王聰穎　殷 榮　李朝陽　高　琳

皮膚血管的發(fā)育及形成

王聰穎1，2殷 榮2李朝陽2高琳2

皮膚血管參與傷口愈合、炎癥反應(yīng)、免疫反應(yīng)、腫瘤發(fā)生及某些皮膚疾病，如血管瘤、毛細(xì)血管擴(kuò)張、銀屑病、硬皮病等生理病理過程，深入了解皮膚血管的發(fā)育和形成機(jī)制對(duì)皮膚相關(guān)疾病的研究及治療有著重要的意義。本文主要綜述了胚胎期皮膚血管的起源和形成以及結(jié)構(gòu)特征、皮膚血管形成以及動(dòng)靜脈分化過程中所涉及的調(diào)控機(jī)制及神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育和皮膚血管形成之間相互調(diào)節(jié)相互影響的關(guān)系，以加深對(duì)皮膚血管發(fā)育及血管形成的認(rèn)識(shí)。

皮膚血管； 動(dòng)靜脈分化； 神經(jīng)發(fā)育

血管發(fā)育及形成是一個(gè)重要的生物學(xué)現(xiàn)象，開始于胚胎早期，對(duì)胚胎成熟至關(guān)重要，同時(shí)對(duì)皮膚結(jié)構(gòu)及功能也起到重要作用。皮膚血管參與傷口愈合、炎癥反應(yīng)、免疫反應(yīng)、腫瘤發(fā)生等生理病理過程，在皮膚疾病，如血管畸形、血管瘤、毛細(xì)血管擴(kuò)張、銀屑病、硬皮病等中也有重要作用。本文主要概述了皮膚血管的發(fā)育及形成特點(diǎn)。

1　胚胎期皮膚血管發(fā)育［1］

血管是胚胎期最早發(fā)育的器官，對(duì)胚胎的成熟至關(guān)重要。以往的觀點(diǎn)認(rèn)為8周以內(nèi)的胚胎，皮膚中不存在血管。現(xiàn)在通過電腦重建技術(shù)與透射電子顯微鏡能夠在胚胎35～45天時(shí)觀察到以往沒有發(fā)現(xiàn)的血管結(jié)構(gòu)。電腦重建技術(shù)顯示胚胎期皮膚血管是由一或兩個(gè)與表皮平行的血管叢組成?在孕齡35～40天的樣本中內(nèi)皮細(xì)胞形成初步的單一血管平面，此時(shí)血管內(nèi)皮細(xì)胞已經(jīng)具有與成人基本相同的形態(tài)大小與功能結(jié)構(gòu)，但欠缺連續(xù)性?在孕齡50～75天胚胎發(fā)育形成兩個(gè)血管平面，它們相互交織形成初步的血管網(wǎng)，血管內(nèi)皮細(xì)胞不斷增殖和游走使較短的血管相互連接，血管壁不斷加厚?到孕齡60～80天基本形成了4層相互平行且與表皮平行的微血管網(wǎng)，血管的連續(xù)性得到改善。

新生兒的真皮下缺乏乳頭狀血管叢，由無序相互交通的毛細(xì)血管網(wǎng)代償性增加以完成其生理功能。出生后1周，相互交通的毛細(xì)血管叢開始退化并逐漸形成更有序的血管網(wǎng)。出生后2周，乳頭狀血管叢開始出現(xiàn)，但直到4～5周才能觀察到清晰明顯的結(jié)構(gòu)?到14～17周左右?guī)缀跛械男律鷥憾季哂型暾娜轭^狀血管叢結(jié)構(gòu)。新生兒血管的形成與改變非常明顯，在皮膚褶皺處更易觀察?？傮w來說，皮膚的血管發(fā)育主要發(fā)生在胚胎的前3個(gè)月，發(fā)育后的血管與成人相比，明顯缺乏或沒有基膜。

