內(nèi)皮祖細(xì)胞與脂肪因子

孫 陽(yáng) 陳樹(shù)春 (河北省人民醫(yī)院內(nèi)分泌一科，河北 石家莊 050051)

內(nèi)皮祖細(xì)胞(EPCs)是修復(fù)血管內(nèi)皮的重要因子，對(duì)預(yù)測(cè)及改善心血管疾病有重要的作用。不同的脂肪因子對(duì)EPCs存在不同的影響。本文對(duì)內(nèi)脂素(Visfatin)、瘦素、脂聯(lián)素及腫瘤壞死因子與EPCs的關(guān)系做一綜述。EPCs是Asahara等〔1〕發(fā)現(xiàn)的能分化成為成熟血管內(nèi)皮細(xì)胞的前體細(xì)胞。自它被發(fā)現(xiàn)的近十幾年來(lái)一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)，原因在于EPCs參與出生后的血管生成、血管形成及內(nèi)皮修復(fù)，對(duì)于修復(fù)血管內(nèi)皮有十分重要的作用。

1 EPCs的概述

EPCs是骨髓源性的祖細(xì)胞。在生理或病理刺激下EPCs從骨髓動(dòng)員進(jìn)入到外周循環(huán)。EPCs有兩條動(dòng)員途徑，一條是基質(zhì)金屬蛋白酶-9(MMP-9)介導(dǎo)〔2〕，另一條是 NO 介導(dǎo)〔3〕。外周循環(huán)的EPCs遷移到缺血組織或內(nèi)皮損傷部位，黏附、結(jié)合到受損血管的過(guò)程稱為歸巢。動(dòng)員及歸巢過(guò)程受到很多因子的調(diào)節(jié)。目前對(duì)EPCs分化的機(jī)制了解甚少，分化可能從EPCs由骨髓進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)時(shí)開(kāi)始，到黏附、結(jié)合到受損血管內(nèi)皮為止。

總之，EPCs通過(guò)動(dòng)員、歸巢和分化一系列過(guò)程來(lái)修復(fù)損傷內(nèi)皮。對(duì)于保持血管內(nèi)皮結(jié)構(gòu)的完整及維持血管內(nèi)皮的功能有十分重要的作用。循環(huán)EPCs的數(shù)量可以反映血管修復(fù)的潛在能力。EPCs受到多種因素的影響。在很多疾病狀態(tài)下EPCs的數(shù)量下降，功能受損，如高血壓、糖尿病等。此外脂肪因子對(duì)EPCs也有影響。

2 脂肪因子對(duì)EPCs的作用

脂肪組織不僅是儲(chǔ)存能量的器官，還是內(nèi)分泌器官。可分泌多種脂肪因子，包括Visfatin、瘦素、脂聯(lián)素、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)等。不同的脂肪因子對(duì)EPCs存在著不同的影響。

2.1 Visfatin對(duì)EPCs的作用 Visfatin是Fukuhara等新發(fā)現(xiàn)的一種脂肪細(xì)胞因子。由于其主要由內(nèi)臟脂肪組織分泌產(chǎn)生。目前，關(guān)于Visfatin對(duì)EPCs影響的研究較少，但是以往對(duì)Visfatin的研究可以為Visfatin對(duì)EPCs影響的研究提供一些啟示。

