白细胞跨内皮迁移(leukocyte transendothelial migration, TEM)是炎症募集、免疫监视和组织修复中的关键步骤。其本质并不是白细胞被动穿过血管壁，而是白细胞、内皮细胞、趋化因子、黏附分子和血流力学共同参与的分阶段调控过程。

        关键词：白细胞；跨内皮迁移；炎症募集；选择素；整合素；内皮细胞；趋化因子；血管通透性

1 白细胞跨内皮迁移的过程定位

1.1 炎症募集中的关键环节

        白细胞由循环血液进入组织，一般经历边集、滚动、激活、牢固黏附、爬行和跨内皮迁移等连续步骤。跨内皮迁移位于血管内黏附之后，是循环免疫细胞真正进入组织微环境的分界点。

1.2 生物学意义

        这一过程具有3个层面的意义：

（1）在感染和组织损伤时，将中性粒细胞、单核细胞和淋巴细胞定向募集到局部病灶。

（2）在稳态条件下，支持免疫监视和组织驻留免疫细胞更新。

（3）在病理条件下，若迁移过强或持续时间过长，可放大慢性炎症、自身免疫损伤和血管屏障破坏。

2 内皮活化与迁移许可环境

2.1 静息内皮与活化内皮的差异

        静息状态下，血管内皮更偏向抗黏附、低通透和低炎症表型。炎症因子如TNF-α、IL-1β、LPS或缺血再灌注刺激后，内皮细胞会上调E-selectin、P-selectin、ICAM-1、VCAM-1及多种趋化因子，从而由屏障维持状态转入募集许可状态。

2.2 趋化因子展示

        内皮表面并不是简单分泌趋化因子，而是通过糖胺聚糖等基质成分将趋化因子固定在腔面，形成对白细胞具有局部指向性的激活环境。因此，白细胞所感知到的并不是均匀浓度，而是受血流和内皮展示方式共同塑造的表面梯度。

3 滚动与初始捕获

3.1 选择素主导的初始接触

        白细胞在血流中首先依赖选择素系统实现减速和短暂黏附。内皮侧的P-selectin和E-selectin与白细胞表面的PSGL-1等糖基化配体结合，使白细胞在剪切力存在下形成可逆性黏附和滚动行为。

3.2 滚动的功能意义

        滚动并不是效率低下的过渡步骤，而是后续整合素活化的必要准备阶段。只有在减速并持续接触内皮表面的过程中，白细胞才有机会读取局部趋化因子信号，并将低亲和力整合素转变为高亲和力状态。

4 整合素激活与牢固黏附

4.1 Inside-out激活

        白细胞表面的趋化因子受体被激活后，可通过Rap1、talin、kindlin等分子促进整合素构象改变，从而增强其对配体的亲和力和聚集程度。这一过程被称为inside-out signaling，是白细胞由滚动转入牢固黏附的关键转换点。

4.2 主要黏附分子对

        白细胞牢固黏附主要依赖以下配对关系：

（1）LFA-1(αLβ2)与ICAM-1/ICAM-2。

（2）Mac-1(αMβ2)与ICAM-1及其他配体。

（3）VLA-4(α4β1)与VCAM-1。

        不同白细胞亚群对这些分子的依赖程度并不相同。例如，中性粒细胞更常依赖β2整合素系统，而单核细胞和部分淋巴细胞在特定炎症背景下对VLA-4/VCAM-1轴更敏感。

5 内皮表面爬行与穿越位点选择

5.1 黏附后的横向爬行

        白细胞完成牢固黏附后，通常不会立即穿越内皮，而是在腔面沿内皮细胞表面进行横向爬行(intraluminal crawling)。这一过程多由Mac-1/ICAM-1等相互作用支持，其目的在于寻找更适合穿越的部位。

5.2 穿越位点的决定因素

        白细胞优先选择何处穿越，取决于以下因素：

（1）内皮连接处黏附与连接分子的空间分布。

（2）局部趋化因子浓度和方向性。

（3）基底膜低表达区或许可出口位置。

（4）血流剪切力和周细胞覆盖状态。

        因此，跨内皮迁移并非随机钻出，而是白细胞在腔面信号整合后的定向选择行为。

6 旁细胞迁移与跨细胞迁移

6.1 旁细胞迁移

        旁细胞迁移(paracellular migration)是最常见模式，即白细胞经相邻内皮细胞连接处穿越。该过程涉及VE-cadherin暂时性解聚、PECAM-1、JAM-A、JAM-C、CD99和ESAM等连接区分子动态重排，同时内皮细胞通过肌动蛋白-肌球蛋白系统调节局部张力。

6.2 跨细胞迁移

        跨细胞迁移(transcellular migration)是指白细胞直接穿过单个内皮细胞胞体。这一路径相对少见，但在特定血流、内皮活化和白细胞类型条件下可显著出现。该过程常伴随内皮膜微区重组、杯状结构形成以及膜囊泡运输系统参与。

6.3 两种模式的研究意义

        旁细胞迁移与跨细胞迁移并不是互斥的固定分类，而是受细胞类型、炎症环境和组织床差异共同影响的两种输出模式。实验解释时，不能简单将某一模型中的观察结果推广到所有血管床。

表1 白细胞跨内皮迁移的主要阶段与关键分子

7 内皮细胞的主动参与机制

7.1 内皮主动应答

        跨内皮迁移并不是白细胞单方面推动内皮打开。内皮细胞在受到黏附和机械刺激后，会主动启动信号转导，包括Src家族激酶、Rho GTPases、Ca2+信号和肌球蛋白轻链磷酸化，从而重塑连接复合体和细胞骨架。

