脂聯(lián)素對(duì)內(nèi)皮祖細(xì)胞的作用及其在腦卒中治療方面的意義

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脂聯(lián)素對(duì)內(nèi)皮祖細(xì)胞的作用及其在腦卒中治療方面的意義

張仁偉 劉煜敏

【DOI】 10．3969／j．issn．1007－0478．2015．05．020

作者單位：430070 武漢大學(xué)中南醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科［張仁偉 劉煜敏（通信作者）］

內(nèi)皮祖細(xì)胞（Endothelial progenitor cells，EPCs）是血管內(nèi)皮的前體細(xì)胞，能增殖并分化為血管內(nèi)皮細(xì)胞。血管內(nèi)皮的損傷是腦血管疾病發(fā)生和發(fā)展的始動(dòng)環(huán)節(jié)，多種病理因素如高血壓病、高血糖、高脂血癥等都會(huì)損傷血管內(nèi)皮，影響血管內(nèi)皮功能。近年來(lái)，大量研究表明內(nèi)皮祖細(xì)胞能夠修復(fù)缺血性腦卒中導(dǎo)致的血管內(nèi)皮損傷，促進(jìn)血管形成，并能改善腦卒中患者的預(yù)后。

脂聯(lián)素（Adiponectin，APN）是一種脂肪因子，目前研究表明脂聯(lián)素在抗炎、調(diào)節(jié)血脂、抗動(dòng)脈粥樣硬化、改善胰島素抵抗、促進(jìn)血管形成等方面發(fā)揮著廣泛的生物學(xué)效應(yīng)。本研究就脂聯(lián)素對(duì)內(nèi)皮祖細(xì)胞的作用及其在缺血性腦血管疾病治療方面的意義進(jìn)行綜述。

1 脂聯(lián)素

脂聯(lián)素一種主要是由脂肪組織合成和分泌蛋白質(zhì)。由于它的結(jié)構(gòu)和補(bǔ)體分子C1q家族并和膠原VIII和X相似，也被稱作GBP28，apM1，AdipoQ和ACRP30。1995年Scherer等首先從鼠的脂肪細(xì)胞分離出脂聯(lián)素［1］。脂聯(lián)素在血漿中的含量5～30μg／mL，是血漿中含量最豐厚的脂肪因子。人脂聯(lián)素基因位于染色體3q27上，基因全長(zhǎng)約15．8 kb，包括3個(gè)外顯子和2個(gè)內(nèi)含子。人脂聯(lián)素相對(duì)分子質(zhì)量約30×103，由244個(gè)氨基酸組成，有4個(gè)功能區(qū)，包括N端信號(hào)序列、氨基端非螺旋功能區(qū)、膠原蛋白區(qū)以及c端球形結(jié)構(gòu)域（gAcrp）。脂聯(lián)素主要有AdipoR1、AdipoR2及T型鈣粘蛋白（T－cadherin）三種受體。AdipoR1和AdipoR2被認(rèn)為有七跨膜結(jié)構(gòu)，但是實(shí)際上在結(jié)構(gòu)、拓?fù)浼肮δ芊矫婧虶蛋白偶聯(lián)受體截然不同［2］。脂聯(lián)素受體在人、嚙齒動(dòng)物及其他哺乳動(dòng)物的肝、肌肉、心臟、脂肪組織、成骨細(xì)胞、胰腺、白細(xì)胞、腦組織等中都有表達(dá)。其中，AdipoR1在骨骼肌中表達(dá)豐富，而AdipoR2主要表達(dá)于肝細(xì)胞中。T－cadherin在脈管系統(tǒng)中表達(dá)豐富，而在肌肉中表達(dá)水平較低。在循環(huán)中脂聯(lián)素主要是以低聚復(fù)合物形式存在，包括低分子重量（LMW）三聚體、中等分子質(zhì)量六聚體（MMW）和較大的高分子重量（HMW）脂聯(lián)素形式［3］。研究證實(shí)HMW脂聯(lián)素在胰島素抵抗、腹型肥胖、基礎(chǔ)脂質(zhì)氧化方面是主要的活性形式，是代謝綜合征（MS）的生物標(biāo)志［4］。