首先，Visfatin導(dǎo)致血管內(nèi)皮炎癥的研究為Visfatin對(duì)EPCs影響的研究提供了一個(gè)方向。最新的文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)Visfatin具有顯著的促炎作用，可以顯著提高 NF-κB的活性。Adya等〔4〕用不同濃度Visfatin干預(yù)HUVECs和上皮瘤細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)兩種細(xì)胞的NF-κB活性均增加，并且NF-κB的活性與Visfatin有劑量依賴關(guān)系，Visfatin濃度越高，干預(yù)時(shí)間越長(zhǎng)，NF-κB活性越強(qiáng)。此外，Visfatin可能通過(guò)激活胰島素受體-Ras-MAPK信號(hào)旁路和非胰島素受體依賴性p38旁路，使單核細(xì)胞的NF-κB、TNF-α等炎癥因子表達(dá)增加。總之，NF-κB是重要的轉(zhuǎn)錄因子，它可以調(diào)控TNF-α、趨化因子、細(xì)胞凋亡有關(guān)的分子的表達(dá)。當(dāng)NF-κB的水平升高后，可能導(dǎo)致與炎癥、凋亡相關(guān)的一系列的分子水平發(fā)生變化。Visfatin通過(guò)NF-κB途徑對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞及單核細(xì)胞有致炎作用，那么Visfatin是否也通過(guò)這些機(jī)制或者其他機(jī)制對(duì)EPCs有致炎作用，導(dǎo)致EPCs受損，最終致使血管內(nèi)皮修復(fù)能力不足。這些問(wèn)題都需要進(jìn)一步研究探討。

其次，Visfatin促進(jìn)血管新生的研究為Visfatin對(duì)EPCs的影響提供了另外一個(gè)方向。有研究報(bào)道UTHP，Visfatin可以促進(jìn)血管的形成，與動(dòng)脈粥樣硬化的繼發(fā)性改變密切相關(guān)〔5〕。過(guò)度的血管新生是動(dòng)脈粥樣硬化斑塊繼發(fā)性改變的重要機(jī)制之一，可以引起粥樣斑塊的脫落和血栓形成等一系列并發(fā)癥。

Visfatin通過(guò)多個(gè)途徑促進(jìn)血管的形成。①Adya等〔6〕發(fā)現(xiàn)Visfatin可通過(guò) MAPK及 PI3K/Akt信號(hào)通路使 HUVECs的VEGF表達(dá)增加。VEGF是血管形成的重要因子，它在EPCs動(dòng)員的過(guò)程中有重要的調(diào)控作用。國(guó)內(nèi)肖堅(jiān)等〔7〕研究報(bào)道了Visfatin對(duì)EPCs的小管形成能力的影響。他們采用生理濃度和病理濃度visfatin孵育EPCs發(fā)現(xiàn)，生理濃度的Visfatin可以濃度依賴性地增加EPCs的小管形成，而病理濃度的Visfatin使其血管形成能力降低，提示在正常狀態(tài)下Visfatin可能具有緩解組織缺血或修復(fù)血管損傷的能力，其機(jī)制可能與VEGF的表達(dá)有關(guān)。但病理狀態(tài)下，其對(duì)血管的保護(hù)作用顯著減弱，這可能是通過(guò)其他途徑導(dǎo)致其血管形成的減弱。②Adya等〔4〕還發(fā)現(xiàn)，Visfatin可使血管內(nèi)皮細(xì)胞的MMP-9表達(dá)上調(diào)。MMP-9是EPCs從骨髓動(dòng)員進(jìn)入外周循環(huán)的途徑之一。Visfatin是否可以通過(guò)上調(diào)EPCs的MMP-9表達(dá)，使骨髓動(dòng)員進(jìn)入外周循環(huán)的EPCs數(shù)量增多，血管形成能力失衡。③還有研究發(fā)現(xiàn)Visfatin通過(guò)NF-κB信號(hào)通路誘導(dǎo)HUVECs的黏附分子表達(dá)上調(diào)〔8〕。ICAM-1、E-選擇素可以調(diào)節(jié) EPCs的動(dòng)員及歸巢。Wu等〔9〕發(fā)現(xiàn)CD18及其配體ICAM-1可以調(diào)控EPCs的歸巢，修復(fù)梗死的心肌。Il-Young等〔10〕研究報(bào)道，在下肢缺血的小鼠模型中，血清E-選擇素水平升高，缺血血管內(nèi)皮E-選擇素表達(dá)增多，缺血部位的EPCs增多，E-選擇素敲除小鼠的缺血部位EPCs數(shù)量無(wú)明顯變化。

