骨髓源内皮祖细胞修复冠脉介入术后血管内膜损伤的机制探讨

陈 鹏，王永霞，朱初麟

骨髓源内皮祖细胞修复冠脉介入术后血管内膜损伤的机制探讨

陈 鹏，王永霞，朱初麟

经皮冠状动脉介入治疗术可导致血管内皮的机械性损伤，引起内皮功能失调及局部炎症反应，从而导致管壁内膜增生、支架内再狭窄及急性支架内血栓形成。支架植入术后管壁再内皮化和内皮祖细胞在恢复正常血管功能、血管损伤修复中有重要作用。内皮祖细胞治疗心血管疾病及介入治疗并发症提供一种新的思路。

冠心病；内皮祖细胞；经皮冠脉介入治疗；再内皮化

经皮冠状动脉介入治疗(percutaneous coronary intervention，PCI)可明显改善冠心病病人的心肌供血及临床预后。再内皮化在恢复正常血管功能和调节新生内膜增生中有重要作用。研究发现骨髓源内皮祖细胞(endothelial progenitor cell，EPCs)作为内膜补片参与血管修复的过程[1]。EPCs可通过再内皮化促进血管内膜的修复，在血管损伤反应中起重要作用，本文就其可能作用机制作一简要探讨。

1 EPCs的生物学特性

1997年Takayuki等[2]从人外周血中分离出表达表面抗原CD34+的细胞，该细胞具有内皮细胞和祖细胞特性，将这些细胞标记后注入裸小鼠下肢缺血模型中，发现这些特异细胞在体内分化为内皮细胞并参与血管新生，将该细胞命名为血管内皮祖细胞。EPCs起源及来源一直存在争议，前期认为[3]，EPCs起源于胚外中胚层卵黄囊血岛，由造血干细胞经成血管细胞分化而来，具有向成熟血管内皮细胞分化的能力。研究发现EPCs主要来源于骨髓[4-5]，同时发现人体内有多个EPCs来源，包括新生儿脐带血、心肌、骨骼肌、血管壁等，这些EPCs均构成外周血中循环EPCs的细胞池。如何鉴定EPCs细胞表型，尚存在争议，有实验指出EPCs可从表达膜抗原CD34+或CD133+造血干细胞[6]中分离，亦有实验指出EPCs可从外周血单个核细胞或表达CD14+的单核细胞[7]获取。目前为止尚无特异性EPCs标记方法，EPCs范围涵盖成血管细胞到循环的内皮细胞，代表从外周血和脐血分离的单个核细胞，通过体外细胞培养方法，可选择性扩增的、具有集落形成能力的一个细胞群。多种细胞膜表面抗原用作标记EPCs，可能反映EPCs从骨髓动员至循环外周血，到血管壁分化形成血管内皮细胞的各个阶段表面抗原的表达变化。目前还很难定义一种“真正”EPCs，这有待于对这些细胞更进一步研究以期发现较好的特殊细胞标记及功能特征鉴定内皮祖细胞。在这些研究基础上，Fadini等[8]建议，使用表达膜抗原CD34+/VEGFR2+作为最佳组合表达EPCs表型及其生物学意义。

血管内膜的完整性对防止动脉粥样硬化起重要作用。在生理条件下，内皮细胞(endothelial cell，EC)凋亡可能增加EC的更新能力，导致损伤内皮的修复，EC的修复机制依靠邻近边缘EC增殖、迁移，然而成人EC半衰期为3.1年[9]。在生理条件下，成人EC再生有限，在病理状态下，EC受损后自我增生、分化、修复能力进一步限制。更多观点认为，循环EPCs在EC再生中起重要作用[10]。

目前认为，EPCs在出生后血管形成和血管损伤中起作用。血管生长主要有血管新生(agionenesis)和血管发生(vasculogenesis)两种形式。血管新生是从已存在血管上以出芽方式，生出新毛细血管；血管发生是从EPCs存在原位分化为成熟内皮并形成血管。早期，学者们多认为血管发生只发生在胚胎时期，出生后即消失。Kocher等[11]在大鼠心肌梗死(myocardial infarction，MI)模型中观察到EPCs介导的新生血管绝大部分位于梗死部中央无血管区，而EC参与的新生血管多位于梗死周围区，证实两种血管形成存在差异。Kawamoto等[12]建立心肌梗死模型，经静脉注射体外扩增并标记EPCs或干细胞后发现，EPCs明显提高缺血部位血流，并减少左心室瘢痕成。系列实验证明，在某些生理、病理状态及体内局部微环境作用下，骨髓来源EPCs能进入循环的外周血中，归巢于缺血组织，分化为成熟EC，修复受损血管，参与血管新生，改善甚至恢复缺血组织的血供。

2 PCI血管损伤后EPCs的作用

EPCs在冠状动脉球囊扩张及支架植入所导致血管损伤的作用受到广泛关注。由于PCI术后造成靶血管段的机械损伤、内皮细胞剥脱，血管伤失内皮细胞的保护，加之药物洗脱支架对靶血管段内皮细胞再生的抑制，影响损伤血管的生物学功能恢复。损伤血管及再内皮化对预防PCI术后再狭窄有重要意义。若心脏梗死区能尽快重新生长有功能的血管对改善心脏功能和临床症状等有极大益处，EPCs作为内皮细胞前体细胞在损伤血管内膜再内皮化和心肌梗死后病人心功能改善等方面发挥重要作用。

