俞金燕， 卞 濤， 吳 艷△

（1南京醫(yī)科大學附屬無錫臨床醫(yī)學院，江蘇 無錫 214000；2南京醫(yī)科大學附屬無錫人民醫(yī)院呼吸與危重癥醫(yī)學科，江蘇 無錫 214023）

慢性阻塞性肺疾?。╟hronic obstructive pulmonary disease，COPD）以不完全可逆的氣流受限為特征，通常與顯著暴露于有害顆?；驓怏w而發(fā)生的異常炎癥反應有關(guān)［1］，其發(fā)病率及死亡率均很高，是重要的全球性公共衛(wèi)生問題之一［2-3］。在COPD 發(fā)病過程中，由香煙煙霧或炎癥介質(zhì)引起的血管內(nèi)皮細胞損傷和功能障礙［4］，可進一步引發(fā)肺動脈高壓、右心衰竭甚至死亡［5］。內(nèi)皮祖細胞（endothelial progenitor cells，EPCs）是具有修復損傷內(nèi)皮能力的骨髓來源細胞。越來越多的證據(jù)表明，COPD 患者循環(huán)EPCs的數(shù)量減少并伴有功能障礙，無法修復受損的血管內(nèi)皮細胞，被認為參與了COPD 的發(fā)生發(fā)展［6-7］。本文就COPD患者循環(huán)EPCs數(shù)量減少和功能障礙及其可能的機制予以綜述。

1 COPD患者的肺血管內(nèi)皮細胞損傷

有害顆粒、炎癥、缺氧、氧化應激等因素可引起肺血管內(nèi)皮細胞損傷、凋亡及衰老增加，進而導致內(nèi)皮功能紊亂，被認為是COPD 的重要發(fā)病機制之一［8-9］。其中吸煙作為COPD 重要的危險因素，香煙煙霧（cigarette smoking，CS）中的多種成分如尼古丁、一氧化碳、芳基烴、丙烯醛等，可對肺血管內(nèi)皮細胞產(chǎn)生直接毒性損傷，誘導內(nèi)皮細胞凋亡［10］；另一方面，長期接觸CS 可在COPD 患者血管內(nèi)皮損傷的基礎(chǔ)上進一步誘導血管炎癥，引起血管收縮與舒張因子表達不平衡，促進肺血管重塑，最終導致肺動脈壓升高，同時也增加了心血管并發(fā)癥的風險［8，11-12］。

2 EPCs的內(nèi)皮修復功能

當肺血管內(nèi)皮細胞發(fā)生損傷后，機體會釋放出多種調(diào)節(jié)因子啟動血管內(nèi)皮修復和再生的生理過程［13］。來源于骨髓的EPCs 具有增殖分化為成熟內(nèi)皮細胞的功能，被認為是血管內(nèi)皮細胞的前體［14］。隨著對EPCs 研究的不斷深入，根據(jù)細胞分離培養(yǎng)時間的長短將EPCs 分為兩種不同表型的細胞群：早期EPCs 和晚期 EPCs［15］。早期 EPCs 是具有造血功能的細胞亞型，細胞形態(tài)呈紡錘形，可通過旁分泌的方式釋放血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）等促血管生成因子促進血管生成，但不能分化為成熟的內(nèi)皮細胞；而晚期EPCs 形態(tài)呈鵝卵石樣，是具有增殖分化為成熟內(nèi)皮細胞和促進體內(nèi)外血管形成能力的細胞亞型［16-17］。不同研究中定義EPCs 所使用的標志物各有不同，通常檢測經(jīng)典的內(nèi)皮細胞標志物 CD31、CD34、CD133 和 VEGF 受體 2（VEGF receptor 2，VEGFR2）來鑒定分離培養(yǎng)的EPCs［15-16］，早期 EPCs 還可表達白細胞標志物 CD45并根據(jù)起源細胞表達CD14［18］。血管發(fā)生損傷后，趨化因子基質(zhì)細胞衍生因子1（stromal cell-derived factor-1，SDF-1）表達上調(diào)［19］，骨髓中表達 CXC 趨化因子 受體 4（CXC chemokine receptor 4，CXCR4）的EPCs 會在交感神經(jīng)和細胞因子等多因素的調(diào)節(jié)作用下被動員到外周循環(huán)并歸巢至血管內(nèi)皮損傷部位［20］，增殖分化為成熟內(nèi)皮細胞，發(fā)揮其修復受損內(nèi)皮的作用，從而維持血管內(nèi)膜的完整性［21］。這一過程無論對于生理性的血管內(nèi)皮自我修復還是病理性的內(nèi)皮損傷后再生都至關(guān)重要［14］。

