循环血管内皮祖细胞对血管修复作用的研究进展
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关键词： 内皮祖细胞； 动脉粥样硬化； 血管修复
中图分类号： R 743. 1 文献标志码： A
Progression of endothelial progenitor cells on vascular repair
LIU Li，KANG Xi-xiong*
（ Center for Laboratory Diagnosis，Beijing Tian Tan Hospital，Capital Medical University，Beijing 100050，China）
刘 力，康熙雄*
（ 首都医科大学 附属北京天坛医院 实验诊断中心，北京 100050）
摘要： 循环内皮祖细胞在血管损伤的情况下，可归巢到受损区域，增殖分化为成熟内皮细胞，并分泌营养因子，促进内
皮新生。但是，由于其干细胞特性，在微环境改变的情况下，可能无法分化为功能细胞，甚至表达纤维化、成骨分化等 表型，加速血管损伤。因此，纯化单一细胞群，稳定微环境，明确病程是决定循环内皮祖细胞发挥积极作用的关键。
能力的专能干细胞被称为内皮祖细胞 （ endothelial progenitor cells，EPC） ，又叫内皮前体细胞。内皮祖 细胞的发现证明了血管发生不仅出现在胚胎时期， 还可通过动员干细胞实现，这为血管修复及细胞治 疗等开拓了广阔的应用前景。
1 血管内皮祖细胞标志及其动员
EPC 可来源于骨髓、脐带血、脂肪组织及脾脏等 组织。体 外 培 养 可 将 EPC 分 为 早、晚 两 个 阶 段。早
2 内皮祖细胞在动脉粥样硬化中的正性作用
2. 1 内皮祖细胞在冠心病、急性心肌梗死、缺血性 脑卒中等疾病的变化
血管内皮在维持血管稳态过程中发挥重要作用， 内皮细胞损伤和修复的失衡是心脑血管疾病的关键 病理进程。心脑血管疾病都伴有内皮损伤和动脉粥 样硬化，对心血管尤其是冠脉的 EPC 研究较多，对脑 血管病相关的研究相对很少。急性心肌梗死对 EPC 动员是很有力的刺激。心肌梗死 5 d 后，培养的 EPC 数目增加，其程度依赖于患者个体差异和缺血再灌注 的时间和质量。急性心肌梗死患者循环 CD34 + 的细 胞远多于慢性稳定性心绞痛。CD34 + 的 EPC 在脑卒 中后 7 d 内逐渐增加，增高保持到 14 d，至第 30 天回 复到原值［5］。一项前瞻性研究 48 个卒中患者第 1 周 EPC 升高与 3 个月后良好的恢复效果有相关性［6］。 2. 2 内皮祖细胞血管修复的机制
发展时期和患者的整体状况来决定，并且制定个体 化治疗的策略，发挥 EPC 的优势，降低其负性影响。
5 应用前景
很多证据支持 EPC 对血管损伤和高脂血症引 起的动脉粥样硬化的保护作用。其中血管损伤模型 和动脉粥样硬化模型的不一致是造成 EPC 不同效 应的根本原因。对于 EPC 临床应用存在更多的挑 战。其一，EPC 表面缺乏特异性标记物，纯化单一细 胞群实属不易； 其二，对于疾病的不同发病时期，血 液中的 EPC 变化难以界定，往往错过细胞移植的最 佳时机； 其三，急待建立标准的干细胞移植库，以保 障大量的临床需要。
4 EPC 移植ห้องสมุดไป่ตู้险
尽管移植不同来源的 EPC 均可增强内皮化，提 高内皮功能，减少粥样硬化发生的负担，但是其临床 效果的影响还不确定。移植 EPC 存在的风险包括
刘力 循环血管内皮祖细胞对血管修复作用的研究进展
1059
两个 方 面。其 一，EPC 不 稳 定 的 血 管 生 成 功 能。 EPC 在血小板存在的情况下分化成泡沫细胞，而不 是直接分化为内皮细胞，从而加倍损伤血管壁。另 一方面，许多细胞因子不仅动员 EPC，还能刺激炎性 细胞的活化，短期给予 GM-CSF 具有抗动脉粥样硬 化的作用，但是持续的给药却能增强斑块的进展程 度［15］。所以，双方面力量的优势和劣势对于动脉粥 样硬化的结果起关键作用。对于老年人，EPC 的动 员数目和功能都是有限的。由于 EPC 细胞群尚未 发现成熟的特异性的鉴定标志物，骨髓、脾等来源的 EPC 是多种细胞混合群体。不同的细胞进入体内发 挥的作用错综复杂，可能对于 EPC 的 效 应 大 打 折 扣。因此，对于 EPC 的移植效应还是要结合疾病的
2011 年 9 月 第 31 卷 第 9 期
基础医学与临床 Basic ＆ Clinical Medicine
文章编号： 1 0 0 1 -6 3 2 5 （ 2 0 1 1 ） 0 9 -1 0 5 7 -0 4
September 2011 Vol． 31 No． 9
短篇综述
循环血管内皮祖细胞对血管修复作用的研究进展
参考文献：
