內(nèi)皮祖細(xì)胞的生物學(xué)性狀及其治療作用的研究進(jìn)展

周武

(東南大學(xué) 生物工程系，江蘇 南京 210009)

內(nèi)皮祖細(xì)胞(endothelial progenitor cells，EPCs)又稱血管母細(xì)胞或血管內(nèi)皮干細(xì)胞，在體內(nèi)外能分化為成熟內(nèi)皮細(xì)胞。1997年Asahara等[1]首次發(fā)現(xiàn)EPCs存在于成體外周血循環(huán)中，突破了EPCs僅存在于胚胎發(fā)育階段的傳統(tǒng)觀念。此后，研究者逐漸了解了EPCs的起源、表型和生物學(xué)作用以及人出生后新生血管的形成機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，EPCs在人出生后生理或者病理狀況下的內(nèi)皮修復(fù)和血管生成中起到了關(guān)鍵性的作用，如在維持血管內(nèi)皮完整性、修復(fù)損傷的血管、缺血性腦卒中者中促進(jìn)血管再生以及在心肌缺血梗死、肢體局部缺血、動(dòng)脈粥樣硬化和腫瘤血管生成的過(guò)程中發(fā)揮重要作用?，F(xiàn)就EPCs的形態(tài)、鑒定和功能及其在心腦血管疾病中的作用機(jī)制和對(duì)腫瘤血管生成的影響等方面作一綜述。

1 EPCs的形態(tài)特征及表面標(biāo)志物

2 EPCs的鑒定

目前主要從EPCs的形態(tài)學(xué)、特異性表面標(biāo)志物和功能的角度對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)和鑒定。雖然細(xì)胞的形態(tài)觀察可以給研究者以直觀的認(rèn)識(shí)，然而由于根據(jù)細(xì)胞的形態(tài)無(wú)法準(zhǔn)確地確定EPCs，故細(xì)胞形態(tài)的觀察只能作為輔助鑒定手段，而EPCs的鑒定主要根據(jù)其細(xì)胞表面表達(dá)的特異標(biāo)志分子和一些它所特有的功能。

2.1 EPCs表面標(biāo)志物鑒定

2.2 EPCs功能鑒定

2.2.1 增殖功能 研究表明，體外培養(yǎng)的EPCs具有遲發(fā)性高增殖潛能[15]。這與成熟的微血管內(nèi)皮細(xì)胞不同，成熟微血管內(nèi)皮細(xì)胞在體外能很快進(jìn)入增殖期，但4～6周后增殖活力即明顯下降，與此相反，外周血、胎肝、骨髓來(lái)源的EPCs在15～20 d后形成迅速生長(zhǎng)的鵝卵石樣內(nèi)皮細(xì)胞層，并能穩(wěn)定傳代30代以上，晚期EPCs的增殖潛能是成熟微血管內(nèi)皮細(xì)胞的10倍[16]。王剛等[17]研究發(fā)現(xiàn)，EPCs原代細(xì)胞培養(yǎng)27 d左右P2代的EPCs可出現(xiàn)增殖高峰，在細(xì)胞增殖曲線中，該細(xì)胞培養(yǎng)5 d可以增殖16～19倍。徐燕等[18]通過(guò)對(duì)不同來(lái)源EPCs培養(yǎng)及其生物學(xué)特性比較發(fā)現(xiàn)，外周血、臍帶血、骨髓與臍帶組織中均可分離培養(yǎng)出具有一定增殖活力的EPCs。

2.2.3 成血管能力 EPCs具有在特定因子作用下動(dòng)員、增殖、遷徙、歸巢到損傷部位，并分化為血管內(nèi)皮細(xì)胞，通過(guò)新生血管形成而對(duì)創(chuàng)傷進(jìn)行修復(fù)的功能，而血管形成功能試驗(yàn)則是EPCs所特有的功能，也是其修復(fù)受損組織細(xì)胞的關(guān)鍵所在。Kaushal等[20]將體外擴(kuò)增的EPCs植入脫細(xì)胞血管，體外預(yù)內(nèi)膜化，替代羊一側(cè)頸總動(dòng)脈，發(fā)現(xiàn)用EPCs內(nèi)膜化的血管替代物可保持通暢130 d，而無(wú)EPCs接種的血管在15 d內(nèi)就發(fā)生栓塞。此外，EPCs接種的組織工程血管表現(xiàn)出內(nèi)皮細(xì)胞依賴性NO介導(dǎo)的血管舒縮活性，與天然的頸總動(dòng)脈非常相似。王剛[17]通過(guò)體外血管形成實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，不同來(lái)源的EPCs均具有血管形成能力，但不同來(lái)源的EPCs血管形成能力不同，臍帶組織源性EPCs和臍血源性EPCs具有良好的血管形成能力，可形成典型的網(wǎng)格狀的成血管樣式，但骨髓源性EPCs的血管形成能力不如臍帶組織源性EPCs和臍血源性EPCs?？梢?jiàn)，骨髓源性EPCs更接近于早期EPCs，而臍帶組織源性EPCs和臍血源性EPCs更接近于晚期EPCs。

