内皮祖细胞与新生血管生成

内皮祖细胞与新生血管生成

发表时间：2016-05-12T16:44:02.303Z 来源：《系统医学》2016年第4期作者：李倩[导读] 包括EPC的动员、迁移、粘附和在新血管形成中的作用，以便更好的理解EPC在血管形成中的作用机制，为血管性疾病治疗提供新的治疗思路。

李倩

南宁95178部队医院 530050

【摘要】内皮祖细胞（endothelial progenitor cells，EPCs）是一类可以从骨髓动员入血，聚集至血管受损部位以参与血管形成的细胞群。由于缺乏独特的表面标记和分离方法，EPCs包含骨髓和内皮来源的一大类异质性细胞群。研究表明EPCs在出生后血管形成和血管内稳态中发挥关键作用，为血管性疾病提供新的治疗思路。然而，EPCs参与新血管形成的机制仍不完全清楚。我们回顾了EPCs参与新生血管形成的生物学过程，包括EPC的动员、迁移、粘附和在新血管形成中的作用，以便更好的理解EPC在血管形成中的作用机制，为血管性疾病治疗提供新的治疗思路。

【中图分类号】S891+.1【文献标识码】A【文章编号】2096-0867（2016）-04-356-02 1前言

血管损伤性疾病具有高发病率和死亡率的特点。受损内皮的有效修复和新生血管生成是这类疾病的治疗关键。当内皮完整性破坏，内皮细胞（endothelial cells，ECs）从邻近血管中增殖和迁移，促使受损血管内皮修复。以往认为这是新血管形成的唯一方式。然而，这种血管形成的传统观念目前正面临挑战。Asahara[1]等第一个描述了骨髓来源的细胞群体有助于新血管形成，并命名这一细胞群为内皮祖细胞（endothelial progenitor cells，EPCs）。相对于血管形成，来源于骨髓并增殖和分化成熟的EPCs形成的新血管被定义为血管发生。因此，EPCs被认为是治疗血管性疾病的新方法。然而，由于缺少表面标志，这些祖细胞代表了包含骨髓和内皮来源的异源性细胞群。最近针对EPCs的研究主要包含三种细胞类型，分别为克隆形成单元细胞（colony-forming unit-Hill，CFU-Hill）、循环的血管源细胞（circulating angiogenic cells，CACs）和内皮克隆形成细胞（endothelial colony-forming cells，ECFCs）。CFU-Hill细胞和CACs通常指早期成熟的EPCs。相对的，ECFCs被定义为晚期成熟EPCs。早期成熟的EPCs和晚期成熟的EPCs均有助于新血管形成，但这类骨髓源性EPC诱导血管生成的机制仍不清楚，需要进一步研究。

2内皮祖细胞的动员

有研究显示外周循环中的EPCs在生理状态下水平很低，大部分EPCs在骨髓微环境中由结合素粘结在骨髓基质细胞中。EPCs由骨髓动员至外周循环是其参与血管形成的关键步骤，但其动员的关键机制仍不完全清楚。有研究显示EPC在各种细胞因子的作用下可由干细胞转变为功能细胞。

血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）是一种功能复杂的细胞因子，在血管形成过程中具有重要调节作用。VEGF可通过动员骨髓中的EPCs而促进新生血管生成。在人类受试者中转染VEGF基因可上调循环EPCs水平。在烧伤部位，血浆中VEGF水平升高可动员VEGFR2+的EPCs进入循环。另外，VEGF具有上调粒细胞集落刺激因子（granulocyte colony-stimulating factor，G-CSF）的作用。G-CSF可诱导祖细胞从骨髓释放。VEGF和VEGFR相互作用可使骨髓NOS活化，从而产生一氧化氮（nitric oxide，NO），进而激活MMP-9。活化的MMP-9有利于释放可溶性Kit配体（sKitL），增强VEGFR2+的EPCs动员，刺激这些细胞从骨髓向外周血循环迁移。

