内皮祖细胞在心血管疾病治疗中的作用

孙青（综述） 李晓燕（审校）

综 述

内皮祖细胞在心血管疾病治疗中的作用

孙青（综述） 李晓燕（审校）

内皮祖细胞； 血管新生； 内皮祖细胞功能障碍； 心血管疾病

1997年，Asahara等[1]定义了从外周血中分离出来的内皮祖细胞（endothelial progenitor cells，EPCs）。EPCs在动员、迁移后亦能形成新血管，这一过程后来被称为“血管新生”。EPCs对血管新生和内皮修复的作用展现了其潜在的治疗价值，改善EPCs功能、EPCs移植、内皮捕获支架等治疗心血管疾病提示有广泛的前景。

1 EPCs概述

自从发现外周循环中的EPCs以来，研究者已经应用多种方法来识别和分离此类细胞群。然而，EPCs仍未有共识性的定义。EPCs包含着一组细胞，这些细胞在不同的发展阶段中存在，从成血管细胞到分化成熟的内皮细胞不等。由于骨髓中幼稚的EPCs和造血干细胞（HSCs）表达相似的表面标记，例如 CD133、CD34 和 KDR（VEGFR-2），故很难区分这两种细胞[2]。循环EPCs保留所有三个标记的表达[3]。随着EPCs的成熟，内皮特定的标记表达增加，CD133表达减少。CD34可能是最频繁应用的人类EPCs的标记物[4]。

关于EPCs功能的描述还包括增殖、迁移、黏附和体外血管生成的能力。最近，有证据证明EPCs虽然不是造血起源，但是其具有潜在的克隆能力，是一种已经分化的内皮起源，所以出现了“内皮集落形成细胞（ECFC）”这一名称[5]。所有的关于EPCs的定义，包括造血起源和新的EPCs都展示了其形成集落的潜力，或能增加和促进新的血管集落的形成[6]。这些研究的关键问题是缺乏EPCs的特殊标记。

2 EPCs与血管新生

EPCs能够调节血管和肌细胞生成、心肌细胞凋亡和缺血心肌重塑[7]。同时有报道，EPCs参与缺血性脑卒中之后的脑血管新生[8]。EPCs聚集进入血管网，改善缺血组织的血供。此外，在心梗小鼠模型中注入EPCs，提高了血管新生速度，减少了梗死面积，同时保护了心脏功能。动物实验证明，在肿瘤组织、愈合伤口、子宫肌层及卒中组织的血管网络中均发现了骨髓来源的内皮祖细胞与周围组织的结合[9]。

多项动物模型实试验演示了EPCs在血管新生中不仅起结构性作用，还可归巢于缺血组织，停留于胞间隙，分泌多种蛋白质或细胞因子、生长因子，以促进祖细胞增殖和迁移，增强血管生成[10,11]。这些旁分泌作用代表了EPCs血管新生作用的一种间接机制。与EPCs相关的细胞因子包括血管生长因子（VEGF）、肝细胞生长因子（HGF）、血管生成素1（Ang1）、内皮型一氧化氮合酶（eNOS）和诱导型一氧化氮合酶（iNOS）[12-14]。VEGF和HGF促进内皮细胞增殖和后续的血管生成。Ang1维持缺血组织中成熟血管的稳定。一氧化氮合酶通过多种机制维持组织灌注。冠状动脉的内皮细胞表达eNOS，然而在心脏毛细血管却几乎没有eNOS表达，所以EPCs表达eNOS对于短期心肌缺血的恢复有重要意义，在缺血再灌注损伤中起同样作用。iNOS也通过EPCs表达，但是在组织长期缺氧时才会大量产生，例如慢性心肌缺血。剔除eNOS或iNOS的骨髓细胞诱发缺血再灌注损伤或永久性血管闭塞，促使心肌梗死恶化，缺血再灌注损伤的预防可能依赖于EPCs提供的NOS活性[15]。

3 心血管疾病中的EPCs功能障碍

血管新生是血管稳态的关键特点。内皮功能紊乱和损伤被认为是动脉粥样硬化的第一步[16,17]。近来研究显示，血管壁的内皮功能紊乱和损伤由骨髓源性的EPCs修复。有证据表明，CD133+CD34+KDR+的EPCs由骨髓动员入外周循环血液是组织缺血或损伤的反应结果[18,19]。EPCs对血管再内皮化和血管再生有重要作用，而这种重要作用可能体现在调节促血管生成因子和细胞因子的旁分泌。多种证据指出，EPCs构成了重要的内源系统，这个系统维持内皮的稳定和血管内稳态[20]。心血管疾病患者如冠心病、高血压、心衰和糖尿病患者，EPCs数目及功能水平低[21]。低水平的EPC可能提示患心血管疾病危险度增加。

