内皮祖细胞的生物学性状及其治疗作用的研究进展

周武

(东南大学 生物工程系，江苏 南京 210009)

内皮祖细胞(endothelial progenitor cells，EPCs)又称血管母细胞或血管内皮干细胞，在体内外能分化为成熟内皮细胞。1997年Asahara等[1]首次发现EPCs存在于成体外周血循环中，突破了EPCs仅存在于胚胎发育阶段的传统观念。此后，研究者逐渐了解了EPCs的起源、表型和生物学作用以及人出生后新生血管的形成机制。研究发现，EPCs在人出生后生理或者病理状况下的内皮修复和血管生成中起到了关键性的作用，如在维持血管内皮完整性、修复损伤的血管、缺血性脑卒中者中促进血管再生以及在心肌缺血梗死、肢体局部缺血、动脉粥样硬化和肿瘤血管生成的过程中发挥重要作用。现就EPCs的形态、鉴定和功能及其在心脑血管疾病中的作用机制和对肿瘤血管生成的影响等方面作一综述。

1 EPCs的形态特征及表面标志物

2 EPCs的鉴定

目前主要从EPCs的形态学、特异性表面标志物和功能的角度对其进行检测和鉴定。虽然细胞的形态观察可以给研究者以直观的认识，然而由于根据细胞的形态无法准确地确定EPCs，故细胞形态的观察只能作为辅助鉴定手段，而EPCs的鉴定主要根据其细胞表面表达的特异标志分子和一些它所特有的功能。

2.1 EPCs表面标志物鉴定

2.2 EPCs功能鉴定

2.2.1 增殖功能 研究表明，体外培养的EPCs具有迟发性高增殖潜能[15]。这与成熟的微血管内皮细胞不同，成熟微血管内皮细胞在体外能很快进入增殖期，但4～6周后增殖活力即明显下降，与此相反，外周血、胎肝、骨髓来源的EPCs在15～20 d后形成迅速生长的鹅卵石样内皮细胞层，并能稳定传代30代以上，晚期EPCs的增殖潜能是成熟微血管内皮细胞的10倍[16]。王刚等[17]研究发现，EPCs原代细胞培养27 d左右P2代的EPCs可出现增殖高峰，在细胞增殖曲线中，该细胞培养5 d可以增殖16～19倍。徐燕等[18]通过对不同来源EPCs培养及其生物学特性比较发现，外周血、脐带血、骨髓与脐带组织中均可分离培养出具有一定增殖活力的EPCs。

2.2.3 成血管能力 EPCs具有在特定因子作用下动员、增殖、迁徙、归巢到损伤部位，并分化为血管内皮细胞，通过新生血管形成而对创伤进行修复的功能，而血管形成功能试验则是EPCs所特有的功能，也是其修复受损组织细胞的关键所在。Kaushal等[20]将体外扩增的EPCs植入脱细胞血管，体外预内膜化，替代羊一侧颈总动脉，发现用EPCs内膜化的血管替代物可保持通畅130 d，而无EPCs接种的血管在15 d内就发生栓塞。此外，EPCs接种的组织工程血管表现出内皮细胞依赖性NO介导的血管舒缩活性，与天然的颈总动脉非常相似。王刚[17]通过体外血管形成实验发现，不同来源的EPCs均具有血管形成能力，但不同来源的EPCs血管形成能力不同，脐带组织源性EPCs和脐血源性EPCs具有良好的血管形成能力，可形成典型的网格状的成血管样式，但骨髓源性EPCs的血管形成能力不如脐带组织源性EPCs和脐血源性EPCs。可见，骨髓源性EPCs更接近于早期EPCs，而脐带组织源性EPCs和脐血源性EPCs更接近于晚期EPCs。

3 EPCs的功能特性

3.1 EPCs参与内皮细胞稳态和修复

3.2 EPCs促进血管生成

4 EPCs的治疗作用

4.1 EPCs对缺血性脑卒中的治疗作用

缺血性脑卒中又称脑梗死，多因动脉粥样硬化所致血栓、心脏来源的栓子等导致突发的脑血管栓塞，引起脑组织局部供血动脉血流灌注减少或血流完全中断，局限性脑组织缺血性坏死、脑软化、组织崩解破坏。

4.2 EPCs对心肌梗死(MI)的治疗作用

MI是指由缺血时间过长导致的心肌细胞死亡，是心肌灌注供给与需求失衡的结果。MI是严重影响人群健康的重要疾病。在我国，急性心肌梗死(AMI)的发病率不仅逐年增高，而且老年患者所占比例也逐年增加。

心肌缺血梗死后，心肌细胞坏死、凋亡造成数目减少，心室重构促使心力衰竭发生。Kawamoto等[32]将体外扩增的EPCs经静脉注射到冠状动脉前降支结扎的心肌缺血模型后发现，EPCs能够增加缺血心肌的血液供应，减少缺血面积，改善左心室功能。研究表明，EPCs参与了血管生成，亦参与了出生后机体局部缺血组织的修复。杨亚荣等[33]研究发现，同种异体EPCs移植到MI大鼠缺血心肌后能分化为毛细血管内皮细胞，促进梗死后心肌血管新生，改善心功能。另有陈图刚等[34]采用犬外周血血管EPCs体外扩增后，经皮穿刺行MI犬心外膜下移植，观察其对AMI后心肌再生及心功能改变的影响。结果发现，EPCs移植组梗死心肌瘢痕边缘毛细血管密度明显高于对照组，EPCs移植组的左室射血分数较对照组明显提高(P<0.01)，且随着移植观察时间的延长逐渐提高。进一步表明自体血管EPCs移植到MI犬缺血心肌后也能分化为毛细血管内皮细胞，促进梗死后心肌血管新生及心肌修复，改善心功能。综上，不管是同种异体EPCs移植还是自体血管EPCs移植，EPCs都有助于缺血组织新生血管形成，而且其可能通过逆转左室腔重构进而改善MI后的心功能。

4.3 EPCs在肿瘤中的治疗作用

5 启示与展望

进入21世纪以来，有关EPCs的研究取得了很大进展。尽管如此，仍有很多问题有待解决：一是EPCs的细胞表面标记仍未完全阐明，EPCs在循环中的量及其富集、分离方法仍存在较大差异；二是EPCs的增殖潜能尚不完全明确；三是由于肿瘤病理类型、分期不同，EPCs的作用也存在差异。针对以上急需解决的问题，今后的研究方向将着重于以下几方面：一是寻找能真正代表EPCs的具有较高特异性的表面标志物；二是进一步阐明EPCs的增殖潜能，寻求最佳扩增体系，以提供足量的有活力的细胞源；三是找到EPCs在不同病理类型、不同肿瘤分期中的相应机制，以更好地指导临床应用。解决好以上问题，将使EPCs在心脑血管疾病的治疗中具有广泛的应用前景，同时也为广大的肿瘤患者带来福音。