2　皮膚血管的形成

血管形成包括：血管發(fā)生（vasculogenesis，VG）和血管新生（Angiogenesis，AG）。血管發(fā)生是指在胚胎發(fā)育過程中由原始間質(zhì)細(xì)胞定向分化成內(nèi)皮祖細(xì)胞（EPCs）或成血管細(xì)胞（angioblasts）分化成為內(nèi)皮細(xì)胞，最終形成血管網(wǎng)的過程。其中血管內(nèi)皮生成因子受體2（VEGFR2）對(duì)于VG的調(diào)節(jié)起關(guān)鍵作用。較早就有文獻(xiàn)報(bào)道，基因敲除實(shí)驗(yàn)小鼠的VEGFR2可以造成胚胎早期血管島的形成缺陷，最終導(dǎo)致胚胎死亡［2］。血管新生是指新的血管從已有的血管產(chǎn)生，血管外基質(zhì)發(fā)生降解，血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖，遷移形成新的子代血管網(wǎng)絡(luò)［3］。這兩種血管新生的形式在胚胎發(fā)育過程中都存在，但是在成人體內(nèi)，血管形成主要是通過血管新生的方式來實(shí)現(xiàn)的。血管新生是一個(gè)重要的生物學(xué)現(xiàn)象，參與傷口愈合、炎癥反應(yīng)、免疫反應(yīng)、動(dòng)脈硬化癥、腫瘤發(fā)生等生理病理過程，尤其在許多皮膚疾病的發(fā)生發(fā)展中，如血管畸形、血管瘤、毛細(xì)血管擴(kuò)張、銀屑病、硬皮病等，具有重要作用。

血管新生是一個(gè)復(fù)雜的過程，受許多信號(hào)分子調(diào)控，如血管內(nèi)皮生成因子（VEGF）、血管生成素、成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子、血小板源性生長(zhǎng)因子（PDGF）等通過直接或者間接作用促進(jìn)血管生長(zhǎng)，并參與血管穩(wěn)定及形成［4］。血管新生主要在血管生長(zhǎng)因子的誘導(dǎo)下，細(xì)胞間連接重塑，基底膜退化，部分血管內(nèi)皮細(xì)胞極性發(fā)生改變形成頂端細(xì)胞。頂端細(xì)胞具有形成延伸性偽足的能力，并且介導(dǎo)血管芽的發(fā)生?其后相鄰的莖細(xì)胞的增殖能力，促使血管芽延伸形成管腔，同時(shí)募集周細(xì)胞。頂端細(xì)胞與莖細(xì)胞的選擇是一個(gè)動(dòng)態(tài)的競(jìng)爭(zhēng)過程，內(nèi)皮細(xì)胞動(dòng)態(tài)地競(jìng)爭(zhēng)形成頂端細(xì)胞。其關(guān)鍵的因素是頂端細(xì)胞與莖細(xì)胞間Delta-like 4（Dll4）/Notch所形成的旁側(cè)抑制信號(hào)通路［7-9］。功能性血管的最后形成，是頂端細(xì)胞生成的血管芽相互融合，進(jìn)而吻合成血管腔的過程。頂端細(xì)胞偽足上表達(dá)的內(nèi)皮鈣黏蛋白（VE-Cadherin）促進(jìn)頂端細(xì)胞的接觸。最終多個(gè)血管芽連接成血管網(wǎng)［2，10］新生成的血管進(jìn)一步進(jìn)行基底膜沉積和募集壁細(xì)胞，形成成熟的血管。其中血小板源性生長(zhǎng)因子B（PDGFB）及轉(zhuǎn)運(yùn)生成因子1（TGF1）的上調(diào)起重要作用［6，11］。

血管腔的吻合現(xiàn)有兩種假說：（1）血管內(nèi)腔由內(nèi)皮細(xì)胞相互接觸，在胞外頂端的胞膜處形成連接。（2）血管內(nèi)腔的形成首先通過內(nèi)皮細(xì)胞膜分泌小體或中央液泡的相互融合，再進(jìn)一步相鄰細(xì)胞中央液泡的融合而形成。其中，CD34-唾液黏蛋白、VEGF-A、beta1-整合素、Rasip1和Par3所介導(dǎo)的信號(hào)通路在血管內(nèi)腔的形成中起關(guān)鍵作用［2］。

