孫莉莉，李文東，李曉強，江旭東，焦健

（南京大學醫(yī)學院附屬鼓樓醫(yī)院 血管外科，江蘇 南京 210008）

血管新生與多種生理和病理過程密切相關(guān)，已成為醫(yī)學領(lǐng)域研究的熱點。在成年個體中，血管發(fā)生、血管形成和動脈形成3種血管新生方式相互作用協(xié)調(diào)人體血管系統(tǒng)[1]。然而，當血管新生發(fā)生失衡，則導(dǎo)致相關(guān)疾病的發(fā)生和發(fā)展。因此，調(diào)控血管新生將為血管新生失衡所致的疾病的防治帶來曙光。近年來，血管新生療法是世界醫(yī)學領(lǐng)域的熱點課題，以血管新生為靶點的治療方法，將為臨床疾病，特別是腫瘤和血管疾病的預(yù)防和診治提供新的契機和思路。

干細胞治療作為新興的科學技術(shù)，是一種富有前景的治療措施[2]。內(nèi)皮祖細胞（endothelial progenitor cells，EPC）具有自我增殖和多向分化潛能，并可分化為血管內(nèi)皮細胞，不僅參與胚胎時期血管新生，同時也在成人血管新生發(fā)揮關(guān)鍵作用。EPC可刺激血管新生和損傷血管的修復(fù)，其數(shù)量反映了內(nèi)皮細胞的狀態(tài)、內(nèi)皮損傷和/或修復(fù)的可能性[3-6]。因此，以EPC為靶點的干預(yù)治療措施將為血管新生及其相關(guān)疾病提供高效安全的、很有潛力的治療新方法[7-11]。

1 EPC 的發(fā)現(xiàn)和功能

EPC是Asahara等[12]在1997年從成人外周血中首次分離出來的、可分化為成熟內(nèi)皮細胞的多能細胞，命名為EPC。隨后，發(fā)現(xiàn)骨髓來源的循環(huán)EPC也可增殖并分化為內(nèi)皮樣細胞，形成新血管。EPC可存在于臍血、外周血、心臟、胎兒肝臟、血管、骨胳肌及脂肪組織等。臍血和外周血中的EPC均來源于骨髓。因此，目前普遍認為EPC主要來源于骨髓。

EPC分為早期EPC和晚期EPC，它們具有不同的標志物，這些標志物也可能反映其在細胞的不同階段中具有不同的生長特征和功能。早期EPC表達CD34、VEGFR2和CD133，呈紡錘樣形態(tài)，具有不增值或低增殖特征，生長在2～3周時達高峰，約4周時開始死亡，分泌多種血管生成因子、抗血管生成因子等，主要通過旁分泌作用促血管新生。此外，這些生長因子或細胞因子還可以減緩成熟內(nèi)皮細胞的凋亡，進一步增強血管新生能力。而晚期EPC表面主要表達CD34和VEGFR2，不表達CD133，呈鵝卵石樣或鋪路石樣形態(tài)，具有較高的增殖能力，常在2～3周后出現(xiàn)，4～8周時生長活躍，可維持長達12周，完全由CD14-亞群發(fā)育而來[13]。晚期EPC也參與成血管作用，可直接參與血管修復(fù)。目前，針對EPC的鑒定在不斷完善，現(xiàn)普遍認為主要是根據(jù)細胞形態(tài)，流式細胞術(shù)鑒定細胞表面標志物CD34、VEGFR2和CD133以及免疫熒光雙陽性染色的方法檢測EPC吞噬乙酰化低密度脂蛋白（acLDL-DiI）和結(jié)合荊豆凝集素（UEA-1-FITC）。隨著對EPC研究的深入，其已成為再生醫(yī)學的焦點，在血管組織工程和細胞療法中展現(xiàn)出遠大的前景[14]。

2 EPC 參與血管新生的機制

EPC在缺血組織和腫瘤的血管新生中發(fā)揮重要作用，不僅可整合入缺血組織，參與新血管的形成從而改善血供，而且可通過減輕血管修復(fù)時內(nèi)膜的增厚抑制不良的血管重構(gòu)、減輕缺血狀態(tài)[15]。EPC參與調(diào)控血管形成的過程是復(fù)雜的，主要歸納四個方面：動員、招募和分化，血管新生，血管重構(gòu)和炎癥，這四個方面相互聯(lián)系又有所區(qū)別，協(xié)同促進血管新生。

