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內(nèi)皮祖細(xì)胞在動(dòng)脈粥樣硬化臨床中的應(yīng)用

2015-05-05 07:30:26云蘇日娜孟根杜希包玉龍張沖哈申圖雅包納日斯納順達(dá)來
中國醫(yī)藥導(dǎo)報(bào) 2015年4期
關(guān)鍵詞:動(dòng)脈粥樣硬化

云蘇日娜 孟根杜希 包玉龍 張沖 哈申圖雅 包納日斯 納順達(dá)來

[摘要] 內(nèi)皮祖細(xì)胞(EPCs)是一種成血管干細(xì)胞,通過刺激誘導(dǎo)能夠增殖分化為成熟血管內(nèi)皮細(xì)胞的前體細(xì)胞,參與血管內(nèi)皮細(xì)胞的損傷和修復(fù)。動(dòng)脈粥樣硬化(AS)是血管內(nèi)皮損傷和脂質(zhì)聚集在動(dòng)脈壁上形成的血管病變。機(jī)體可通過動(dòng)員體內(nèi)EPCs來修復(fù)血管內(nèi)皮細(xì)胞從而達(dá)到緩解,治療AS的目的。EPCs對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞修復(fù)的作用近年來被廣泛研究,本文就內(nèi)皮祖細(xì)胞對(duì)AS治療中的應(yīng)用以及其基礎(chǔ)研究進(jìn)行系統(tǒng)的綜述。

[關(guān)鍵詞] 內(nèi)皮祖細(xì)胞;動(dòng)脈粥樣硬化;內(nèi)皮細(xì)胞修復(fù)

[中圖分類號(hào)] R329.27 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673-7210(2015)02(a)-0165-05

內(nèi)皮祖細(xì)胞(endothelial progenitor cells,EPCs)是一種參與胚胎時(shí)期血管生成的干細(xì)胞,具有游走特性,在機(jī)體刺激誘導(dǎo)下能夠繼續(xù)增殖分化成為成熟血管內(nèi)皮細(xì)胞的前體細(xì)胞,并在出生后,參與血管內(nèi)皮細(xì)胞的損傷和修復(fù)[1]。動(dòng)脈粥樣硬化(atherosclerosis,AS)是最常見、最重要的動(dòng)脈硬化血管病變之一。其特點(diǎn)是動(dòng)脈管壁增厚變硬、失去彈性和管腔縮小,在動(dòng)脈內(nèi)膜上積聚的脂質(zhì)外觀呈黃色粥樣。AS是一種漸進(jìn)的,復(fù)雜的,慢性炎性反應(yīng)過程,其特征在于內(nèi)皮損傷和脂質(zhì)聚集在動(dòng)脈壁上[2]。內(nèi)皮細(xì)胞損傷和凋亡是AS病理發(fā)生的早期事件,并可促進(jìn)粥樣硬化病變,形成斑塊侵蝕[3]。內(nèi)皮失去完整性促成早期AS病變。從骨髓衍生的內(nèi)皮祖細(xì)胞可分化為內(nèi)皮細(xì)胞,以取代不正常的內(nèi)皮細(xì)胞,進(jìn)行內(nèi)源性修復(fù)機(jī)制[4]。然而體內(nèi)EPCs數(shù)量有限,隨著年齡增長,EPCs功能受損,來源于骨髓的外周血EPCs逐漸減少,修復(fù)內(nèi)皮損傷的能力也下降,粥樣斑塊更容易形成[5]。近年來,就EPCs在AS中的作用被廣泛認(rèn)知,其在AS的發(fā)生、發(fā)展過程中起到舉足輕重的位置。

