晚期内皮祖细胞对ESRD患者心血管并发症的诊断及预后价值探讨

孙林林,李 琳，苏森森，陈 志

(吉林大学第一医院 肾病科,吉林 长春130021)

目前，慢性肾脏病，特别是终末期肾病(ESRD)已成为威胁人类健康不可忽视的疾病。近年来，CKD患者心血管疾病的发病率及病死率呈逐渐上升趋势，其中透析患者的心血管死亡风险是普通人群的10-20倍[1]。内皮祖细胞(Endothelialprogenitorcells,EPCs)被认为是起源于HSC或其成血管细胞亚群及MSC的异质性群体细胞，当机体处于应激或损伤状态下，能够分化为成熟血管内皮细胞并转移至外周血中，参与血管的形成[2,3]。Lorezen等[4]研究提示在CKD5期患者中有功能的内皮祖细胞数量减少，并与CVD事件的发生存在显著的联系。微血管损伤、缺血、缺氧与CKD的发生和发展密切相关，有证据表明循环内皮祖细胞(EPCs)有促进缺血组织内皮修复的功能[5]。许多研究认为CKD患者EPC数量及功能下降可能与血管系统中血管修复过程受损有关，而EPC生物学性质的这种改变可能导致CKD患者的高心血管事件负担，所以EPC监测可能为CKD患者心血管危险事件的发生提供诊断及预后参考。本文旨在对内皮祖细胞，尤其是晚期内皮祖细胞及相关影响因素在ERSD患者中心血管并发症的诊断及预后价值作一综述。

1 EPCs概述

1.1 基本特性

Asahara等[6]首先描述了来源于骨髓的细胞群有助于新血管形成，并把这些细胞称为内皮祖细胞(EPCs)，并首次从人外周血中分离出CD34+的EPCs，并证实了EPCs可迁移到缺血组织并促进血管生成。EPCs作为一种以内皮标记物为特征的循环干细胞，目前对这些细胞的起源没有明确的定论，存在这样的差距可能是由于用于分离和鉴定EPC的技术的低特异性所致，这意味着EPCs培养体系的优化仍需要克服许多困难。根据它们在培养基中出现的阶段，EPCs可以被划分为两个亚群，早期内皮祖细胞(Early-outgrowth-endothelial-cells,EOEC)在培养后4-7天出现，显示单核细胞和内皮细胞表面特征，而晚期内皮祖细胞(Late-outgrowth-endothelial-cells,LOEC)在培养后14-21天出现，晚期EPCs缺乏CD1a和CD14的免疫表型谱，其与微血管内皮上的表达相同，具有比早期EPC更明显的内皮标志物的表达，具有显著的促血管生成的能力[7,8]。两类EPCs形态不同，EOEC形成纺锤样细胞簇，而LOEC呈鹅卵石样外观[9]。从功能角度来看，体外早期EPC显示其细胞结构的延伸，形成纺锤状形状，但没有确定管状结构的发展。相反，晚期EPC能够在胶质基质上形成管状毛细血管，且被证明更有能力产生一氧化氮(NO)，从而实现内皮化[10]。目前，有三种视为EPC的细胞被研究最多，包括集落形成单位-Hill(CFU-Hill)细胞、循环血管生成细胞(CAC)和内皮集落形成细胞(ECFC)。CFU-Hill细胞和CAC通常被称为早期生长的EPC，相比之下，ECFC被称为晚期生长的EPC[11]。

1.2 动员、迁移及粘附

EPC动员的确切机制尚未完全阐明，目前仍在研究中。缺血、缺氧、组织损伤、应激等内源性因素和特定细胞因子(如GM-CSF、VEGF)、药物(如重组人红细胞生成素)、体育运动等外源性因素均能够刺激骨髓源性EPCs向外周血释放，促进损伤血管的内皮化[12]。迁移是EPC从骨髓释放并招募到损伤部位以增强新血管形成的过程。趋化因子如基质细胞衍生因子1(SDF-1)，单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)和肝细胞生长因子(HGF)子等在迁移过程中起重要作用[13,14]。EPC从循环中募集并粘附到新血管生成部位的机制虽然不完全清楚，但似乎主要依赖于EPCs上表达的P选择素糖蛋白配体-1(PSGL-1)与表达的P-选择蛋白在血小板上的相互作用。血管损伤后血小板粘附到暴露的内皮下，在粘附后血小板活化并表达P-选择素，同时释放SDF-1，这两者都促进EPCs在血管损伤部位的粘附[15]。

