干细胞与动脉粥样硬化

赵琦，朴海南，李婉秋

动脉粥样硬化（atherosclerosis，AS）是众多心脑血管疾病共同的病理基础,可导致多种心血管事件，严重危害健康。目前认为动脉粥样硬化的发生是多因素综合作用结果。而干细胞作为一类具有自我更新、多向分化的细胞，已有研究证实不同来源的干细胞对AS的发生发展具有一定的作用，本文将对此进行综述。

1 与动脉粥样硬化有关的干细胞

1.1 内皮祖细胞（endothelial progenitor cells，EPCs） EPCs是目前研究最多的成体祖细胞之一，由Asahara等在1997年首先在外周血中发现[1]，具有干细胞的自我更新及向内皮细胞分化的能力，EPCs能够同时表达CD34/CD133和Flk-1（VEGFR-2）[2]，可以直接从骨髓或外周循环血液分离得到[3]。EPCs通过分泌促血管形成的生长因子促进缺血组织的血管新生并通过血管再内皮化保持血管动态平衡[4]。多种病生理因素都能够促进EPCs的动员和归巢，包括血管内皮生长因子（VEGF）、基质衍生因子（SDF-1）、血清粒细胞集落刺激因子（G-CSF）、促红细胞生成素（EPO）、雌激素、他汀类药物等[5]。EPCs可分化成心肌细胞、内皮细胞和平滑肌细胞[6]。Akita[7]等证明，缺氧培养下EPCs可以明显促进裸鼠下肢血管新生，临床实验也观察到在心肌内注射EPCs后可促进血管新生、内皮修复[8]。EPCs还与炎症、AS，血管成形术后再狭窄有关[9-11]。动员或移植颈动脉球囊损伤后大鼠的EPcs可促进血管内皮化及抑制内膜增殖[12]。

1.2 平滑肌祖细胞（smooth muscle Progenitor cells，SMPCs）平滑肌细胞在粥样斑块的发展中也发挥了举足轻重的作用。传统观点认为中膜平滑肌细胞通过迁移至内膜促进AS的发展；而新的证据表明，平滑肌祖细胞可能直接参与了AS的发展。有研究显示第1个平滑肌α-actin阳性细胞位于血管腔面[13]，说明有中膜以外来源的平滑肌细胞参与了AS。余俊[14]等发现骨髓源性平滑肌祖细胞具有形成AS斑块中泡沫细胞的可能。Hu[15]等在动脉外膜发现了大量表达干细胞标志物，并能在PDGF-BB的条件培养基中分化为平滑肌细胞。这些证据表明外周血、骨骼肌细胞、造血干细胞和MSC中都存在SMPCs。目前认为SMPCs可增加斑块的稳定性，缩小损伤面积。Zoll等[16]用人外周单核细胞诱导培养的SMPCs注入ApoE（-/-）RAG-2（-/-）大鼠体内，发现血管损伤面积缩小了42%。因此，SMPCs是AS斑块中平滑肌细胞的重要来源，它们与来源于动脉中膜的平滑肌细胞一起共同参与了损伤后血管重构过程。

1.3 造血干细胞（hematopoietic stem cells，HSCs） 通过利用表面抗体（Lin-，c-kit+，Sca-1+，CD34+/CD38-）可以把HSCs从骨髓分离出来[17]。HSCs不仅参与了造血、更新成人体内血液过程，还有向心肌细胞、内皮细胞、平滑肌细胞分化的能力[8]。由于HSCs富含祖细胞的特性，使其在治疗AS方面极具潜力。

1.4 间充质干细胞（mesenchymal stem cells，MSC） MSC广泛存在于骨髓、脂肪等各种组织中，表现为一组缺少造血干细胞表面标记物CD34和CD133的细胞群[18]。由于缺少MHC-Ⅱ和B-7共刺激分子表达而呈现低免疫源性，并能抑制淋巴细胞增殖，适合用于异体移植，是细胞疗法的另一个来源。MSC能进入血液循环定植于血管及其他结缔组织，尤其是在受损伤处和移植交界处。而最新证据表明，MSC在于正常的动脉壁外膜和微血管中亦有表达[19]。

