血管內(nèi)膜損傷后內(nèi)皮修復(fù)與再生的研究進(jìn)展

血管內(nèi)膜位于血管壁的最內(nèi)層，由內(nèi)皮和內(nèi)皮下基質(zhì)組成，其結(jié)構(gòu)完整和功能正常對血管發(fā)揮生理功能至關(guān)重要，也是預(yù)防動脈粥樣硬化及相關(guān)心腦血管疾病的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。血管內(nèi)膜直接與血液接觸的主要是連續(xù)單細(xì)胞層的內(nèi)皮細(xì)胞，因此在血管內(nèi)膜損傷過程中，內(nèi)皮細(xì)胞最早出現(xiàn)功能異?；蚪Y(jié)構(gòu)破壞。血管內(nèi)膜可由炎癥、氧化應(yīng)激、血流剪切力和醫(yī)源性血管內(nèi)診療操作等多種原因受到損傷，眾多影響因素中，內(nèi)膜的再內(nèi)皮化(re-endothelialization)修復(fù)在損傷后愈合過程中非常重要[1]。現(xiàn)就近年來關(guān)于血管內(nèi)膜損傷后內(nèi)皮修復(fù)與再生方面研究進(jìn)行綜述。

1 血管內(nèi)皮的生理功能

血管內(nèi)皮作為血液與血管壁之間的機械屏障，同時作為內(nèi)分泌器官分泌大量生理活性物質(zhì)，發(fā)揮保護(hù)血管壁和維持正常血流等作用。血液層流狀態(tài)下，內(nèi)皮細(xì)胞(CECs)通過催化內(nèi)皮型一氧化氮合酶(eNOS)生成一氧化氮(NO)，NO具有舒張血管，對抗縮血管物質(zhì)如內(nèi)皮素-1、血栓烷A2的作用，以維持正常的血管張力和血流狀態(tài)[2]。生理狀態(tài)下血管內(nèi)皮細(xì)胞合成并釋放組織型纖溶酶原激活劑(tissue plasminogen activator，tPA)、血栓調(diào)節(jié)蛋白(thrombomodulin，TM)等抗凝物質(zhì)，使得血管內(nèi)血液處于輕度纖溶狀態(tài)，保持血流通暢。正常血管內(nèi)皮可屏蔽低密度脂蛋白或其他有害物質(zhì)的侵襲、沉積到內(nèi)膜下，阻斷動脈粥樣硬化病變的起始和進(jìn)展，此作用在血管分叉及血流剪切力變化較大的動脈粥樣硬化易患處顯得尤為重要[3-4]。

2 血管內(nèi)皮損傷的表現(xiàn)

2.1 內(nèi)皮細(xì)胞激活 各種原因引起的內(nèi)皮損傷一般首先表現(xiàn)為內(nèi)皮細(xì)胞激活，主要為細(xì)胞表面分子高表達(dá)或細(xì)胞合成釋放大分子物質(zhì)增多；之后內(nèi)皮細(xì)胞收縮、細(xì)胞形態(tài)改變，在細(xì)胞間連接處出現(xiàn)輕度斷裂、不完整，導(dǎo)致通透性增加[5]。若持續(xù)激活，進(jìn)一步導(dǎo)致細(xì)胞功能改變，合成與釋放致病性因子如黏附分子、致炎癥和致血栓分子增加，同時細(xì)胞表面結(jié)合分子如血栓調(diào)節(jié)蛋白、細(xì)胞間黏附分子等被分解脫落到血液中，此時檢測血液相關(guān)物質(zhì)即可反映內(nèi)皮細(xì)胞激活程度[6]。若損傷刺激因子不能消除，隨著時間進(jìn)一步延長，引起細(xì)胞內(nèi)活性氧簇(reactive oxygen species，ROS)產(chǎn)生、積累，并增加細(xì)胞因子如白細(xì)胞介素、腫瘤壞死因子合成、釋放，繼續(xù)發(fā)展會導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)破壞[7]。

