他汀类药物对内皮祖细胞作用的研究进展

2015-01-03沈根张顺叶红华

新医学 2015年12期

沈根张顺叶红华

述评

他汀类药物对内皮祖细胞作用的研究进展

沈根张顺叶红华

内皮祖细胞（EPC）是来源于骨髓且具有分化为成熟内皮细胞特性的未成熟细胞，不仅参与个体出生后的血管新生，还参与了损伤血管的内皮修复进程。有研究表明循环EPC的数量和功能与心血管危险因素呈负相关，而他汀类药物能增加EPC的数量、改善EPC的功能，他汀类药物的这种作用可能是其临床上治疗心血管疾病获益的机制之一。该文就他汀类药物对EPC作用的研究进展进行综述。

内皮祖细胞；他汀类药物；心血管疾病

由骨髓衍生的内皮祖细胞（EPC）在血管内皮的再生和修复中发挥着重要的作用，很多与动脉粥样硬化有关的疾病均伴随有EPC数量的减少和功能的下降，而心血管危险因素的聚集导致EPC的修复能力下降，加速了动脉粥样硬化的进程［1-2］。在动脉粥样硬化性心血管疾病的一级和二级预防中，他汀类药物均有明确的研究证据，美国心脏病学会／美国心脏协会2013年指南中推荐临床确诊的动脉粥样硬化性心血管疾病患者首先选择强化剂量他汀，而新近的一些研究证实他汀类药物除调节血脂代谢外，其对EPC的数量和功能有显著影响，使得他汀类药物作为可作用于EPC的药物之一受到广泛关注［3-10］。

一、EPC的生物学特征

目前，EPC的来源主要有骨髓、脐带血和外周血，其中骨髓里EPC含量丰富，在外周血EPC处于细胞分化的不同阶段，是一组多相性细胞，它既能像干细胞一样具有克隆扩增的能力，并表达干细胞标记物（CD133、CD34、c-Kit／Sca-1），也能分化为内皮细胞，具有内皮细胞特性及表达内皮细胞标记物（CD146、CD31、CD105、vWF、tyrosine kinase with immunoglobulin-like and EGF-like domains-2、vascular endothelial cadherin、VEGFR-2），因此EPC的准确特征很难鉴定［11-12］。目前有研究推荐通过组合细胞标记物对EPC分离鉴定，主要细胞标记物有CD34、CD133、VEGFR-2、CXCR4及CD31。其中CD34不仅表达于造血干细胞，而且微血管内皮细胞上也有表达，其在介导细胞间黏附中发挥重要作用。CD133是一种高度保守的抗原，在造血干细胞上表达，在成熟内皮细胞和单核细胞上缺乏，CD133＋细胞能在体外培养分化成内皮细胞。VEGFR-2在造血干细胞和造血祖细胞上均有表达，在内皮细胞的成熟和迁移过程中起着关键作用。CXCR4是基质细胞衍生因子-1的受体，它和造血细胞的归巢密切相关，且CXCR4＋细胞可分泌促血管生成细胞因子，因而CXCR4＋细胞具有迁移及促血管生成的能力。CD31在单核细胞和内皮细胞上均有表达，CD31＋细胞可从外周血及骨髓中分离，具有促血管生成的能力［13］。有研究报道CD34＋CD133＋VEGFR-2＋细胞不能形成内皮细胞集落，但可以形成造血细胞集落和表达造血细胞表面标记物CD45，所以应称为造血祖细胞，而CD45-CD34＋细胞能形成内皮细胞集落，应称为EPC，但是实验的细胞局限于脐带血和粒细胞集落刺激因子动员的外周血［14］。António等［5］认为CD45－CD34＋VEGFR-2＋CD133＋EPC为分化早期的EPC，CD45－CD34＋VEGFR-2＋EPC为较成熟的EPC，而CD45－CD34＋VEGFR-2＋CXCR4＋EPC具有迁移及血管重构的功能。Schmidt-Lucke等［15］报道在评估心血管疾病和他汀类药物治疗方面，与CD45＋CD34＋VEGFR-2＋EPC及CD45－CD34＋VEGFR-2＋EPC相比，CD45－CD34＋VEGFR-2＋EPC有更好的相关性。此外，还有研究通过细胞体外培养的方式将EPC分为早期EPC和晚期EPC，认为早期EPC形成于培养的5～7 d，晚期EPC出现于培养的7～21 d，早期和晚期EPC都表达细胞标记物CD34、VEGFR-2和CXCR4，而CD45和CD133只在早期EPC上表达，早期EPC可通过旁分泌机制促进血管生成，晚期EPC没有明显的这种旁分泌功能，却具有增殖潜能及血管生成能力，然而体外培养的方式容易受到培养环境的影响，可能对细胞的分化产生干扰，因此体外培养的EPC未必能等同于体内的EPC［7］。