總之，以往對(duì)Visfatin的探討為其對(duì)EPCs影響的研究提供了兩個(gè)相反的方向。但是明確在整體水平這兩個(gè)方向之間的聯(lián)系以及Visfatin對(duì)EPCs的影響機(jī)制還需要大量的體外實(shí)驗(yàn)、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)及臨床試驗(yàn)來(lái)研究證實(shí)。

2.2 瘦素對(duì)EPCs的作用 瘦素作用于下丘腦，抑制食欲，減少食物攝入?yún)⑴c熱調(diào)節(jié)及能量平衡，與肥胖密切相關(guān)。瘦素對(duì)EPCs影響的研究較少，僅2005年國(guó)外有研究報(bào)導(dǎo)晚期EPCs表達(dá)瘦素受體〔11〕。此外分別采用10 ng/ml和100 ng/ml孵育EPCs，發(fā)現(xiàn)在低濃度下，瘦素僅能增強(qiáng)小管形成能力。在高濃度下增強(qiáng)小管形成能力的作用不及生理濃度，高濃度瘦素還可以抑制EPCs的遷移。但瘦素對(duì)EPCs的影響是通過(guò)哪條信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路起作用也沒(méi)有明確。深入研究瘦素對(duì)EPCs的影響，明確其作用機(jī)制有可能對(duì)于肥胖癥患者的血管功能損傷的預(yù)防以治療有一定的作用。

2.3 脂聯(lián)素對(duì)EPC的作用 脂聯(lián)素是一種激素蛋白，具有抗動(dòng)脈粥樣硬化、改善胰島素抵抗、降血糖、抗炎等生物學(xué)作用。最新研究報(bào)導(dǎo)脂聯(lián)素可以提高EPCs的數(shù)量及功能。Rei等〔12〕發(fā)現(xiàn)脂聯(lián)素基因敲除的小鼠與野生型小鼠脂聯(lián)素在未造后肢缺血模型之前，用流式方法檢測(cè)外周血及骨髓的EPCs數(shù)量沒(méi)有差異，在造模后發(fā)現(xiàn)脂聯(lián)素基因敲除的小鼠的EPCs水平少于野生型小鼠，其機(jī)制可能是脂聯(lián)素可以刺激內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生NO，NO是EPCs從骨髓動(dòng)員進(jìn)入外周循環(huán)的途徑之一。此外，他們做體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)用30 μg/ml脂聯(lián)素孵育EPCs，發(fā)現(xiàn)小管形成能力及遷移能力比對(duì)照組增強(qiáng)，用30 μg/ml孵育外周循環(huán)單個(gè)核細(xì)胞后，發(fā)現(xiàn)分化為EPCs的數(shù)量比對(duì)照組增多。還有研究報(bào)道脂聯(lián)素可以提高移植干細(xì)胞的成活率，促進(jìn)EPCs分化〔13〕。這些研究為干細(xì)胞移植治療缺血性疾病提供了方向。

2.4 TNF-α對(duì)EPC的作用 TNF-α是經(jīng)典的細(xì)胞因子之一，它受NF-κB的調(diào)控，并且TNF-α也能促使NF-κB與IκB解離，上調(diào)其活性，形成一種正反饋調(diào)節(jié)機(jī)制，增強(qiáng)炎癥反應(yīng)的程度。Seeger等〔14〕研究報(bào)導(dǎo)TNF-α對(duì) EPCs有損傷作用。用不同濃度的TNF-α孵育正常志愿者外周循環(huán)EPCs，發(fā)現(xiàn)TNF-α呈現(xiàn)劑量依賴性地降低EPCs的數(shù)量，并且是通過(guò)p38MAPK途徑實(shí)現(xiàn)。p38MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路主要調(diào)控細(xì)胞的分化、凋亡等過(guò)程。它的作用底物有很多種，這些底物可以影響多種轉(zhuǎn)錄因子的活性，調(diào)節(jié)多種基因的表達(dá)。Seeger等〔14〕還發(fā)現(xiàn)冠狀動(dòng)脈疾病(CAD)患者外周循環(huán)EPCs的p38MAPK的磷酸化水平比正常對(duì)照組高。在給CAD注射MAPK的抑制劑SB203580后，外周循環(huán)的EPCs水平有所升高。進(jìn)一步證實(shí)p38MAPK在TNF-α對(duì)EPCs數(shù)量影響的機(jī)制中的重要作用。

