全 文 ：中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 45 卷 第 2 期 2014 年 1 月

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·综 述·
血管内皮细胞损伤模型及中药保护作用研究进展
马桂鑫，赵文文，陈修平*
中药质量研究国家重点实验室 澳门大学中华医药研究院 澳门大学，澳门特别行政区
摘 要：血管内皮细胞损伤参与了多种心脑血管疾病发生发展的病理过程。合适的内皮损伤模型是探讨内皮细胞损伤的分子
机制、筛选相关保护作用药物的重要工具。引起内皮损伤的因素众多，机制与病理意义各异。氧化低密度脂蛋白（ox-LDL）、
末端晚期糖基化终末产物（AGEs）、过氧化氢（H2O2）、同型半胱氨酸（Hcy）、血管紧张素 II（Ang II）等已被成功应用于
建立内皮细胞损伤模型。总结了目前最为常用的内皮细胞损伤模型。同时，对这些模型具有保护作用的中药进行概述，以期
为靶向内皮细胞的药物筛选以及相关中药的研究和开发提供参考。
关键词：内皮细胞；损伤模型；氧化低密度脂蛋白；末端晚期糖基化终末产物；过氧化氢；同型半胱氨酸；血管紧张素 II；中药
中图分类号：R285 文献标志码：A 文章编号：0253 - 2670(2014)02 - 0276 - 08
DOI: 10.7501/j.issn.0253-2670.2014.02.023
Research progress in injury model of vascular endothelial cells and protective
effect of Chinese materia medica
MA Gui-xin, ZHAO Wen-wen, CHEN Xiu-ping
State Key Laboratory of Quality Research in Chinese Medicine, Institute of Chinese Medical Sciences, University of Macau,
Macao, China
Key words: endothelial cells; injury model; oxidized low density lipoprotein; advanced glycation end products; hydrogen peroxide;
homocysteine; angiotensin II; Chinese materia medica

血管内皮细胞是覆盖于血管内膜表面的单层扁
平或多角形的细胞，在维持血管渗透性、传递血管
信息和分泌血管活性物质等方面起关键作用。内皮
细胞损伤在动脉粥样硬化、高血压、糖尿病、脑血
管疾病等病理过程中起着重要作用。
内皮细胞损伤模型是阐明内皮损伤机制、筛选
内皮保护药物的重要工具。目前，用于损伤模型制
备的内皮细胞主要有原代培养的内皮细胞和内皮细
胞株两类。前者是来源于实验动物（鼠、牛、猪等）
或者人的血管（如主动脉、冠状动脉、脑动脉、肺
动脉、脐静脉等），需原代分离培养，在体外只能传
非常有限的代数。其中，最为常用的是人脐静脉内
皮细胞（human umbilical vein endothelial cells，
HUVECs）。后者类似肿瘤细胞株，可传至多代，且
有商品化的可供直接使用，如 HUVEC-12、CRL-
1730、EA.hy926 等。ECV304 细胞也曾被认为是内
皮细胞，但最近研究显示，该细胞为膀胱癌细胞株[1]。
引起内皮细胞损伤的因素有多种，如氧化低密度脂
蛋白（oxidized low density lipoprotein，ox-LDL）、末
端晚期糖基化终末产物（advanced glycation end
products，AGEs）、同型半胱氨酸（homocysteine，
Hcy）、血管紧张素 II（angiotensin II，Ang II）、细菌
脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）、肿瘤坏死因子-α
