外周血中内皮祖细胞与冠心病合并糖尿病关系的研究进展

孙青，李晓燕

1997年，Asahara等[1]首次提出体内存在血管内皮祖细胞（endothelial progenitor cells，EPCs），其研究结果发表在《Science》杂志，之后有关内皮祖细胞的研究日益增多。EPCs在动员、迁移后也能形成新血管，这一过程后来也被称为“血管新生”，被认为是血管内皮细胞的前体细胞。本文主要结合内皮祖细胞的基础及临床相关研究结果，对其与冠心病、糖尿病的关系作一综述。

1 内皮祖细胞

内皮祖细胞是一类来源于骨髓的成年干细胞，能在外周血中循环，是成熟血管内皮细胞的前体细胞[2]。EPCs属于干细胞群体，可以自我更新，又可定向分化成成熟的血管内皮细胞。1997年，Asahara等首次由外周循环血中分离得到C单个核细胞，并将其命名为内皮祖细胞。在这项研究中，同时发现经过培养后的EPCs与新鲜分离的CD34+细胞相比，白细胞抗原CD45消失，内皮表面标记表达升高。将有特殊标记的EPCs输入有免疫缺陷的成熟动物体内后，在缺血肢体周围新生毛细血管中均发现标记细胞的存在，表明C细胞参与血管的新生和血管形成，从而证实了体内成熟内皮祖细胞的存在。

内皮祖细胞可特异性表达三种祖细胞分子标志：人白细胞分化抗原133（cluster of differentiation，CD133）、人白细胞分化抗原34（cluster of differentiation，CD34）、血管内皮生长因子受体2（vascular endothelial growth factor receptor-2，VEGFR-2）。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[3]。外周血中的内皮祖细胞还表达一系列血管内皮系的细胞表面标志，如血小板内皮细胞黏附因子（CD31）、血管性血友病因子（vWF）、E-选择素等。

2 内皮祖细胞与冠心病

冠心病是一种多病因疾病，由多种危险因素所致。在对冠心病的发生发展机制研究过程中，“内皮损伤反应学说”被大多数学者所接受，认为冠心病多种危险因素最终导致损伤动脉内膜[4]。冠心病危险因素一方面通过诱导冠状动脉内皮损伤及功能障碍促进动脉粥样斑块的形成，另一方面通过促进EPCs凋亡，干扰调节EPCs分化动员的信号通路，减少循环中EPCs数量，进而抑制EPCs对损伤内膜的修复能力及血管新生作用。研究显示，老龄载脂蛋白E敲除小鼠的骨髓EPCs数量比低龄同种小鼠及对照组显著降低[5]。同时有研究通过对冠状动脉旁路移植术患者外周血EPCs水平研究后发现，年龄越大，外周血EPCs的水平越低[6]。2型糖尿病（T2DM）患者心血管事件是普通人的2～4倍，这应该归因于糖脂代谢紊乱对血管壁尤其是内皮细胞的损伤作用。血清中总胆固醇和低密度脂蛋白（LDL-C）水平与循环中EPCs数量呈负相关。有学者在体外将EPCs置于含有氧化低密度脂蛋白的培养基中培养，结果发现EPCs水平及增殖和分化能力呈剂量依赖性的降低。在随后的研究中他们发现，LDL-C可能通过p53信号调节起到上述作用[7]。

在各种损伤因素作用下，内皮细胞损伤是冠心病发生发展的关键环节。血管损伤修复需要从骨髓中动员EPCs，并在趋化因子作用下归巢到受损部位实现再内皮化。研究显示，与其他传统危险因素相比，EPCs显著减少与早发动脉粥样硬化关系密切，这种现象可能与EPCs数量的降低直接影响内皮组织修复能力有关[8]。在一项对34例稳定型心绞痛患者的研究中发现，循环CD34+的内皮祖细胞较健康对照组明显减少约30%[9]。同时，也有研究发现，动脉粥样硬化的发生与EPCs数目减少关系并不明显，而主要是与其功能异常有关。上述研究均提示循环EPCs与动脉粥样硬化之间存在密切关联。另外，有研究表明，EPCs数量明显降低的多支冠脉病变患者，每增加10个EPCs集落形成单位，发生严重病变的可能性下降20%[10]。EPCs水平越低，动脉粥样硬化斑块越严重、越弥漫，故可推测循环EPCs减少是判断冠状动脉粥样硬化患者病情严重性的一个评价预测指标。另有学者认为对于稳定型心绞痛的患者，EPCs数量可能对其预后评估有价值。他们对519例经皮冠状动脉造影术确诊冠心病的稳定型心绞痛患者进行了CD34及KDR阳性细胞的测定，评估12月EPCs的基线水平和主要不良心血管事件发生率。校正相关变量后发现，EPCs数量的增加伴随着心血管死亡风险的下降[11]。EPCs对冠心病患者有着重要意义，那么对于暴露于危险因素中的冠心病患者，若是能够增加EPCs动员，或外源性输入有功能活性的EPCs，修复受损血管完整性、改善内皮功能，进而增加缺血心肌血供，这可能是今后冠心病 治疗的一个新的突破点。