2 內(nèi)皮祖細(xì)胞

內(nèi)皮祖細(xì)胞是Asahara等首次從人的外周血中用免疫磁珠法分離出來(lái)，這種細(xì)胞在體外能增殖、轉(zhuǎn)化為血管內(nèi)皮細(xì)胞，因此將其稱為內(nèi)皮祖細(xì)胞［5］。從胚胎發(fā)生學(xué)來(lái)看，內(nèi)皮祖細(xì)胞和造血干細(xì)胞共同來(lái)源于中胚層的一種祖細(xì)胞———造血血管母細(xì)胞（Hemangioblast），造血血管母細(xì)胞在卵黃囊血島中分化，周邊的細(xì)胞分化為扁平的內(nèi)皮祖細(xì)胞，而中央部分細(xì)胞則分化為造血干細(xì)胞。目前尚未發(fā)現(xiàn)內(nèi)皮祖細(xì)胞特異性標(biāo)志物，多認(rèn)為內(nèi)皮祖細(xì)胞的定義是共表達(dá)CD133、CD34，VEGFR2（血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體－2）及KDR（激酶插入?yún)^(qū)受體）等細(xì)胞表面標(biāo)志［6－7］。然而用來(lái)區(qū)分內(nèi)皮祖細(xì)胞的表面標(biāo)志（包括CD31＋、CD34＋、VE－、VEGFR＋、Tie－2＋及在人體內(nèi)CD133＋）和成熟內(nèi)皮細(xì)胞有重疊（除了CD133）［8］。內(nèi)皮祖細(xì)胞可以從骨髓、外周血、臍帶血中分離提取到。其中骨髓起源的內(nèi)皮祖細(xì)胞是成血管細(xì)胞，它被認(rèn)為在內(nèi)源性血管修復(fù)和保持內(nèi)皮完整性過(guò)程中起重要作用。內(nèi)皮祖細(xì)胞是血管內(nèi)皮的前體細(xì)胞，因此具有普通干細(xì)胞和造血的特性，并能夠循環(huán)在外周血中。當(dāng)內(nèi)皮祖細(xì)胞受到各種因素刺激后能夠從骨髓中向外周循環(huán)血液中遷移，循環(huán)中的內(nèi)皮祖細(xì)胞能夠定向歸巢到缺血部位［5］，進(jìn)行增殖分化，參與生理性和病理性血管形成［9］。

3 脂聯(lián)素對(duì)內(nèi)皮祖細(xì)胞的作用

3．1 脂聯(lián)素增加內(nèi)皮祖細(xì)胞數(shù)量，增強(qiáng)遷移能力

在病理?xiàng)l件下機(jī)體內(nèi)皮祖細(xì)胞數(shù)量減少，遷移能力減弱［10－11］，脂聯(lián)素能通過(guò)多種途徑增加內(nèi)皮祖細(xì)胞數(shù)量，增強(qiáng)遷移能力。Shibata等通過(guò)內(nèi)皮祖細(xì)胞集落形成實(shí)驗(yàn)及流式細(xì)胞儀檢測(cè)外周血和骨髓內(nèi)皮祖細(xì)胞實(shí)驗(yàn)證實(shí)，野生型（WT）大鼠和脂聯(lián)素基因敲出（APN－KO）大鼠實(shí)施肢體缺血實(shí)驗(yàn)前循環(huán)血液中內(nèi)皮祖細(xì)胞沒(méi)有差異；實(shí)施肢體缺血試驗(yàn)7d后WT組內(nèi)皮祖細(xì)胞數(shù)量增加明顯，而APN－KO組增加極少或無(wú)增加；通過(guò)尾靜脈注射攜帶脂聯(lián)素基因的慢病毒載體，APN－KO組大鼠外周和骨髓中內(nèi)皮祖細(xì)胞都顯著增加［12］。Ouchi等認(rèn)為脂聯(lián)素通過(guò)激活A(yù)MP依賴的蛋白激酶（AMPK）依賴和非依賴細(xì)胞內(nèi)皮一氧化氮合酶（eNOS）磷酸化途徑誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞NO生成，由于內(nèi)皮祖細(xì)胞動(dòng)員依賴eNOS［14］，因此脂聯(lián)素可能通過(guò)誘導(dǎo)eNOS生成，從而增加內(nèi)皮祖細(xì)胞數(shù)量。Nakamura等實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)脂聯(lián)素組內(nèi)皮祖細(xì)胞遷移數(shù)量是空白對(duì)照組的7倍，并且內(nèi)皮祖細(xì)胞遷移活性與脂聯(lián)素呈劑量依賴性［15］。通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)脂聯(lián)素通過(guò)PI3－k／Cdc42／Rac1通路促進(jìn)內(nèi)皮祖細(xì)胞遷移。而Huang等認(rèn)為球形脂聯(lián)素能夠通過(guò)上調(diào)eNOS活性，增強(qiáng)NO生物利用度，從而促進(jìn)內(nèi)皮祖細(xì)胞遷移；并且注入球形脂聯(lián)素能夠通過(guò)NO和p38MAPK（有絲分裂原活化蛋白激酶）相關(guān)機(jī)制逆轉(zhuǎn)由于高血糖而受抑制的內(nèi)皮祖細(xì)胞功能，通過(guò)p38 MAPK途徑增強(qiáng)eNOS的活性［16］。此外，球形脂聯(lián)素還可以通過(guò)作用于AdipoR1上調(diào)受高血糖抑制的內(nèi)皮祖細(xì)胞功能和eNOS活性。