（tumor necrosis factor alpha，TNF-α）、白细胞介素等。
目前常用的内皮细胞损伤模型正是利用这些损伤因
素所建立的。

收稿日期：2013-10-19
基金项目：国家自然科学基金资助项目（81160048）；澳门科学技术发展基金资助项目（021/2012/A1，077/2011/A3）；澳门大学研究基金资助
项目（MRG007/CXP/2013/ICMS）
作者简介：马桂鑫（1989—），男，中药学在读硕士，主要从事心血管药理学方面基础研究。
*通信作者 陈修平（1977—），男，博士，助理教授，博士研究生导师，主要从事心血管药理学、肿瘤药理学研究。
Tel: (0853)83974873 E-mail: xpchen@umac.mo
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1 ox-LDL 诱导的内皮细胞损伤模型
ox-LDL 是血浆中低密度脂蛋白（low density
lipoprotein，LDL）经过氧化修饰的产物。制备 LDL
可通过超速离心机密度梯度离心人血浆。LDL 氧化
修饰可通过细胞介导（生物氧化修饰）或过渡金属
离子、自由基等介导（化学氧化修饰）。其中利用
Cu2+等对 LDL 进行化学修饰是体外制备 ox-LDL 的
常用方法[2]。LDL 被氧化成 ox-LDL 后，其组成成
分和生物活性等发生很大变化，在动脉粥样硬化发
病过程中起着重要作用[3]。
ox-LDL 可以从多条途径直接或间接损伤血管
内皮细胞[4]。一是与其受体结合，上调相关基因及
蛋白表达。与 ox-LDL 结合的受体很多，但主要表
达于内皮细胞的是凝集素样 ox-LDL 受体 -1
（lectin-like oxidized low density lipoprotein receptor-
1，LOX-1）。LOX-1 是一种 II 型单链跨膜蛋白，属
C 型选择素家族，介导了 ox-LDL 诱导的内皮损伤：
诱导内皮细胞的凋亡、内皮细胞与单核细胞的黏附、
巨噬细胞转化为泡沫细胞、诱导产生金属蛋白酶降
解胞外基质蛋白等，在动脉粥样硬化的病理过程中
起着重要作用[5]。
ox-LDL 诱导的内皮细胞损伤模型，是最常用
的内皮细胞损伤模型之一。在体外损伤模型中，ox-
LDL 的质量浓度一般需要 50 μg/mL 以上。由于不
同实验室制备的 ox-LDL 存在异质性（氧化程度的
不同），ox-LDL 使用的浓度相差较大。ox-LDL 诱
导的内皮细胞损伤主要有坏死和凋亡 2 种，高质量
浓度（一般在 150 μg/mL 以上）的 ox-LDL 可直接
诱导内皮细胞坏死。ox-LDL 诱导的内皮损伤主要
是氧化损伤，ox-LDL 可通过结合 LOX-1，调节
NADPH 氧化酶、线粒体电子传递链等活性氧
（reactive oxygen species，ROS）源，诱导细胞内生
成大量 ROS。生成的 ROS 一方面可与 NO 结合，
生成过氧亚硝酸阴离子（ONOO−），降低 NO 浓度，
抑制血管舒张；另一方面，ROS 可作为第 2 信使调
节 p38 丝裂素活化蛋白激酶（p38MAPK）、磷脂酰
肌醇 3-激酶（PI3K）、细胞核因子-κB（NF-κB）等
信号途径引起内皮损伤[5-7]。最近研究显示，ox-LDL
也可诱导内皮细胞内质网应激和自噬[8]，后者被认
为是区别于凋亡和坏死的另一种细胞死亡方式。值
得一提的是，低浓度的以及低氧化程度的 ox-LDL
不但不引起内皮细胞损伤，却能促进其增殖、迁移
以及血管生成[9-11]，其主要机制是激活 DNA 结合抑
制子 1（Id1）和 p53[9]、调节 p27Kip1、激活 RohA[10]、
调节 PI3K/Akt/eNOS 通路[11]等。
研究发现，一些中药及其活性成分对 ox-LDL 诱
导损伤的血管内皮细胞有明显的保护作用，如银杏
叶提取物[12-13]、桔梗提取物以及桔梗皂苷 D[14-15]、石
榴皮提取物[16]、厚朴中的和厚朴酚和木兰醇[17]、芳
香植物中的丁香油酚[18]、大蒜提取物及其主要活性