1 內(nèi)皮祖細(xì)胞概述

1997年,Asahara等[6]首次從人外周血中分離提取出一種具有CD34+的單核細(xì)胞,并可進(jìn)一步生長成血管腔樣形狀,取名為內(nèi)皮祖細(xì)胞。并發(fā)現(xiàn)在成人血管再生中,血管EPCs起著重要的作用。EPCs從骨髓動(dòng)員到外周血,附著在缺血部位的血管上,在組織中游走、增值、分化,進(jìn)而分泌出血管新生物質(zhì)[7-8]。對(duì)小鼠下肢缺血模型和心肌梗死模型進(jìn)行EPCs移植后,侵入到已有的內(nèi)皮細(xì)胞,促進(jìn)血管新生,這表明EPCs對(duì)成人血管生成起到重要作用[9-10]。EPCs存在于血管芽細(xì)胞和成熟內(nèi)皮細(xì)胞間的分化過程中,EPCs的分離純化方法有很多種,其主要方法有兩種,即從新鮮血液中進(jìn)行流式細(xì)胞術(shù)和細(xì)胞培養(yǎng)法[11-13]。

在流式細(xì)胞術(shù)中至少用一種未分化標(biāo)志物和內(nèi)皮系標(biāo)志組合起來純化EPCs。血液干細(xì)胞抗原CD34、CD133作為典型的未分化標(biāo)志物,VEGFR2(血管內(nèi)皮生長因子受體2)和CD31作為內(nèi)皮標(biāo)志物。EPCs分化后一方面CD34表達(dá)減少,CD133表達(dá)消失,另一方面KDR、VE-cadherin、Tie2、E-selecin的表達(dá)增加。血液干細(xì)胞也會(huì)表達(dá)CD34、CD133、KDR,但分化后對(duì)CD133和KDR失去表達(dá)。因此,CD133陽性細(xì)胞作為未分化的EPCs在廣泛的應(yīng)用于基礎(chǔ)研究[14-15]。

在細(xì)胞培養(yǎng)中,將外周血來源的單個(gè)核細(xì)胞貼壁培養(yǎng)于包埋了人纖維連接蛋白的培養(yǎng)皿中,作為EPCs來純化。培養(yǎng)貼壁細(xì)胞后出現(xiàn)Early EPCs與Late EPCs[16]。Early EPCs在培養(yǎng)后3 d左右成簇狀增值,但2周后消失。Late EPCs能存活2、3周以上,增值迅速,呈鋪路石狀細(xì)胞層。Early EPCs與LateEPCs均都能吞噬ac-LDL和Ulex lectin結(jié)合[17]。分離EPCs的細(xì)胞源除外周血,還有骨髓與臍帶血來源[18-20]。但是,關(guān)于調(diào)節(jié)EPCs分化的遺傳因素和環(huán)境因素尚未明確。

2 動(dòng)脈粥樣硬化治療中EPCs的作用

血管內(nèi)皮細(xì)胞是血液與血管壁間的天然屏障,維持血管正常形態(tài)、功能起到至關(guān)重要的作用。因?yàn)镋PCs參與血管內(nèi)皮動(dòng)態(tài)平衡及細(xì)胞修復(fù)過程,故影響疾病早期斑塊的發(fā)生與發(fā)展。在生理情況下,血管內(nèi)皮細(xì)胞的完整性依賴于EPCs歸巢,內(nèi)源性動(dòng)員內(nèi)皮祖細(xì)胞可導(dǎo)致增強(qiáng)再內(nèi)皮化,改善血管內(nèi)皮的功能,減少新內(nèi)膜形成,并降低了AS的形成[21]。EPCs體外培養(yǎng)并移植至體內(nèi)觀察其對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞的修復(fù)作用近年來已被廣泛證實(shí),卻仍有爭議,EPCs在AS發(fā)生發(fā)展中的作用尚不明確。