3　皮膚動(dòng)靜脈分化

在完成血管生成和新生后隨之而來的就是動(dòng)靜脈分化。真皮組織中的微動(dòng)脈和微靜脈來自于共同的血管起源，最開始認(rèn)為影響動(dòng)靜脈分化的主要因素是血液動(dòng)力學(xué)［12］，但是對(duì)早期胚胎發(fā)育進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，EphrinB2能夠在小鼠血液循環(huán)開始前特異的表達(dá)于動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞，而EphB4則在靜脈中高度表達(dá)，證明在血管分化以前動(dòng)靜脈的區(qū)分已經(jīng)明確并且可進(jìn)行標(biāo)記，同時(shí)動(dòng)靜脈分化是一個(gè)受多種因素影響的復(fù)雜過程［11］。

動(dòng)靜脈的分化發(fā)生于胚胎的早期。在動(dòng)脈的分化過程中，轉(zhuǎn)錄因子E-twenty six（ETS）、GATA、Kruppel-like factor（Klf）、Homebox、FOX等起關(guān)鍵作用。特別是ETS家族，在所有已確定的內(nèi)皮細(xì)胞相關(guān)的啟動(dòng)子和增強(qiáng)子都發(fā)現(xiàn)有ETS結(jié)合位點(diǎn)。有19種ETS轉(zhuǎn)錄因子在內(nèi)皮細(xì)胞中表達(dá)［13-15］。同時(shí)De Val等［16］發(fā)現(xiàn)，內(nèi)皮細(xì)胞中存在一個(gè)FOX：ETS的轉(zhuǎn)錄復(fù)合體，介導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞的特異性分化。在下一步的動(dòng)脈結(jié)構(gòu)形成中Shh作為第一個(gè)分子啟動(dòng)整個(gè)過程。Shh造成VEGF表達(dá)升高，從而導(dǎo)致Raf的升高，激活DII4依賴的Notch1/4的通路，表達(dá)Hey1，Hey2和Hes，形成動(dòng)脈。其中，Wnt和Sox17可以調(diào)控DII4的表達(dá)，而且Foxc1和Foxc2也可以調(diào)控Notch1/4信號(hào)通路［17］。在靜脈的發(fā)育過程中，轉(zhuǎn)錄因子核受體亞家族2（nuclear receptor subfamily 2，group F，member 2，NR2F2）起關(guān)鍵作用。NR2F2只在靜脈中表達(dá)，在動(dòng)脈中表達(dá)關(guān)閉［17］。基因敲除NR2F2使靜脈分子標(biāo)記表達(dá)降低，動(dòng)脈分子標(biāo)記表達(dá)升高［18］。NR2F2是許多靜脈分子標(biāo)記的調(diào)控因子，如EPHB4［18］。低水平的VEGF造成較低的Raf，從而抑制Notch信號(hào)通路，抑制內(nèi)皮細(xì)胞向動(dòng)脈分化，促進(jìn)靜脈的分化［17］。值得注意的是，ERK/MAPK促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞向動(dòng)脈分化，而PI3K/AKT則抑制內(nèi)皮細(xì)胞向動(dòng)脈分化而促進(jìn)靜脈分化［19-22］。