3 EPCs的功能特性

3.1 EPCs參與內(nèi)皮細(xì)胞穩(wěn)態(tài)和修復(fù)

3.2 EPCs促進(jìn)血管生成

4 EPCs的治療作用

4.1 EPCs對(duì)缺血性腦卒中的治療作用

缺血性腦卒中又稱腦梗死，多因動(dòng)脈粥樣硬化所致血栓、心臟來(lái)源的栓子等導(dǎo)致突發(fā)的腦血管栓塞，引起腦組織局部供血?jiǎng)用}血流灌注減少或血流完全中斷，局限性腦組織缺血性壞死、腦軟化、組織崩解破壞。

4.2 EPCs對(duì)心肌梗死(MI)的治療作用

MI是指由缺血時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致的心肌細(xì)胞死亡，是心肌灌注供給與需求失衡的結(jié)果。MI是嚴(yán)重影響人群健康的重要疾病。在我國(guó)，急性心肌梗死(AMI)的發(fā)病率不僅逐年增高，而且老年患者所占比例也逐年增加。

心肌缺血梗死后，心肌細(xì)胞壞死、凋亡造成數(shù)目減少，心室重構(gòu)促使心力衰竭發(fā)生。Kawamoto等[32]將體外擴(kuò)增的EPCs經(jīng)靜脈注射到冠狀動(dòng)脈前降支結(jié)扎的心肌缺血模型后發(fā)現(xiàn)，EPCs能夠增加缺血心肌的血液供應(yīng)，減少缺血面積，改善左心室功能。研究表明，EPCs參與了血管生成，亦參與了出生后機(jī)體局部缺血組織的修復(fù)。楊亞榮等[33]研究發(fā)現(xiàn)，同種異體EPCs移植到MI大鼠缺血心肌后能分化為毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞，促進(jìn)梗死后心肌血管新生，改善心功能。另有陳圖剛等[34]采用犬外周血血管EPCs體外擴(kuò)增后，經(jīng)皮穿刺行MI犬心外膜下移植，觀察其對(duì)AMI后心肌再生及心功能改變的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，EPCs移植組梗死心肌瘢痕邊緣毛細(xì)血管密度明顯高于對(duì)照組，EPCs移植組的左室射血分?jǐn)?shù)較對(duì)照組明顯提高(P<0.01)，且隨著移植觀察時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸提高。進(jìn)一步表明自體血管EPCs移植到MI犬缺血心肌后也能分化為毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞，促進(jìn)梗死后心肌血管新生及心肌修復(fù)，改善心功能。綜上，不管是同種異體EPCs移植還是自體血管EPCs移植，EPCs都有助于缺血組織新生血管形成，而且其可能通過(guò)逆轉(zhuǎn)左室腔重構(gòu)進(jìn)而改善MI后的心功能。

4.3 EPCs在腫瘤中的治療作用

5 啟示與展望

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，有關(guān)EPCs的研究取得了很大進(jìn)展。盡管如此，仍有很多問(wèn)題有待解決：一是EPCs的細(xì)胞表面標(biāo)記仍未完全闡明，EPCs在循環(huán)中的量及其富集、分離方法仍存在較大差異；二是EPCs的增殖潛能尚不完全明確；三是由于腫瘤病理類型、分期不同，EPCs的作用也存在差異。針對(duì)以上急需解決的問(wèn)題，今后的研究方向?qū)⒅赜谝韵聨追矫妫阂皇菍ふ夷苷嬲鞥PCs的具有較高特異性的表面標(biāo)志物；二是進(jìn)一步闡明EPCs的增殖潛能，尋求最佳擴(kuò)增體系，以提供足量的有活力的細(xì)胞源；三是找到EPCs在不同病理類型、不同腫瘤分期中的相應(yīng)機(jī)制，以更好地指導(dǎo)臨床應(yīng)用。解決好以上問(wèn)題，將使EPCs在心腦血管疾病的治療中具有廣泛的應(yīng)用前景，同時(shí)也為廣大的腫瘤患者帶來(lái)福音。