在多种心血管疾病中，炎症导致内皮细胞的氧化应激、功能失调、损伤和衰老[22]。EPCs的低效率募集引起血管稳态的紊乱，加速心血管疾病的进展。可以利用VEGF等生长因子，或依赖EPCs直接移植入内皮，进行血管修复，从而保护内皮，预防血管损伤的进展。再内皮化或血管再生是一种促炎性反应，是氧化应激的结果，可能也是全身或局部炎症的反映。炎症和氧化应激之间的相互影响涉及到心血管疾病起始、进展和继而发生的并发症[22,23]。近来研究证明，炎症和氧化应激能调节EPCs的生物活性[24]。

4 针对EPCs受损的治疗措施

心血管疾病治疗和预防的一个重要目标就是促进血管再内皮化。EPCs数量的逐渐下降和功能障碍可能会导致内皮功能紊乱以及人类对心血管疾病的敏感性提高[25]。EPCs已经成为维持完整功能内皮的重要因素。EPCs数量和功能的提升使血管功能受损的患者受益。针对EPCs受损的治疗措施成为一种有希望的治疗方法。

如前所述，EPCs功能被过量的氧化应激及炎症刺激所改变。HMG-CoA还原酶抑制剂能够有效地控制血脂，显著降低心血管疾病高危患者的发病率和心血管死亡率。近来的临床和实验室研究数据均表明，他汀类药物能增加一氧化氮活性并且产生有效的抗炎症和抗氧化应激效应，超过其降胆固醇作用[26]，进而有益于受损血管的再内皮化。他汀类药物刺激EPCs分化和存活，显著降低H2O2诱导的EPCs凋亡[27]。

最近的动物研究已经演示了ACEI通过一种抗炎效应来动员EPCs。ACEI在心梗鼠模型中能使EPCs水平显著上升[28]。临床试验显示，ACEI增强了冠心病患者的EPCs功能活性。ARB药物对内皮障碍和动脉粥样硬化进展同样起作用。奥美沙坦或依贝沙坦还能增加糖尿病患者EPCs的再生，且独立于其降压作用[29]。血管紧张素Ⅱ介导的信号与氧化应激反应、炎症和胰岛素抵抗有关联，这些都是导致EPCs功能障碍的原因，其可以通过增加氧化应激反应加速EPCs的衰老。血管紧张素Ⅱ受体-1的阻断可以作为增强EPCs生物活性的治疗靶点。

PPAR-γ激动剂能减轻血管炎症和氧化应激，改善NO生物利用度。PPAR-γ激动剂促进血管源性干细胞向内皮细胞系分化，增加EPCs数量和迁移活性。罗格列酮能促进EPCs向内皮细胞分化[30]，还能消除CRP导致的EPCs分化和血管形成能力受损，直接显示了抗炎药物对EPCs的有益影响[31]。但PPAR激动剂对EPCs刺激作用的确切机制目前还未完全清楚。

除外上述临床药物，多种抗炎、抗氧化制剂，例如葛根素、白藜芦醇/红酒、银杏、黄连素等，也能增强EPCs生物学活性[32]。理论上，氧化应激的减弱能够诱发EPCs动员，改善其功能。然而，目前没有明确的数据证明这种理论，多项研究抗氧化剂对心血管风险影响的大型临床试验均未产生理想的结果。大多数治疗方法主要是为了改变血管内皮细胞内的氧化还原反应状态，而有效抗氧化措施的缺乏阻碍了治疗的研究进展。

5 EPCs移植成为潜在的冠心病治疗策略

Kalka等[33]报道，给予下肢缺血模型小鼠人EPCs治疗，其下肢血流量明显增加，缺血肢体成活率提高。同样，EPCs对缺血性心血管疾病有明显作用，EPCs移植成为潜在的冠心病治疗策略。EPCs移植在动物实验及前期临床试验已广泛开展并取得了较为满意的成果。目前研究的移植方式有经冠脉注射、心肌内注射和经外周血管注射等。Kawamoto等[34]证实，在猪慢性心肌缺血模型中移植自体来源的EPCs可以缓解慢性心肌缺血，促进缺血部位血管再生，增加血供。有研究显示[35]，将EPCs输注入心梗患者的冠状动脉，治疗后与对照组比较，患者心功能明显改善。EPCs同时具有迁移、归巢能力。有学者[36]分别经冠脉和外周血管将EPCs输注入猪冠脉损伤再灌注模型中，术后5天荧光显微镜检测发现冠脉注射组心肌内EPCs数量较外周血管注射组显著增多，而在外周组织中EPCs数量较少，表明EPCs有效归巢于缺血组织。但目前对于EPCs的动员、归巢的调节途径尚缺乏了解。

