腦血管病血管修復(fù)中的內(nèi)皮祖細(xì)胞作用及其機(jī)制研究進(jìn)展

魏文亭，姜亞軍

1 腦血管病現(xiàn)狀

腦卒中是世界范圍內(nèi)致死和致殘的一個很重要的原因。目前治療腦卒中的有效方法甚少，使用重組組織型纖溶酶原激活劑溶栓可以減輕卒中所致的腦損傷，但是其治療的時間窗很短，并且導(dǎo)致腦出血的風(fēng)險比較大。最近幾年很多研究表明，內(nèi)皮祖細(xì)胞（endoth elial progenitor cells，EPCs）在腦卒中后血－腦屏障修復(fù)過程、血管新生和神經(jīng)發(fā)生有著非常積極作用。

2 EPCs的基礎(chǔ)研究

內(nèi)皮祖細(xì)胞是由Asahara等［1］在人的外周循環(huán)血中獲取的一種內(nèi)皮細(xì)胞前體細(xì)胞，逐漸分化為成熟的內(nèi)皮細(xì)胞而失去干細(xì)胞的特性，對內(nèi)皮損傷的修復(fù)和血管新生的促進(jìn)起到了非常積極作用。早期EPCs和晚期EPCs均參與血管新生過程，早期EPCs通過分泌一系列的生長因子及細(xì)胞因子來參與血管新生，如血管內(nèi)皮生長因子（VEGF），觸發(fā)基質(zhì)細(xì)胞來源因子－1（SDF－1），胰島素樣生長因子－1（IGF－1）以及粒細(xì)胞集落刺激因子（G－CSF）等，它們可以促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞增殖和遷移，減少內(nèi)皮細(xì)胞凋亡，募集內(nèi)源性的EPCs［2］，形成良性循環(huán)促進(jìn)血管新生。晚期EPCs可以定向歸巢于內(nèi)皮損害部位并直接分化為成熟內(nèi)皮細(xì)胞替換受損內(nèi)皮以促進(jìn)血管新生，據(jù)統(tǒng)計EPCs大約占新生血管內(nèi)皮細(xì)胞的26%［3］。另外，晚期EPCs也可以分泌可溶性因子從而促進(jìn)血管新生過程［4］。

3 EPCs數(shù)量變化及影響因素

3.1 腦梗死時循環(huán)EPCs的變化 腦梗死病人循環(huán)EPCs的數(shù)量明顯低于正常人［5］。不過腦梗死急性期循環(huán)EPCs水平會短暫升高［6］，具體過程大致為腦梗死前7d循環(huán)EPCs數(shù)量逐漸上升，至第14天仍然保持較高的水平，直到第28天下降到基礎(chǔ)水平。這表明EPCs被動員至外周血來應(yīng)答血管損傷并幫助修復(fù)損傷血管［7］。腦梗死后EPCs數(shù)量減少的機(jī)制有很多，包括腦梗死病人EPCs產(chǎn)生和動員機(jī)制受損、循環(huán)EPCs的不斷消耗等。

3.2 影響循環(huán)EPCs水平的因素 傳統(tǒng)的腦血管病危險因素例如體重指數(shù)、年齡、血壓、總膽固醇、低密度脂蛋白、血清高敏C 反應(yīng)蛋白等與循環(huán)EPCs水平呈負(fù)相關(guān)。臨床研究證實，具有腦血管病危險因素的病人循環(huán)EPCs水平明顯低于正常人［8］，體外擴(kuò)增實驗表明C反應(yīng)蛋白可以顯著減少EPCs數(shù)量［9］。腦血管病危險因素導(dǎo)致EPCs數(shù)量減少的機(jī)制尚有待進(jìn)一步研究。高血壓和高膽固醇血癥會損害內(nèi)皮單層的完整性，增加本來數(shù)量就有限的EPCs消耗甚至導(dǎo)致耗竭。

