內(nèi)皮祖細(xì)胞在整形外科中的研究進展▲

蔣如如 李 欣 李 潔 蔡小玲 楊 波 哈小琴1，

(1 甘肅中醫(yī)藥大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院，蘭州市 730030，電子郵箱：jiangruru123@163.com；2 蘭州大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院，甘肅省蘭州市 730030；3 人民解放軍聯(lián)勤保障部隊第940醫(yī)院檢驗科，甘肅省蘭州市 730050)

【提要】 內(nèi)皮祖細(xì)胞(EPC)是一種能直接分化為血管內(nèi)皮細(xì)胞的前體細(xì)胞，其在血管內(nèi)皮襯里的再生和傷口修復(fù)中起重要作用。目前已證實組織工程中的EPC可作為血管生成的來源，而整形外科手術(shù)中常常需要豐富的血運支撐，因此，EPC在整形外科中具有良好的應(yīng)用前景。本文就EPC在整形外科中的研究進展進行綜述。

內(nèi)皮祖細(xì)胞(endothelial progenitor cell，EPC)是一種能直接分化為血管內(nèi)皮細(xì)胞的前體細(xì)胞。EPC在胚胎期胚外造血時開始生成，胚外造血時卵黃囊的胚外中胚層的部分間充質(zhì)細(xì)胞逐漸聚集成條索或團塊狀，形成血島，血島出現(xiàn)腔隙化改變，中央的細(xì)胞分化成造血干細(xì)胞，外周的細(xì)胞則分化為EPC[1]。在內(nèi)皮細(xì)胞應(yīng)激或激活過程中，EPC在循環(huán)系統(tǒng)中被動員，數(shù)量隨之增加，EPC參與維持和修復(fù)血管內(nèi)皮的正常功能[2]。研究表明，EPC已成為聯(lián)系穩(wěn)態(tài)缺陷、內(nèi)源性修復(fù)機制和血管功能障礙的重要樞紐[3]。目前，EPC廣泛應(yīng)用于缺血組織的血運重建，例如心肌梗死、中風(fēng)、急性肢體缺血等，在整形外科中，吸脂術(shù)、脂肪填充、皮膚組織工程、皮瓣存活、肌腱愈合、神經(jīng)再生、骨折愈合和潰瘍治療都需要豐富的血運支撐，因此，EPC在整形外科中也具有良好的應(yīng)用前景。本文就EPC在整形外科中的研究進展進行綜述。

1 EPC與血運重建

新血管形成是修復(fù)和維護組織創(chuàng)傷的主要機制。研究表明，后天新生血管的形成主要依賴于血管生成，即通過內(nèi)皮細(xì)胞的激活、增殖和遷移至創(chuàng)口形成新血管的過程[4]。EPC是血液中的循環(huán)干細(xì)胞，作為血管前體細(xì)胞，在介導(dǎo)血管重建和恢復(fù)血運方面發(fā)揮著重要的作用。EPC可被受損部位細(xì)胞分泌的趨化因子募集，定居到血管損傷部位并分化，誘導(dǎo)血運重建[5]。研究發(fā)現(xiàn)，EPC可作為心血管疾病的生物標(biāo)志物，其數(shù)量和功能障礙與缺血性疾病密切相關(guān)[6]。也有研究證實，在治療缺血性疾病中，EPC移植具有誘導(dǎo)血管生成、血管重建以及產(chǎn)生有效的旁分泌效應(yīng)的潛力[7]。

2 EPC在整形外科中的應(yīng)用

EPC可用于構(gòu)建血管移植物，直接注射或輸注EPC至缺血或血管損傷部位，可誘導(dǎo)細(xì)胞因子和生長因子的產(chǎn)生，進而改善缺血區(qū)域的血液流動，抑制細(xì)胞凋亡，改善器官功能[8]。此外，EPC已被證實具有廣泛的可塑性，可根據(jù)微環(huán)境轉(zhuǎn)分化為新的細(xì)胞系，如心肌細(xì)胞、肝細(xì)胞或神經(jīng)元等[9]。因此，EPC可用于增強患者臨床修復(fù)的效力，其與組織工程載體基質(zhì)相結(jié)合有助于傷口愈合和缺血修復(fù)中的治療性血管生成[10]。

2.1 血管移植物 血管組織工程中最關(guān)鍵的是開發(fā)具有抗血栓性和高通暢性的小直徑血管移植物，血管移植物低通暢性的主要原因是移植物內(nèi)血栓形成和內(nèi)膜增生[11]，早期建立健康的內(nèi)皮細(xì)胞可減少上述問題發(fā)生的風(fēng)險。血管移植物可使所接種的細(xì)胞在植入前分化成熟。由于成人內(nèi)皮細(xì)胞存在增殖能力低以及供體部位發(fā)病率高等問題，使用EPC進行血管愈合的方法受到越來越多的關(guān)注。研究表明，自體血管中提取和分離天然內(nèi)皮細(xì)胞常常受到內(nèi)皮細(xì)胞數(shù)量的限制，而EPC則表現(xiàn)出更好的增殖潛力，且目前分離和大規(guī)模擴增EPC的技術(shù)也逐漸發(fā)展成熟[12-13]。Melchiorri等[11]成功將EPC增殖、浸潤、分化為內(nèi)皮樣細(xì)胞，并接種于組織工程血管移植物上，提供了一種簡便且有效地增強內(nèi)皮化的方法，這一方法可以減少移植物內(nèi)血栓形成和內(nèi)膜增生。