2.1 EPCs對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞的修復(fù)能力

Aziz等[22]通過將人臍血分離出的EPCs移植到急性心肌梗死(AMI)模型犬心肌內(nèi),并進(jìn)行心電圖監(jiān)測,ST段抬高心肌梗死在EPCs移植1周后便好轉(zhuǎn),26 d后處死動(dòng)物,進(jìn)行病理檢查,心肌細(xì)胞明顯修復(fù)好轉(zhuǎn)。證實(shí)EPCs可通過體外移植修復(fù)自身細(xì)胞再生。Tateishi-Yuyama等[23]將骨髓來源的EPCs自體移植于血管慢性閉塞性動(dòng)脈硬化疾病的患者后,明顯減輕了病變肢體的靜息性疼痛,步行時(shí)間延長,肢體血流明顯改善,并避免了截肢,觀察24周未發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重并發(fā)癥。Rauscher等[24]將沒有AS病變的apoE4幼鼠及apoE4老齡小鼠骨髓中分離得到的EPCs移植到存在AS病變的apoE4小鼠中,發(fā)現(xiàn)與來自年老小鼠的細(xì)胞移植相比,用來自幼鼠的EPCs細(xì)胞治療,可顯著減輕病變,說明隨著年齡的增加內(nèi)皮祖細(xì)胞的保護(hù)性能逐漸丟失,這正是AS多發(fā)時(shí)期,也證實(shí)了隨著年齡變化EPCs對(duì)AS的抑制作用。He等[25]從兔外周血中提取EPCs,并將其移植至經(jīng)手術(shù)損傷的右頸動(dòng)脈內(nèi),4周后處死動(dòng)物,并將兩側(cè)頸動(dòng)脈做病理,發(fā)現(xiàn)吞噬了DiI標(biāo)記的EPCs的多個(gè)細(xì)胞簇在頸總動(dòng)脈的壁上,這表明移植自體內(nèi)皮祖細(xì)胞增強(qiáng)內(nèi)皮化和改善內(nèi)皮功能。

EPCs體外培養(yǎng)并移植至體內(nèi)觀察其對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞的修復(fù)作用近年來已被廣泛證實(shí),卻仍有爭議,EPCs在AS發(fā)生發(fā)展中的作用尚不明確,Liu等[26]推論,內(nèi)皮祖細(xì)胞在疾病進(jìn)程的不同時(shí)間點(diǎn)動(dòng)員,其結(jié)果可能不一樣,不適當(dāng)?shù)卦黾覧PCs動(dòng)員可能會(huì)加速AS的進(jìn)程。吳倩倩等[27]推測在粥樣硬化斑塊形成早期,EPCs促進(jìn)內(nèi)皮增殖、抑制凋亡,保持血管內(nèi)皮細(xì)胞穩(wěn)定,防止粥樣斑塊發(fā)生,即早期EPCs數(shù)量增加可預(yù)防斑塊形成。而在粥樣硬化斑塊形成晚期階段,內(nèi)皮損傷嚴(yán)重,難以完整修復(fù),炎癥細(xì)胞持續(xù)作用于斑塊,且EPCs促使血管壁滋養(yǎng)新生血管,新生血管可能破裂導(dǎo)致斑塊內(nèi)出血,轉(zhuǎn)變?yōu)椴环€(wěn)定性斑塊。目前EPCs在人體進(jìn)行體外移植的試驗(yàn)研究幾乎空白,其臨床應(yīng)用的安全性有待更多的探索研究。

2.2 EPCs的體內(nèi)動(dòng)員

內(nèi)皮祖細(xì)胞的動(dòng)員,即受到某些因素刺激后,內(nèi)皮祖細(xì)胞從骨髓等組織中遷移到外周血的過程。這些因素可以分為抑制動(dòng)員因素和促動(dòng)員因素。

