內皮祖細胞在動脈粥樣硬化發生發展不同階段中的作用*

李妍妍 楊娜娜 秦樹存

(山東省高校動脈粥樣硬化重點實驗室，泰山醫學院動脈粥樣硬化研究所，山東泰安 271000

動脈內皮損傷是動脈粥樣硬化(Atherosclerosis,AS)發生的首要環節(1)。而內皮祖細胞(Endothelial progenitor cells，EPCs)來源于骨髓，可增殖分化成為血管內皮,但尚未表達成熟的血管內皮表型。EPCs能夠修復損傷的血管內皮，也能在缺血組織中形成新生血管(2-4)使血流得以恢復。機械損傷血管內皮及慢性炎癥可動員骨髓中EPCs募集至損傷處，并修復血管內皮(5)。大量臨床研究證實，誘導動脈粥樣硬化的危險因素(如高血壓、高血糖、高血脂、吸煙、低運動量及高齡)會降低外周血EPC的功能及數量(6)。同樣外周血氧化型低密度脂蛋白的增多也會降低外周血EPCs的功能和數量(7)。動脈粥樣硬化患者循環EPCs水平明顯低于健康人群， 可見EPCs水平的下降預示著早期AS的發生(8)，但是其中的具體機制不很清楚。最近EPCs在動脈粥樣硬化發生發展的過程中扮演的角色仍有爭議。比如，通過長期給予ApoE-/-大鼠非動脈粥樣硬化來源的骨髓源祖細胞，可防止動脈粥樣硬化的發展(9)；EPCs通過修復血管內皮防止內皮進一步損傷，起到保護血管內皮，抑制動脈粥樣硬化發生的作用。然而George(10)卻發現在ApoE敲除的小鼠模型中骨髓細胞和內皮祖細胞增大動脈粥樣硬化斑塊的面積.顯然分析EPCs在影響動脈粥樣硬化的各個病理環節中的確切作用有助于全面理解其生理功能和病理意義。

1 EPCs參與修復血管內皮

EPCs不僅在生命的早期胚胎發育過程中參與了最初血管形成而且在出生后能遷移到外周循環中，并且可以分化為成熟的內皮表型。并通過整合進入血管壁或提供生長因子來促進新生血管形成，修復損傷血管，改善內皮功能。通過綠色熒光蛋白轉基因嵌合體動物研究發現，EPCs對內皮損傷起關鍵作用，而EPCs耗竭促使再內皮化障礙(11)。Heissig B等(12)研究在內皮祖細胞動員過程中基質金屬蛋白酶9(Matrix metalloproteinase-9,MMP-9)能誘導骨髓細胞將造血干細胞(HSCs)從靜止狀態轉化到增殖狀態，并產生和釋放內皮祖細胞進入血液；血小板釋放基質細胞衍生因子(SDF-1),其他細胞因子如血管內皮生長因子(VEGF)等皆能誘導內皮祖細胞釋放NO,修復血管內皮(13)。在內皮祖細胞中Sca-1+細胞和CD34+細胞中表達較高eNOS 蛋白，在缺血血管中，若抑制內皮祖細胞的粘附，會降低他們生成血管的能力。wassmann等在研究中發現，給予已經形成內皮細胞障礙和粥樣斑塊的17周的大鼠靜脈注射內皮祖細胞和單核細胞治療，促進了內皮依賴的血管舒張，表明內皮祖細胞治療，可以減輕動脈粥樣硬化進展過程中的血管異常反應，持續治療45天內皮功能明顯改善。內皮祖細胞和單核細胞治療提高了一氧化氮合酶的活性，增加了一氧化氮的生成，改善了血管舒張，另外一氧化氮還可以調節EPCs的增殖并促進EPCs分化為成熟的內皮細胞。

2 EPCs受到動脈粥樣硬化危險因子的損害

很多研究發現動脈粥樣硬化發生相關疾病與EPCs數量的減少或功能的下降有關。Vsa(14)等研究表明冠心病患者循環血液中EPCs中數量下降近40%，并且增生能力、遷移能力受損，與危險因子水平成負相關。Hill(6)報道EPCs數量與冠心病危險因素積分成負線性關系，高危者EPCs更易老化， 1型和2型糖尿病患者循環EPCs增殖能力減退，體外粘附力和生成血管能力下降；當糾正血糖后，EPCs上調至正常水平。Thum(15)等研究證實高血糖使外周血EPCs數值降低同時，EPCs產生的NO和MMP-9功能減退，EPCs遷移整合能力下降。George(10)發現較老的ApoE-/-小鼠EPCs數量減少，Imanishi(16)等動物實驗和臨床研究表明，原發性高血壓大鼠中EPCs的數量的減少和功能受損。冠心病患者EPCs數量和低密度脂蛋白膽固醇水平成反向線性關系(17)，且高密度血癥患者EPCs遷移能力受損。對一些病例進行研究和評價發現糖尿病(18)、吸煙(19)、高血壓(20)、家庭冠狀動脈疾病史(18)、 CRP水平(21)、缺乏體力活動(22)等因素皆與EPCs的數量成負相關。

