內(nèi)皮祖細胞與腦血管疾病的研究進展

謝紅娜，趙中

(南京醫(yī)科大學附屬蘇州市立醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，江蘇蘇州215001)

·綜述·

內(nèi)皮祖細胞與腦血管疾病的研究進展

謝紅娜，趙中

(南京醫(yī)科大學附屬蘇州市立醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，江蘇蘇州215001)

內(nèi)皮祖細胞是血管內(nèi)皮細胞的前體細胞，它在某些情況下可以從骨髓動員到外周血參與血管的再生與修復，在腦血管疾病的發(fā)生和預后中起著重要作用。本文就內(nèi)皮祖細胞在腦血管疾病中的研究進展做一綜述。

內(nèi)皮祖細胞；腦血管疾病；中風；血管生成；神經(jīng)再生

內(nèi)皮祖細胞(Endothelial progenitor cells，EPCs)是血管內(nèi)皮細胞的前體細胞，亦稱為成血管細胞(Angioblast)，在生理或病理因素刺激下，可從骨髓動員到外周血，是能夠自我更新、增殖分化為內(nèi)皮細胞的多能祖細胞。它不僅參與了胚胎血管的生成，還參與了出生后血管的再生和受損后內(nèi)皮細胞的修復過程。EPCs的數(shù)量變化可反映血管內(nèi)皮受損的程度，是目前唯一可作為活體組織中反映血管內(nèi)皮損傷的直接而特異的標志物。

1 EPCs的表型

1997年Asahara等[1]首次利用免疫磁珠細胞從外周血中成功分離得到CD34+和KDR+血管內(nèi)皮生長因子受體(Vascular endothelial growth factor receptor，VEGFR)雙陽性的EPCs細胞。雖然對EPCs的表型鑒定仍存在歧義，但目前普遍認為CD34、CD133及KDR/FIk-1是骨髓中的內(nèi)皮祖細胞的表面標志，其進入外周血以后不成熟的造血前體標記EPCs CD133逐漸消失，CD34、KDR則逐漸表達。

2 EPCs的動員及其促進因素

內(nèi)皮祖細胞主要存在骨髓中，當內(nèi)皮祖細胞受到外界影響從骨髓達到外周血，逐漸遷移到缺血、損傷、腫瘤等組織中，稱為內(nèi)皮祖細胞的動員和歸巢。動員的初始步驟涉及到基質(zhì)金屬蛋白酶-9的激活。它可以催化膜結(jié)合配體轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙庑耘潴w。影響其動員因素包括：

2.1 內(nèi)源性因素及外源性細胞因子內(nèi)源性機體損傷如體內(nèi)缺血、血管損傷、燒傷等，可刺激內(nèi)皮祖細胞的動員。在血管損傷時，損傷組織釋放血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)及單核趨化蛋白-1(MCP-1)[2]、堿性成纖維因子(bFGF)等。此外，還有研究發(fā)現(xiàn)促紅細胞生成素(EPO)[3]、高密度脂蛋白(DL-L)[4]、年齡[5]、吸氧和運動對其也有刺激作用。

2.2 藥物近來發(fā)現(xiàn)阿司匹林對除了血小板聚集作用外，對EPCs也有一定作用。2011年徐明國等[6]用人血丙種球蛋白(IVIG)和阿司匹林(ASP)對川崎病患兒進行治療，證實IVIG和ASP治療可顯著改善川崎病患兒循環(huán)內(nèi)皮祖細胞的功能，并且其機制可能與腫瘤壞死因子-α(TNF-α)和超敏C反應蛋白(hs-CRP)的濃度降低有關。

目前不僅在動物實驗中，在腦血管疾病中也已有大量研究證實他汀不僅可以提高EPCs的數(shù)量、改善其遷移功能，也有研究顯示可以提高EPCs功能[6-12]。但是他汀類影響EPCs的數(shù)量和功能確切的機制不明。早期有文獻報道稱他汀類藥物可通過減少腫瘤壞死因子α[9]、調(diào)節(jié)內(nèi)皮祖細胞的周期基因的表達阻止EPCs的衰老[12-14]。其可能的機制是通過PI3K/Akt信號途徑增強EPCs增殖和遷移能力[13]。在Minami等[14]通過在冠狀動脈疾病中運用他汀類，顯示他汀類使EPCs的數(shù)量顯著增加與MicroRNA 221/222水平降低有關。最新研究[15]在糖尿病患者中發(fā)現(xiàn)基因MicroRNA-126通過也Ras/ERK/VEGF and PI3K/ Akt/eNOS途徑，影響EPCs的動員。血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制劑(ACEI)類藥物調(diào)控EPCs的粘附和凋亡及促進新生血管的形成以及抗氧化應激能力[16]。目前臨床上主要用于治療多種缺血性疾病的一些中藥，對EPCs也有一定作用。如：巴曲酶、人參皂苷Rg-1、葛根素、通心絡膠囊等活血化瘀藥物.