2.2 皮瓣移植 皮瓣移植在覆蓋缺損、塑型重建等方面發(fā)揮著巨大的作用。近年來，隨著干細(xì)胞研究的不斷深入，基于干細(xì)胞介導(dǎo)的治療性血管生成和血運重建逐漸得到重視。血運障礙是皮瓣移植術(shù)后最常見的并發(fā)癥，可以導(dǎo)致血腫、皮瓣脫落、感染等并發(fā)癥的發(fā)生，嚴(yán)重者可導(dǎo)致大塊組織壞死或手術(shù)失敗[14]。EPC作為血管前體細(xì)胞，在介導(dǎo)血管重建和恢復(fù)血運方面發(fā)揮著重要的作用。由于 EPC具有對缺血組織定向遷移的特性，其不但可以定向聚集于心肌和缺血肢體，還可以聚集于缺血的皮瓣[15]。研究表明，增加缺血皮瓣模型損傷部位 EPC的數(shù)量能加快局部組織的血運重建，促進皮瓣的存活[16]。研究發(fā)現(xiàn)，在狹長窄蒂皮瓣模型皮下均勻注射重組人生長激素，可促進堿性成纖維細(xì)胞生長因子的表達(dá)及EPC的增殖，促進微血管形成，改善局部缺血缺氧狀態(tài)，擴大皮瓣存活面積[17]。還有研究表明，血管內(nèi)皮細(xì)胞生長因子可促進縫隙連接蛋白43介導(dǎo)的EPC分化，增加EPC的歸巢和數(shù)量，促進 EPC內(nèi)皮化，加快血管形成和血運重建，進而豐富皮瓣組織部位的血流，改善皮瓣移植的預(yù)后[18-19]。

2.3 傷口愈合 傷口愈合是一個復(fù)雜的過程，通常分為3個階段，即炎癥、增殖和重塑，這一過程需要多個細(xì)胞因子、生長因子和細(xì)胞外信號的共同作用。然而，由于缺血、糖尿病、壓力等多種因素的影響，慢性傷口通常與持續(xù)存在的炎癥、細(xì)胞功能障礙和血管新生受損等并存，導(dǎo)致患者需要長期的醫(yī)療護理，治療成本偏高，嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量[20]。皮膚傷口的常規(guī)治療方法為外科清創(chuàng)術(shù)輔以傷口護理，而采用自體移植物、異種移植物或組織工程皮膚的標(biāo)準(zhǔn)手術(shù)治療具有適應(yīng)證較少、需要二次手術(shù)、成本高、愈合延遲、纖維化等缺點[21]。為了克服這些困難，近年來細(xì)胞療法作為傷口愈合的有效治療方法迅速發(fā)展[22]。干細(xì)胞如間充質(zhì)干細(xì)胞、EPC和上皮干細(xì)胞已被證實可用于傷口愈合的治療，其可以增強肉芽組織形成，促進血管生成，減少炎癥反應(yīng)[23-25]。與其他干細(xì)胞相比，EPC在血管再生中發(fā)揮更重要的作用。Wang等[26]研究發(fā)現(xiàn)，生物活性納米纖維支架可高效地向局部遞送EPC，納米活性纖維支架與EPC的構(gòu)建體可促進傷口中EPC的局部遞送和血管生成的效率和活力，促進細(xì)胞增殖活性、肉芽組織形成和膠原沉積能力的增強，表明EPC用于傷口愈合的治療具有巨大潛力和良好的應(yīng)用前景。