3 COPD患者循環(huán)EPCs的數(shù)量減少及功能障礙

越來越多的研究數(shù)據(jù)表明，與非COPD 患者相比，COPD患者中循環(huán)EPCs的數(shù)量明顯減少［22-23］。分別對COPD 穩(wěn)定期及急性加重期的患者進行評估，結(jié)果表明不同時期的COPD患者中循環(huán)EPCs均有數(shù)量減少及功能障礙，表現(xiàn)為內(nèi)源性血管舒張因子一氧化氮（nitric oxide，NO）分泌減少、細胞增殖速度減慢、遷移及黏附能力明顯減弱，且不能形成完整的血管網(wǎng)［24-25］。在COPD 并發(fā)肺動脈高壓的患者中也有循環(huán)EPCs 增殖減少，遷移、黏附、血管形成能力及NO 分泌下降的報道，且這類患者發(fā)生循環(huán)EPCs 數(shù)量減少及功能障礙的程度與肺動脈壓力呈負相關(guān)［26-27］。由此我們推斷 COPD 患者循環(huán) EPCs 數(shù)量減少，導致無法修復在多種因素刺激下發(fā)生的肺血管內(nèi)皮損傷，并引起內(nèi)皮功能障礙，從而進一步促進肺血管重構(gòu)，其中具體機制需要進一步探究。

4 COPD 患者循環(huán)EPCs數(shù)量減少及功能障礙的可能機制

COPD 患者發(fā)生的血管內(nèi)皮損傷和EPCs 內(nèi)皮修復功能障礙，充分體現(xiàn)出該疾病內(nèi)皮損傷與修復之間失衡的病理生理特點［28］。對于目前觀察到的COPD 患者循環(huán)EPCs 數(shù)量減少及功能障礙的現(xiàn)象，可從以下3個方面進行解釋。

4.1 COPD 患者EPCs 在肺動脈處聚集增多 COPD患者發(fā)生肺血管損傷后，疾病早期即出現(xiàn)肺和全身動脈的內(nèi)皮功能障礙，Tura-Ceide 等［22］觀察到 COPD患者聚集到肺動脈內(nèi)膜上的CD45+CD133+細胞明顯增多，且與循環(huán)中CD45+CD133+細胞數(shù)量呈負相關(guān)，為COPD患者循環(huán)中EPCs募集至肺動脈處進行內(nèi)皮修復的解釋提供了依據(jù)。Daijo等［29］認為這是由于在COPD 發(fā)展過程中，缺氧或香煙煙霧暴露會導致缺氧誘導因子1（hypoxia-inducible factor-1，HIF-1）表達增加，從而導致靶基因VEGF在肺組織及血管中的表達上調(diào)［30］，增加了受損肺動脈處 EPCs 的募集，同時也促進了血管壁內(nèi)皮細胞的增殖和血管重構(gòu)，增加了肺動脈高壓等并發(fā)癥的風險［31］。這些證據(jù)表明，由于COPD患者循環(huán)中的EPCs被動員并募集到血管損傷部位進行修復，使得其在外周血液中停留的時間變短，表現(xiàn)為循環(huán)中量化數(shù)值的下降，可能是COPD患者中循環(huán)EPCs數(shù)量的減少的原因之一。