成分 S-烯丙基半胱氨酸[19]、虎杖中的白藜芦醇[20-23]、
黄连中的小檗碱[24]、多种中药中的槲皮素和异鼠李
素[25]等。
2 AGEs 诱导的内皮细胞损伤模型
AGEs 是由还原性糖的醛基与蛋白质 N 端游离
氨基酸或赖氨酸残基的 ε 氨基团，经非酶促糖基化
反应形成的复杂混合物的统称。其生成过程主要是
蛋白质的氨基与还原糖的羰基在无酶条件下发生反
应，生成不稳定的薛夫碱（Shiff bases），后者重排
生成酮胺，即阿马多里（amadori），再经进一步脱
水、环化、氧化、重组，最终生成 AGEs。目前结
构较明确的 AGEs 成分有：戊糖苷素、交联素、Ncr
羧甲基赖氮酸、羧乙基赖氨酸等[26-27]。AGEs 是糖
尿病、心血管疾病发病的重要病理因子[28]。
目前认为，AGEs 主要通过与其细胞表面特异受
体——晚期糖基化终末产物受体（ receptor of
advanced glycation end-products，RAGE）相互作用产
生效应。RAGE 定位于细胞膜，是 I 型单次跨膜蛋白，
属免疫球蛋白超家族受体。AGEs 与受体结合后激活
多条信号转导通路：p44/p42 MAPK、P21ras、
P38MAPK、SAPK/JNK MAPKs、NF-κB、cdc42/rac、
PI3K、JAK/Stat、ROS 等[29-30]。AGEs 作用于不同类
型细胞可经由不同的通路诱导不同的生物学效应。
在体外实验中，AGEs 可通过还原糖（D-葡萄糖、
D-果糖、D-核糖、D-脱氧核糖等）与牛血清白蛋白
在 37 ℃避光孵育制备。通过检测 AGEs 的荧光强度
（Ex/Em，330 nm/416 nm）、游离氨基酸、游离胺量、
羰基量、果糖胺残基等对其进行化学表征[2]。与
ox-LDL 相比，AGEs 诱导损伤血管内皮细胞的效能
较低，大多在 100 μg/mL 以上方显示出较明显的作
用。其中的单体成分毒性相对较大，但分离、纯化
困难，目前研究较少。AGEs 诱导内皮细胞损伤的
机制主要是诱导内质网应激、影响内皮细胞迁移和
黏附、自噬、凋亡等。其中可通过 RAGE 依赖性和
非依赖性 2 条途径，诱导内皮 ROS 生成、增加丙二
醛（MDA）生成，升高细胞内 Ca2+浓度，降低 NO
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生成，调节 NF-κB、PI3K/Akt、p38MAPK 通路，
促进糖原合成酶激酶 3β（GSK3β）磷酸化等[31-37]。
研究发现，许多中药的有效成分对 AGEs 诱导
的内皮损伤有抑制作用，如葛根中的毛蕊异黄酮-
7-O-吡喃葡萄糖苷通过逆转 AGEs 诱导的 ERK1/2
激活和 NF-κB 磷酸化，抑制氧化应激、上调 Bcl-2
表达和下调 Bax、Bad 水平等抑制 AGEs 诱导的
HUVEC 凋亡[38]；葡萄籽原花青素提取物以及葡萄
籽原花青素 B2 通过激活过氧化物酶体增殖物激活
受体 γ（peroxisome proliferators-activated receptor
gamma，PPARγ）抑制血管细胞黏附分子-1（vascular
cell adhesion molecule-1，VCAM-1）表达、调节 Bax
与 Bcl-2 的比值、促进 GSK3β 磷酸化等保护 AGEs
诱导的内皮细胞损伤[37,39-41]。此外，藏红花中提取
的西红花酸[42]、虎杖中的白藜芦醇[39]等对 AGEs 诱
导的内皮细胞损伤也有保护作用。
3 H2O2 诱导的内皮细胞损伤模型
内皮细胞对氧化应激的损伤非常敏感，过量
ROS 的产生可导致细胞膜、蛋白质和核酸的氧化损
伤。H2O2 是内皮细胞产生的主要 ROS 之一。低浓
度的 H2O2 是维持内皮细胞生长和增殖的必要条件，
但是短时间内大量地生成 H2O2 则会引起内皮细胞
功能损伤。H2O2 很容易透过细胞膜，过量的 H2O2
可诱导内皮炎症、促进内皮细胞凋亡、促进单核细
胞的黏附、抑制 NO 的产生等[43-44]。
H2O2 对内皮细胞毒性较大，且由于来源方便、
价格低廉、损伤效果明显等优点，成为目前广泛应
