張美華 張偉 蓋凌 張艷萍 賈頤舫

1997年，Asahara等［1］首次發(fā)現(xiàn)人體外周血中存在能分化為血管內(nèi)皮細(xì)胞的前體細(xì)胞，將其命名為血管內(nèi)皮祖細(xì)胞(endothelial progenitor cells，EPCs)。隨后，人們對(duì) EPCs進(jìn)行了大量的研究。內(nèi)皮祖細(xì)胞不僅參與胚胎期的血管發(fā)生，而且在成體的血管生長(zhǎng)發(fā)育中發(fā)揮重要作用，對(duì)于創(chuàng)傷修復(fù)、缺血性疾病的治療以及腫瘤的靶向治療具有重有意義。動(dòng)脈粥樣硬化是一種漸進(jìn)的、復(fù)雜的、動(dòng)脈壁慢性炎癥反應(yīng)過(guò)程，是心腦血管系統(tǒng)常見(jiàn)疾病。正常情況下，血管內(nèi)皮產(chǎn)生和分泌血管活性物質(zhì)調(diào)節(jié)血管舒縮，保護(hù)血管壁免受炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)，抑制血栓形成和血管平滑肌增殖。諸多因素引起的內(nèi)皮細(xì)胞損傷和功能異常是動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生的始動(dòng)環(huán)節(jié)，受損內(nèi)皮細(xì)胞的修復(fù)對(duì)于動(dòng)脈粥樣硬化病變的發(fā)生和發(fā)展至關(guān)重要。內(nèi)皮祖細(xì)胞因參與受損內(nèi)皮的修復(fù)和血管新生，可能在動(dòng)脈粥樣硬化病變發(fā)展過(guò)程中起著重要作用。我們對(duì)內(nèi)皮祖細(xì)胞與動(dòng)脈粥樣硬化相關(guān)性的研究進(jìn)展作一綜述，初步探討內(nèi)皮祖細(xì)胞在治療動(dòng)脈粥樣硬化中的可能機(jī)制和潛在危險(xiǎn)。

1 EPCs的來(lái)源和生物學(xué)特征

研究表明，EPCs和造血干細(xì)胞來(lái)自共同的中胚層前體細(xì)胞─成血管細(xì)胞(hemangioblast)。出生后的機(jī)體，EPCs主要定居于骨髓，在某些生理、病理狀態(tài)下，可從骨髓釋放出來(lái)進(jìn)入外周血循環(huán)。目前，人們已經(jīng)從胎肝、臍帶血、脂肪組織、心肌組織、血管內(nèi)膜、骨骼肌、脾臟、小腸等分離出EPCs［2-3］，為EPCs的研究和應(yīng)用提供了廣泛的細(xì)胞來(lái)源。然而，關(guān)于EPCs的表面標(biāo)志尚存在爭(zhēng)議。2000年Gehling等［4］將同時(shí)具有 CD34、AC133、VEGFR2這 3種表面標(biāo)志的細(xì)胞稱為早期的功能性血管EPCs。2003年Fujiyama等［5］提出EPCs來(lái)源于單個(gè)核細(xì)胞或者CD14+的單核細(xì)胞。還有學(xué)者從CD34+/CD45-的細(xì)胞群中分離出 EPCs［6］。Fadini等［7］最近的研究提出，CD34+/VEGFR-2+細(xì)胞群可以包括不同階段的EPCs。此外，研究表明，存在兩種類型的EPCs，即早期EPCs和晚期EPCs。早期EPCs主要通過(guò)分泌血管生成因子發(fā)揮促血管新生的作用;晚期EPCs具有高增殖分化潛能，可以通過(guò)分化為成熟內(nèi)皮細(xì)胞的方式參與血管的新生［8］。同時(shí)移植兩種類型的EPCs可產(chǎn)生協(xié)同作用，更好地發(fā)揮促進(jìn)缺血區(qū)血管新生的作用。