2.2 內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙 內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙主要表現(xiàn)為內(nèi)皮依賴性血管舒張功能受損、凝血/纖溶系統(tǒng)功能失衡及促細(xì)胞增生/促成熟分化因子活性失衡，其原因可能在于細(xì)胞持續(xù)激活后釋放的活性物質(zhì)發(fā)生紊亂。Otsuka等[8]綜述冠狀動脈內(nèi)支架植入術(shù)后內(nèi)皮功能障礙誘導(dǎo)eNOS活性下降，導(dǎo)致與其相關(guān)的氧化還原反應(yīng)失偶聯(lián)、ROS產(chǎn)生并積累，而NO濃度及生物利用率均下降，表現(xiàn)為促炎癥分子和促血栓分子表達(dá)明顯上調(diào)，如各種黏附分子合成釋放、組織因子暴露，而抗凝血酶Ⅲ等生理性抗凝物質(zhì)合成減少，引起血液血小板、絲裂原被激活，易出現(xiàn)血管內(nèi)血栓形成及炎癥反應(yīng)。Janmaat等[9]小鼠模型研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)皮源性NO合成減少及血小板活化后釋放血小板衍生生長因子(platelet-derived growth factor，PDGF)刺激血管平滑肌細(xì)胞增殖，遷徙至內(nèi)皮下層并分泌胞外基質(zhì)，導(dǎo)致新生內(nèi)膜增生(neointimal hyperplasia)，引起血管管腔狹窄。

2.3 血管腔內(nèi)操作直接損傷 目前血管腔內(nèi)的診療操作越來越普及，其中具有代表性的是經(jīng)皮冠狀動脈內(nèi)介入治療(percutaneous coronary intervention，PCI)。手術(shù)操作過程中，由于在血管內(nèi)擴張球囊或植入支架，可直接造成血管內(nèi)膜損傷，尤其在植入紫杉醇或西羅莫司藥物洗脫支架(drug eluting stent，DES)時，可從以下方面損傷血管內(nèi)膜[7-8，10-11]：支架擴張時直接擠壓血管內(nèi)膜，剝蝕(denudation)內(nèi)皮細(xì)胞，暴露內(nèi)皮下基質(zhì)，直接促發(fā)炎癥反應(yīng)，激活血小板，促發(fā)血栓形成瀑式過程，而裸露的基質(zhì)表面被纖維蛋白、膠原及蛋白多糖沉積，阻礙內(nèi)皮修復(fù)；受擠壓但未被剝蝕的內(nèi)皮細(xì)胞被持續(xù)激活，進(jìn)一步增加炎性介質(zhì)表達(dá)，同時釋放細(xì)胞生長因子刺激平滑肌細(xì)胞增殖和遷徙，導(dǎo)致新生內(nèi)膜增生；支架藥物的多聚物載體可產(chǎn)生持續(xù)性炎癥反應(yīng)，并增強內(nèi)皮細(xì)胞對炎性介質(zhì)的反應(yīng)，而涂層本身為細(xì)胞周期藥物，局部高濃度釋放可抑制內(nèi)皮增殖、成熟分化及修復(fù)受損部位。

3 血管內(nèi)皮自身修復(fù)

3.1 受損內(nèi)皮細(xì)胞自噬修復(fù) 自噬是指細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞器受損遭到破壞時，為避免進(jìn)一步擴大損傷，部分內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜包裹受損的細(xì)胞器，并與溶酶體融合將其降解，之后根據(jù)代謝需要再生更新過程。通常情況下這是細(xì)胞的一種自我保護(hù)和修復(fù)機制，在自噬過度或出現(xiàn)病理性自噬時導(dǎo)致細(xì)胞自殺性死亡[12]。內(nèi)皮細(xì)胞受損時，胞內(nèi)出現(xiàn)被破壞的細(xì)胞器或異常蛋白質(zhì)，細(xì)胞即啟動自噬機制，自我修復(fù)，以保持自身穩(wěn)態(tài)及繼續(xù)生存，避免細(xì)胞死亡或凋亡；此時，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜將壞死、異常物質(zhì)包裹形成自噬小體，減輕由其觸發(fā)的炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激反應(yīng)，且適度自噬可上調(diào)eNOS表達(dá)，下調(diào)縮血管物質(zhì)如內(nèi)皮素-1表達(dá)，從而阻斷細(xì)胞進(jìn)一步損傷的分子循環(huán)[13-14]。內(nèi)皮細(xì)胞受到較長時間或程度較重?fù)p傷刺激時，可誘導(dǎo)病理性自噬。Hayashi等[15]研究顯示，冠狀動脈藥物支架植入后，因持續(xù)誘導(dǎo)產(chǎn)生大量活性氧簇和炎癥介質(zhì)，致使細(xì)胞器遭到大量破壞，若不及時干預(yù)，細(xì)胞自噬機制過度激活，造成眾多自噬小體的細(xì)胞內(nèi)堆積，影響細(xì)胞的生理功能和新陳代謝，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡，如此反復(fù)不利于細(xì)胞生存與修復(fù)。