2.1 EPC 的動員、招募和分化

在正常生理狀態(tài)下，循環(huán)中的EPC數(shù)量很少，大部分位于骨髓中且處于靜止狀態(tài)。然而，當組織損傷或組織缺血、多種細胞因子、藥物和運動等因素刺激下，骨髓中EPC動員，釋放入外周血，進而增殖、遷移、歸巢入損傷部位，參與組織修復(fù)，促進血管新生和血管修復(fù)，維持機體的動態(tài)平衡。在此過程中，各種生長因子如血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）、成纖維細胞生長因子（FGF）等在EPC動員過程中發(fā)揮重要作用。此外，某些藥物可調(diào)控EPC的動員，如他汀類藥物、促紅細胞生成素促進骨髓EPC動員至外周血，并通過PI3K/Akt信號通路刺激造血前體細胞分化為EPC，提高患者循環(huán)EPC數(shù)量[16-17]。奧美沙坦通過PI3K/Akt/eNOS信號通路有效促進頸動脈粥樣硬化患者EPC的動員，改善其功能[18]。雌激素誘導(dǎo)EPC的增殖、遷移和動員。此外，microRNA-126（miR-126）可通過降低血管細胞黏附分子1（VCAM-1）的表達增強EPC的動員[19]。另外，運動也能促進骨髓EPC動員進入外周血，使循環(huán)EPC數(shù)量增加。

EPC的歸巢過程是復(fù)雜的，需要整合素、趨化因子及其受體等多種因子的相互作用。其中SDF-1/趨化因子受體（CXCR4）軸在EPC的動員過程中具有重要作用[20]。在缺氧狀態(tài)下，低氧誘導(dǎo)因子（HIF-1α）上調(diào)SDF-1，SDF-1唯且只能與CXCR4結(jié)合，使CXCR4陽性EPC歸巢增加。而且阻斷SDF-1或CXCR4可導(dǎo)致EPC的歸巢和血管新生受損，這說明SDF-1/CXCR4在EPC歸巢和血管新生中具有關(guān)鍵作用。此外，剪切力誘導(dǎo)的選擇素和整合素家族黏附分子的上調(diào)可促進EPC向損傷血管內(nèi)皮處募集進而參與內(nèi)皮修復(fù)。在這一過程中，P-選擇素、P-選擇素糖蛋白配體1、E-選擇素、細胞間黏附分子1（ICAM-1）、VCAM-1和淋巴細胞功能相關(guān)的抗原1等多種因子協(xié)調(diào)作用。研究發(fā)現(xiàn)，高糖、吸煙等多種因素可能損傷EPC的歸巢和成血管過程，而茶和含有咖啡因的咖啡提高循環(huán)EPC水平，增強血管新生和內(nèi)皮修復(fù)。

EPC不僅可分化為內(nèi)皮細胞，還可分化為平滑肌細胞、骨骼肌細胞和心肌細胞等。EPC的分化過程中主要表現(xiàn)為其特異性表面標志物CD133等的喪失，同時其他細胞表面標志物出現(xiàn)，并伴隨細胞形態(tài)和功能變化。其分化主要與黏附分子及微環(huán)境相關(guān)。研究[21]發(fā)現(xiàn)PPAR7受體激動劑可促進EPC分化為內(nèi)皮細胞，卻抑制其向平滑肌細胞分化，這主要與eNOS的上調(diào)有關(guān)。此外，二甲雙胍、骨形態(tài)發(fā)生蛋白9（BMP-9）、硬度等也參與調(diào)控EPC的分化。

2.2 EPC 調(diào)控血管新生

EPC不僅可直接形成血管，還可通過分化為內(nèi)皮細胞參與血管新生。其分泌多種細胞因子和血管生長因子，對促進血管新生發(fā)揮重要作用。多種因素參與調(diào)控EPC的血管新生，比如阿托伐他丁、白藜蘆醇、柚皮苷、HIF-1、BMP9、TWEAK等增強EPC的成血管能力。研究發(fā)現(xiàn)lncRNAAK131850增強EPC的血管新生，其機制主要是通過吸附miR-935p來增強VEGFA的分泌[22]。此外，lncRNA WTAPP1通過miR-3120、Akt/mTOR/自噬信號通路增強MMP1的表達，進而促進EPC的血管新生[23]。這些結(jié)果提示EPC可作為治療血管新生相關(guān)疾病的靶點。