綜上所述，不同脂肪因子對(duì)EPCs的作用不一致，確切的作用機(jī)制不清楚，有待進(jìn)一步研究，明確脂肪因子在糖尿病、肥胖等疾病時(shí)EPCs失調(diào)的發(fā)生發(fā)展機(jī)制十分重要。這對(duì)于預(yù)防及干細(xì)胞治療缺血性疾病有重要作用。

1 Asahara T，Murohara T，Sullivan A，et al.Isolation of putative progenitor endothelial cells for angiogenesis〔J〕.Science，1997;275:964-7.

2 Heissig B，Hattori K，Dias S，et al.Recruitment of stem and progenitor cells from the bone marrow niche requires MMP-9 mediated release of kitligand〔J〕.Cell，2003;109:625-37.

3 Aicher A，Heeschen C，Mildner-Rihm C，et al.Essential role of endothelial nitric oxide synthase for mobilization of stem and progenitor cells〔J〕.Nat Med，2003;9:1370-6.

4 Adya R，Tan BK，Chen J，et al.Nuclear factor-κB induction by visfatin in human vascular endothelial cells:role in MMP-2/9 production and activation〔J〕.Diabetes Care，2008;31:758-60.

5 Dahl T B，Yndestad A，Skjell M.Increased expression of visfatin in macrophages ofhuman unstable carotid and coronary atherosclerosis:possible role in inflammation and plaque destabilization〔J〕.Circulation，2007;115(8):972-80.

6 Adya R，Tan BK，Punn A，et al.Visfatin induces human endothelial VEGF and MMP-2/9 production via MAPK and PI3K/Akt signaling pathways:novelinsightsinto visfatin induced angiogenesis〔J〕.Cardiovasc Res，2008;78:356-65.

7 肖 堅(jiān)，肖振軍，彭 軍.內(nèi)臟脂肪素對(duì)內(nèi)皮祖細(xì)胞血管形成能力的影響〔J〕.中國(guó)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)雜志，2009;29(10):1502-4.

8 Lee WJ，Wu CS，Lin H，et al.Visfatin-induced expression of inflammatory mediators in human endothelial cells through the NF-jB pathway〔J〕.Inter J Obesity，2009;33(4):465-72.

9 Wu Y，Ip JE，Huang J，et al.Essential role of ICAM-1/CD18 in mediating EPC recruitment，angiogenesis，and repair to the infarcted myocardium〔J〕.Circ Res，2006;99:315-22.

10 Il-Young O，Chang-Hwan Y，Jin H，et al.Involvement of E-selectin in recruitment of endothelial progenitor cells and angiogenesis in ischemic muscle〔J〕.Blood，2007;110:3891-9.

11 Wolk R，Deb A，Caplice NM，et al.Leptin receptor and functional effects of leptin in human endothelial progenitor cells〔J〕.Atherosclerosis，2005;183(1):131-9.

12 Rei S，Carsten S，Noriyuki O，et al.Adiponectin promotes endothelial progenitor cell number and function〔J〕.FEBS Letters，2008;582:1607-12.

13 ErenP，Camus S，Matrone G，et al.Adiponectinemia controls pro-angiogenic cell therapy〔J〕.Stem Cells，2009;27(11):2712-21.

14 Seeger FH，Haendeler J，Walter DH，et al.p38 mitogen-activated protein kinase downregulates endothelial progenitor cells〔J〕.Circulation，2005;111:1184-91.