3 內(nèi)皮祖細胞在腦血管疾病中的研究

3.1 內(nèi)皮祖細胞在腦缺血及出血性疾病中的研究腦血管疾病已經(jīng)成為導致人類死亡的三大疾病之，無論是缺血性或出血性疾病，其主要的原因與動脈粥樣硬化有關，而許多研究也表明動脈內(nèi)膜損傷是動脈粥樣硬化的始動因素。研究顯示，EPCs可以明顯減輕頸動脈粥樣硬化板塊的形成和發(fā)展[17]。我們知道內(nèi)皮祖細胞參與了出生后的血管新生、血管損傷及炎癥損傷的修復、維持內(nèi)皮細胞的完整和血管的動態(tài)平衡；但是一些嚴重的血管內(nèi)皮損傷是不可逆轉(zhuǎn)的。另一方面，EPCs主要通過自分泌和旁分泌分泌些細胞因子，主要是VEGF和BFGF，使其發(fā)生血管再生并抑制內(nèi)膜過度增生。通過分泌神經(jīng)生長因子及神經(jīng)形成恢復神經(jīng)的功能[18-20]。血管的生長主要包括血管新生和血管發(fā)生兩種形式。

鑒于EPCs的功能，已有臨床研究[21]顯示在缺血性血管疾病中，內(nèi)皮祖細胞的數(shù)量明顯增多，并動員其到損傷的局部組織，使其建立有效地側(cè)支循環(huán)，明顯改善其血流供應。Fan等[22]通過被閉塞大腦中動脈裸鼠，制造腦缺血動物模型證實，EPCs可促進腦缺血區(qū)的新生血管形成，促進了腦組修復，增強了神經(jīng)的發(fā)生及其功能的恢復。在急性腦梗死者中外周血循環(huán)內(nèi)皮祖細胞的增加與良好的預后相關，并與腦梗死體積呈負相關，這提示其參與了腦梗死后的神經(jīng)修復[20]。目前，已經(jīng)有大量的實驗證實，將EPCs種植在支架或者生物工程血管以產(chǎn)生有生物活性的內(nèi)皮層，可以提高血管舒張功能，延長移植血管的開通，預防支架的血栓形成和再狹窄。所以對于腦血管疾病需要植入支架患者，植入EPCs將大大提高患者的生存率，預防支架血栓形成和再狹窄。公認的高血壓、高血糖、高血脂等血管危險因素，與循環(huán)EPCs水平呈負相關。但是有研究顯示[23]高血壓腦出血急性期患者EPCs數(shù)目增多，粘附、遷移的功能增強。機制可能與某些應激狀態(tài)下，機體釋放某些因子(如VEGF mRNA蛋白增高)促進內(nèi)皮祖細胞的動員和功能有關。

除此以外應用藥物EPCs的動員來治療腦血管也應很有前景。如上述所講一些藥物可以一種新的作用機制來應用于缺血性腦血管疾病，并且他汀對EPCs動員作用，獨立于對血脂水平的影響[8]。同樣對有高血壓病患者如無ACEI類禁忌證可作為首選降壓。

另外研制出新的特異性針對EPCs動員的藥物也許確實是一種受益匪淺的舉措。將這些特異性藥物應用于腦血管疾病患者，可明顯改善神經(jīng)功能，減輕后遺癥，降低致殘、致死率。當然除了藥物，已經(jīng)有大量臨床動物實驗把EPCs直接移植到缺血組織中，如用臍血內(nèi)皮祖細胞治療糖尿病下肢缺血來改善缺血組織的血管形成，以及減少缺血組織壞死的研究[24]。我們可以利用基因治療使內(nèi)皮祖細胞高表達血管新生誘導因子，從而充分發(fā)揮EPCs的治療作用。有研究[25]利用大鼠制造膠質(zhì)瘤動物模型，證實了EPCs作為基因治療的載體應用于膠質(zhì)瘤的基因。故也許用EPCs轉(zhuǎn)染促進血管形成的誘導因子會是治療腦血管疾病中值得期待的嘗試。