2.3 EPC 調(diào)控血管重構(gòu)

血管重構(gòu)是正常的血管結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生異常改變導(dǎo)致血管壁厚度、官腔大小、血管面積和功能發(fā)生改變。這一過程與基質(zhì)金屬蛋白酶、炎癥、內(nèi)皮細胞和平滑肌細胞等密切相關(guān)。由于EPC可分泌基質(zhì)金屬蛋白酶等多種因子降解基底膜和細胞間連接蛋白，利于血管重建；又可向平滑肌細胞和內(nèi)皮細胞分化，因此EPC在血管重構(gòu)中扮演重要角色。骨髓來源的EPC首先進入微循環(huán)，在靜脈中含量較高，參與修復(fù)缺失或受損的內(nèi)皮，增加新生血管形成，進而促進靜脈血栓處血管重構(gòu)。此外，在動脈內(nèi)皮損傷部位，EPC可替代受損的動脈內(nèi)皮，抑制內(nèi)膜增生，從而有效恢復(fù)內(nèi)皮功能[24]。研究發(fā)現(xiàn)Apoe-/-小鼠移植EPC后，血管中脂質(zhì)含量增加并且膠原含量減少。此外，EPC和內(nèi)皮細胞分泌的NO可抑制血管平滑肌細胞增殖，在一定程度上抑制血管壁增厚。

2.4 EPC 參與炎癥過程

血管系統(tǒng)與炎癥系統(tǒng)相互作用共同維持機體穩(wěn)態(tài)。炎癥標志物和EPC的數(shù)量降低均與心血管疾病的發(fā)生密切相關(guān)[25]。EPC分泌抗炎細胞因子抑制炎癥反應(yīng)，利于促進血管新生[26]，并且炎癥反應(yīng)的消減可增強EPC的動員和功能。然而過度或持久的炎癥反應(yīng)則降低循環(huán)EPC的數(shù)量，并導(dǎo)致血栓形成和內(nèi)膜增生等一系列問題。此外，級聯(lián)放大的炎癥反應(yīng)通過正反饋回路進一步損傷血管壁。研究[27]表明通過注射角叉菜膠引起的急性炎癥反應(yīng)可使EPC數(shù)量減少80%。動物實驗表明靜脈注射EPC可減少年齡誘導(dǎo)的促炎因子（IFN-γ、IL-1β、IL-6、TNF-α）的表達，并且增加抗凋亡因子Bcl-2。此外，神經(jīng)突起定向因子1（netrin-1）具有早期抗炎作用，增強EPC的增殖和歸巢、促進再內(nèi)皮化；GM-CSF可活化干細胞，利于EPC修復(fù)血管并減少炎癥反應(yīng)。

3 EPC 與疾病

循環(huán)EPC的數(shù)量和功能易受機體微環(huán)境的影響，如高糖、高齡、運動、茶、咖啡、藥物、疾病等。其數(shù)量和功能狀態(tài)可反映機體狀況、疾病嚴重程度及預(yù)后情況，其與循環(huán)系統(tǒng)疾病、呼吸系統(tǒng)疾病、免疫系統(tǒng)疾病和腫瘤等疾病密切相關(guān)。

3.1 EPC 與循環(huán)系統(tǒng)疾病

外周血中EPC的數(shù)量和功能在心血管疾病及其危險因素、動脈瘤和外周血管疾病中發(fā)生改變[26-27]，其數(shù)量在嚴重動靜脈畸形中增加，并與疾病進展相關(guān)，并且參與動脈瘤中新生內(nèi)膜形成和再內(nèi)皮化。調(diào)控EPC對治療相關(guān)疾病具有重要作用，研究發(fā)現(xiàn)EPC利于改善心衰狀況[28]，在急性冠脈綜合征的診斷、治療和預(yù)后評估中展現(xiàn)出重要價值[29]，并可通過分泌載有miR-126的外泌體促進深靜脈血栓機化再通[30]。最新研究發(fā)現(xiàn)攜有音猬因子（sonic hedgehog，SHH）的微泡通過提高心梗患者EPC產(chǎn)生NO來增強血管新生[31]。阿托伐他丁、TWEAK通過調(diào)控EPC的動員、增殖、血管新生來改善動脈粥樣硬化和血管修復(fù)，敲低CD40的EPC利于治療高血壓。普萘洛爾可通過降低EPC的血管生成能力來治療嬰幼兒血管瘤[32]，某些藥物如二甲雙胍等在一定程度上通過EPC發(fā)揮治療糖尿病的作用，并且糖尿病的改善可進一步提高EPC的動員。上調(diào)ATP結(jié)合轉(zhuǎn)運蛋白G1（ABCG1）通過Lyn/Akt/eNOS通路促進EPC再內(nèi)皮化，進而改善糖尿病小鼠的血管修復(fù)過程[33]，這表明ATP結(jié)合轉(zhuǎn)運蛋白G1可能是治療糖尿病血管病變的潛在靶點。