4　皮膚動(dòng)靜脈分化過程中的神經(jīng)支配

血管與神經(jīng)是機(jī)體的兩個(gè)相互獨(dú)立又互相調(diào)節(jié)和支配的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，幾乎同時(shí)平行存在于機(jī)體的每一個(gè)器官。那么他們的發(fā)育是相互獨(dú)立的還是相互協(xié)調(diào)的呢?最近的研究表明，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的血管發(fā)育過程中，神經(jīng)管發(fā)育所分泌的信號(hào)調(diào)控血管網(wǎng)絡(luò)的發(fā)生，形成與中樞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相并行的血管網(wǎng)絡(luò)，包括血腦屏障的形成。在肢體皮膚的血管網(wǎng)形成中，神經(jīng)釋放的信號(hào)調(diào)節(jié)動(dòng)脈的分化和血管在外周組織中的分支，形成血管與神經(jīng)的并行。而在心臟的發(fā)育過程中，血管網(wǎng)發(fā)育所釋放的信號(hào)介導(dǎo)著交感神經(jīng)末梢對(duì)動(dòng)脈平滑肌層的接觸和支配，并沿著循環(huán)系統(tǒng)形成平行的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)［23］。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)形成于妊娠早期的終末段，與血管形成幾乎同步，且動(dòng)脈分支伴隨著感覺神經(jīng)分布。在小鼠胚胎肢體皮膚的發(fā)育研究中發(fā)現(xiàn)，缺乏外周感覺及運(yùn)動(dòng)神經(jīng)的變異小鼠，血管結(jié)構(gòu)及動(dòng)脈分化異常，動(dòng)脈標(biāo)記表達(dá)減少?異常的周圍神經(jīng)分布則會(huì)引動(dòng)脈血管標(biāo)記表達(dá)增高，可見動(dòng)脈分化依賴于神經(jīng)的存在，這些神經(jīng)為新生動(dòng)脈血管網(wǎng)絡(luò)提供基礎(chǔ)［24］，這一過程中涉及到多種信號(hào)系統(tǒng)，其中起決定作用的是VEGF -A及Notch通路［25］。在體外實(shí)驗(yàn)中，另外一個(gè)有趣發(fā)現(xiàn)是血流對(duì)血管重構(gòu)及血管網(wǎng)絡(luò)形成起到重要作用，而神經(jīng)誘導(dǎo)信號(hào)（nerve-derived signals）則通過放大VEGF-A的作用對(duì)外周血管神經(jīng)并行結(jié)構(gòu)的形成及動(dòng)脈分化起到重要作用，這也許可以解釋為什么神經(jīng)常與動(dòng)脈血管伴行?同時(shí)還發(fā)現(xiàn)神經(jīng)誘導(dǎo)的CXCL12在外圍遷移的雪旺氏細(xì)胞中高表達(dá)，其受體CXCR4在早期的毛細(xì)血管叢中表達(dá)，這兩者的缺失均可以影響血管網(wǎng)及神經(jīng)血管并行結(jié)構(gòu)的形成，因此CXCL12/CXCR4信號(hào)是血管網(wǎng)絡(luò)形成的重要的細(xì)胞機(jī)制，更多研究認(rèn)為動(dòng)態(tài)的細(xì)胞及分子機(jī)制在神經(jīng)調(diào)節(jié)動(dòng)脈血管網(wǎng)形成中有潛在的作用。

綜上所述，皮膚血管的發(fā)育及血管形成是一個(gè)受多種因素影響，涉及多種信號(hào)通路的復(fù)雜的過程。深入了解其發(fā)育發(fā)生機(jī)制對(duì)皮膚相關(guān)疾病研究及治療有重要意義。

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（收稿：2016-02-05 修回：2016-03-1）

Characteristics of skin blood vessels'development and formation

WANG Congying1，2，YIN Rong2，LIZhaoyang2，GAO Lin2.
1 Company 12，Battalin 3，Cadet Brigade，the Forth Military Medical University Xi'an 710032，China? 2 Department of Dermatology，Xijing Hospital，F(xiàn)ourth Military Medical University，Xi'an，710032，China

GAO Lin，E-mail：gaolin@fmmu.edu.cn

［Abstract］The blood vessels involved in physiologically and pathologically processe of wound healing，inflammation，immune response，tumor and skin some disease，such as hemangioma and angiotelectasis，psoriasis and scleroderma.Therefore，understanding of the developmental and formation mechanisms of skin blood vessels is very critical for the researches and treatments of skin diseases.The characteristics of dermal vascular structures and distributions，the relationship between the origin and the structural characteristics of skin blood vessels in embryonic stage were reviewed in this paper in order to increase the knowledge of the development and formation of blood vessels.

skin blood vessels?vascular differentiation?neurogenesis

國(guó)家自然科學(xué)基金（編號(hào)：81301355）

1第四軍醫(yī)大學(xué)學(xué)員旅三營(yíng)十二連，西安，710032 2第四軍醫(yī)大學(xué)西京皮膚醫(yī)院，西安，710032

高琳，E-mail：gaolin@fmmu.edu.cn