3.2 內(nèi)皮細(xì)胞再生修復(fù) 血管內(nèi)膜破壞較嚴(yán)重，內(nèi)皮細(xì)胞損毀數(shù)量較多時，需維持內(nèi)膜的完整結(jié)構(gòu)，則需要內(nèi)皮細(xì)胞再生或補充，完成修復(fù)過程稱為再內(nèi)皮化。一般認(rèn)為，再內(nèi)皮化所需要的源細(xì)胞來自以下3方面并通過不同機制參與修復(fù)過程，①受損區(qū)域周邊的正常內(nèi)皮細(xì)胞：血管內(nèi)膜受損本身刺激鄰近正常內(nèi)皮細(xì)胞增殖、遷徙以修復(fù)細(xì)胞缺失部位，有研究表明動物(大白兔)血管內(nèi)支架植入后，通過鄰近正常內(nèi)皮細(xì)胞增殖遷徙，在4周內(nèi)修復(fù)，完成再內(nèi)皮化，人類常需要數(shù)月或更長時間[7]。②循環(huán)CECs：血液循環(huán)中的CECs來自血管內(nèi)皮脫落，實質(zhì)是對某一部位血管內(nèi)膜損傷后的代償反應(yīng)，正常情況下血液含量甚微。目前認(rèn)為，循環(huán)內(nèi)皮細(xì)胞是成熟細(xì)胞，本身已無增殖能力，可能主要通過血小板內(nèi)皮細(xì)胞黏附分子(PECAM-1、CD31)、血管內(nèi)皮黏著蛋白(VE-cadherin、CD144)等分子間的相互作用，聚集于血管受損處，參與內(nèi)膜修復(fù)[16]。③內(nèi)皮祖細(xì)胞(endothelial progenitor cell，EPC)：1997年日本學(xué)者Asahara等[17]從人外周血中分離CD34+單核細(xì)胞進(jìn)行體外培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)一定條件下細(xì)胞形態(tài)可朝內(nèi)皮細(xì)胞方向分化，并表達(dá)表面分子標(biāo)志血管性血友病因子(vWF)、E-選擇素，首次證明骨髓CD34+多能干細(xì)胞包含內(nèi)皮祖細(xì)胞前體，也為今后血管內(nèi)膜修復(fù)的研究提供新途徑。鑒于骨髓干細(xì)胞來源的內(nèi)皮祖細(xì)胞增殖能力強大，故認(rèn)為是血管內(nèi)膜損傷后再生修復(fù)的重要細(xì)胞來源，研究者發(fā)明多種方法增加細(xì)胞數(shù)量及輔助細(xì)胞精確定植。Yip等[18]研究發(fā)現(xiàn)內(nèi)皮祖細(xì)胞動員受可溶性Kit配體調(diào)控，后者由基質(zhì)金屬蛋白酶-9(matrix metalloproteinase-9，MMP-9)通過切割膜結(jié)合Kit配體生成，而tPA可明顯促進(jìn)這一酶切過程。血管內(nèi)膜損傷作為刺激因素可動員骨髓內(nèi)皮祖細(xì)胞釋放入血，并通過血循環(huán)到達(dá)受損處，分化為內(nèi)皮細(xì)胞進(jìn)行修復(fù)，而有些藥物如阿托伐他汀可進(jìn)一步提高祖細(xì)胞動員數(shù)量[19]。為增加在血管內(nèi)膜損傷處、尤其血管內(nèi)支架術(shù)后內(nèi)皮祖細(xì)胞的精確定植，研究者發(fā)明細(xì)胞捕獲技術(shù)，即利用免疫學(xué)原理在支架表面負(fù)載內(nèi)皮祖細(xì)胞相關(guān)的單克隆抗體，針對的抗原已從早期CD34逐漸發(fā)展為具有特異性的VE-cadherin、CD133，近期研究使用寡核苷酸適體(DNA aptamer)，動物實驗顯示可加速內(nèi)膜修復(fù)和再內(nèi)皮化[20-22]。