［1］Asahara T，Murohara T，Sullivan A，et al． Isolation of putative progenitor endothelial cells for angiogenesis［J］． Science，1997，275： 964 － 967．
［2］ Alexandra R，Fida A，Christel D，et al． Impact of age and gender interaction on circulating endothelial progenitor cells in healthy subjects［J］． Menopause，2010，93： 843 － 846．
2011. 31（ 9）
期 EPC 表达的 CD34 和 CD133 随着细胞的逐渐分 化成熟而表达减少甚至消失，而内皮系统特异性标 记物如 vWF、CD31 等表达逐渐增强，并可结合荆豆 凝集素和乙酰化低密度脂蛋白。而 VEGFR 的表达 会一直持续。
多种因素均可动员 EPC。研究显示雌激素可通 过其 α、β 受体和 MMP9、eNOS 的介导增加 EPC 的 数目，使绝经前的妇女心脑血管疾病的发病率远低 于男性［2］。临 床 应 用 的 药 物 如 他 汀 类 降 脂 药 可 刺 激 EPC 动员并分化为成熟的内皮细胞，减少细胞凋 亡，显著加速内皮化的效应已达到广泛共识［3］。匹 格列酮通过活化过氧化物酶体增殖物活化受体和转 化生长因子 α 升高循环 EPC 数量［4］。EPC 动员的 分子信号通路目前还不清楚，研究提出 PI3K / Akt 信 号通路可能发挥重要作用。
收稿日期： 2010 － 07 － 05 修回日期： 2010 － 11 － 02 基金项目： 国家高技术研究发展计划（ 863） （ 2006AA020706-03） * 通信作者（ corresponding author） ： liuli780808@ sina． com
1058
基础医学与临床 Basic ＆ Clinical Medicine
Abstract： The endothelial progenitor cells can homing back to lesion region，then proliferate and differentiate into mature endothelial cells when vessels are damaged． These cells can secret some nutrition factors and promote endothelialization． However，because of the characters of stem cells the endothelial progenitor cells can not differentiate into mature cells with good functions under certain microenvironment，furthermore they would like to express negative phenotypes，such as fibrosis and ossification，which do harm vascular repair． Therefore，it is crucial for the positive effects of endothelial progenitor cells to purify the simple cell population，stabilize the microenvironment and identify the pathogenesis of diseases． Key words： endothelial progenitor cells； atherosclerosis； vascular repair
通过旁分泌效应促进血管再生。心脏 EPC 移植后出现 激素效应，尽管多数 EPC 在 1 周内就消失，但是多种激 素受体上调，可持续 2 周； 同时外周循环中骨髓来源的 前体细胞增多，整合至血管新生局部，此结果表明 EPC 移植还可刺激内源性修复机制［7］。
3 内皮祖细胞对血管修复的负性作用
研究推测，EPC 生成增多可代偿血管内皮细胞， 但是尚无直接证据说明血管损伤修复和 EPC 确切 关系。近期的一项复合实验研究表明，骨髓来源的 内皮细 胞 对 血 管 修 复 和 肿 瘤 生 长 无 显 著 影 响［8］。 骨髓来源的前体细胞对于大鼠气囊损伤模型新内膜 无增殖作用［9］。慢性注射 EPC 对动脉粥样硬化的 进展无显著影响，但是注射平滑肌前体细胞却能限 制斑块形成［10］。动物 研 究 显 示 缺 血 性 始 动 因 素 似 乎不适合 EPC 治疗，而平滑肌前体细胞更具优势。