上述研究結果說明動脈粥樣硬化過程中，動脈粥樣硬化危險因子有可能在AS早期階段，就已經通過損傷EPCs的數量和功能，使受損動脈血管內皮不能完全修復，進而使AS進程加速加快，而且隨著EPCs細胞的耗竭，不斷有更多的血管內皮不能修復，使AS進展成為全身性疾病。有人試圖用EPCs水平代表心血管功能和心血管危險因素的綜合狀況，認為循環血中EPCs水平的下降可能預示著早期亞臨床階段AS的發生發展、心血管事件的發生以及預后不良。

3 EPCs參與動脈粥樣硬化發展過程

有研究通過長期給予ApoE-/-小鼠從非動脈粥樣硬化的大鼠來源的骨髓源祖細胞可抑制動脈粥樣硬化的發展(9)；而與之相反的一項研究證明，非缺血的ApoE-/-小鼠靜脈給予骨髓源的單核細胞治療，沒有影響斑塊的大小和組成，還有一項研究則證明給予ApoE-/-小鼠后肢缺血試驗中增大了病變面積(10，23)。進一步的實驗認為內皮祖細胞促進缺血區的血管生成。O'brien(24)等證明在人類動脈粥樣硬化病變中潛在的新生血管可以動員斑塊內的白細胞，新生血管內皮表達血管細胞粘附分子1，細胞間粘附分子，E-選擇素，是正常動脈內皮的兩三倍，表明新生血管內皮可能是白細胞浸潤至粥樣斑塊內的途徑。George等(10)在ApoE-老鼠模型中發現骨髓細胞和內皮祖細胞能增大粥樣病變的面積，白介素6，單核趨化蛋白1在骨髓細胞治療的受著體內表達水平大大提高，白介素10濃度降低，這三種細胞因子參與了促動脈粥樣硬化的進程。

4 EPCs與動脈粥樣硬化晚期斑塊及其并發癥

動脈粥樣硬化發展過程的晚期可能出現斑塊內出血、破裂、血栓形成，造成血管阻塞，導致發生心肌梗塞、腦卒中、周圍血管閉塞等嚴重臨床并發癥。目前有研究發現病人循環EPCs減少會引起上述事件的發生；而通過提高血液中EPCs水平可以限制組織受損。動物實驗表明組織缺血會上調許多生長因子和細胞因子，如血管內皮因子和細胞間質因子，它們到達骨髓并通過內皮一氧化氮合酶和金屬蛋白酶途徑刺激EPCs的釋放(25)，然后EPCs由局部產生的炎癥趨化因子與表面的特異性受體的相互作用，募集至受損處。實驗研究還發現急性心肌梗死病人自體骨髓細胞或EPCs移植一年后，與對照組相比左室射血分數有所改善，其收縮末期容積減少(26)。另外，當動脈粥樣硬化斑塊進行性增大直到影響靶組織血供，形成了慢性缺血，由此而產生心絞痛和間歇性跛行。側枝循環成為克服組織缺血的途徑，而骨髓源EPCs極為關鍵。慢性缺血心臟病患者經過骨髓移植，與對照組相比左室射血分數顯著提高(27)，嚴重的外周動脈粥樣硬化造成臨界性肢體缺血，骨髓細胞移植改善了血氧分壓和疼痛。

5 EPCs與血管平滑肌

有實驗研究表明，移植的干細胞可引起受體動物新生內膜和血管中膜平滑肌細胞生長，干細胞誘導的斑塊新生血管促進斑塊增長(28)，某些情況下會導致斑塊的不穩定性(29)。還有些報道指出，內皮細胞和血管平滑肌細胞可起源同一個上級母細胞，如血管祖細胞。外周血細胞CD14+和CD105+的表型已被證明能夠分化成內皮樣和平滑肌細胞(30)。在增強型綠色熒光蛋白(EGFP)轉基因小鼠模型，綠色熒光蛋白標記的細胞，損傷股動脈后注射，發現這兩個內膜損傷后動脈中膜存在內皮標記CD31的和A-SMA這些細胞染色，提示細胞能夠在體內轉化形成成熟的內皮細胞和成熟的平滑肌細胞(31)。平滑肌祖細胞存在受傷的動脈粥樣硬化斑塊帽、內膜、中膜和血管外膜。局部抑制平滑肌祖細胞粘附可減輕內膜的進展(32)。

綜上所述，盡管循環EPCs的數量和功能與動脈粥樣硬化發生發展有明確相關性，且研究發現循環和骨髓來源的干祖細胞可以提高缺血組織血管重建，但是內皮祖細胞對動脈粥樣硬化的發展所起到的作用尚無一致看法。將內皮祖細胞作為治療動脈粥樣硬化的種子細胞還存在危險性。顯然分別闡明內皮祖細胞對AS發生發展過程不同階段的影響頗為重要，相關分子機制值得進一步探討。

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