4 EPCs研究的臨床意義

4.1 預(yù)測卒中預(yù)后 高血壓、糖尿病、高膽固醇血癥等腦血管病危險因素會加速血管內(nèi)皮損傷從而導(dǎo)致循環(huán)EPCs消耗增多。這也表明低水平的循環(huán)EPCs預(yù)示著腦梗死病人較差的臨床預(yù)后。Sobrino 等［10］報道，急性腦梗死發(fā)生后EPCs被動員至循環(huán)血中，循環(huán)EPCs水平顯著升高從而應(yīng)對血管損傷。相反，第一周高水平的內(nèi)皮細(xì)胞集落生成單位（CFU－ECs）和較好的臨床預(yù)后獨立有關(guān)，因為研究發(fā)現(xiàn)第一周內(nèi)皮細(xì)胞集落生成單位水平和梗死體積呈負(fù)相關(guān)。腦梗死48h后低水平的循環(huán)EPCs 明顯提示神經(jīng)損傷程度較重［11］。因此，EPCs水平可作為卒中預(yù)后的評估指標(biāo)。

4.2 腦卒中的治療新靶點 Blanco等［12］實驗證實，腦梗死急性期不使用他汀類藥物會增加腦損傷并使功能預(yù)后變差。他汀類藥物可以誘導(dǎo)EPCs動員至外周血從而有益于腦梗死病人的恢復(fù)，這種現(xiàn)象也見于充血性心力衰竭及冠心病病人［13］。腦梗死急性期他汀類藥物的使用可以使循環(huán)EPCs水平提高而不使用他汀類藥物則會使臨床預(yù)后變差，由此推斷腦梗死急性期的功能預(yù)后可能是由EPCs介導(dǎo)的，腦梗死急性期循環(huán)EPCs水平的提高和較好的功能預(yù)后，較小的梗死體積和較好的神經(jīng)損傷修復(fù)呈正相關(guān)［10］。腦梗死急性期使用他汀類藥物治療可以更好地發(fā)揮EPCs的作用，促進(jìn)腦梗死病人的恢復(fù)。

4.3 EPCs 移植對腦梗死的治療作用 研究發(fā)現(xiàn)CD34＋細(xì)胞（EPCs含量豐富）移植可以促進(jìn)腦梗死后腦部新生血管的形成和神經(jīng)發(fā)生［14］，EPCs給藥可以增加卒中后2d局部腦皮層的血流量，減少梗死體積及神經(jīng)缺損［15］。功能良好的EPCs輸注可以減少d b／db糖尿病鼠的缺血性腦損害，發(fā)現(xiàn)EPCs移植24h后在腦缺血邊界的微血管周圍有被標(biāo)記的EPCs，而且腦梗死的長期神經(jīng)行為預(yù)后也有所提高［16］。以EPCs為基礎(chǔ)的治療方法有益影響可能來自以下幾方面，首先，腦梗死早期，移植EPCs或者內(nèi)源性EPCs均可以分泌多種生長因子，如VEGF、SDF－1、IGF－1 等，它們可以保護(hù)內(nèi)皮細(xì)胞和神經(jīng)細(xì)胞等免于損傷或壞死；其次，這些因子還會募集更多的EPCs支持它們的生存；再次，各種生長因子通過保護(hù)神經(jīng)血管單位和既有的側(cè)支血管來減輕急性腦損傷；最后，在腦梗死后期，EPCs及其分泌的各種生長因子共同促進(jìn)血管新生和神經(jīng)發(fā)生，并且從功能和結(jié)構(gòu)上重建血－腦屏障、血管和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，促進(jìn)卒中后的恢復(fù)。

必須指出的是腦卒中急性期由炎癥、自由基或者細(xì)胞因子介導(dǎo)的毒性反應(yīng)會降低移植EPCs的功能及存活率［17］。從腦梗死亞急性期病人身上提取出來的EPCs比從急性期病人身上提取EPCs的促血管新生能力強(qiáng)［18］。關(guān)于EPCs在臨床環(huán)境下給藥的問題，靜脈滴注可能會是比較好的途徑，因為動脈內(nèi)灌注不太方便并且可能造成栓塞，而腦內(nèi)直接注射干細(xì)胞操作起來太復(fù)雜，并且有可能造成局部出血［19］。

5 EPCs與腦出血的基礎(chǔ)研究現(xiàn)狀

腦出血急性期病人循環(huán)EPCs數(shù)目增多，增殖和遷移功能增強(qiáng)，這有助于損傷血管的修復(fù)和新生。腦出血時，腦組織損傷導(dǎo)致組織缺氧，可以反應(yīng)性分泌釋放一些細(xì)胞因子來動員EPCs并增加其功能，應(yīng)對應(yīng)激需要。腦出血應(yīng)激時EPCs增殖能力增強(qiáng)，數(shù)目增加可能增強(qiáng)VEGF的合成和分泌，這可能形成相互的正反饋調(diào)節(jié)。另外，維持內(nèi)皮細(xì)胞完整性及減少血腫周圍水腫可以提高腦出血臨床療效。

［1］ Asahara T，Murohara T，Sullivan A，et al.Isolation of putative progenitor endothelial cells for angiogenesis［J］.Science，1997，275（7）：964－967.