4.2 神經(jīng)體液調(diào)節(jié)異常導致EPCs 遷移減少及功能障礙 有研究表明，來源于骨髓的EPCs 需要多個信息傳導因子相互協(xié)調(diào)作用［32］，在交感神經(jīng)和趨化因子等的共同調(diào)節(jié)下才會遷移至外周血中，最終募集至血管損傷部位分化為成熟的內(nèi)皮細胞進行內(nèi)皮修復。因此，神經(jīng)體液調(diào)節(jié)異常導致的循環(huán)EPCs 數(shù)量減少及功能障礙也可能是COPD 發(fā)病的原因之一［33］。由于COPD 患者香煙煙霧的長期暴露，SDF-1/CXCR4 軸的異?；颚?-腎上腺素能受體的異常，骨髓來源的EPCs 遷移至外周血中的數(shù)量減少，導致血管內(nèi)皮自我修復能力的下降，參與了COPD的發(fā)病。

4.2.1 SDF-1/CXCR4 軸的異常導致EPCs 遷移及黏附功能障礙 SDF-1 與 EPCs 表達的 CXCR4組成SDF-1/CXCR4 軸，可被缺氧或氧化應激誘導升高的HIF-1 上調(diào)［31］。通過 SDF-1 與 CXCR4 的結(jié)合，EPCs可被“錨定”到損傷部位進行內(nèi)皮修復［34］。Karagiannis等［35］的實驗結(jié)果顯示，COPD 患者 EPCs 表達 CXCR4顯著降低，造成SDF-1 趨化的細胞數(shù)量減少，直接影響到遷移至外周血中的EPCs 數(shù)量，且SDF-1/CXCR4軸的失調(diào)與疾病嚴重程度呈正相關(guān)。Liu 等［36］檢測到COPD 患者的晚期EPCs 表達黏附因子PECAM-1有所降低，表現(xiàn)出黏附功能的下降，且不能形成完整小管及血管網(wǎng)，引起內(nèi)皮修復功能障礙，證實了SDF-1/CXCR4 軸的失調(diào)通過引起早期EPCs 增殖和遷移能力的下調(diào)，使晚期EPCs 的血管形成能力也發(fā)生了改變。由此可推測，SDF-1/CXCR4 軸失調(diào)在COPD發(fā)病中起著重要作用，可作為COPD 潛在的治療靶點，值得進一步研究。

4.2.2 β2-腎上腺素受體的異常導致EPCs 遷移減少 交感神經(jīng)可通過β2-腎上腺素受體、α-腎上腺素受體以及Akt/eNOS 信號通路調(diào)節(jié)EPCs 遷移及內(nèi)皮修復的功能［37-38］。有關(guān) COPD 患者 β2-腎上腺素受體異常導致EPCs 遷移障礙的機制尚有爭議，胡萍等［39］報道了COPD 患者早期EPCs 上的β2-腎上腺素受體數(shù)量是高表達的，下調(diào)β2-腎上腺素受體表達后，早期EPCs 的遷移能力增加，這與SDF-1/CXCR4 軸的上調(diào)有直接聯(lián)系［40］。而 Ke 等［41］觀察到位于 EPCs 上的β2-腎上腺素受體可提高EPCs 遷移，黏附，增殖和分泌NO 的能力，上調(diào)β2-腎上腺素受體基因表達可作為COPD 患者內(nèi)皮修復的治療靶點，這與之前的研究相反。β2-腎上腺素受體作為一種潛在的治療靶點，其作用于EPCs 遷移和增殖功能的具體機制仍需要進一步探索。

4.3 COPD患者循環(huán)EPCs凋亡和衰老增多

4.3.1 CS 暴露使COPD 患者循環(huán)EPCs 衰老增多目前已知的影響循環(huán)EPCs 數(shù)量及功能的因素有很多，如年齡、高血壓、糖尿病、吸煙、肥胖等［42］。而慢性阻塞性肺疾病的病理生理特征與有害顆粒或氣體的顯著暴露有著密切聯(lián)系，吸煙作為COPD 發(fā)生的首要危險因素，可引起機體強烈的氧化應激反應，一方面CS 直接損害肺血管內(nèi)皮細胞［10］，另一方面對EPCs 的數(shù)量及其增殖、分化和遷移的能力也產(chǎn)生重要的影響，從而促進疾病進展［43］。

