Vol.4 エキスパート版 血管内皮細胞とグリコカリックス

グリコカリックスは、グリコプロテイン（セレクチン、インテグリン、免疫グロブリンスーパーファミリーなど）、プロテオグリカン（シンデカン、グリピカンなど）、グリコサミノグリカン（ヘパラン硫酸、コンドロイチン硫酸、ヒアルロン酸など）で構成されます。グリコプロテインは細胞接着分子群です。シンデカン（1〜4）、グリピカン（1〜6）にはサブタイプが存在し、おのおのの血管内皮細胞貫通コア蛋白にヘパラン硫酸とコンドロイチン硫酸が付着します。ヒアルロン酸はコア蛋白に付着せず、周りを漂いまとわりつくように存在していますが、その受容体CD44で血管内皮細胞に固定されます。

・抗凝固、向線溶活性
プロテオグリカン/ヘパラン硫酸には生理的抗凝固因子であるアンチトロンビンとTFPIが付着しています。アンチトロンビンは凝固因子（トロンビン、TF/FVIIa、FIXa、FXa、FXIa、FXIIa）とカリクレインを、TFPIは凝固因子（TF/FVIIa、FXa）を阻害します。血管内皮細胞に発現するトロンボモジュリンはトロンビンと複合体を形成して、活性化プロテインCを介してFVa、FVIIIaを分解・阻害して凝固反応を制御します。Weibel-Palade小体から放出されるt-PAはプラスミノゲンをプラスミンに変換して線溶活性が亢進します。このように血管内は抗凝固・向線溶状態となり、さらにPGI2による血小板凝集抑制作用が加わり抗血栓性を維持しています。

生体侵襲刺激（PAMPs/DAMPs、炎症サイトカインなど）は血管内皮細胞にiNOS発現を誘導してNO 産生が亢進し、PGI2とともに血管を拡張します。同時にヒスタミン、ブラジキニンなどが血管透過性を亢進させ、さらに発痛により侵襲の存在を生体に知らせます。
引き続き白血球（図は好中球）および血管内皮細胞が活性化し、白血球が血管内皮細胞上を回転（rolling）・膠着（tethering）・接着（adhesion）し、その後血管外遊出（transmigration）しますが、この過程に細胞接着分子群（グリコプロテイン）が関与します。血管内皮細胞Weibel-Palade小体に貯蔵されているPセレクチンは刺激後数分で血管内皮細胞上に露出し、その後Eセレクチンが発現し4～6時間後に最高値となり、十数時間で免疫グロブリンスーパーファミリー（ ICAM-1 ICAM-1：intercellular adhesion molecule-1
細胞接着分子-1。免疫グロブリンスーパーファミリーに属するグリコプロテイン。 、 VCAM-1 VCAM-1：vascular cell adhesion molecule-1
血管細胞接着分子-1。免疫グロブリンスーパーファミリーに属するグリコプロテイン。 ）の発現が誘導されます。白血球上のLセレクチンは白血球活性化に伴い MMP9 MMP：matrix metalloprotease
好中球マトリックスメタロプロテアーゼ。特殊顆粒内に存在する。 で分解され脱落(shedding)します。白血球は細胞表面糖鎖 SLe^X SLe^X：Sialyl Lewis X
白血球表面糖鎖。 を介してPセレクチン・Eセレクチンと結合して回転を開始し、ケモカイン（IL-8、 MIP-1α MIP-1α：macrophage inflammatory protein 1α
マクロファージ炎症性タンパク質。ケモカインの一種。 など）で活性化したインテグリン（ MAC-1 MAC-1：Macrophage-1 antigen
マクロファージ抗原-1。細胞接着分子インテグリンの一種。 、 LFA-1 LFA-1：lymphocyte function associated antigen
リンパ球機能関連抗原。細胞接着分子インテグリンの一種で、リンパ球やその他の白血球上に存在する。 、 VLA-4 VLA-4：very late antigen-4
最晩期抗原-4。細胞接着分子インテグリンの一種。 ）を介してICAM-1、VCAM-1と結合・膠着し、血管内皮細胞へ接着していきます。接着した白血球は侵襲局所へ血管内皮細胞間隙から PECAM-1 PECAM-1：platelet endothelial cell adhesion molecule-1
血小板内皮細胞接着分子。免疫グロブリンスーパーファミリーに属する細胞表面レセプター。 を介して浸潤・遊出して侵襲（病原微生物など）と遭遇します。
炎症の三主徴は「白血球・血管内皮細胞活性化、血管拡張、血管透過性亢進」であり、これらが侵襲局所では「発赤・腫脹・疼痛・熱感」として発現し、全身へ波及すると「頻脈・頻呼吸・発熱・白血球増多」としてSIRSを呈します。