用的研究氧化损伤的工具药物。内皮细胞对 H2O2
敏感，在微摩尔级浓度即可损伤内皮细胞。然而在
诱导内皮细胞损伤模型中，H2O2 浓度差别巨大，从
数十至数百甚至可达毫摩尔级别[45-47]。其原因部分
是由于实验条件尤其是孵育时间的不同（从数分钟
到 24 h 甚至更长）。不同的内皮细胞对其损伤的敏
感性差异较大也是可能的原因之一。此外，还可能
由于 H2O2 稳定性差，易于分解。故近年来也有采
用 较 稳 定 的 叔 丁 基 过 氧 化 氢 （ tert-butyl
hydroperoxide，TBHP）代替 H2O2 制备该模型。TBHP
损伤的机制基本与 H2O2相同，也主要是氧化损伤。
不少研究应用该模型时利用二氯二氢荧光素-乙酰
乙酸酯（DCFH2-DA）及其类似物作为 ROS 荧光探
针测定细胞内 ROS 的生成，这时需要注意 H2O2本
身就能强烈氧化 DCFH2-DA 成 DCF，产生强烈的荧
光[48]，可引起假阳性结果。
利用该模型评价中药保护作用的研究较多，余
甘果提取物在 EA.hy926 细胞中预孵育可明显降低
H2O2 诱导的细胞死亡，增加 ROS 生成、激活
PI3K/Akt 通路，但不影响 NF-κB 水平[47]。在人冠
状动脉内皮细胞，白藜芦醇抑制 H2O2 诱导的细胞
损伤同时增加谷氨酸半胱氨酸连接酶、谷胱甘肽过
氧化物酶、谷胱甘肽还原酶的蛋白表达以及谷胱甘
肽的量[49]。连翘中的金丝桃苷通过激活细胞外调节
蛋白激酶（ERK）、诱导 Bcl-2 表达、降低 Bax 水平、
抑制 H2O2 诱导的 HUVEC 凋亡[50]。在大鼠脑微血
管内皮细胞，丹酚酸B通过PI3K/Akt/Raf/MEK/ERK
途径保护 H2O2 诱导的细胞凋亡[51]。此外，川芎-当
归提取物[52]、丹参酮 IIA[53]、紫萍总黄酮[54]、表没
食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）[55]、槲皮素[55-57]、
水飞蓟宾[58]、淫羊藿苷[59]等在该模型中也显示出较
明显的保护作用。
4 Hcy 诱导的内皮细胞损伤模型
Hcy 是蛋氨酸代谢过程中的中间产物，是近年
来特别受重视的血管损伤因素之一。Hcy 血症是血
管内皮细胞损伤的独立危险因素。内皮细胞对 Hcy
损伤较为敏感，Hcy 内皮细胞损伤模型早在 20 世纪
80 年代初即有报道[60]。Hcy 抑制内皮细胞的生长以
及诱导其死亡等损伤机制复杂，可能涉及抑制
cyclin A 的转录以及通过抑制 DNA 甲基转移酶 1
（DNMT1）而抑制 DNA 甲基化[61]，通过促进类
花生酸的代谢及黄嘌呤氧化酶系统增加自由基
生成[62]、上调 Noxa 表达[63]、降低 NO 的生物有
效性[64]、通过 IRE1/TRAF2 通路激活 c-jun 氨基末
端激酶（JNK）和转录抑制子 ATF3/LRF1[65]等。最
新研究显示，Hcy 可通过低甲基化 p66shc 启动子的
特异 CpG 二核苷酸上调 p66shv 的表达（位点特异
性表观调节）诱导内皮功能障碍[66]；Hcy 可激活酸
性鞘磷脂酰胺通路[67]、诱导二甲基精氨酸甲基精氨
酸二甲胺 2（dimethylarginine dimethylaminohydro-
lase 2，DDAH2）启动子低甲基化诱导内皮细胞凋
亡[68]。此外，反应元件结合蛋白（CREB）通路介
导的果蝇同源蛋白 3（ tribbles related protein 3，
TRB3）被认为是 Hcy 阻滞细胞周期的关键分子[69]。
富含 S-烯丙基半胱氨酸的老年大蒜提取物
（aged garlic extract，AGE）可抑制高 Hcy 诱导的
NO 降低[70]；淫羊藿苷通过激活 PI3K/AKT-eNOS
信号通路延缓 Hcy 诱导内皮细胞衰老[71]；槲皮素通
过降低 MDA 的量、促进内皮素的释放、提高超氧
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化物歧化酶（SOD）活性和 NO 量以及调节 NF-κB 水
