的表达Angpt-1 (1 ug /毫升)作者展示了这里的潜在作用Angpt-1作为辅助剂治疗脓毒性休克(56),打开特定的脓毒症治疗的新途径。
2007年,梅等人为Angpt-1的防护潜力提供了进一步的证据。他们在一组显示在活的有机体内实验效果的间充质干细胞(MSC) overexpressing Angpt-1预防LPS-induced阿里的老鼠。MSC与或没有转染质粒含有人类Angpt-1基因(pAngpt-1)注射后的小鼠气管内的滴剂LPS诱导的阿里。两组显示,LPS-induced肺部炎症显著减少中性粒细胞和细胞因子的量化支气管肺泡空间。值得注意的是,奥巴马政府的MSC转染pAngpt-1导致几乎完全逆转LPS-induced肺研究进展,反映在减少IgM和白蛋白水平在支气管肺泡灌洗(BAL) [57]。这些结果强调的潜在细胞Angpt-1基因疗法治疗ALI / ARDS。
总之,移植的一个好处Angpt-1由不同的意思在活的有机体内已被证明的内毒素休克一方面和ALI / ARDS的另一方面。不幸的是,这些方法使用adenoviral基因转移或modified-stem细胞交货还没有可行的翻译在人类身上。
2009年,金等人确定的积极影响LPS-induced Angpt-1信号增加急性肾损伤使用一种稍微不同的方法。老鼠使用本机Angpt-1的工程变体,所谓Angpt-1与软骨寡聚基质蛋白(COMP Angpt-1),这是更有效的比本地Angpt-1磷酸化的Tie2。三天后COMP Angpt-1预处理小鼠与有限合伙人的挑战。LPS-induced急性肾损伤(AKI)改善COMP angpt1组可能改善肾和全身血流动力学造成的,所反映的增加肾血流量和平均动脉压。inulin-measured肾小球滤过率明显高于治疗组比对照组。再次,减少肾ICAM-1 VCAM-1蛋白质表达水平检测。此外,巨噬细胞浸润减少在COMP Angpt-1预处理小鼠(58]。这些结果显示Angpt-1信号的保护作用,在这种情况下的设计变化,COMP Angpt-1,对内毒素的安琪。类似的实验与救援程序COMP Angpt-1 LPS后注入模拟一个更现实的设定,但没有提供是非常可取的。
治疗调节Tie2磷酸化的另一种方法是政府的聚乙二醇7-mer HHHRHSF,最近被筛选噬菌体展示库绑定Tie2受体(59]。这种肽称为Vasculotide的聚氧化乙烯集群版(VT)并激活Tie2非常有效,超过72小时(60]。在人类微血管内皮细胞(HMVECs),我们可以表明,VT阻止形态endotoxin-induced差距的形成,功能单层阻力损失和标记的白蛋白的易位。这些体外研究结果与帕里克说的工作从2006年开始,显示一个类似的保护作用的重组Angpt-1内皮细胞完整性(36,50]。
从制药的角度VT可能持有承诺作为药物类化合物。因此,我们评估了VT在活的有机体内在endotoxemic阿里的典范。事实上,一个VT注入7小时前有限合伙人是足以防止肺血管渗漏的发展,通过伊文思蓝外渗。肺的老鼠接受有限合伙人和一个空的聚乙二醇骨干高了4倍增加染料外渗比治疗VT。VT内毒素预处理也改善了生存的41%被完全废除Tie2杂合的基因敲除小鼠(图2)。表明高特异性的Tie2 VT。救援尝试VT给有限合伙人管理后2小时显示只有33%的存活率提高的趋势。此外,超声心动图评估显示趋势也无显著改善心肌与VT(相关性能50]。这一发现不符Witzenbichler发现改善心脏的表现但可能解释为Angpt-1之间的差异和VT。再次,VT 7-mer,特别(也许只)结合Tie2。至少在体外,苏珊Dallabrida证明在2005年本地,全身Angpt-1也可以结合整合蛋白在心肌细胞从而提高收缩性的细胞类型(61年]。
(一)
(b)
在另一项研究我们自己的群Kumpers等人也提供了治疗潜力高的证据腹部VT的幼童腹壁薄弱小鼠脓毒症。他们最主要的发现是,预防以及治疗(即。,rescue) administration of VT was sufficient to reduce mortality in a clinically relevant experimental murine sepsis model [62年]。这两份报告提供证据的原则Tie2受体激动剂的潜在用途,VT,作为一个策略对血管渗漏从而改善器官功能和存活率在两个不同的模型小鼠脓毒症。