7.2 黏附分子簇集与信号平台形成

        ICAM-1和VCAM-1并不只是被动配体。它们在白细胞黏附后会发生簇集，形成富含ERM蛋白、actin和信号分子的黏附平台，增强白细胞停留、爬行和穿越效率。

7.3 屏障开放的局部性

        高质量的跨内皮迁移并不等于全局性屏障崩解。多数情况下，内皮细胞通过局部、短时和可逆性的连接松动来完成白细胞通行，同时尽量维持周边区域屏障完整性。若这一局部控制失败，则更容易出现明显血浆渗漏和组织水肿。

8 基底膜与周细胞层的限制作用

8.1 穿过内皮后的进一步迁移

        白细胞越过内皮单层后，仍需进一步通过基底膜和周细胞层。基底膜中并非所有区域都同样易于通行，laminin和collagen IV低表达区域常被认为是白细胞更易通过的出口位点。

8.2 周细胞的调节意义

        周细胞可通过影响基底膜结构、内皮稳定性和局部趋化环境，改变白细胞外渗效率。因此，在微血管研究中，仅观察内皮单层并不足以完整解释体内跨血管壁迁移过程。

9 不同白细胞亚群的迁移特征

9.1 中性粒细胞

        中性粒细胞是急性炎症中最典型的快速募集细胞，迁移速度快，对选择素和β2整合素依赖明显，且更常在急性炎症、感染和组织坏死早期大量进入病灶。

9.2 单核细胞

        单核细胞迁移更强调CCR2、VLA-4和VCAM-1等轴线，进入组织后可进一步分化为巨噬细胞或树突状细胞，因此其意义不仅在于进入，还在于后续命运转换。

9.3 淋巴细胞

        淋巴细胞跨内皮迁移具有更强的组织特异性和稳态监视特征。例如在高内皮微静脉中，其黏附和穿越逻辑与炎症性后毛细血管微静脉并不完全一致。

10 疾病中的跨内皮迁移异常

10.1 急慢性炎症

        在感染、败血症和急性组织损伤中，跨内皮迁移增强有助于快速防御；但在慢性炎症状态下，持续白细胞外渗会导致组织结构破坏和纤维化进展。

10.2 自身免疫与神经炎症

        多发性硬化、炎症性肠病、类风湿性关节炎等疾病中，异常白细胞跨内皮迁移是免疫细胞进入靶器官并维持局部炎症的重要基础。血脑屏障和肠黏膜血管内皮的特殊性，使这类疾病中的迁移机制更具研究价值。

10.3 肿瘤微环境

        肿瘤血管结构异常、黏附分子表达失衡和趋化因子网络改变，可同时影响抗肿瘤免疫细胞进入和促肿瘤炎症细胞募集。因此，跨内皮迁移并不是单纯越多越好或越少越好，而是决定哪类白细胞被招募进入肿瘤微环境。

11 实验研究中的关键读出

11.1 分子层读出

        常见指标包括E-selectin、P-selectin、ICAM-1、VCAM-1、PECAM-1、VE-cadherin及JAM家族分子的表达和定位变化。对白细胞侧，则常检测LFA-1、Mac-1、VLA-4及相关趋化因子受体状态。

11.2 动态行为读出

        在流动条件下的滚动速度、黏附细胞数、爬行距离、穿越时间和穿越方式，是跨内皮迁移研究中比终点计数更有信息增益的指标。

11.3 功能层读出

        常用实验包括：

（1）Transwell跨内皮迁移实验。

（2）流动腔室黏附和滚动实验。

（3）活细胞成像观察旁细胞或跨细胞迁移。

（4）内皮通透性测定和TEER分析。

（5）内皮连接蛋白免疫荧光定位分析。

表2 白细胞跨内皮迁移研究中的常用实验读出

12 白细胞跨内皮迁移相关产品

表3 白细胞跨内皮迁移相关连接重塑与整合素检测产品表

表4 白细胞跨内皮迁移相关整合素阻断产品表

        白细胞跨内皮迁移的核心，不在于把它理解为单一步骤的外渗事件，而在于认识到它是由血流环境、白细胞活化、内皮应答、连接重塑和基底膜穿越共同组成的分阶段过程。

参考文献

[1] Wong CH, Heit B, Kubes P. Molecular regulators of leucocyte chemotaxis during inflammation. Cardiovasc Res. 2010;86(2):183-191.

[2] Lakshmikanthan S, Sobczak M, Chun C, et al. Rap1 promotes VEGFR2 activation and angiogenesis by a mechanism involving integrin avß3. Blood. 2011;118(7):2015-2026.

[3] Nunes KP, Rigsby CS, Webb RC. RhoA/Rho-kinase and vascular diseases: what is the link? Cell Mol Life Sci. 2010;67(22):3823-3836.

[4] Fernandez-Borja M, van Buul JD, Hordijk PL. The regulation of leucocyte transendothelial migration by endothelial signalling events. Cardiovasc Res. 2010;86(2):202-210.

[5] Woodfin A, Voisin MB, Imhof BA, Dejana E, Engelhardt B, Nourshargh S. Endothelial cell activation leads to neutrophil transmigration as supported by the sequential roles of ICAM-2, JAM-A, and PECAM-1. Blood. 2009;113(24):6246-6257.

[6] Yang L, Kowalski JR, Zhan X, et al. Endothelial cell cortactin phosphorylation by Src contributes to polymorphonuclear leukocyte transmigration in vitro. Circ Res. 2006;98(3):394-402.