炎症趋化因子CXC作为关键调节因子在动员骨髓干细胞或祖细胞进入外周循环中发挥作用。基质细胞趋化因子-1（Stromal cell-derived factor-1，SDF-1）是EPC动员最具特征的活性因子，也是EPC粘附和迁移的潜在细胞因子，它在血管生成中具有促进作用，而某些刺激如炎症和乏氧可促使SDF-1表达上调。局部缺血的环境促进SDF-1释放。在缺血发生的第一小时内，局部缺血的内皮细胞中SDF-1 mRNA生成增加。血浆中SDF-1刺激CXCR4+骨髓细胞动员，诱导定向造血干细胞和EPCs。CXCR4是SDF-1的一个受体，高表达于定向造血干细胞前体细胞和内皮祖细胞表面。SDF-1和CXCR4相互作用不仅促使EPCs从骨髓动员，而且刺激干细胞向缺血部位募集和固位。SDF-1可由血小板释放，诱导EPCs趋化。EPCs本身也以旁分泌的形式释放SDF-1。血管损伤的第一个反应是血小板向暴露的内皮下膜粘附，借此为干细胞向损伤部位动员和归巢提供靶向信号。在局部缺血的动物模型中，SDF-1α基因转录促进EPCs向外周血动员，增强新生血管生成。但在无损伤时SDF-1是否可动员EPCs仍不清楚。此外，VEGF或NOS信号障碍可阻断SDF-1诱导功能，提示VEGF/eNOS产生涉及新生血管生成中的SDF-1上调。研究显示由骨髓分化的干细胞或祖细胞动员需要骨髓NOS活化，活化的NOS可通过NO-MMP-9可溶性级联信号通路促进骨髓释放祖细胞。SDF-1也可以通过上调VEGF水平增强EPCs的动员，VEGF促进EPCs从骨髓释放入外周循环。白细胞介素-8（Interleukin-8，IL-8）是一种炎症因子，最初仅被认为是白细胞趋化因子。然而，最近研究表明IL-8是EPCs动员至外周血的调节因子，在动物模型中这个功能可由G-SCF协同。

一氧化氮（Nitric oxide，NO）被标记为是内皮趋化释放因子，是调节血管生理学特性的关键因子，包括血管舒张、血管通透性和抗血栓形成特性（35）。NO也可通过调节血小板和内皮的相互作用而保持血管完整性和血流。目前研究表明NO是EPC从骨髓动员进入循环，进而促进缺血四肢再灌注和创伤修复的关键决定因子。NO的产生依赖于一氧化氮合酶催化下的L-精氨酸向L-瓜氨酸转化。一氧化氮合酶具有四种亚型：神经元性一氧化氮合酶（nNOS）、可诱导的一氧化氮合酶（iNOS）、内皮一氧化氮合酶（eNOS）和线粒体一氧化氮合酶（mtNOS）。在这些亚型中，eNOS选择性表达于血管内皮细胞和周围间质干细胞中，在血管生物学中发挥关键作用。NO也可由各种EPC 亚型释放。eNOS在调节EPCs动员和功能上发挥关键作用。许多糖尿病患者受迟发性或不愈性肢端症状或糖尿病足困扰，可能与 EPCs在高血糖环境下功能受损相关。高血糖使eNOS功能受损，而eNOS功能损伤可致使EPC向周围循环动员受抑。磷酸化eNOS水平，而不是eNOS蛋白水平是阻碍EPCs动员的关键。出生后包括EPCs在内的干细胞存在于骨髓中，由结合素粘附于基质细胞，在细胞因子和其他血管源性因子的作用下释放至外周循环。EPC从骨髓动员的机制仍不完全清楚。NO-MMP-9-sKitL-ckit级联系统可能在这一过程中发挥关键作用。骨髓中eNOS可被这一过程中的多种细胞因子刺激从而产生NO。NO可刺激MMP-9，致使sKitL从基质细胞膜结合配体上释放。EPCs表达的c-Kit有助于维持骨髓内EPCs稳定。c-Kit也是sKitL的配体，结合sKitL后可从骨髓释放，导致c-Kit+的EPCs进入循环。当然，由这些因子诱导的EPCs动员在新血管形成中的机制仍需进一步研究。