淺談血管老化

解剖學科 李亭輝副教授

心血管疾病是造成老年人死亡的主要原因之一，而動脈老化(arterial aging)被認為是決定心血管系統健康的關鍵臨床因素。隨著年齡增加，血管壁的結構和功能變化使血管容易受到疾病的侵襲，而隨著年齡而增加的氧化壓力(oxidative stress)及發炎反應(inflammation)是造成血管結構功能改變的基本機制。氧化壓力會破壞血管內皮細胞中的蛋白質、脂類、碳水化合物和 DNA，導致血管內皮細胞一氧化氮合成酶的表達及活性降低，以致內皮細胞血管舒張功能減弱，從而造成血管張力(vascular tone)變高。此外，老化的動脈壁表現出慢性、低度與「無菌性」發炎反應，所謂「無菌性」發炎反應其特點是沒有微生物感染，血管壁中很少或沒有發炎細胞的浸潤。這些因年齡增加而造成的氧化壓力及發炎反應上升會促使老化動脈中的內皮細胞衰老、凋亡和功能失調。此外，血管平滑肌細胞增生並從血管中層向內側遷移，造成血管壁增厚且分泌更多的促發炎因子和黏附分子。老化的血管壁還會發生細胞外基質纖維化、鈣化、糖氧化、澱粉樣變性和彈性蛋白碎裂。持續性的氧化壓力會引發發炎反應，而發炎反應會導致自由基產生增加，從而導致正常衰老過程中氧化壓力增加，造成惡性循環。

老化血管的特徵之一是血管壁會增厚。導管型動脈的增厚會伴隨著動脈僵硬度(arterial stiffness)的增加，而血管壁的僵硬度很大程度上取決於血管壁內的細胞外基質蛋白，尤其是膠原蛋白和彈性蛋白。膠原蛋白為血管提供拉伸強度，而彈性蛋白則賦予血管彈性。年輕健康的血管是富有彈性的，老化的血管會使膠原蛋白堆積和彈性蛋白降解，從而導致膠原蛋白/彈性蛋白比率升高。此外，高級糖化終產物(AGEs)會在代謝慢的膠原蛋白上逐漸累積，在膠原蛋白之間形成不可逆的交叉鏈接，使血管僵硬度變得嚴重。除此之外，慢性發炎也會促使血管平滑肌細胞轉變為成骨細胞(osteoblast)的可能性增加，血管管壁也逐漸沈積鈣離子，結果導致動脈彈性下降。

近年來我們實驗室發現一種分泌型糖蛋白牛奶脂肪球表皮生長因子 MFG-E8 在血管老化過程中扮演重要角色。MFG-E8 被認為在血管系統中能夠幫助清除凋亡的細胞，故有著抗發炎的功能。然而我們實驗室與美國國家衛生院都發現它在老化的血管中可以促進平滑肌細胞發炎及遷移，且可以促使平滑肌細胞發炎轉分化為成骨細胞，故而能造成血管鈣化。這和它在非老化的情況下所扮演的角色完全相反。這些研究有可能探索出新的分子機制，作為未來治療或預防老年血管疾病的目標。