血管内皮损伤是动脉粥样硬化最主要的病理基 础。传统的观点认为内皮细胞可通过增殖并迁徙至 受损区域，发挥修复功能，但是成熟的内皮细胞增殖 能力非常有 限，因 此，血 管 修 复 可 能 有 赖 于 其 他 途 径。1997 年，Asahara 等［1］首次从成人外周血中分 离出 CD34 + 的单个核细胞，体外应用内皮细胞专用 培养液筛选扩增，分离出的细胞表达内皮系统特异 性标志物，并 分 化 为 成 熟 的 内 皮 细 胞，参 与 血 管 重 建。这种参与血管生成的具有自我更新和定向分化
EPC 潜在的血管修复机制尚不清晰。大量的动物 研究表明 EPC 的血管保护作用存在增强内源性修复效 应和细胞替代效应，分别由早期 EPC 和晚期 EPC 承 担。ApoE 基因敲除致动脉粥样硬化小鼠的 EPC 从骨 髓等组织释放，迁徙到受损血管局部，分化为成熟的内 皮细胞，发挥修复作用。更多的关注集中在 EPC 的分 泌细胞因子而发挥的营养支持效应。EPC 释放的细胞 因子包括 GM-CSF、VEGF、FGF、HGF、IL-8、TGF-β 等。 在低氧、心血管损伤、颈动脉狭窄等病理状态下，EPC
由于 EPCs 也 具 有 干 细 胞 多 向 分 化 潜 能 的 特 性，在某些有害的环境下，其可能分化为具有负性作 用的细胞表型，加速病理损害进程。给 ApoE 基因敲 除小鼠移植大量的 EPC 反而促进了动脉粥样硬化， 其形成的斑块中弥漫着带有纤维帽的 EPC，大量的 脂质沉积和 T 细胞聚集，显示了 EPC 具有纤维化潜 能，并具备促前粥样硬化的负性作用。近来有报道， 冠状动脉硬化患者和严重主动脉瓣狭窄患者循环 EPCs 可 表 达 骨 分 化 特 征 性 标 记 物 骨 钙 素 （ OCN） ［11 ； － 12］ 提示 EPC 也参与了动脉粥样硬化性 血管钙化。原代内皮细胞和成骨细胞共培养，可促 进成骨细胞碱性磷酸酶（ ALP） 的表达［13］； CD34 + 和 CD133 + 的 干 细 胞 在 体 外 均 可 诱 导 成 为 成 骨 细 胞［14］，循环细胞 OCN 阳性的细胞和 CD34 + 的细胞 存在重叠。上述事实说明循环 EPC 在各种炎性因 子、转化因子、高血脂及高血糖等多种因素作用下， 也可能具有骨分化的潜能，从而表达骨分化相关标 志物如 OCN、ALP、骨 桥 蛋 白 （ OPN ） 及 骨 保 护 素 （ OPG） 等，发挥促进血管钙化的负性作用，从而为 动脉硬化的进展起到推波助澜的作用。
中图分类号： R 743. 1 文献标志码： A
Progression of endothelial progenitor cells on vascular repair
LIU Li，KANG Xi-xiong*
（ Center for Laboratory Diagnosis，Beijing Tian Tan Hospital，Capital Medical University，Beijing 100050，China）
刘 力，康熙雄*
（ 首都医科大学 附属北京天坛医院 实验诊断中心，北京 100050）
摘要： 循环内皮祖细胞在血管损伤的情况下，可归巢到受损区域，增殖分化为成熟内皮细胞，并分泌营养因子，促进内
皮新生。但是，由于其干细胞特性，在微环境改变的情况下，可能无法分化为功能细胞，甚至表达纤维化、成骨分化等 表型，加速血管损伤。因此，纯化单一细胞群，稳定微环境，明确病程是决定循环内皮祖细胞发挥积极作用的关键。
能力的专能干细胞被称为内皮祖细胞 （ endothelial progenitor cells，EPC） ，又叫内皮前体细胞。内皮祖 细胞的发现证明了血管发生不仅出现在胚胎时期， 还可通过动员干细胞实现，这为血管修复及细胞治 疗等开拓了广阔的应用前景。
1 血管内皮祖细胞标志及其动员
EPC 可来源于骨髓、脐带血、脂肪组织及脾脏等 组织。体 外 培 养 可 将 EPC 分 为 早、晚 两 个 阶 段。早
2 内皮祖细胞在动脉粥样硬化中的正性作用
2. 1 内皮祖细胞在冠心病、急性心肌梗死、缺血性 脑卒中等疾病的变化
血管内皮在维持血管稳态过程中发挥重要作用， 内皮细胞损伤和修复的失衡是心脑血管疾病的关键 病理进程。心脑血管疾病都伴有内皮损伤和动脉粥 样硬化，对心血管尤其是冠脉的 EPC 研究较多，对脑 血管病相关的研究相对很少。急性心肌梗死对 EPC 动员是很有力的刺激。心肌梗死 5 d 后，培养的 EPC 数目增加，其程度依赖于患者个体差异和缺血再灌注 的时间和质量。急性心肌梗死患者循环 CD34 + 的细 胞远多于慢性稳定性心绞痛。CD34 + 的 EPC 在脑卒 中后 7 d 内逐渐增加，增高保持到 14 d，至第 30 天回 复到原值［5］。一项前瞻性研究 48 个卒中患者第 1 周 EPC 升高与 3 个月后良好的恢复效果有相关性［6］。 2. 2 内皮祖细胞血管修复的机制