2 CKD与EPCs

2.1 ESRD与EPCs

Chen等[16]研究发现与早期CKD患者(Ⅰ-Ⅲ期)相比，晚期CKD[Ⅳ-Ⅴ期或终末期肾病(ESRD)]患者EPC数量显著降低，血清VEGF和SDF-1a的水平升高(均为P<0.01)，该研究认为血清VEGF水平与循环EPC数量增加密切相关。此外，ESRD患者的血清白蛋白水平显著低于非ESRD患者(3.79±0.48g/dl vs 4.03±0.51 g/dl，P=0.009)。多因素分析结果显示，ESRD和低血清白蛋白水平与循环EPCs数量减少独立相关(P<0.04)。研究[17,18]提示ESRD血液透析患者EPCs数量较健康者明显减少，但与血管损伤参数(如PWV增加或冠脉钙化程度)无关，即使冠状动脉钙化程度严重的患者，EPC功能(粘附，迁移)也没有显示出任何显著的损害，这可能提示EPC数量变化可能与ESRD疾病本身有关。有研究显示血透患者EPC数量减少可能与患者的TNF-α等炎症因子的活化有关[11]。但Herbrig等[19]发现长期血液透析患者EPCs总数增加，而迁移活性和粘附能力受损，这可能是与研究中有相当多的患者伴随有与EPC数量和/或功能降低相关的疾病有关。透析剂量是尿毒症毒素去除的指标，是终末期CRF患者预后的关键决定因素。Choi等[20]发现与接受较高剂量透析的患者相比，接受较低剂量透析的患者EPC分化为内皮细胞的能力显著受损(P=0.015)，这一结果可能提示高剂量透析更大程度地清除尿毒症毒素，可以改善EPC的血管生成功能和CRF患者的预后[21]。Chan等[22]研究发现夜间血液透析患者(每晚6-8 h,每周5-6夜)比传统血液透析对象有更高的循环EPCs，这提示夜行性透析可能对EPCs生物学功能有积极影响。Pala等[23]发现血液中CD34+细胞的数量可以用作诊断为糖尿病肾病的患者中ESRD发展风险的标志物。以上研究均提示EPCs可能作为ESRD预后的风险标志物。

2.2 尿毒症毒素与EPCs

有研究证实血清尿毒症毒素在体外抑制EPCs分化和迁移。尿素诱导的ROS生成减少了内皮细胞集落形成单位的数量，加速了EPC衰老的发生，导致衰老相关的分泌表型(SASP)，这进一步表明尿素本身可能引起EPC数量减少和EPC功能障碍，从而导致CRF患者心血管疾病的发生[24]。De Groot等[25]发现在终末期肾病患者及健康对照者中，尿毒症血清毒素显著(P<0.05)抑制体外EPC分化和功能活性。Jourde-Chiche等[26]提出透析患者中CD34+CD13+未成熟祖细胞的数量与尿毒症毒素IAA(3-吲哚乙酸)和血清β2M(β2-微球蛋白)水平成负相关，并且尿毒症毒素IAA体外诱导CD133+细胞凋亡。据报道，IAA参与了肾纤维化的进展，并对人肾近端肾小管细胞具有促氧化和促炎作用。由此可见，尿毒症毒素可能是导致EPCs数量与功能低下重要原因之一。