3．2 脂聯(lián)素增強(qiáng)內(nèi)皮祖細(xì)胞耐受凋亡能力

Eren等將WT組和脂聯(lián)素基因敲出（apM1－／－）組骨髓單個(gè)核細(xì)胞放在含有十字孢堿或C2神經(jīng)酰胺的培養(yǎng)液（培養(yǎng)液中富含脂聯(lián)素）中培養(yǎng)5d，用DAPI標(biāo)記凋亡細(xì)胞，他們發(fā)現(xiàn)WT組骨髓單個(gè)核細(xì)胞能夠顯著耐受凋亡，和對(duì)照組比較凋亡下降80%［17］。相比較而言，apM1－／－組細(xì)胞抗凋亡能力不到WT組的一半，和對(duì)照組比較凋亡下降60%。通過(guò)蛋白印跡法評(píng)估抗凋亡蛋白表達(dá)情況，他們發(fā)現(xiàn)脂聯(lián)素抗凋亡的原因是誘發(fā)特殊的內(nèi)源性激酶抑制劑X－連鎖抑制劑（XIAP），而不是細(xì)胞抑制劑凋亡蛋白2（cIAP2）及survivin。

P38MAPK在高血糖下調(diào)內(nèi)皮祖細(xì)胞數(shù)量過(guò)程中起到重要作用［18］，這種激酶被證實(shí)能夠通過(guò)誘導(dǎo)衰老相關(guān)周期蛋白依賴激酶抑制劑p16INK4A表達(dá)，抑制內(nèi)皮祖細(xì)胞增殖并能夠促進(jìn)內(nèi)皮祖細(xì)胞衰老［19－20］。Chang等證實(shí)脂聯(lián)素能夠通過(guò)抑制ROS／p38 MAPK／p16INK4A通路阻止內(nèi)皮祖細(xì)胞衰老凋亡［21］。

3．3 脂聯(lián)素促進(jìn)內(nèi)皮祖細(xì)胞分化

從骨髓中游離到外周血的內(nèi)皮祖細(xì)胞能夠定向歸巢，并增殖分化，從而對(duì)損傷血管進(jìn)行修復(fù)。脂聯(lián)素可以通過(guò)一系列信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑促進(jìn)內(nèi)皮祖細(xì)胞增殖分化。Shibata等研究發(fā)現(xiàn)APN－KO大鼠肢體缺血部位血管修復(fù)能力較WT大鼠減弱，補(bǔ)充脂聯(lián)素后血管能力改善［22］；WT大鼠補(bǔ)充外源性脂聯(lián)素后血管修復(fù)能力較對(duì)照組增強(qiáng)，血管修復(fù)速度增快；并發(fā)現(xiàn)脂聯(lián)素促進(jìn)血管形成的機(jī)制是激活A(yù)MPK相關(guān)的信號(hào)通路［22］。Ouchi等研究認(rèn)為生理劑量的脂聯(lián)素能夠促進(jìn)類毛細(xì)血管結(jié)構(gòu)形成［13］。其機(jī)制是脂聯(lián)素激活A(yù)MPK，AMPK反過(guò)來(lái)促進(jìn)Akt激活和eNOS磷酸化，從而促進(jìn)血管形成。PI3－k在脂聯(lián)素介導(dǎo)Akt活化過(guò)程中具有重要作用。AMPK和Akt兩者都能直接磷酸化eNOS，而Akt或PI3－k抑制劑能夠抑制脂聯(lián)素誘導(dǎo)eNOS磷酸化，卻并不干擾AMPK激活。