2.2.1 抑制動(dòng)員因素 臨床上高血壓、高血脂、高血糖、心血管疾病及吸煙、肥胖、老化等易至血管動(dòng)脈硬化病變的患者的EPCs數(shù)量減少且EPCs的血管新生能力降低[28]。即EPCs的數(shù)量及功能與血管動(dòng)脈硬化病變的危險(xiǎn)因素呈線性關(guān)系。李海清等[29]通過對(duì)雌性BALB/C小鼠隨機(jī)分成卵巢切除組、假手術(shù)組和正常組4周后取脛骨和股骨骨髓來源的EPCs進(jìn)行培養(yǎng)、鑒定。結(jié)果顯示,卵巢切除組EPCs明顯低于假手術(shù)組和正常組。黃煥亮等[30]對(duì)62例原發(fā)性高血壓患者測定外周循環(huán)EPCs CD34+水平及頸動(dòng)脈內(nèi)膜中層厚度,結(jié)果顯示中青年原發(fā)性高血壓患者循環(huán)EPCs CD34+水平與心血管危險(xiǎn)因素及頸動(dòng)脈內(nèi)膜中層厚度呈負(fù)相關(guān),認(rèn)為外周循環(huán)EPCs CD34+水平可以作為評(píng)估高血壓患者早期血管病變的標(biāo)志之一??壮t等[31]對(duì)高脂模型大鼠進(jìn)行EPCs體外分離培養(yǎng)。結(jié)果表明,與健康大鼠來源的EPC相比,高脂大鼠EPCs形態(tài)較小,數(shù)量少且CD34表達(dá)率較低。劉華偉等[32]對(duì)110例2型糖尿病患者分組進(jìn)行了空腹靜脈血EPCs測定,結(jié)果顯示2型糖尿病患者外周血EPCs數(shù)量減低。張金盈等[33]對(duì)冠心病患者與非冠心病患者分別抽取外周血進(jìn)行EPCs的分離培養(yǎng),觀察其外周血EPCs水平,結(jié)果證實(shí)冠心病患者外周血EPCs數(shù)量減少。Mobarrez等[34]研究發(fā)現(xiàn),吸煙可以短時(shí)間(4 h內(nèi))使體內(nèi)EPCs急性動(dòng)員增加,但是EPCs的增加是因?yàn)檠軗p傷后被釋放的,所以說明吸煙是急性血管損傷的跡象。因此長期吸煙是引起血管病變的危險(xiǎn)因素,并且抑制EPCs的釋放。MacEneaney等[35]在對(duì)無吸煙史,無明顯心血管疾病的正常體重、超重和肥胖成人的外周血EPCs比較研究中發(fā)現(xiàn),肥胖人群中EPCs的數(shù)量低于前兩者,而EPCs集落形成能力超重及肥胖者要弱于體重正常人群,提示EPCs數(shù)量和功能受損可能是由肥胖導(dǎo)致。

2.2.2 促動(dòng)員因素 在促血管生長因子中,血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)及基質(zhì)細(xì)胞衍生因子(stromal cell-derived factor-1,SDF-1)的動(dòng)員作用最為強(qiáng)大[36]。實(shí)驗(yàn)證明粒細(xì)胞集落刺激因子(granulocyte colony stimulating factor,G-CSF)也具備動(dòng)員EPCS的能力[37]。

適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)也能動(dòng)員EPCs的增值。龔曉明等[38]對(duì)有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)中老年大鼠外周血EPCs增值及黏附力進(jìn)行了研究,結(jié)果表明大鼠外周血EPCs數(shù)量及貼壁量明顯增加。還有研究證明[39]體育鍛煉對(duì)冠狀動(dòng)脈疾?。–AD),心臟衰竭(HF)和外周動(dòng)脈疾?。≒AD)等心血管內(nèi)皮功能和EPCs水平可有益誘發(fā)。

