內皮祖細胞功能異常與高血壓心肌肥厚的關系

劉慧敏，趙啟韜

(山東中醫藥大學基礎醫學院，濟南250355)

近年研究發現，高血壓左室肥厚的發生、發展與微脈管系統結構及血管內皮細胞功能異常密切相關。一方面血管內皮細胞功能障礙在高血壓的發病中起重要作用，而高血壓本身又加劇內皮細胞的功能障礙;另一方面，阻力血管和交換血管的再生落后于心肌細胞的增生，受損血管內皮再生減少致使微血管減少，導致重塑的心肌缺血［1］。提示血管內皮細胞功能異常及再生障礙在高血壓左室肥厚的發病中發揮重要作用。內皮祖細胞(EPCs)是具有向內皮細胞分化潛能的一種多能干細胞，兼有內分泌、內皮修復、血管再生等多種生物功能［2］。在成人體內主要存在于骨髓，也見于外周血和臍帶血中。生理條件下，EPCs約占循環血液中單核細胞的0.01%，血管受到損傷時，EPCs與骨髓基質細胞分離，進入血液循環并歸巢到血管受損或組織缺血區域，進一步分化為成熟內皮細胞，分泌一氧化氮(NO)、血管內皮生長因子(VEGF)等細胞因子，促進內皮新生、融合形成新的毛細血管，提高毛細血管密度。因此，其數量和功能的降低將導致血管內皮細胞功能異常及再生障礙。EPCs與心血管疾病的關系日益受到人們重視。研究發現，心血管病的危險因素如高血壓、高脂血癥、吸煙、糖尿病、冠狀動脈疾病家族史等均存在 EPCs數量減少和功能障礙［3］。現就EPCs功能異常與高血壓心肌肥厚的關系綜述如下。

1 EPCs與高血壓左室肥厚的關系

近年研究發現，高血壓患者和高血壓動物模型都存在循環EPCs的數量和功能降低、衰老速度加快以及受損血管內皮細胞的修復能力下降。高血壓前期/高血壓患者與健康受試者相比，EPCs的內皮修復能力以及NO的分泌明顯下降，衰老大幅增加。此外，早期EPCs內皮修復能力的降低明顯與早期EPCs的加速衰老和內皮功能受損密切相關，這可能代表高血壓發生、發展的一個早期事件［4］。SHR動物模型［5］和醋酸去氧皮質酮誘導的鹽敏感性(DOCA-salt)高血壓大鼠模型［6］的EPCs數量和增殖、黏附、遷移能力均比正常對照組明顯降低。在高血壓動物模型中，EPCs也表現出過早衰老及功能喪失［7，8］，另外，高血壓患者外周血 EPCs數量減少獨立于脂代謝紊亂。不伴脂代謝紊亂的高血壓患者外周血EPCs數量低于血壓正常者，且隨著血壓的降低而增加。他汀類藥物可使高血壓患者外周血EPCs數量增加，且同時出現血壓降低，并且收縮壓下降幅度與外周血EPCs增加量呈直線相關［9］。頑固性高血壓患者，循環血液EPCs數量以及增殖能力均明顯下降;血液中EPCs數量越低，則收縮壓越高［10，11］。并且，循環血液 EPCs數量減少與內皮依賴性血管舒張功能獨立相關［12］。循環血液EPCs數量還與血壓晝夜節律密切相關［13］，非杓型高血壓患者循環血液EPCs數量明顯低于杓型高血壓患者。而非杓型高血壓患者與杓型高血壓患者相比，患有左室肥厚的傾向明顯增加。

有學者通過流式細胞術檢測內皮細胞凋亡和循環EPCs的水平發現，伴左室肥厚的高血壓患者循環EPCs數量和黏附功能相對于沒有左室肥厚的高血壓患者要低。同時，高血壓伴左室肥厚患者內皮凋亡微粒子的數量增多［14］。說明EPCs數量及功能異常介導的內皮損傷在高血壓心肌肥厚的發病機制中發揮重要作用。

2 高血壓左室肥厚EPCs數量及功能異常的可能機制

2.1 eNOS/NO信號通路 研究［5］發現，運動訓練可有效降低血壓，增加運動耐量、峰值攝氧量和檸檬酸合成酶活性。與WKY相比，SHR外周血EPCs數量和EPCs集落形成單位減少。運動訓練可使SHR的EPCs數量和功能恢復正常的同時伴隨著VEGF和NO水平的增加以及氧化應激水平趨于正常。骨髓EPCs的數量和功能也發現了類似變化。另外，運動訓練通過VEGF/eNOS依賴的信號通路修復了SHR比目魚肌外周毛細血管的稀疏。可見，EPCs數量和功能的恢復顯著改善了SHR血管生成功能。