2 EPCs在動(dòng)脈粥樣硬化治療中的應(yīng)用

2.1 EPCs與受損內(nèi)皮修復(fù)

高血壓、高血脂、吸煙、肥胖等危險(xiǎn)因素引起的血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷和功能障礙在動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中扮演了重要角色。受損內(nèi)皮單層的修復(fù)和重建是預(yù)防動(dòng)脈粥樣硬化斑塊形成的必要條件。EPCs在損傷部位分化為成熟的血管內(nèi)皮細(xì)胞，對(duì)于內(nèi)皮重建意義重大。研究發(fā)現(xiàn)，動(dòng)脈粥樣硬化患者血循環(huán)和骨髓EPCs的數(shù)量和質(zhì)量都明顯降低。傳統(tǒng)的危險(xiǎn)因素如高血壓、高血脂、糖尿病、吸煙等都可不同程度影響EPCs數(shù)量和質(zhì)量，而多種治療藥物如他汀類藥物、羅格列酮等均能增加EPCs的數(shù)量和質(zhì)量［9］。因此，我們有理由認(rèn)為，各種危險(xiǎn)因素在造成內(nèi)皮損傷的同時(shí)也損害EPCs的修復(fù)能力。研究表明，從骨髓中動(dòng)員出的EPCs歸巢到經(jīng)球囊拉傷的小鼠頸動(dòng)脈損傷處，促進(jìn)了剝脫內(nèi)皮的修復(fù)［10］。Wassmann 等［11］通過(guò)頸靜脈注射 EPCs和單核細(xì)胞治療內(nèi)皮功能障礙的大鼠，1周后發(fā)現(xiàn)內(nèi)皮依賴性血管舒張功能明顯改善，一氧化氮合酶(eNOS)的活性明顯升高。一氧化氮釋放增多可以反過(guò)來(lái)促進(jìn)EPCs的增殖和分化，45 d后受損內(nèi)皮功能明顯改善。此外，受損的內(nèi)皮細(xì)胞還可通過(guò)分泌基質(zhì)衍生因子-1(stromal cell derived factor-1，SDF-1)等細(xì)胞因子，促進(jìn)自體骨髓EPCs的動(dòng)員。同時(shí)，內(nèi)皮細(xì)胞凋亡小體也有促進(jìn)EPCs增殖的作用。另一方面，歸巢到受損部位的EPCs可以通過(guò)旁分泌的方式釋放血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascularendothelial growth factor，VEGF)、成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子、肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子、表皮生長(zhǎng)因子等細(xì)胞因子，刺激損傷周圍的內(nèi)皮細(xì)胞增殖，進(jìn)一步修復(fù)受損的血管內(nèi)膜［12］。綜上所述，循環(huán)EPCs構(gòu)成了內(nèi)皮細(xì)胞的儲(chǔ)備池，一旦內(nèi)皮細(xì)胞受損，循環(huán)EPCs便可分化、增殖，替代損傷凋亡的內(nèi)皮細(xì)胞，保持內(nèi)皮系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的完整。由此看來(lái)，改善循環(huán)EPCs的功能狀況可作為動(dòng)脈粥樣硬化治療的新方向。

2.2 EPCs與動(dòng)脈粥樣硬化斑塊發(fā)展

內(nèi)皮損害后，血管內(nèi)膜通透性增高，大量的炎性因子和單核細(xì)胞以及平滑肌細(xì)胞在內(nèi)皮下吞噬脂質(zhì)形成泡沫細(xì)胞，進(jìn)而粥樣斑塊形成。血管平滑肌細(xì)胞的大量增殖并進(jìn)入血管內(nèi)膜是動(dòng)脈粥樣硬化的重要病理過(guò)程。研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)頸內(nèi)靜脈給予骨髓來(lái)源的EPCs延緩了apoE-/-小鼠動(dòng)脈粥樣硬化進(jìn)程，并減少了動(dòng)脈粥樣斑塊的面積［10］。然而Gorge等［13］通過(guò)研究提出，在apoE-/-小鼠模型中脾臟細(xì)胞來(lái)源的EPCs加速了動(dòng)脈粥樣硬化的形成，并且減少了斑塊穩(wěn)定性相關(guān)的基質(zhì)金屬蛋白酶等標(biāo)記物，導(dǎo)致斑塊不穩(wěn)定性增加。動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的不穩(wěn)定可增加心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)，而抑制斑塊內(nèi)的血管新生有利于斑塊的穩(wěn)定。EPCs強(qiáng)大的修復(fù)血管內(nèi)皮的作用可減緩動(dòng)脈粥樣硬化的進(jìn)程，而其促血管新生的作用卻不利于動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的穩(wěn)定。因此，在動(dòng)脈粥樣硬化的早期應(yīng)用EPCs治療可能避免其負(fù)面影響，取得更滿意的療效。

目前主要通過(guò)增加循環(huán)中EPCs的數(shù)量，增強(qiáng)其增殖、遷移、分化的能力使EPCs更好地發(fā)揮治療作用。首先，積極控制高血壓、高血脂、糖尿病、吸煙等引起動(dòng)脈粥樣硬化的危險(xiǎn)因素。這些危險(xiǎn)因素除了可以引起血管內(nèi)皮的損傷，加速炎癥反應(yīng)，而且可以降低循環(huán)EPCs的數(shù)量，損害EPCs的功能，從而進(jìn)一步加速內(nèi)皮的損傷。其次通過(guò)自體EPCs移植治療動(dòng)脈粥樣硬化。Ott等［14］發(fā)現(xiàn)，將體外擴(kuò)增的人EPCs移植入冠脈結(jié)扎的實(shí)驗(yàn)鼠體內(nèi)，可明顯改善心肌功能。臨床上通過(guò)EPCs移植治療冠狀動(dòng)脈粥樣硬化已經(jīng)獲得成功。同時(shí)，應(yīng)用EPCs動(dòng)員劑(如他汀類藥物)可通過(guò)PI3K/AKt途徑增加外周血中EPCs的數(shù)量和減緩EPCs的衰老，對(duì)保持血管內(nèi)皮的完整性、改善心肌梗死后的血液供應(yīng)、減小梗死面積具有積極作用。此外，將EPCs在體外經(jīng)基因修飾后重輸回體內(nèi)，使其到達(dá)病變組織后能表達(dá)特定的治療藥物分子并分泌細(xì)胞因子等生物活性物質(zhì)，可以在重建內(nèi)皮的同時(shí)對(duì)損傷后的血管病理生理反應(yīng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，達(dá)到更好的治療效果。易成剛等［15］從臍血中分離 EPCs，利用脂質(zhì)體介導(dǎo)VEGF165基因體外轉(zhuǎn)染EPCs，發(fā)現(xiàn)其增殖能力增強(qiáng);移植入裸鼠體內(nèi)可以促進(jìn)缺血皮瓣的血管新生，提高存活率。