3.2 顱內(nèi)動脈瘤與內(nèi)皮祖細胞顱內(nèi)動脈瘤是由于局部血管異常而產(chǎn)生的腦血管瘤樣突起，其具體發(fā)病機制尚不明確，但其內(nèi)膜功能被破壞被認為是動脈瘤的始動因素[26]?；|(zhì)金屬蛋白酶9(MM-9)被認為可降解內(nèi)彈力層及動脈內(nèi)膜，從而直接導致動脈瘤生成。以下幾個研究中MM-9均增高。徐勇等[27]選用大鼠動物模型，誘導頸內(nèi)動脈瘤，通過測量各組血壓及動脈瘤的大小，以及PT-PCR檢測Willis環(huán)相關基因表達，其結(jié)果提示MM-9表達增高，循環(huán)內(nèi)皮祖細胞數(shù)量顯著低于正常對照組，證實了內(nèi)皮祖細胞可以降低大鼠腦動脈瘤的發(fā)生以及延緩其進展。由此可以看出也許EPCs的降低可能是動脈瘤生成的一個重要因素。但是EPCs對顱內(nèi)動脈瘤的影響機制尚不清楚。有人認為其可通過對腦動脈瘤的血管分流而早期治愈動脈瘤[28]。所以如何把EPCs運用于動脈瘤的治療，對其將是一個新的靶點。

3.3 煙霧病與內(nèi)皮祖細胞Takecchi和Shimizu首先報道了煙霧病(Moyamoya disease)。其又稱自發(fā)性Willis環(huán)閉塞癥，是一種慢性進行性閉塞性腦血管疾病，以雙側(cè)頸內(nèi)動脈末端和大腦前動脈或大腦中動脈近端狹窄或閉塞，伴腦底部異常血管網(wǎng)形成為特點。腦血管造影顯示煙霧病患者腦底部異常增生的血管網(wǎng)形狀如同吸煙時噴出的煙霧，故稱其為“煙霧病”。1969年，日本學者第一次將這種現(xiàn)象命名為“MOYAMOYA”。

煙霧病中EPCs的數(shù)目明顯高于動脈粥樣硬化性腦血管疾病或是健康人[29]。Mao等[30]研究顯示EPCs在煙霧病中新血管形成有重要作用，其機制可能為煙霧病患者血清中多種細胞因子含量增加有關，如VEGF、MCP-1等[2]，而上述幾種因子已被證實與內(nèi)皮祖細胞聚集關系密切。另外，通過對未進行手術治療的煙霧病兒童與健康兒童的研究[5]，對比分析發(fā)現(xiàn)患兒中EPCs數(shù)量的減少水平與功能缺陷，可能與煙霧病的發(fā)病機制有關。我們上述也提到EPCs對于支架植入術后的患者，有減少其血栓形成和再狹窄的概率，因此針對EPCs與煙霧病的發(fā)病機制有關，對其患者手術后EPCs的植入起著重要作用。

4 展望

總之，EPCs數(shù)量的變化在腦缺血及出血性疾病的發(fā)生和預后中起著重要作用，EPC可作為一種潛在的治療策略被應用于腦血管病。但仍存在很多問題：①對EPCs的表型篩選仍有分歧，如何以及怎樣確認有待進步研究。②對EPCs移植的最佳時機仍是一個復雜的問題，它可以直接影響到細胞的存活。③有研究顯示EPCs也有促進腫瘤生長的作用，因此在移植中如何抑制其向腫瘤分化仍是一個難題?；蛟S對移植前EPCs進行基因修飾是一個潛在的戰(zhàn)略。

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Research progress on endothelial progenitor cells and cerebrovascular diseases.

XIE Hong-na,ZHAO Zhong. Department of Neurology,Suzhou Hospital Affiliated to Nanjing Medical University,Suzhou 215001,Jiangsu,CHINA

Endothelial progenitor cells(EPCs)are immature endothelial cells.They can enter peripheral blood from immature stem cells in specific circumstances,which participant in angiogenesis and repair,and play an important role in the occurrence,development and prognosis of cerebrovascular disease.In this review,we will summarize the recent progress on EPCs and cerebrovascular diseases.

Endothelial progenitor cells(EPCs);Cerebrovascular disease;Stroke;Angiogenesis;Nerve regeneration

R734

A

1003—6350（2013）03—0434—03

10.3969/j.issn.1003-6350.2013.03.0190

2012-08-01)

謝紅娜。E-mail：bingdaoyou@126.com