近年来经皮冠状动脉成形术和冠状动脉内支架置入术在冠心病治疗领域广泛开展，疗效显著，但目前术后支架内血栓形成和再狭窄仍是亟待解决的临床难题。将EPCs或EPCs动员剂接种于血管内支架上进而减缓或阻止再狭窄成为研究热点。动物实验发现[37]，将包被CD34抗体的支架置入猪冠状动脉1小时后，70%包被抗体的支架表面被EPCs覆盖，而无抗体包被的支架几乎无细胞覆盖。48小时后，包被抗体的支架表面已被内皮完全覆盖。内皮捕获支架由此而诞生。之后全世界范围内进行过多项临床研究，但研究结果并不一致，有某些研究结果甚至得出相反结论，内皮捕获支架的应用前景依然不理想，尚有争议[38]。

综上所述，EPCs对血管新生和内皮修复的作用展现了其潜在的治疗价值，EPCs移植、内皮捕获支架治疗冠心病等提示有广泛的前景。但从目前的研究资料来看，虽然EPCs的血管再内皮化在当前心血管疾病治疗中表现出了明显优势，但仍有许多问题需要进一步研究与探讨：①EPCs的分离、鉴定和培养方法有待标准化。②EPCs的动员、迁移、归巢和分化过程尚未完全清楚，影响下一步的促EPCs药物研究及移植技术的临床应用。③细胞移植的安全性有待进一步证实，同时异体细胞移植的伦理问题尚需进一步探讨。

［1］Asahara T，Murohara T，Sullivan A，et al.Isolation of putative progenitor endothelial cells for angiogenesis.Science，1997，275：964-967.

［2］Peichev M，Naiyer AJ，Pereira D，et al.Expression of VEGFR-2 and AC133 by circulating human CD34（+）cells identifies a population of functional endothelial precursors.Blood，2000，95：952-958.

［3］Nonaka-Sarukawa M，Yamamoto K，Aoki H，et al.Circulating endothelial progenitor cells in congestive heart failure.International journal of cardiology，2007，119：344-348.

［4］Furuhata S，Ando K，Oki M，et al.Gene expression profiles of endothelial progenitor cells by oligonucleotide microarray analysis.Molecular and cellular biochemistry，2007，298：125-138.

［5］Yoder MC.Defining human endothelial progenitor cells.J Thromb Haemost，2009，7：49-52.

［6］Case J，Mead LE，Bessler WK，et al.Human CD34+AC133+VEGFR-2+cells are not endothelial progenitor cells but distinct，primitive hematopoietic progenitors.Exp Hematol，2007，35：1109-1118.

［7］ Richardson MR,Yoder MC.Endothelial progenitor cells：quo vadis?J Mol Cell Cardiol，2011，50：266-272.

［8］Estes ML，Mund JA，Ingram DA，et al.Identification of endothelial cells and progenitor cell subsets in human peripheral blood.Curr Protoc Cytom，2010，33：1-11.

［9］Yoder MC，Mead LE，Prater D，et al.Redefining endothelial progenitor cells via clonal analysis and hematopoietic stem/progenitor cell principals.Blood，2007，109：1801-1809.

［10］ Dai Y，Ashraf M，Zuo S，et al.Mobilized bone marrow progenitor cells serve as donors of cytoprotective genes for cardiac repair.Journal of molecular and cellular cardiology，2008，44：607-617.

［11］ Losordo DW， DimmelerS.Therapeutic angiogenesisand vasculogenesis for ischemic disease：partⅡ ：cell-based therapies.Circulation，2004，109：2692-2697.

［12］ Yin L，Morishige K，Takahashi T，et al.Fasudil inhibits vascular endothelial growth factor-induced angiogenesis in vitro and in vivo.Molecular cancer therapeutics，2007，6：1517-1525.

［13］Asahara T，Chen D，Takahashi T，et al.Tie2 receptor ligands，angiopoietin-1 and angiopoietin-2，modulate VEGF-induced postnatal neovascularization.Circ Res，1998，83：233-240.

［14］Brehm M，Picard F，Ebner T，et al.Effects of exercise training on mobilization and functionalactivity ofblood-derived progenitor cells in patients with acute myocardial infarction.Eur J Med Res，2009，14：393-405.

［15］Li M，Nishimura H，Iwakura A，et al.Endothelial progenitor cells are rapidly recruited to myocardium and mediate protective effect of ischemic preconditioning via“imported”nitric oxide synthase activity.Circulation，2005，111：1114-1120.

［16］Zaragoza C，Gomez-Guerrero C，Martin-Ventura JL，et al.Animal models of cardiovascular diseases. Journal of Biomedicine and Biotechnology，Epub 2011 Feb 16.

［17］ Lin CP，Chen YH， Leu HB， et al. Anti-inflammatory strategies for homocysteine-related cardiovascular disease.Frontiers in Bioscience，2009，11：3836-3845.