2.4 自體脂肪移植 自體脂肪移植廣泛用于面部衰老、面部凹陷、隆乳、體型重塑及整形美容中，但存在術(shù)后脂肪細(xì)胞存活率較低，以及脂肪壞死、感染、腫瘤發(fā)生風(fēng)險增加等問題[27]，其臨床應(yīng)用受到限制，而良好的血液供應(yīng)在脂肪移植中起關(guān)鍵作用。研究表明，早期移植后脂肪組織無有效血管供應(yīng)所需營養(yǎng)，而移植組織的血管重建最早發(fā)生于移植后48～72 h，周圍組織液滲透成為早期營養(yǎng)供應(yīng)的唯一途徑，但組織液的滲透距離有限，并受移植脂肪組織的顆粒大小及壓力的影響，移植早期游離脂肪細(xì)胞未建立有效血供而導(dǎo)致移植脂肪大量壞死[28]。如何有效促進脂肪血管進化而提高其成活率成為困擾整形外科醫(yī)生已久的問題。EPC作為內(nèi)皮細(xì)胞的前體細(xì)胞，參與血管的生理性及病理性形成，可改變脂肪移植過程中出現(xiàn)的缺血問題，提高脂肪移植的療效。王明龍利用基質(zhì)細(xì)胞衍生因子1α(stromal cell-derived factor 1α，SDF-1α)修飾的脂肪干細(xì)胞作為EPC的趨化劑，用慢病毒基因載體構(gòu)建的穩(wěn)定高表達(dá)SDF-1α的脂肪干細(xì)胞與抽吸獲得的人脂肪顆?；旌虾笞⑸湟浦仓谅闶螅^察游離移植脂肪組織的血管再建情況，結(jié)果顯示，外周血EPC數(shù)量明顯增多、血管密度增大，說明通過細(xì)胞移植可使局部高表達(dá)SDF-1α，可早期動員、趨化大量的EPC并準(zhǔn)確定位遷移至目的組織，加速移植脂肪血管網(wǎng)絡(luò)的重建，有效提高移植脂肪成活率[29]。

2.5 組織工程 EPC來自不同組織的單核細(xì)胞，可以通過血液遷移至遠(yuǎn)處血管，分化為成熟的內(nèi)皮細(xì)胞，并替換舊的和受損的內(nèi)皮細(xì)胞來參與血管修復(fù)[30]。Sun等[31]研究表明，EPC聯(lián)合間充質(zhì)干細(xì)胞共同移植可促進腦血管疾病的血管生成和骨再生，加速血管血運重建和組織修復(fù)。EPC具有來源廣、高分化的優(yōu)點，使其成為構(gòu)建組織工程血管的最佳種子細(xì)胞來源。有研究顯示，將由血小板膠原受體糖蛋白-Ⅳ和CD133抗體構(gòu)建的復(fù)合蛋白黏附于受損的血管組織處，可促進EPC的聚集和分化，使血管損傷處快速內(nèi)皮化，從而預(yù)防血管再狹窄的發(fā)生[32]。因此， EPC對抑制血管狹窄及血栓形成具有重要意義，其用于血管組織工程研究的前景非常廣闊。

2.6 皮膚燒傷 自體移植物是皮膚燒傷的標(biāo)準(zhǔn)治療方法，皮膚替代物通常將成纖維細(xì)胞和(或)角質(zhì)形成細(xì)胞接種到支架中。然而，由于支架內(nèi)缺乏血管形成而導(dǎo)致細(xì)胞缺氧死亡，限制皮膚替代物在臨床中的應(yīng)用。EPC具有較大的增殖潛力，早期可誘導(dǎo)新血管形成。研究表明，EPC加入皮膚-表皮替代物中，可促進移植物血管形成[33]。因此，EPC在改善皮膚-表皮替代物治療燒傷中有良好的應(yīng)用前景，而且EPC可以通過自體方式獲得，避免其他移植物引起的免疫排斥作用。Rignault-Clerc等[34]研究發(fā)現(xiàn)，在中度燒傷患者中，可從外周血中獲得自體功能性晚期生長內(nèi)皮細(xì)胞，將其接種于皮膚替代物，可以增強皮膚替代物移植后的活力。Dai等[35]將EPC與成纖維細(xì)胞混合物接種于人血漿/氯化鈣形成的凝膠支架中，并將角質(zhì)形成細(xì)胞接種到血漿凝膠表面來制備新型3D皮膚替代物，將其用于小鼠全層皮膚傷口模型的治療，結(jié)果顯示傷口愈合明顯加速，在治療后14 d可觀察到類似于正常皮膚結(jié)構(gòu)；組織學(xué)分析顯示，預(yù)先血管化的凝膠支架可以很好地整合到宿主皮膚中，加速傷口區(qū)域表皮和真皮的血管形成，表明預(yù)血管化的3D凝膠支架作為新的皮膚替代品，可加速表皮遷移和增強膠原沉積，這種預(yù)先血管化的3D皮膚替代品在傷口修復(fù)的臨床應(yīng)用中具有很大的潛力，揭示了EPC誘導(dǎo)血管形成的能力在皮膚移植方面的治療作用。

3 問題與展望

近年來，有關(guān)EPC的起源、在血管生成和病理生理過程中的作用以及潛在的治療應(yīng)用等的研究逐漸深入。越來越多的研究表明EPC與血管穩(wěn)態(tài)及血管內(nèi)皮損傷有關(guān)。鑒定EPC的再生潛力是臨床應(yīng)用EPC細(xì)胞療法的先決條件，但其研究仍處于初級階段，而且EPC生物學(xué)的復(fù)雜性也制約其臨床應(yīng)用，如何更好地利用EPC的特性來預(yù)防及治療內(nèi)皮損傷值得進一步研究。相信隨著EPC研究的深入，基于EPC的細(xì)胞療法最終會成為現(xiàn)實。