4 脂聯(lián)素對(duì)內(nèi)皮祖細(xì)胞的作用在缺血性腦血管病方面的意義

內(nèi)皮祖細(xì)胞能夠定向歸巢到缺血部位，并增殖分化為血管內(nèi)皮細(xì)胞，參與血管修復(fù)。大量研究表明內(nèi)皮祖細(xì)胞移植在治療缺血性腦卒中方面具有重要作用［23－24］。內(nèi)皮祖細(xì)胞能夠促進(jìn)血管形成，改善缺血腦組織血供，減小腦梗死體積，改善大鼠行為學(xué)預(yù)后。但是在病理?xiàng)l件下如腦卒中、高血壓病，糖尿病等機(jī)體內(nèi)皮祖細(xì)胞數(shù)量明顯減少，遷移及增殖分化功能受損［10－11］，同時(shí)有實(shí)驗(yàn)觀察到內(nèi)皮祖細(xì)胞定向歸巢能力在糖尿病大鼠體內(nèi)明顯減弱［14］。此外，也有研究發(fā)現(xiàn)內(nèi)皮祖細(xì)胞數(shù)量是血管損傷的一個(gè)標(biāo)志，內(nèi)皮祖細(xì)胞數(shù)量增加和良性預(yù)后相關(guān)。Bogoslovsky等認(rèn)為急性腦卒中患者循環(huán)血液中內(nèi)皮祖細(xì)胞數(shù)量較低預(yù)示著較大的損傷體積，而內(nèi)皮祖細(xì)胞數(shù)量增加和較小的梗死體積及更小程度的梗死進(jìn)展相關(guān)［25］。盡管患者有大量的危險(xiǎn)因素比如合并其他疾病及藥物治療等可能影響內(nèi)皮祖細(xì)胞在腦卒中患者體內(nèi)的數(shù)量，但是數(shù)量增加更多的內(nèi)皮祖細(xì)胞數(shù)量往往對(duì)更小的急性損傷體積、梗死體積及損傷進(jìn)展體積有預(yù)示作用。脂聯(lián)素可以通過(guò)多種途徑增加循環(huán)中內(nèi)皮祖細(xì)胞數(shù)量，增強(qiáng)遷移能力，增強(qiáng)抗凋亡能力，并能促進(jìn)分化，使內(nèi)皮祖細(xì)胞更好地發(fā)揮血管保護(hù)作用，從而能夠達(dá)到降低腦卒中患者的致死率、致殘率，改善腦卒中預(yù)后的目的。

5 總結(jié)與展望

內(nèi)皮祖細(xì)胞移植治療缺血性腦血管病是新興腦血管病研究領(lǐng)域，并且是富有前景的治療策略，可能將成為未來(lái)治療方法代表。但由于機(jī)體多種病理生理因素都會(huì)導(dǎo)致內(nèi)皮祖細(xì)胞功能障礙，數(shù)量減少，不能有效發(fā)揮修復(fù)血管作用。脂聯(lián)素能夠顯著增強(qiáng)內(nèi)皮祖細(xì)胞功能，而且脂聯(lián)素本身對(duì)腦卒中有保護(hù)作用［26－27］，因此把脂聯(lián)素和內(nèi)皮祖細(xì)胞緊密聯(lián)系起來(lái)，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，最大限度地利用內(nèi)皮祖細(xì)胞及脂聯(lián)素功能，將對(duì)缺血性腦卒中的治療產(chǎn)生重大意義。

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（2015－04－15收稿）

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（81371273）

【文章編號(hào)】1007－0478（2015）05－0320－03

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【中圖分類號(hào)】R743．3