1.5 脂肪来源干细胞ADSCs（adipose-derived stem cell） 最先由Zuk分离出来[20]，在培养中ADSCs表达与BMSCs相类似的表面分子如CD117、CD29、CD105、CD54、CD44，在多谱系刺激下，ASCs有向多系分化的潜力，包括脂肪、心肌、内皮、平滑肌、神经、骨细胞等[21]。Lu等[22]和Kim[23]分别通过实验观察到了ADSCs良好的促进血管新生的能力；而APOLLO和PRECISE实验也已证实了ADSCs移植的安全性，同时ADSCs还能降低斑块炎症反应，减轻AS。

2 干细胞修复血管损伤机制

AS始于内皮损伤，随后的脂质沉积、炎性细胞浸润、细胞凋亡坏死等一系列事件均可导致斑块形成，斑块形成后不稳定、斑块破损及血栓形成是直接导致心血管事件的原因，干细胞直接参与了这些进程并具有修复损伤血管的功效：

2.1 内皮修复作用 AS始于内皮的损伤与炎症，而内皮的功能紊乱与缺失又加剧了AS的发展。以往认为内皮的修复是通过邻近内皮增殖迁移来完成的，而成熟内皮的增殖迁移能力较弱，近来人们认识到干细胞也具有内皮修复的作用。EPCs成为内皮细胞储蓄池，一旦内皮细胞受损，EPCs则可分化迁移至受损部位，加速血管内皮化。现有大量动物与临床研究表明EPCs有延缓AS的进展以及防止PCI术后再狭窄的作用。

2.2 血管再生 干细胞促进血管再生的机制有两方面：一是迁移到局部分化或转化成血管内皮细胞及平滑肌细胞参与新生血管壁形成；二是通过自分泌和旁分泌功能促进内皮修复和参与血管生成，包括MSCs、ADSCs、ESCs等均能分泌多种细胞因子、调节肽、细胞信号分子等[24]。

2.3 免疫调节作用 间充质干细胞具有免疫调节作用[25]。多项研究认为，在AS的发展中，T 淋巴细胞参与了慢性炎症反应[26]，活化的T细胞能够产生金属基质蛋白酶，降解纤维帽基质，促使斑块不稳定；同时调节性T细胞还具有负性免疫调节作用，包括减弱炎症反应、抑制抗原活化及增殖等[27]。大量实验证明MSCs能够通过提高调节性T细胞水平，降低免疫源性，提高异体移植成活率；而BMSCs和ADSCs可通过抑制淋巴细胞增殖[28]，达到抗炎、抗AS的作用。

2.4 抗凋亡作用 AS常伴随内皮细胞、平滑肌细胞数量减少及凋亡，内皮细胞凋亡引起AS早期病变并导致脂质浸润、氧化应激、凝血异常；平滑肌细胞凋亡导致ECM减少，纤维帽强度下降、斑块破裂，因此抗细胞凋亡在AS的治疗中尤为重要。Rehman等[29]研究发现ADSCs在缺氧环境中的VEGF分泌水平可增加5倍左右，尤其在移植处内皮细胞尤为显著；而MSCs培养基还可以剂量依赖方式促进小鼠缺血肢体血流恢复和血管重塑，说明干细胞参与了调节细胞凋亡、增殖、存活等多个过程。

3 总结与展望

AS的治疗有药物、介入、手术等方式，虽然疗效确切，但仍难以达到较好的预后。近年来，多项试验针对多种来源的干细胞治疗AS进行了研究，为AS治疗提供了新选择。但是细胞疗法仍处在早期阶段，目前还存在以下问题：①如何识别干细胞的特异性表面标记物以达到纯化干细胞的目的；②如何选择合适的移植干细胞数量，移植浓度太高容易造成栓塞，而太低达不到治疗效果；③如何确定干细胞移植的种类以达到最佳疗效，越来越多研究者认为细胞间相互作用或细胞与细胞因子的相互作用对于细胞移植效果亦有影响，有研究表明联合应用ADSCs和EPCs治疗后的新生血管网密度比单用ADSCs或EPCs要大[30]；④如何提高移植后细胞存活率及治疗功能，包括药物或细胞因子、基因修饰等；⑤选择何种治疗途径，目前治疗方法有利用药物促进细胞靶向归巢、细胞因子基因转染、外周静脉注入等。尽管存在上述问题，但相信随着研究的不断深入，干细胞疗法将会为AS的治疗打开一条新的途径。

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