平等抗氧化、抗炎作用，抑制 Hcy 诱导的内皮细胞损
伤[72]。此外，丹参素[73]、大豆提取物[74]、银杏内酯
A[75]、黄芪及其主要成分黄芪皂苷[76-77]、红景天苷[78]
等对 Hcy 诱导的内皮细胞损伤均有保护作用。
5 Ang II 诱导的内皮细胞损伤模型
Ang II 是强烈的缩血管物质，在血管平滑肌细
胞，Ang II 通过其受体 AT1 介导，激活各种细胞内
的蛋白激酶，如受体或非受体酪氨酸激酶，包括表
皮生长因子受体（EGFR）、血小板衍生生长因子受
体（PDGFR）、c-Src、PYK2、FAK、JAK2；激活丝
氨酸/苏氨酸激酶，如丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）
家族、P70S6 激酶 Akt 蛋白/蛋白激酶 B 和各种蛋白
激酶 C 亚型等[79]。在内皮细胞，Ang II 可通过 AT1
和 AT2 诱导内皮细胞凋亡[80]。其损伤血管内皮细胞
的机制包括增加血管内皮细胞或其内膜的通透性以
促进脂质的沉积和有害物质的侵入；激活 NF-κB，
加重炎性反应[81]；激活细胞膜表面的烟酰胺腺嘌呤
二核苷酸/烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶，以及
NADPH氧化酶，促进ROS生成，诱导氧化应激[82-83]；
激活蛋白激酶 C 途径，促进内皮素 1 和依前列醇释
放[84]以及降低 NO 的量[80]等。
内皮细胞对 Ang II 敏感，纳摩尔级别 Ang II 即
可引起内皮细胞显著损伤。Ang II（1～100 nmol/L）
通过激活 p38 MAPK/HSP27 通路，时间和剂量依赖
性诱导 HUVEC 应力纤维的形成和通透性增加，这
可被 EGCG 所抑制[85]。绿茶多酚（GTP）和黑茶多
酚（BTP）通过下调 NADPH 氧化酶亚基 p22phox
和 p67phox 的表达，降低细胞内 ROS 的生成，改善
Ang II 诱导的牛颈动脉内皮细胞通透性[86]。在猪主
动脉内皮细胞，丹参酮 IIA 抑制 Ang II 诱导的 NO
生成减少和内皮型 NO 合酶（eNOS）表达降低[87]。
其他引起内皮细胞损伤的常见因子还有TNF-α、
LPS、线粒体电子传递链抑制剂鱼藤酮、谷氨酸等。
缺血、缺氧等也可被用来制备内皮细胞损伤模型，
其中 Z-藁本内酯[88]、灯盏花素[89]对 TNF-α 和谷氨酸
诱导的内皮细胞损伤有保护作用。
6 结语与展望
内皮细胞不再被认为是一层单单的细胞屏障，
而是参与了多种疾病的发生、发展的病理过程。内
皮细胞激活、功能失调和损伤可能是多种心脑血管
疾病尤其是动脉粥样硬化的重要始动环节之一。因
此，抑制内皮细胞损伤对防治心脑血管疾病具有重
要意义。多种因子诱导的内皮细胞损伤模型已广泛
应用于内皮细胞损伤机制的探讨和内皮细胞保护药
物的筛选。本文总结了目前常用的血管内皮细胞损
伤模型，制备这些模型的损伤因素均被证实与心血
管疾病的发生、发展具有密切联系，可较好地模拟
在体过程。体外实验中采用的损伤因子如 ox-LDL、
AGEs、H2O2、Hcy 等的浓度比临床病人血液中检测
到的浓度高很多。同时，这些模型具有相同的血管
内皮细胞损伤机制，如诱导 ROS 生成、抑制 eNOS
表达、降低 NO 产生，但也具有各自不同的特点和
优势。因此，可以根据不同的实验需求选取不同的
模型，以期达到较为理想的效果。同所有体外模型
类似，以上模型仅仅以内皮细胞为研究对象，均不
能全面地反映整个病变过程，故需要在体动物实验
的支持。中药是替代医学和补充疗法的杰出代表，是
药物发现的潜在源泉。诸多内皮细胞损伤模型为评
价中药的心血管药理学活性和寻找相关保护药物提
供了简便的方法。目前的研究显示很多的中药成分，
尤其是一些黄酮类化合物在这些模型中具有显著地
保护内皮细胞的作用。对这些有效成分的深入研究
将有助于阐释中药的传统功效，有助于阐明中药的
药效物质基础。
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