此外,治療AS危險(xiǎn)因素的一系列藥物在控制癥狀的同時(shí)具有動(dòng)員EPCs的作用。他汀類藥物除其調(diào)節(jié)血脂作用外,在急性冠狀動(dòng)脈綜合征患者中早期應(yīng)用能夠抑制血管內(nèi)皮的炎性反應(yīng),穩(wěn)定粥樣斑塊,改善血管內(nèi)皮功等作用而在調(diào)節(jié)內(nèi)皮祖細(xì)胞的作用上也備受關(guān)注[40-41]。他汀類新藥匹伐他汀,按不同濃度添加到人臍靜脈血EPCs培養(yǎng)基中,結(jié)果顯示濃度在0.1 μmol/L時(shí)EPCs貼壁數(shù)量最多,隨著濃度升至1.0 μmol/L時(shí)EPCs數(shù)目呈逐漸減少趨勢,但扔高于對(duì)照組[42]。而他汀類藥物在被廣泛應(yīng)用的同時(shí),其毒副作用也被重視。一味強(qiáng)調(diào)他汀強(qiáng)效降脂的效果,而忽略其安全性是非常危險(xiǎn)的。1%~3%的患者在服藥最初的3個(gè)月內(nèi)會(huì)出現(xiàn)一定程度的肝臟損害[43]。心血管病患者同時(shí)會(huì)服用其他藥物,由于肝臟本身受到損害,將導(dǎo)致其他藥物的代謝緩慢而在體內(nèi)蓄積,產(chǎn)生毒副作用。而與此同時(shí),傳統(tǒng)藥物在通過動(dòng)員EPCs來改善AS也被廣泛研究。武麗萍等[44]通過對(duì)Wister大鼠灌胃造模提取的芪紅合劑含藥血清來培養(yǎng)人外周血EPCs,并得出結(jié)論中藥芪紅合劑對(duì)EPCs的增值有促進(jìn)作用。沈藝等[45]和季亢挺等[46]分別證實(shí)了黃芪甲苷對(duì)EPCs具有增殖、黏附及保護(hù)作用。萬槐斌等[47]也證實(shí)了小檗堿聯(lián)合小劑量阿托伐他汀具有與大劑量相似的調(diào)脂、抗感染、促EPCs作用,且更安全,對(duì)肝功能的影響更小。除了中藥,更有蒙藥等少數(shù)民族藥物對(duì)調(diào)脂等作用上進(jìn)行了研究,如孟根杜希等[48]對(duì)蒙藥達(dá)日布八味丸治療高脂血癥進(jìn)行了觀察研究,李姹潤等[49]進(jìn)行了蒙藥達(dá)日布八味丸對(duì)高脂血癥大鼠調(diào)節(jié)血脂的實(shí)驗(yàn)研究,結(jié)果均顯示蒙藥達(dá)日布八味丸對(duì)高脂血癥具有顯著療效。蒙藥、藏藥等民族藥物對(duì)降血脂,抗AS等病變有效已被文獻(xiàn)證實(shí),并且蒙藥具有使用方便、安全、成本低等優(yōu)點(diǎn)??梢哉J(rèn)為民族傳統(tǒng)藥物可能對(duì)內(nèi)皮功能的損傷具有保護(hù)作用,而EPCs在內(nèi)皮損傷后的修復(fù)過程中扮演著重要的角色,民族藥物對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞的保護(hù)作用是否通過動(dòng)員骨髓EPCs來修復(fù)損傷內(nèi)皮從而發(fā)揮保護(hù)血管內(nèi)皮、防治AS的作用,是有待探索的重要課題。

3 小結(jié)

自EPCs的概念被提出來至今,其來源,生物學(xué)特性,在動(dòng)物模型中的作用及臨床中的應(yīng)用等研究已獲得了巨大突破,然而仍有很多問題需要進(jìn)一步解決。對(duì)于EPCs表面的特異性標(biāo)志物至今仍沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),提取分離純度更高的EPCs方法還未被解決,體外移植EPCs也還在探索階段,在人體上研究甚少,同時(shí)動(dòng)員EPCs的最佳途徑尚未發(fā)現(xiàn)。EPCs的發(fā)現(xiàn)是再生醫(yī)學(xué)新的希望,通過增殖EPCs,恢復(fù)血管內(nèi)皮細(xì)胞的損傷平衡,緩解、預(yù)防AS的發(fā)生和發(fā)展,減少心血管疾病的發(fā)生。但EPCs對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞的再生、修復(fù)等機(jī)制還有許多問題尚待解決。

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