发展时期和患者的整体状况来决定，并且制定个体 化治疗的策略，发挥 EPC 的优势，降低其负性影响。
5 应用前景
很多证据支持 EPC 对血管损伤和高脂血症引 起的动脉粥样硬化的保护作用。其中血管损伤模型 和动脉粥样硬化模型的不一致是造成 EPC 不同效 应的根本原因。对于 EPC 临床应用存在更多的挑 战。其一，EPC 表面缺乏特异性标记物，纯化单一细 胞群实属不易； 其二，对于疾病的不同发病时期，血 液中的 EPC 变化难以界定，往往错过细胞移植的最 佳时机； 其三，急待建立标准的干细胞移植库，以保 障大量的临床需要。
4 EPC 移植ห้องสมุดไป่ตู้险
尽管移植不同来源的 EPC 均可增强内皮化，提 高内皮功能，减少粥样硬化发生的负担，但是其临床 效果的影响还不确定。移植 EPC 存在的风险包括
刘力 循环血管内皮祖细胞对血管修复作用的研究进展
1059
两个 方 面。其 一，EPC 不 稳 定 的 血 管 生 成 功 能。 EPC 在血小板存在的情况下分化成泡沫细胞，而不 是直接分化为内皮细胞，从而加倍损伤血管壁。另 一方面，许多细胞因子不仅动员 EPC，还能刺激炎性 细胞的活化，短期给予 GM-CSF 具有抗动脉粥样硬 化的作用，但是持续的给药却能增强斑块的进展程 度［15］。所以，双方面力量的优势和劣势对于动脉粥 样硬化的结果起关键作用。对于老年人，EPC 的动 员数目和功能都是有限的。由于 EPC 细胞群尚未 发现成熟的特异性的鉴定标志物，骨髓、脾等来源的 EPC 是多种细胞混合群体。不同的细胞进入体内发 挥的作用错综复杂，可能对于 EPC 的 效 应 大 打 折 扣。因此，对于 EPC 的移植效应还是要结合疾病的
2011 年 9 月 第 31 卷 第 9 期
基础医学与临床 Basic ＆ Clinical Medicine
文章编号： 1 0 0 1 -6 3 2 5 （ 2 0 1 1 ） 0 9 -1 0 5 7 -0 4
September 2011 Vol． 31 No． 9
短篇综述
循环血管内皮祖细胞对血管修复作用的研究进展
参考文献：
［1］Asahara T，Murohara T，Sullivan A，et al． Isolation of putative progenitor endothelial cells for angiogenesis［J］． Science，1997，275： 964 － 967．
［2］ Alexandra R，Fida A，Christel D，et al． Impact of age and gender interaction on circulating endothelial progenitor cells in healthy subjects［J］． Menopause，2010，93： 843 － 846．
2011. 31（ 9）
期 EPC 表达的 CD34 和 CD133 随着细胞的逐渐分 化成熟而表达减少甚至消失，而内皮系统特异性标 记物如 vWF、CD31 等表达逐渐增强，并可结合荆豆 凝集素和乙酰化低密度脂蛋白。而 VEGFR 的表达 会一直持续。
多种因素均可动员 EPC。研究显示雌激素可通 过其 α、β 受体和 MMP9、eNOS 的介导增加 EPC 的 数目，使绝经前的妇女心脑血管疾病的发病率远低 于男性［2］。临 床 应 用 的 药 物 如 他 汀 类 降 脂 药 可 刺 激 EPC 动员并分化为成熟的内皮细胞，减少细胞凋 亡，显著加速内皮化的效应已达到广泛共识［3］。匹 格列酮通过活化过氧化物酶体增殖物活化受体和转 化生长因子 α 升高循环 EPC 数量［4］。EPC 动员的 分子信号通路目前还不清楚，研究提出 PI3K / Akt 信 号通路可能发挥重要作用。
收稿日期： 2010 － 07 － 05 修回日期： 2010 － 11 － 02 基金项目： 国家高技术研究发展计划（ 863） （ 2006AA020706-03） * 通信作者（ corresponding author） ： liuli780808@ sina． com
1058
基础医学与临床 Basic ＆ Clinical Medicine