5.2。对手的角度
鉴于循环水平Angpt-2 (Tie2的天然拮抗剂)如此之高在不同人口败血症的临床问题如果Angpt-2直接导致脓毒症严重程度而不是“只是”被严重程度的一个标志。事实上,这个问题已经被问了很长时间但是没有回答满意”血管biology-sepsis社区。”
第一个原则Tie2功能丧失的实验已经证明由帕里克说2006年和同事提供。成年小鼠进行预处理通过腹腔注射与相对高剂量的Angpt-2或车辆。英里化验,伊文思蓝外渗技术,被用来量化血管渗漏。,染料(共价结合白蛋白)显示增强的泄漏与肺增加三倍和2倍增加肝脏Angpt-2挑战治疗小鼠与车辆控制(36]。这些结果是第一个在活的有机体内展示一个假定的机械作用Angpt-2破坏内皮的完整性。
菲德勒等人使用一个Angpt-2不足(−−)鼠标交互分析leucocyte-endothelial无菌性腹膜炎模型中的活体的显微镜。他们可以令人信服地证明Angpt-2不足导致减少相关粘附分子和顺向失败恪守白细胞(34]。此外,班达里等人发现在同一个全球Angpt-2基因敲除小鼠氧过多引起的阿里是一个Angpt-2驱动的过程,可以改善没有Angpt-2 [63年]。
除了这些报告到目前为止还没有发布到数据最终被证明是一种机械的作用Angpt-2开发插件的临床相关的脓毒症模型。
因此,我们设计了一系列的实验来调查Angpt-2在脓毒症的发病率和死亡率的作用。事实上,Angpt-2-deficient老鼠少了器官衰竭和生存利益超过40%在两个不同的小鼠脓毒症模型(败血症和幼童腹壁薄弱内毒素)最有可能通过改善关键Angpt-2-driven Tie2失活(64年]。此外,严重的形态变化诱导在EC文化通过coincubation血清从败血症的患者在治疗后完全可逆的Angpt-2 function-blocking抗体。这些在活的有机体内和体外实验提供证据表明Angpt-2直接导致脓毒症的不良结果。
最近PNAS的研究从戈什等人全面展示任何Tie2调制的潜在疗法的另一个模型是至关重要的疾病,也就是说,致命炭疽感染。临床上,炭疽热感染可怕的戏剧性的血管渗漏。因此,作者假设Angpt / Tie2系统可能参与了这一系统,发现调节Angpt-2疾病的小鼠和灵长类动物模型。他们使用两个不同的基因敲除模型和一个Angpt-2交付腺病毒(AdAngpt-1)证明机械Angpt / Tie2参与这一状况。有趣的是,不仅AdAngpt-1,而且还Angpt-2缺乏小鼠显示改善生存在一个100%致命炭疽热模型。再次证明原则Tie2缺陷小鼠更糟糕的结果使用低剂量的毒素65年]。
6。结论和未来的角度
在过去五年里,一些研究在全球范围内建立的角色提升循环Angpt-2严重疾病的生物标志物和结果的预测。尽管全球内皮激活Angpt-2的有前途的候选人还没有准备就绪。证明使用循环Angpt-2作为额外的常规诊断或预后测试大型前瞻性临床试验是必需的。在这种背景下,检验的角色平衡得到少的关注虽然理论上这种平衡似乎比绝对水平更重要。
Tie2激活结果的基本角色的改变竞争对手Angpt-1和Angpt-2重要疾病的各种实验模型已被证实由独立的团体。Angpt-2似乎是一种疾病中介直接导致发病率和死亡率。
不同Tie2操纵实验工具从论争的多肽抗体可用但没有男性进行测试。一系列的实验数据表明,一个外生Tie2激活以及Angpt-2策略不仅可以有效地抑制小鼠也普遍可行的男性。可能是抑制自然抑制剂(Angpt-2)可以合理预期恢复pre-sepsis Tie-2磷酸化水平而外生受体激活提供了更大的滴定控制,甚至使一个超过静Tie-2激活水平。
尽管删除活化蛋白C作为第一个(只)从市场特定的内皮针对脓毒症的治疗,其他潜在目标使脉管系统承诺的目标。
利益冲突
作者没有利益冲突。特别是,他们没有与任何商业金融关系身份在论文中提到的。