［18］Andreou I，Tousoulis D，Tentolouris C，et al.Potential role of endothelial progenitor cells in the pathophysiology of heart failure：clinical implications and perspectives.Atherosclerosis，2006，189：247-254.

［19］ Kirton JP，Xu Q.Endothelial precursors in vascular repair.Microvascular Research，2010，79：193-199.

［20］van den Oever IA，Raterman HG，Nurmohamed MT，et al.Endothelial dysfunction，inflammation and apoptosis in diabetes mellitus.Mediators Inflamm，Epub 2010 Jun 15.

［21］Du F，Zhou J，Gong R，et al.Endothelial progenitor cells in atherosclerosis.Frontiers in Bioscience，2012，17：2327-2349.

［22］Ungvari Z，Kaley G，De Cabo R，et al.Mechanisms of vascular aging：new perspectives.Journals of Gerontology A，2010，65：1028-1041.

［23］ Badimon L， Storey RF， VilahurG.Update on lipids inflammation and atherothrombosis. Thrombosis and Haemostasis，2011，105：S34-S42.

［24］Watson T，Goon PKY，Lip GYH.Endothelial progenitor cells，endothelial dysfunction,inflammation,and oxidative stress in hypertension.Antioxidants and Redox Signaling，2008，10：1079-1088.

［25］Mursu J，Robien K，Harnack LJ，et al.Dietary supplements and mortality rate in older women：the Iowa Women’s Health Study.Archives of Internal Medicine，2011，171：1625-1633.

［26］ Endres M.Statins：potential new indications in inflammatory conditions.Atheroscler Suppl，2006，7：31-35.

［27］Zhang Q，Yin H，Liu P，et al.Essential role of HDL on endothelial progenitor cell proliferation with PI3K/Akt/cyclin D1 as the signal pathway. Experimental Biology and Medicine，2010，235：1082-1092.

［28］Carracedo J，Merino A，Briceno C，et al.Carbamylated lowdensity lipoprotein induces oxidative stressand accelerated senescence in human endothelialprogenitorcells.FASEB Journal，2011，25：1314-1322.

［29］Bahlmann FH，de Groot K，Mueller O，et al.Stimulation of endothelial progenitor cells：a new putative therapeutic effect of angiotensin Ⅱ receptorantagonists.Hypertension，2005，45：526-529.

［30］Wang CH，Ciliberti N，Li SH，et al.Rosiglitazone facilitates angiogenic progenitorcelldifferentiation toward endothelial lineage：a new paradigm in glitazone pleiotropy.Circulation，2004，109：1392-1400.

［31］Verma S，Kuliszewski MA，Li SH，et al.C-reactive protein attenuates endothelial progenitor cell survival，differentiation，and function：further evidence of a mechanistic link between C-reactive protein and cardiovascular disease.Circulation，2004，109：2058-2067.

［32］Fleissner F，Thum T.Critical role of the nitricoxide/reactive oxygen species balance in endothelial progenitor dysfunction.Antioxidants and Redox Signaling，2011，15：933-948.

［33］ Kalka C，Asahara T，Krone W，et al.Angiogenesis and vasculogenesis.Therapeutic strategies for stimulation of postnatal neovascularization.Herz，2000，25：611-622.

［34］ Kawamoto A， Tkebuchava T， Yamaguchi J， et al.Intramyocardial transplantation of autologous endothelial progenitor cells for therapeutic neovascu；arzation of myocardial ischemia.Circulation，2003，107：461-468.

［35］Vrtovec B，Poglajen G，Sever M，et al.Effects of intracoronary stem cell transplantation in patients with dilated cardiomyopathy.J Card Fail，2010，17：272-281.

［36］ Jujo K，Hamada H，Iwakura A，et al.CXCR4 blockade augments bone marrow progenitorcellrecruitmentto the neovasculature and reduces mortality after myocardial infarction.Proc Natl Acad Sci USA，2010，107：11008-11013.

［37］Simper D，Wang S，Deb A，et al.Endothelial progenitor cells are decreased in blood ofcardiac allograftpatientswith vasculopathy and endothelial cells of noncardiac origin are enriched in transplant atherosclerosis.Circulation，2003，108：143-149.

［38］Pelliccia F，Cianfrocca C，Rosano G，et al.Role of endothelial progenitorcells in restenosis and progression ofcoronary atherosclerosis after percutaneous coronary intervention：a prospective study.JACC Cardiovasc Interv，2010，3：78-86.

The role of endothelial progenitor cells in cardiovascular diseases treatment

Endothelial progenitor cells； Angiogenesis； EPCs dysfunction； Cardiovascular diseases

250031 山东省济南市，济南军区总医院心内科

李晓燕，E-mai:lixiaoyan902006@126.com

10．3969/j．issn．1672－5301．2014．07．016

R54

A

1672-5301（2014）07-0633－04

2014-03-27）