二、他汀类药物对EPC的作用

3-羟基-3-甲基戊二酸辅酶A（HMG-CoA）还原酶促进甲羟戊酸合成，是胆固醇生物合成的限速酶。他汀类药物通过抑制HMG-CoA还原酶的活性，进而抑制胆固醇的生成，降低血胆固醇的水平，长期以来在临床上被广泛应用。近几年研究表明他汀类药物能增加EPC的数量，改善EPC的功能［4-10］。

贺甫威等［4］研究显示，稳定性冠状动脉粥样硬化性心脏病（冠心病）患者PCI术前12 h服用80 mg阿托伐他汀及术前2 h追加40 mg阿托伐他汀，能提高患者围手术期外周血中CD45－CD34＋CD133＋EPC和CD45－CD34＋VEGFR-2＋EPC的数量，并减少围手术期炎症反应及心肌损伤。还有研究报道长期服用他汀类药物的患者在心肌梗死急性期，CD45－CD34＋VEGFR-2＋CXCR4＋EPC数量增多更显著，且急性心肌梗死患者他汀强化治疗与非强化治疗相比，3个月后CD45－CD34＋VEGFR-2＋EPC和CD45－CD34＋VEGFR-2＋CXCR4＋EPC数量更多，2年随访患者临床预后也更好，但是该研究中不同种类的他汀没有分开比较［5］。Oikonomou等［6］发现每天服用阿托伐他汀40 mg的缺血性心力衰竭患者与10 mg组患者相比，4周后CD45－CD34＋VEGFR-2＋CD133＋EPC数量的增多和血管内皮功能的改善均更显著。

他汀类药物对EPC的功能也有明显改善作用。António等［7］研究表明阿托伐他汀和普伐他汀可以显著增强AMI患者早期EPC的集落形成能力，延缓晚期EPC的衰老。Liu等［8］研究显示，阿托伐他汀能提高慢性肺源性心脏病患者EPC的迁移和黏附能力，并降低患者的肺动脉压力。这2个研究中的EPC均为体外培养的EPC，而人体内环境和体外明显不同，他汀类药物的这种有益作用仍需进一步研究。

不同种类的他汀对EPC的作用也有差异。有研究显示匹伐他汀和阿托伐他汀治疗心血管疾病高危患者，虽然血脂下降无明显差异，但只有匹伐他汀组患者循环CD34＋VEGFR-2＋EPC的数量显著增多，体外实验也发现只有匹伐他汀改善了早期EPC的黏附以及晚期EPC的迁移和成血管能力［9］。Tabuchi等［10］研究显示，在稳定性冠心病患者的治疗中，阿托伐他汀和瑞舒伐他汀均能显著降低患者LDL-C及甘油三酯的水平，且LDL-C的下降在2组患者间无显著差异，但是阿托伐他汀能显著提高患者外周血CD34＋VEGFR-2＋EPC的数量，而瑞舒伐他汀组患者外周血CD34＋VEGFR-2＋EPC的数量无明显变化。

三、他汀类药物对EPC作用的机制

磷脂酰肌醇3激酶／蛋白激酶B（PI3K／Akt）通路是细胞内一条重要的信号传导通路，与EPC的动员、迁移、凋亡密切相关［16］。他汀类药物可通过磷酸化修饰来活化Akt，Akt抑制EPC叉头转录因子O4的活性，进而下调细胞周期抑制蛋白P27kipl，延缓EPC的衰老［17］。Akt还可以促进内皮型一氧化氮合酶（eNOS）的磷酸化与活化，而eNOS可以诱导EPC的分化，增强EPC的迁移能力，有研究发现瑞舒伐他汀增加循环EPC数量和促进它们分化是通过eNOS途径起作用的。

他汀类药物还通过转录后调控的机制增加端粒重复序列结合因子2（TRF2）的表达，而TRF2可以抑制细胞周期检查点激酶2，改善EPC端粒的功能，延缓EPC的衰老，而且TRF2的表达还与他汀类药物提高EPC的迁移能力有关［18］。Satoh等［19］研究显示，冠心病患者EPC端粒的长度短于健康者，而维持端粒的长度有利于细胞持续分裂，严重缩短的端粒提示细胞的老化，阿托伐他汀可以抑制冠心病患者EPC的氧化性DNA损伤，阻止EPC端粒的缩短，增加EPC的数量。

整合素是一类非共价连接的异二聚体跨膜糖蛋白，不仅起到维持细胞组织结构的作用，而且在细胞间及细胞与胞外基质间起调控作用，传递细胞信号，调控细胞的存活、增殖、分化与迁移。EPC整合素亚单位主要有α1、α2、α3、α4、α5、α6、α9、αv、β1、β2、β3、β5、β7，在细胞外基质及细胞因子的作用下部分亚单位被上调或激活，进而调控EPC的生物学特性［12］。有研究发现他汀类药物可上调EPC整合素亚单位α5、β1、αv、β5的表达，促进EPC黏附、归巢到缺血或血管损伤部位［20］。