有研究顯示，吸煙人群中循環(huán)EPCs 水平普遍降低，同時還存在EPCs 的增殖、遷移、黏附及NO 分泌功能下降的現(xiàn)象［44］。He等［45］針對CS損害EPCs的具體機制進行了探究，證實了CS 可通過上調(diào)p300/Sp1的表達介導EPCs中調(diào)控細胞衰老的基因p16表達增加，使得COPD 患者EPCs 衰老增加。隨著對非編碼RNA 研究的深入［46］，Paschalaki 等［47］的研究顯示，在維持血管內(nèi)皮穩(wěn)態(tài)中起關(guān)鍵作用的miR-126-3p在吸煙者和COPD 患者的EPCs 中下調(diào)，并通過激活DNA損傷的關(guān)鍵酶ATM 激酶，促進DNA 損傷反應，導致COPD 患者 EPCs 衰老和功能障礙。Kato 等［48］和 Li等［49］則認為，長期煙霧暴露通過引起氧化應激，從而降低SIRT1基因的表達，使SIRT1基因抑制EPCs 衰老的作用減低，導致EPCs 衰老增加且功能發(fā)生障礙。此外，吸煙通過抑制SIRT1 蛋白的表達，導致EPCs 衰老和功能障礙的同時，還增加了肺血管動脈壁的厚度和面積［50］，表明CS 造成的細胞衰老增加在肺動脈高壓等并發(fā)癥中也發(fā)揮重要作用。

4.3.2 炎癥及炎癥介質(zhì)使COPD 患者循環(huán)EPCs 凋亡和衰老增多 COPD 是以氣道炎癥為特征的一種疾病，炎癥及炎癥介質(zhì)在調(diào)節(jié)EPCs 數(shù)量及功能中的潛在作用也不容忽視。COPD 患者中常有炎癥指標超敏 C 反應蛋白（high-sensitivity C-reactive protein，hsCRP）濃度的升高，早前Liu 等［51］觀察到COPD 患者循環(huán)EPCs 的計數(shù)與hsCRP 濃度呈負相關(guān)，推測hsCRP 與EPCs 的數(shù)量及功能之間可能有著密切的聯(lián)系。Kim 等［52］通過體外實驗證實了 hsCRP 可通過降低內(nèi)皮一氧化氮合酶mRNA 的表達，減少擴血管物質(zhì) NO 的產(chǎn)生，抑制 EPCs 上 VEGF 的表達，從而促進EPCs 的凋亡，并影響其增殖、遷移、黏附及血管內(nèi)皮修復的功能，而CRP 在COPD 患者體內(nèi)如何影響循環(huán) EPCs 的研究尚不完全。而 Fasing 等［53］的研究顯示，健康成年人的CRP 升高并不會使EPCs 遷移、形成集落和釋放血管生長因子的能力減弱，COPD 發(fā)生過程中CRP 升高是否會抑制循環(huán)EPCs 的數(shù)量和功能以及其中的具體機制，仍有待探究。此外，有研究表明，COPD 患者中TNF-α可通過慢性炎癥的刺激顯著增加細胞衰老調(diào)控基因p16的表達，并誘導EPCs 衰老及其修復內(nèi)皮能力的喪失［54］，有關(guān)此通路的具體機制也值得進一步研究。

5 結(jié)論

結(jié)合上述研究發(fā)現(xiàn)，循環(huán)中具有內(nèi)皮修復作用的EPCs數(shù)量減少及功能障礙在COPD的發(fā)病中起重要作用，可能是由于COPD 患者內(nèi)皮損傷后EPCs 募集到血管內(nèi)皮損傷處導致循環(huán)中數(shù)量減少，也可能是神經(jīng)體液調(diào)控因子的作用異常，抑或是EPCs 凋亡、衰老增多，甚至多種機制相互結(jié)合的結(jié)果。由于定義EPCs 的表面標志物尚無統(tǒng)一的標準，給研究COPD 中循環(huán)EPCs 減少及功能障礙的機制帶來了挑戰(zhàn)，需要更多的證據(jù)闡明EPCs 在COPD 血管損傷中發(fā)揮的作用，為COPD 患者的治療及心血管并發(fā)癥的預防提供參考。