4 新生內(nèi)膜增生的調(diào)控

血管內(nèi)膜損傷尤其腔內(nèi)介入治療后有另一種血管增殖反應(yīng)，即新生內(nèi)膜增生為病理性修復(fù)，導(dǎo)致血管管腔再狹窄，其機制除局部平滑肌細(xì)胞增殖、遷徙至內(nèi)膜下外，損傷導(dǎo)致骨髓多能干細(xì)胞動員，其中部分分化為炎癥細(xì)胞和平滑肌祖細(xì)胞，參與這一病理過程[23]。目前，臨床冠狀動脈支架手術(shù)時，為防止新生內(nèi)膜增生導(dǎo)致血管再狹窄，常采取強化抗血小板、調(diào)脂抗炎等藥物治療，同時支架表面覆以抗細(xì)胞增殖的藥物涂層；此措施在抑制血管平滑肌增殖的同時抑制損傷邊緣正常內(nèi)皮細(xì)胞增殖，阻礙血管內(nèi)膜正常修復(fù)及再內(nèi)皮化進(jìn)程[10]。一項基于microRNA為基礎(chǔ)的策略顯示了特異性抑制血管平滑肌細(xì)胞增殖而保留血管內(nèi)皮修復(fù)能力的良好前景，Santulli等[24]在大鼠頸總動脈球囊損傷模型中，利用腺病毒搭載細(xì)胞周期依賴抑制因子p27的靶序列miR-126-3p，轉(zhuǎn)入動物表達(dá)后觀察發(fā)現(xiàn)可明顯減少新生內(nèi)膜增生，而對損傷部位的修復(fù)及再內(nèi)皮化無影響。

5 影響內(nèi)皮再生及修復(fù)能力的因素

體內(nèi)血管內(nèi)皮再生和修復(fù)受到多種因素影響，其實質(zhì)多為影響修復(fù)細(xì)胞的數(shù)量和功能。PCI術(shù)后，支架金屬橫梁及藥物的多聚物載體為異物，在血管內(nèi)膜損傷局部持續(xù)產(chǎn)生炎癥反應(yīng)，誘導(dǎo)氧化應(yīng)激，引起鄰近正常內(nèi)皮細(xì)胞凋亡，或過度自噬而死亡，延緩內(nèi)膜修復(fù)[25]。Chen等[26]大鼠模型實驗發(fā)現(xiàn)，頸動脈損傷導(dǎo)致組織因子暴露、激活凝血酶通過蛋白酶激活受體(protease-activated receptors，PAR-1)，抑制循環(huán)中CD34陽性單核細(xì)胞凋亡，促使其向平滑肌祖細(xì)胞方向分化，從而延緩內(nèi)膜愈合，增加新生內(nèi)膜增生。胰島素抵抗可阻礙內(nèi)皮祖細(xì)胞動員、減少血循環(huán)中該細(xì)胞數(shù)量，并通過PI3-kinase/Akt等信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑影響正常的增殖和遷徙能力，使內(nèi)膜受損處內(nèi)皮細(xì)胞不能得到及時更新和補充，出現(xiàn)明顯的動脈粥樣硬化病變[27]。有研究顯示，衰老可因端?？s短和染色體頂端開帽(uncaping)等導(dǎo)致內(nèi)皮祖細(xì)胞基因組不穩(wěn)定，并介導(dǎo)抑癌基因p53和p16/pRB的激活，終止細(xì)胞增殖周期、誘導(dǎo)凋亡，使細(xì)胞數(shù)量下降而減弱對受損內(nèi)膜的修復(fù)能力[28]。

6 小 結(jié)

近年來，由于血管腔內(nèi)介入治療的發(fā)展，造成內(nèi)膜損傷常見，快速完整修復(fù)，完成再內(nèi)皮化將進(jìn)一步提升療效，激發(fā)細(xì)胞再生和增強修復(fù)能力研究方面今后將繼續(xù)關(guān)注：增加內(nèi)皮祖細(xì)胞的動員和定植于受損部位的能力；開發(fā)選擇性抑制血管平滑肌增殖，促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞增生的措施或藥物；促進(jìn)新生內(nèi)皮細(xì)胞分化成熟，重建細(xì)胞間連接，以完善細(xì)胞的功能。