内皮細胞、基底膜、壁細胞（毛細血管では周皮細胞、その他では血管平滑筋細胞）、外膜が血管壁を構成しますが、壁細胞は内皮細胞を補強し安定化させる機能をもっています。血管内皮細胞間に細胞間隙が存在し、3つの細胞間接合（ AJ AJ：adherences junction
血管内皮細胞間隙接合を司る。 、 GJ GJ：gap junction
血管内皮細胞間隙接合を司る。 、 TJ TJ：tight junction
血管内皮細胞間隙接合を司る。 ）とグリコカリックスが血管透過性を制御しています。
正常酸素化では、ミトコンドリア呼吸の余剰酸素が PHD PHD: prolyl hydroxylase
HIF-1αを水酸化して、その分解に関与する。 と FIH FIH: factor inhibiting HIF-1α
HIF抑制因子。酸素依存性に機能し、正常酸素化ではHIF-1αのP300/CBPへの結合を阻害する。 に作用しこれらが正常に機能します。HIF-1αはPHD作用で水酸化し、 VHL VHL: von Hippel-Lindau protein
ユビキチンリガーゼと会合しHIF-1αをユビキチン化する。 ユビキチンリガーゼ作用を受けて ユビキチン化 ユビキチン化：Ubiquitination
特定のタンパク質にユビキチンが結合する反応。ユビキチン化されたタンパク質はプロテアソームによって認識され、分解を受ける。 （ユビキチンが結合）してプロテアソームで分解されます。さらにFIHがHIF-1αの核内P300/ CBP CBP: cytoplasmic polyadenylation element binding (CREB)- binding protein
転写因子CREBと共役して機能する遺伝子発現活性化因子。 への結合を阻害するために、HIF-1αによる低酸素応答遺伝子発現が制御されます。
Ang1は壁細胞（周皮細胞、平滑筋細胞）で産生・分泌され、Ang2は血管内皮細胞で産生されWeibel-Palade小体に貯蔵された後に放出されます。Ang1とAng2の受容体が血管内皮細胞に発現するTie2であり、おのおのTie2へ刺激・抑制情報を伝達します。Ang1はTie2に結合し、血管内皮細胞間隙で細胞間を架橋して接合し、さらにAng1はグリコカリックスとともにAJ構成蛋白のカドヘリン接着を促進して血管透過性亢進を制御しています。Ang1/Tie2は血管内皮細胞の組織因子発現、フォスファチジルセリンの血管内露出を制御して凝固を抑制しますが、接着分子発現制御による抗炎症作用も併せもち、血管の静的均衡維持に貢献しています。

DICではフィブリン血栓形成下の低酸素、組織酸素代謝失調によるミトコンドリア機能障害による低酸素、そして炎症に伴う細胞内酸素分圧低下によりPHDが機能せずHIF1αのプロテアソーム分解が減少して、その発現が増強します。核内移行したHIF1αはFIH作用低下に伴いP300/CBPを介してHIF1βと会合して低酸素応答遺伝子Ang2とVEGF発現を誘導します。両者は周皮細胞乖離を通じて生理的血管新生作用をもつのですが、DICでは過剰発現して血管透過性亢進、凝固・炎症反応亢進へ関与します。Ang2はTie2に結合して、細胞間隙のAng1/Tie2結合を脆弱化し、AJ構成蛋白のカドヘリン蛋白を細胞内移行させて細胞間隙開大が起こります。同様に、VEGFは VEGFR VEGFR：VEGF receptor
VEGF受容体。 2に結合してカドヘリンの細胞内移行を促進して細胞間隙を拡大します。さらに、グリコカリックスの分解・脱落による陰性荷電消失は活性化白血球の細胞間隙侵入を容易とし、プロテアーゼがカドヘリンを不安定化します。細胞間隙拡大は血管透過性亢進をきたし、アルブミン・水分に加えてアンチトロンビン、フィブリノゲンなどの漏出が起こります。
Ang2はAng1に拮抗して組織因子発現、フォスファチジルセリン露出、接着分子発現を増強して凝固炎症反応を促進します。HIF1αは白血球にも発現して炎症性サイトカイン産生、組織因子発現、NETs形成を促進していますが、血管内皮細胞ではPAI-1発現を誘導して線溶を抑制し、凝固制御因子TFPIやプロテインS発現を抑制する作用もあります。このように、炎症・低酸素連関はDICの発症に加えて悪化要因として重要な役割を担います。