3 EPCs在動(dòng)脈粥樣硬化治療中存在的問(wèn)題

盡管EPCs修復(fù)血管內(nèi)皮、參與血管新生的作用可以延緩動(dòng)脈粥樣硬化病變的進(jìn)程，利用EPCs來(lái)治療動(dòng)脈粥樣硬化有許多問(wèn)題尚待解決。最近的研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)通過(guò)高脂飲食誘發(fā)動(dòng)脈粥樣硬化的apoE-/-小鼠給予粒細(xì)胞集落刺激因子(granulocyte colony-stimulating factor，G-CSF)和粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子(granulocyte-macrophage colony-stimulating factor，GM-CSF)治療，加速了粥樣硬化的進(jìn)程［16］。EPCs可分為早期和晚期兩種類型:早期EPCs主要存在于骨髓中，可能來(lái)源于CD14+細(xì)胞，同時(shí)表達(dá)CD133、CD34、CD45，其增殖能力有限，在體外不能形成血管網(wǎng)絡(luò)，但可在新生血管的形成過(guò)程中發(fā)揮重要的旁分泌作用。晚期EPCs為早期EPCs遷移至外周血后分化而來(lái)，CD45、CD14、CD133等干細(xì)胞標(biāo)志逐漸消失，表達(dá)CD34、VEGFR-2等內(nèi)皮細(xì)胞的標(biāo)志物，具有較強(qiáng)的增殖活力，可形成血管網(wǎng)絡(luò)，與病理情況下內(nèi)皮細(xì)胞缺陷和血管發(fā)生關(guān)系更為密切。研究發(fā)現(xiàn)，早期EPCs可通過(guò)旁分泌作用釋放G-CSF、GM-CSF、成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子、表皮生長(zhǎng)因子、IL-8等，這些細(xì)胞因子不僅可以動(dòng)員EPCs，還可以動(dòng)員單核細(xì)胞、肥大細(xì)胞以及嗜堿性粒細(xì)胞等炎癥細(xì)胞。此外，早期EPCs分泌的成血管因子還可以促進(jìn)平滑肌細(xì)胞的增殖。然而，血管平滑肌細(xì)胞的增殖和表型轉(zhuǎn)化在心血管疾病的發(fā)生發(fā)展中起重要作用，是形成高血壓、動(dòng)脈粥樣硬化、經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入術(shù)后血管再狹窄等心血管疾病的共同細(xì)胞病理基礎(chǔ)之一［17］。大量炎癥細(xì)胞的聚集和平滑肌細(xì)胞的增殖可加速動(dòng)脈粥樣硬化的病變?；谝陨显蛞浦餐砥贓PCs治療動(dòng)脈粥樣硬化應(yīng)該是更好的選擇。EPCs加速動(dòng)脈粥樣硬化進(jìn)程的另一原因，可能與血小板有關(guān)［18］。內(nèi)皮的進(jìn)行性損傷可吸附大量血小板聚集。研究發(fā)現(xiàn)，血小板可以誘導(dǎo)EPCs分化為泡沫細(xì)胞，同時(shí)抑制EPCs向成熟內(nèi)皮細(xì)胞的分化。由于EPCs在不同的誘導(dǎo)因子作用下可以向不同的方向分化，部分EPCs可能分化為平滑肌細(xì)胞［19］。泡沫細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞的增殖促使粥樣斑塊形成。因此，消除血小板對(duì)EPCs的作用并減少EPCs向平滑肌細(xì)胞的分化對(duì)于應(yīng)用EPCs治療動(dòng)脈粥樣硬化具有積極作用。

4 前景與展望

EPCs能夠保持血管內(nèi)皮的完整性，具有取材方便，自體來(lái)源無(wú)免疫排斥，可以在體外擴(kuò)增并進(jìn)行基因修飾等優(yōu)點(diǎn)，能減少動(dòng)脈粥樣硬化患者的死亡率、改善其預(yù)后，對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化的治療具有積極作用，因而具有廣泛的研究前景。對(duì)于EPCs對(duì)粥樣斑塊穩(wěn)定性的影響尚需進(jìn)一步探討，此外，關(guān)于應(yīng)用EPCs治療主動(dòng)脈粥樣硬化的安全性還需要更深入的研究。

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