3.2 EPC 與免疫系統(tǒng)疾病

類風濕關(guān)節(jié)炎（RA）是最常見的炎癥性關(guān)節(jié)疾病，外周血EPC在該類患者中數(shù)量降低[34]，但在患病的關(guān)節(jié)中聚集以滿足血管新生的需求。在此過程中，EPC通過增強血管新生，進一步維持炎癥過程，利于免疫細胞的進入，從而促進疾病進展。系統(tǒng)性紅斑狼瘡（SLE）和川崎病患者體內(nèi)EPC數(shù)量降低，并且疾病的發(fā)生與EPC的分化、黏附、遷移和血管新生能力減弱密切相關(guān)。此外，促紅細胞生成素通過提高外周血EPC水平促進系統(tǒng)性硬化病患者傷口的愈合，對伴有肺間質(zhì)病的系統(tǒng)性硬化病患者靜脈注射環(huán)磷酰胺可提高EPC的數(shù)量。這些研究為EPC治療免疫系統(tǒng)疾病提供了理論依據(jù)。

3.3 EPC 與呼吸系統(tǒng)疾病

循環(huán)EPC的數(shù)量在嚴重肺部疾?。宰枞苑渭膊。拗菩苑渭膊。┗颊咧袦p少，在急性肺損傷和急性呼吸窘迫綜合征患者中增加，并且與生存率成正相關(guān)。有趣的是EPC在單純肺炎疾病初期增加，治療恢復(fù)8周后減少，并且肺炎28 h后EPC數(shù)量較低的患者后期易出現(xiàn)纖維化病變[35]，這表明EPC利于肺內(nèi)皮修復(fù)，促進肺功能正?；?。動物實驗發(fā)現(xiàn)循環(huán)EPC水平在中度急性肺損傷中增加，急性呼吸窘迫綜合征中降低[36]。此外，移植CD34陽性的祖細胞可促進肺切除術(shù)后小鼠的血管新生[37]，氣管內(nèi)移植EPC在一定程度上通過減輕炎癥浸潤、減緩細胞凋亡、抑制蛋白水解酶活性、提高抗氧化活性等途徑減緩小鼠肺氣腫的發(fā)生和肺功能紊亂[38]。

3.4 EPC 與腫瘤

建立新的血管系統(tǒng)是腫瘤生長和轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵。研究[39]表明，EPC促進腫瘤內(nèi)皮細胞的初步建立，控制腫瘤生長和轉(zhuǎn)移，對判斷腫瘤對化療藥物的敏感性具有重要價值。循環(huán)EPC水平在多種類型腫瘤（如非小細胞肺癌、子宮內(nèi)膜癌、頭頸部鱗狀細胞癌等）中增高，參與腫瘤血管新生，并且與腫瘤患者生存率相關(guān)。研究表明前胡素通過抑制EPC的分化和成血管能力來減弱腫瘤血管新生[40]。以上說明EPC可作為腫瘤診斷或預(yù)后的參照指標，并且以其為靶點治療腫瘤具有潛在應(yīng)用價值。

3.5 EPC 與其他疾病

EPC數(shù)量和功能在子癇前期胎盤和胎兒降低，這可能與臍血可溶性fms樣酪氨酸激酶1（sFlt-1）的水平增加相關(guān)[41]。在腎臟疾病中，氧化產(chǎn)物等毒素的積累不利于EPC的功能，而且血液透析患者中EPC減少但不影響平滑肌祖細胞，這使內(nèi)皮再生能力受損，平滑肌祖細胞參與不良的血管重構(gòu)，糾正尿毒癥環(huán)境可增加終末期腎病的EPC數(shù)量。在氧誘導(dǎo)的大鼠視網(wǎng)膜病變中，EPC數(shù)量減少，由于EPC在缺血性視網(wǎng)膜血管重建中具有很大的潛力，因此，EPC移植可作為一種有效的潛在治療方法。

4 應(yīng)用前景

EPC通過多種途徑在血管新生中發(fā)揮重要作用，并在相關(guān)疾病的診斷、治療和/或預(yù)后評估中展現(xiàn)出潛在的臨床應(yīng)用價值，已成為醫(yī)學研究的熱點和臨床應(yīng)用的有效靶點。然而，EPC的相關(guān)研究大多停留在分子、細胞和動物實驗研究中，臨床研究和臨床應(yīng)用尚不充分。因此，EPC的臨床應(yīng)用存在一定的阻礙，主要由于EPC易受多種因素的影響及患者所患疾病的復(fù)雜性，其作為疾病標志物需進一步分析；此外，其參與疾病的機制多種多樣，因此，以EPC為靶點進行干預(yù)治療的患者有限；其次，在各種疾病中EPC治療的劑量和時間尚不明確，這可降低其療效或產(chǎn)生較大的副作用。綜上所述，EPC應(yīng)用于臨床具有一定挑戰(zhàn)性，深入研究其在相關(guān)疾病發(fā)生發(fā)展過程中的分子機制、更多地進行臨床研究，將開啟EPC為靶點的干預(yù)措施，具有可觀的臨床應(yīng)用價值。