研究发现他汀类药物可通过影响EPC微小核糖核酸（miRNA）的表达来调控EPC功能［10］。miRNA为大小19～25 nt的内源性非编码RNA，可与靶基因mRNA的3′UTR相互配对结合，影响靶基因的转录后翻译表达，在血管生成和心血管疾病中发挥重要作用［21］。其中miRNA-221／222可以减少干细胞因子的受体c-kit的表达，影响内皮细胞的生存、迁移和毛细血管的生成；miRNA-221／222还可以抑制eNOS的水平，eNOS 和EPC的动员、迁移、分化密切相关。Minami等［22］研究提示阿托伐他汀可能通过抑制miRNA-221／222的表达来增加EPC的数量。然而Zhang等［21］发现EPC在培养过程中阿托伐他汀干预24 h后，EPC内miRNA-221／222的表达却增多了，这两个研究结果的差异，考虑和阿托伐他汀干预EPC的方式不同有关，阿托伐他汀在人体内的代谢产物可能对EPC及细胞内miRNA的表达有影响。此外，阿托伐他汀还可能通过抑制miRNA-34a来上调EPC内沉默信息调节因子2相关酶1（SIRT1）的表达，延缓EPC的衰老，增加EPC的数量，SIRT1是一种脱乙酰酶，有维持染色质沉默和基因组稳定的作用，SIRT1能脱乙酰化eNOS，活化eNOS，增加内皮一氧化氮的含量，然而SIRT1延缓EPC衰老的机制还未明确。miRNA和EPC的功能紧密相关，他汀类药物是否还作用于其它miRNA需要进一步的研究［10］。

四、小结

他汀类药物对心血管疾病患者EPC的数量和功能均有积极作用，并且可以改善患者的临床预后。目前的研究中对EPC的鉴定没有统一意见，其生物学特征还需进一步研究确定。另外不同种类的他汀对EPC的作用也不同，考虑与不同种类的他汀亲脂性的差异有关，亲脂性较好的他汀更易透过细胞膜，另外不同的他汀在体内的活性代谢产物可能也有差异，对EPC内eNOS、血管内皮生长因子及miRNA表达的影响也不一样，进而对EPC的作用不同［9-10，22］。而且在调脂作用无明显差异的前提下，调脂作用强的他汀剂量较小，而多项研究提示他汀剂量增加后，EPC数量增多更显著［4-6］。他汀类药物对EPC的作用仍需进一步研究，这对合理应用他汀类药物治疗心血管疾病有重要的指导意义。

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Research progress of the effect of statin therapy on endothelial progenitor cells

Shen Gen，Zhang Shun，Ye Honghua.Medical College of Ningbo University，Ningbo 315010，China Corresponding author，Ye Honghua，E-mail：yehonghua＠medmail.com.cn

Endothelial progenitor cells（EPC）are immature bone marrow-derived cells that have the ability to differentiate into mature endothelial cells.EPC are involved in the angiogenesis after birth and the healing of endothelial cells of injured vessels.Several studies have demonstrated that the quantity and function of circulating EPC are negatively correlated with the risk factors of cardiovascular diseases.Statin agents has been proven to increase the quantity and enhance the function of EPC，which may contribute to clinical benefits in the treatment of cardiovascular diseases.Here，we reviewed the research progress of the effect of statin therapy upon EPC.

Endothelial progenitor cell；Statins；Cardiovascular disease

简介：叶红华，主任医师，硕士研究生导师，国家卫计委冠心病介入诊疗培训导师。现任宁波市第二医院副院长，兼任中国康复医学会心血管病专业委员会委员；中国医疗保健国际交流促进高血压专业委员会委员；浙江省医学会心血管分会委员；宁波市康复医学会副会长；宁波市心血管介入诊疗质控中心副主任。1988年毕业于浙江大学医学院，2005年获卫生部笹川奖学金在日本廉仓综合病院心脏中心进修经桡动脉冠心病介入诊疗和先进的心脏起搏治疗。回国后带领团队率先在宁波市开展经桡动脉冠心病介入诊疗，冠状动脉内超声，冠状动脉内光学相干断层成像等技术，填补多项宁波市空白。2009年再度赴美国克里夫兰心脏中心学习，获得美国ACC／AHA联合授予的心血管CT临床能力2级证书。连续2届宁波市优秀中青年卫生技术人才，曾获浙江省卫生厅医药科技奖二等奖和三等奖。主持或参与完成宁波市科委或卫生局科研项目5项，获省市科研奖项3项，获浙江省心血管病学术年会优秀论文奖1项。在国内外各级期刊发表论文50余篇。

2015-08-06）

（本文编辑：杨江瑜）