2.3 ESRD与晚期内皮祖细胞

尽管大量研究表明CKD患者外周血EPC数目明显减少，且伴有功能下降，这可能与病程中EPCs参与损伤内皮修复导致不断消耗有关，但是关于晚期内皮祖细胞数目及功能的研究较少。Zhao[27]等从ESRD患者中分离出有功能的生长晚期的EPC(LO-EPC)的表征，以研究其内皮修复的可能性。ESRD患者比健康对照组产生更多的LO-EPC集落，并具有更高的IL-16，IL-6，MIF，VEGF，催乳素和血清PLGF水平。患者的LO-EPC表现出正常的内皮细胞形态，且PLGF，MCP-1和IL-1β的分泌增加。由此可见，LO-EPC在血管生成中可能起到至关重要的作用。

3 EPCs与CKD并发的心血管疾病

加速的动脉粥样硬化和血管生成能力受损可能对慢性肾功能衰竭(CRF)患者心血管疾病风险的增加发挥关键作用。Lee等[28]评估了ESRD患者循环EPC水平和CV参数之间的关联，发现低水平的EPC与随访期间发生的CV事件显著相关，但该研究中有许多因素导致ESRD患者EPC水平降低，这使得难以解释特定心血管危险因素的影响。占雅萍[29]等研究发现随着CKD的进展，患者的EPC数量逐渐减少，经多因素校正后，EPC数量减少依然是血液透析患者CVD发生的独立危险因素。Lomonte等[30]研究发现循环CD34+EPC计数可能是一种新的评估透析患者心血管风险的生物标志物。以上研究可能提示EPCs在ESRD患者中预测心血管事件的重要地位。

4 影响EPC生物学特性的其他因素

有研究[31]表明E-选择蛋白在内皮祖细胞归巢修复过程中起基础作用。E-选择蛋白是一种关键的粘附分子，其在实验性缺血内皮祖细胞依赖性修复机制中起基础作用，并且可以在致炎过程中将白细胞锚定到内皮。该研究表明ESRD患者中循环E-选择蛋白水平低，其可能是阻碍祖细胞对致动脉粥样硬化依赖性修复机制的关键因素，进一步显示独立于其他风险因素的血清E-选择素可预测致死性和非致命性心血管事件。晚期糖基化终产物(advanced glycosylationend products,AGEs)的累积和AGE与其细胞受体(RAGE)相互作用的增强在慢性肾脏病的发展过程中起到潜在的作用。Hiroki等[32]通过逐步多元回顾分析得出皮肤自发荧光(代表了晚期糖基化终产物的聚集)与cEPCs数量减少有关，提示了AGEs的聚集也许是ESRD患者中cEPCs减少的决定因素。Schlieper等[18]经多变量分析显示低血清胎球蛋白A水平是EPC数量的阳性预测因子，而血细胞比容和网织红细胞是ac-LDL+/凝集素+EPC数量的阴性预测因子。Jourde-Chiche等[25]人的研究发现尽管已知营养不良和炎症与CKD中的血管病变相关，但HD患者中的EPCs数量与血清白蛋白、usCRP之间没有相关性。

5 总结和展望

目前的研究表明在有心血管疾病或存在心血管疾病高危因素的CKD患者群体中，EPCs不同程度的受到了损伤。由于心血管并发症是终末期肾病患者主要死亡原因之一，尽早发现有助于降低ERSD患者心血管事件的发生率及全因死亡率。多项研究指出EPCs水平可预测冠状动脉疾病(CAD)患者心血管疾病的死亡事件，但在ESRD背景下研究EPCs水平预测患者心血管未来事件的研究很少，目前国内外关于EPCs的相关研究也相对较少，且动物实验研究较多，尚处于初级阶段。EPC目前仍缺少特异性的表面抗原，对于EPC的确切定义仍需探讨。迄今为止，只有少数研究在ESRD的背景下研究了EPCs，EPCs在新血管形成过程中涉及许多细胞因子和调节因子的参与，未来仍需对其进一步研究，尤其是关于LOEC的相关生物学特性，希望未来对晚期内皮祖细胞的进一步研究能够为ERSD患者并发心血管疾病事件提供更精确的诊断及预后价值。

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