［2］ Fan Y，Shen F，F(xiàn)renzel T，et al.Endothelial progenitor cell transplantation improves long－term stroke outcome in mice［J］.Ann Neurol，2010，67：488－497.

［3］ Murayama T，Tepper OM，Silver M，et al.Determination of bone marrow derived endothelial progenitor cell significance in angiogenic growth factor－induced neovascularization in vivo［J］.Exp Hematol，2002，30：967－972.

［4］ Moubarik C，Guillet B，Youssef B，et al.Transplanted late outgrowth endothelial progenitor cells as cell therapy product for stroke［J］.Stem Cell Rev，2011，7：208－220.

［5］ Ghani U，Shuaib A，Salam A，et al.Endothelial progenitor cells during cerebrovascular disease［J］.Stroke，2005，36：151－153.

［6］ Zhou WJ，Zhu DL，Yang GY，et al.Circulating endothelial progenitor cells in Chinese patients with acute stroke［J］.Hypertens Res，2009，32：306－310.

［7］ Orlic D，Kajstura J，Chimenti S，et al.Mobilized bone marrow cells repair the infarcted heart，improving function and survival［J］.Proc Natl Acad Sci USA，2001，98：10344－10349.

［8］ Hill JM，Zalos G，Halcox JP，et al.Circulating endothelial progenitor cells，vascular function，and cardiovascular risk［J］.N Engl J Med，2003，348：593－600.

［9］ Verma S，Kuliszewski MA，Li SH，et al.C－reactive protein attenuates endothelial progenitor cell survival，differentiation，and function：Further evidence of a mechanistic link between C－reactive protein and cardiovascular disease［J］.Circulation，2004，109：2058－2067.

［10］ Sobrino T，Hurtado O，Moro MA，et al.The increase of circulating endothelial progenitor cells after acute ischemic stroke is associated with good outcome［J］.Stroke，2007，38：2759－2764.

［11］ Yip HK，Chang LT，Chang WN，et al.Level and value of circulating endothelial progenitor cells in patients after acute ischemic stroke［J］.Stroke，2008，39：69－74.

［12］ Blanco M，Nombela F，Castellanos M，et al.Statin treatment withdrawal in ischemic stroke：A controlled randomized study［J］.Neurology，2007，69：904－910.

［13］ Tousoulis D，Andreou I，Tsiatas M，et al.Effects of rosuvastatin and allopurinol on circulating endothelial progenitor cells in patients with congestive heart failure：The impact of inflammatory process and oxidative stress［J］.Atherosclerosis，2011，214：151－157.

［14］ Taguchi A，Soma T，Tanaka H，et al.Administration of CD34＋cells after stroke enhances neurogenesis via angiogenesis in a mouse model［J］.J Clin Invest，2004，114：330－338.

［15］ Ohta T，Kikuta K，Imamura H，et al.Administration of ex vivoexpanded bone marrow－derived endothelial progenitor cells attenuates focal cerebral ischemia reperfusion injury in rats［J］.Neurosurgery，2006，59：679－686.

［16］ Fan Y，Shen F，F(xiàn)renzel T，et al.Endothelial progenitor cell transplantation improves long－term stroke outcome in mice［J］.Ann Neurol，2010，67：488－497.

［17］ Woodruff TM，Thundyil J，Tang SC，et al.Pathophysiology，treatment，and animal and cellular models of human ischemic stroke［J］.Mol Neurodegener，2011，6：11.

［18］ Navarro－Sobrino M，Rosell A，Hernandez－Guillamon M，et al.Mobilization，endothelial differentiation and functional capacity of endothelial progenitor cells after ischemic stroke［J］.Microvasc Res，2010，80：317－323.

［19］ Honmou O，Houkin K，Matsunaga T，et al.Intravenous administration of auto serum－expanded autologous mesenchymal stem cells in stroke［J］.Brain，2011，134：1790－1807.