Abstract： The endothelial progenitor cells can homing back to lesion region，then proliferate and differentiate into mature endothelial cells when vessels are damaged． These cells can secret some nutrition factors and promote endothelialization． However，because of the characters of stem cells the endothelial progenitor cells can not differentiate into mature cells with good functions under certain microenvironment，furthermore they would like to express negative phenotypes，such as fibrosis and ossification，which do harm vascular repair． Therefore，it is crucial for the positive effects of endothelial progenitor cells to purify the simple cell population，stabilize the microenvironment and identify the pathogenesis of diseases． Key words： endothelial progenitor cells； atherosclerosis； vascular repair
通过旁分泌效应促进血管再生。心脏 EPC 移植后出现 激素效应，尽管多数 EPC 在 1 周内就消失，但是多种激 素受体上调，可持续 2 周； 同时外周循环中骨髓来源的 前体细胞增多，整合至血管新生局部，此结果表明 EPC 移植还可刺激内源性修复机制［7］。
3 内皮祖细胞对血管修复的负性作用
研究推测，EPC 生成增多可代偿血管内皮细胞， 但是尚无直接证据说明血管损伤修复和 EPC 确切 关系。近期的一项复合实验研究表明，骨髓来源的 内皮细 胞 对 血 管 修 复 和 肿 瘤 生 长 无 显 著 影 响［8］。 骨髓来源的前体细胞对于大鼠气囊损伤模型新内膜 无增殖作用［9］。慢性注射 EPC 对动脉粥样硬化的 进展无显著影响，但是注射平滑肌前体细胞却能限 制斑块形成［10］。动物 研 究 显 示 缺 血 性 始 动 因 素 似 乎不适合 EPC 治疗，而平滑肌前体细胞更具优势。
血管内皮损伤是动脉粥样硬化最主要的病理基 础。传统的观点认为内皮细胞可通过增殖并迁徙至 受损区域，发挥修复功能，但是成熟的内皮细胞增殖 能力非常有 限，因 此，血 管 修 复 可 能 有 赖 于 其 他 途 径。1997 年，Asahara 等［1］首次从成人外周血中分 离出 CD34 + 的单个核细胞，体外应用内皮细胞专用 培养液筛选扩增，分离出的细胞表达内皮系统特异 性标志物，并 分 化 为 成 熟 的 内 皮 细 胞，参 与 血 管 重 建。这种参与血管生成的具有自我更新和定向分化
EPC 潜在的血管修复机制尚不清晰。大量的动物 研究表明 EPC 的血管保护作用存在增强内源性修复效 应和细胞替代效应，分别由早期 EPC 和晚期 EPC 承 担。ApoE 基因敲除致动脉粥样硬化小鼠的 EPC 从骨 髓等组织释放，迁徙到受损血管局部，分化为成熟的内 皮细胞，发挥修复作用。更多的关注集中在 EPC 的分 泌细胞因子而发挥的营养支持效应。EPC 释放的细胞 因子包括 GM-CSF、VEGF、FGF、HGF、IL-8、TGF-β 等。 在低氧、心血管损伤、颈动脉狭窄等病理状态下，EPC
由于 EPCs 也 具 有 干 细 胞 多 向 分 化 潜 能 的 特 性，在某些有害的环境下，其可能分化为具有负性作 用的细胞表型，加速病理损害进程。给 ApoE 基因敲 除小鼠移植大量的 EPC 反而促进了动脉粥样硬化， 其形成的斑块中弥漫着带有纤维帽的 EPC，大量的 脂质沉积和 T 细胞聚集，显示了 EPC 具有纤维化潜 能，并具备促前粥样硬化的负性作用。近来有报道， 冠状动脉硬化患者和严重主动脉瓣狭窄患者循环 EPCs 可 表 达 骨 分 化 特 征 性 标 记 物 骨 钙 素 （ OCN） ［11 ； － 12］ 提示 EPC 也参与了动脉粥样硬化性 血管钙化。原代内皮细胞和成骨细胞共培养，可促 进成骨细胞碱性磷酸酶（ ALP） 的表达［13］； CD34 + 和 CD133 + 的 干 细 胞 在 体 外 均 可 诱 导 成 为 成 骨 细 胞［14］，循环细胞 OCN 阳性的细胞和 CD34 + 的细胞 存在重叠。上述事实说明循环 EPC 在各种炎性因 子、转化因子、高血脂及高血糖等多种因素作用下， 也可能具有骨分化的潜能，从而表达骨分化相关标 志物如 OCN、ALP、骨 桥 蛋 白 （ OPN ） 及 骨 保 护 素 （ OPG） 等，发挥促进血管钙化的负性作用，从而为 动脉硬化的进展起到推波助澜的作用。