3 内皮祖细胞与糖尿病

无论是1型糖尿病还是2型糖尿病患者，其EPCs数目均有不同程度的减少，同时糖尿病患者体内的EPCs在黏附、增殖等方面存在功能障碍。血糖控制是否理想与EPCs数量密切相关。糖尿病患者EPCs增殖能力下降与糖化血红蛋白呈负相关，提示长期高糖状态对EPCs的功能存在负面影响，而且糖尿病时间越长、血糖控制越差，对EPCs的功能损害越严重。经过降糖治疗后EPCs的数量和功能有所恢复。Chen等研究发现，晚期糖基化产物（AGE）通过AKt和环氧合酶-2通路损害EPCs功能。最近的报道称，高血糖减少SIRT1的表达，进而影响体外培养的人类EPCs数量。SIRT1下调p53活性，延长细胞寿命[12,13]。高血糖同时上调p16InK-4a和p21Wal-1，减少EPCs增殖，促进其凋亡。Krankel等[14]认为高血糖引发基质金属蛋白酶-9（MMP-9）活性减低，进而导致EPCs靶向运动能力下降。另外，高血糖还影响内皮祖细胞的内皮分化。EPCs功能障碍同时还与糖尿病的血管并发症有关，T2DM视网膜病变患者EPC数量减少。此外，T2DM患者中EPC数量与白蛋白排泄率成负相关。不仅是糖尿病患者，最近新的研究发现，EPCs功能障碍在胰岛素抵抗及高胰岛素血症等尚未发展为糖尿病的患者中也存在。胰岛素抵抗的患者动脉粥样硬化进展与PI3K/AKt/eNOS通路下调有关。PI3K/AKt/eNOS通路下调又能减少一氧化氮（NO）生物利用度，影响EPCs的骨髓动员[15]。总之，确凿的证据表明，糖尿病损失循环血中的EPCs，EPCs的减少与糖尿病多种并发症呈负相关。上述研究均提示，可以通过调节EPCs的数量和功能，进行糖尿病血管病变的预防和治疗。在糖尿病早期阻止血管病变的发生有重要意义，这可能成为将来糖尿病治疗的关键。

4 内皮祖细胞与冠心病合并糖尿病

国外大型流行病学调查对39 978例糖尿病患者进行12年随访，有9568人的死亡终点归因于心血管疾病，糖尿病人群心血管疾病死亡的绝对风险远高于无糖尿病人群[16]。T2DM相关死亡中，80%与心血管疾病相关。同时，在急性心肌梗死患者中未被诊断的T2DM及糖耐量减低的情况很常见。T2DM患者的急性心血管事件是普通人的2～4倍。有研究发现冠心病患者外周循环血EPCs数量显著减少，这种减少与糖尿病有关[17]。糖尿病对EPCs的影响还体现在EPCs的功能受损。Loomans等通过对1型糖尿病患者EPCs的体外培养，发现EPCs血管形成能力、迁移、黏附功能均出现不同程度的下降，即使患者纠正血糖水平也不能逆转EPCs功能损伤[18]。糖尿病并发大血管及微血管病变者外周血中EPCs的数量及功能普遍下降，提示糖尿病血管病变与EPCs下降有关，在糖尿病患者早期即可普遍出现内皮功能失调和损伤。通过直接的内皮损伤以及降低EPCs数量和功能，糖尿病患者的动脉粥样硬化进程不断加速。具体机制目前有多种论断。高血糖同时可损伤血管壁，影响EPCs聚集于受损部位。高血糖状态通过直接损伤血管内皮或降低EPCs功能而加速动脉硬化的过程[19]。增高的血糖水平可能损坏了eNOS的表达，或磷酸化其Serl177位点，减少NO生成，内皮增殖减少，增加凋亡，进一步发展为内皮功能障碍和糖尿病动脉粥样硬化。

冠心病合并糖尿病的患者较单纯冠心病患者，血管病变弥散而广泛，整体血管纤细，伴有钙化的几率更高。国外研究者通过回顾性病例分析，发现T2DM是冠心病患者左主干病变的重要因素之一，于此同时，各种复杂病变，如三支病变、弥漫性病变、分叉病变、慢性闭塞性病变比例在合并T2DM的患者发生率也明显升高[20]。刘思颖等研究发现，合并糖尿病的ACS患者EPCs数量及迁移能力较单纯ACS组明显下降，且EPCs数量随冠脉病变程度的加重而明显减少[21]。推测冠心病合并糖尿病患者的长期糖代谢紊乱、大量糖基化终产物等因素，导致进一步的EPCs损伤，引发动脉粥样硬化的快速进展甚至斑块破裂，导致冠状动脉自身修复能力降低和缺血心肌新生血管减少，加重心肌损害。但这一机制推测尚需更进一步的研究。

血糖控制是T2DM患者治疗的根本。良好的血糖水平能够增加糖尿病患者EPCs的数量，改善其功能，减少心血管事件的发生，这已经被多项研究所证实。李晓燕等通过对44例冠心病合并糖尿病患者的研究发现，降糖治疗可以减轻高血糖对EPCs的不利影响，减少EPCs耗损，有利于动脉粥样硬化进程的减缓[22]。理论上讲，EPCs能够在体外增殖并被应用于相关疾病的治疗，但目前这个程序既费时费力又价格昂贵。人体实验显示，可以通过药物来增加有功能的活性EPCs数量[23]。这些实验结果具有治疗意义，因为通过药物持续激活EPCs至少从理论上可以修复内皮损伤继而控制动脉粥样硬化性疾病的进展。噻唑烷二酮类（TZDs）药物是已知的对EPCs有促进作用的降糖药物之一。罗格列酮能够促进EPCs向内皮细胞分化，还能够消除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。但其对EPCs刺激作用的确切机制目前还未完全清楚。目前已知的具有促EPCs作用的药物有很多种，其中他汀类降脂药物、ACEI/ARB等为心内科临床常用药物。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。

综上所述，内皮细胞损伤是冠心病发生发展的关键环节。合并糖尿病的冠心病患者EPCs的数量级功能损伤更为显著，这可能是糖尿病心血管风险增加的关键因素。良好的血糖水平及适当的药物治疗能够增加患者EPCs的数量，改善其功能，减少急性心血管事件的发生。

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