2.1 修复损伤血管内膜 由于PCI后再狭窄基础是血管内膜完整性缺失，一旦受损的内膜得以被内皮细胞覆盖(再内皮化)，内膜增生反应停止，因此加快受损血管内膜的再内皮化速度是防止再狭窄的一个重要措施。EPCs能动员、归巢到血管损伤区，并分化为内皮细胞修复血管内膜，若此过程能加速，则很少或无内膜增厚。因此，通过各种方法提高循环及血管损伤区EPCs数量、功能，从而快速修复损伤血管内膜是目前研究的热点。

2.2 促进血管新生和分化为心肌细胞 目前研究显示EPCs参与出生后血管发生，利用EPCs促血管新生作用，将此细胞通过移植入受损冠状动脉，可促进心肌细胞再生。Kawamoto等[12]结扎无胸腺裸鼠冠脉左前降支，造成心肌梗死模型，将人EPCs注入缺血部位，4周后梗死部位毛细血管密度明显高于对照组，左心室纤维化较对照组明显减轻，心脏功能明显改善。同时该实验小组又将猪自体EPCs体外扩增后注入缺血心肌内发现心肌缺血区域侧支循环、左心室射血分数较对照组明显改善。最近发现EPCs可能是通过旁分泌血管生长因子促进血管新生。Wollert等[13]进行EPCs的移植试验，将急性支架植入后24 h ST段抬高型心肌梗死(STEMI)病人，随机选取20例病人，分为骨髓干细胞治疗组和外周血EPCs的治疗组，选择11例非STEMI病人作为对照组。结果与对照组相比，STEMI病人左室射血分数明显改善，冠脉血流明显改善，多巴胺负荷超声心动图示梗死区域室壁运动情况明显改善，左室舒张末容积明显减少，但骨髓干细胞治疗组与EPCs组比较差异无统计学意义。

3 EPCs在血管损伤中的治疗潜力

药物洗脱支架显著降低早期再狭窄(ISR)的发生率，但其局部抗增殖作用可能干扰血管的愈合和延缓功能内皮层的形成，增加EPCs动员和归巢至支架部位有利于血管内膜修复。目前治疗方法主要有以下3种：药物治疗、细胞治疗及以支架为基础的治疗。

3.1 药物治疗 药物治疗常见的机制为促进EPCs动员，许多因子可诱导EPCs动员，包括胰岛素样生长因子、基质细胞因子1、他汀类药物、血管紧张素受体阻滞剂等。外周血中EPCs数量仅占血液循环单个核细胞的0.01%，EPCs动员是刺激骨髓中EPCs向外周血迁移。生理状态下，EPCs主要静止存在于骨髓中，由成纤维细胞、骨原细胞及内皮细胞组成的微环境“干细胞龛”内。骨髓内干细胞的分化和从“干细胞龛”内释放的机制尚不明确，但其受多种细胞因子/趋化因子、蛋白酶、细胞黏附分子等及它们之间相互作用的影响。虽然均能动员骨髓内EPCs的释放，但是这些介质既有其各自独立的传导通路，相互之间又彼此影响。

基质细胞衍生因子与其受体CXCR4(SDF-1/CXCR4)系统对EPCs的动员起重要作用。很多细胞因子和药物通过此通路发挥作用，如血管内皮生长因子、粒细胞集落刺激因子(G-SCF)、感染、岩藻多糖等均通过调节循环血SDF-1水平，进而通过SDF-1/CXCR4系统，促进EPCs的释放。

3.2 细胞治疗 已应用静脉或冠状动脉内输注骨髓源细胞促进血管内膜愈合，多项研究发现：向血管内损伤的动物模型输注可产生EPCs的单核细胞，进而加速再内皮化和减少新生内膜增生。这些研究不能确定是否输注的细胞真正分化成内皮细胞，也不能排除是否因为输注血管源性单核细胞旁分泌作用的结果。

3.3 以支架为基础的治疗 目前利用EPCs制成的支架有EPCs捕获支架和EPCs种植支架。EPCs捕获支架：在支架表面包被CD134抗体，通过抗原-抗体结合，捕捉血液中的CD34+的EPCs。EPCs种植支架：在支架表面借助特殊的介质包被CD133+的EPCs，使其附着在支架上。

4 小 结

EPCs可通过再内皮化促进血管的修复，对PCI术后内皮损伤的修复有重要意义。目前临床上已将EPCs应用于急性心肌梗死、慢性左室功能不全和周围血管疾病的治疗，但是自体细胞治疗并没有获得一种持久和显著的临床效果。需深入研究EPCs的生物学特性，才能挖掘其在心血管疾病治疗的潜力。

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(本文编辑薛妮)

河南省科技厅(No.C20130050)

河南中医学院第一附属医院(郑州 450000)

朱初麟，E-mail：151677304@qq.com

R542.2 R256.2

A

10.3969/j.issn.1672-1349.2017.02.018

1672-1349(2017)02-0185-03

2016-05-25)

引用信息：陈鹏，王永霞，朱初麟.骨髓源内皮祖细胞修复冠脉介入术后损伤血管内膜的机制探讨[J].中西医结合心脑血管病杂志，2017，15(2)：185-187.