主動脈縮窄術可致12周齡雄性C57/B16野生型(WT)小鼠和 eNOS(-/-)小鼠心臟肥厚，Ki67心肌細胞的數量增加，eNOS(-/-)小鼠的心肌纖維化更加明顯。主動脈縮窄可上調WT小鼠外周血和骨髓EPCs的數量，但在eNOS(-/-)小鼠上沒有此作用。eNOS(-/-)小鼠EPCs基線遷徙能力低于WT小鼠，主動脈縮窄術均不能升高兩種系小鼠的EPCs基線遷徙能力。而將WT小鼠的骨髓移植進入eNOS(-/-)小鼠后，表現出心肌肥厚和纖維化減輕，心肌毛細血管化改善以及骨髓和外周血EPCs的水平和遷移能力顯著增強［15］。綜上所述，eNOS/NO信號通路異常介導的EPCs的數量減少及功能降低與高血壓左室肥厚時心臟肥大、毛細血管密度降低以及纖維化密切相關。

2.2 血管緊張素(Ang)Ⅱ及其受體 人早期生長的EPCs同時表達AngⅡ1型和2型受體。AngⅡ刺激后，通過激活AT(1)-R和誘導氧化應激使培養的人早期生長的EPCs數量減少。此外，AngⅡ可使早期EPCs的集落形成和遷移能力受損。AngⅡ灌注可減少WT大鼠EPCs的數量和功能，但AT(1)-R基因敲除小鼠卻不能。AngⅡ灌注期間局灶性頸動脈內皮細胞損傷后再內皮化減少。應用AT(1)-R阻斷劑替米沙坦隨機治療穩定的冠狀動脈疾病患者，CD34/KDR陽性的循環EPCs數量顯著增加。無論體外還是體內，AngⅡ均通過激活AT(1)-R、氧化還原敏感性凋亡信號調節激酶1-依賴的凋亡通路損害 EPCs，導致血管再生減少［16］。Suzuki也證實接受AngⅡ受體阻滯藥洛沙坦治療的原發性高血壓患者EPCs集落數出現明顯增加，但噻嗪類利尿藥三氯噻嗪對此并無影響。

You等［17］通過觀察右股動脈結扎閉塞致后肢缺血模型發現，SHR與純種京都WKY大鼠相比，循環EPCs的數量降低了3.1倍，缺血后新血管形成顯著降低。用血管緊張素轉換酶抑制劑哌林多普利治療后，SHR出現血壓下降和缺血區域的血管增長正常化，循環 EPCs數量增加，骨髓單個核細胞(BM-MNC)在體外分化成EPCs的能力恢復，BMMNC促血管生成效應重新建立。因此，高血壓時EPCs數量的減少和BM-MNC促血管生成潛力的降低，可能導致了該動物模型的血管并發癥。

2.3 CXC趨化因子受體7(CXCR7) 趨化因子是能夠對白細胞或者干細胞具有定向募集趨化、激活作用的一類低分子量蛋白質。通過與趨化因子受體結合發揮調節細胞運輸和黏附等多種生物學功能。研究發現，高血壓患者內皮祖細胞CXCR7表達顯著降低。與此同時，CXCR7的下游信號-p38促分裂原活化蛋白激酶的磷酸化增強，它可增高EPCs的活化型 caspase-3水平。CXCR7基因轉移可增強CXCR7表達和降低p38促分裂原活化蛋白激酶的磷酸化。同時，EPCs體外黏附功能、抗凋亡活動以及裸鼠頸動脈損傷模型體內再內皮化能力增強。增強的體外和體內的EPCs功能均可受到CXCR7單克隆抗體的明顯抑制。CXCR7基因轉移或p38促分裂原活化蛋白激酶抑制劑預處理誘導的活化型caspase-3水平下調，可提高EPCs功能。此外，樂卡地平(二氫吡啶類鈣通道拮抗劑)可增強CXCR7表達和促進EPCs功能。由此說明，CXCR7信號的減弱至少在一定程度上導致了高血壓患者EPCs的體外功能和體內再內皮化能力的降低。CXCR7基因轉移或樂卡地平誘導的CXCR7表達增加可能是提高高血壓患者內皮修復能力的一種新的治療靶點。

2.4 內皮素-1(ET-1) 研究［6］發現，DOCA-salt大鼠EPCs數量和功能降低，氧化應激、活性氧水平、ET-1水平均升高，端粒酶失活，衰老、凋亡增加。此外，EPCs中ET(A)受體表達顯著增加，NAPDH氧化酶的活性及其gp91(phox)、p22(phox)、Rac1亞基均增強，而錳超氧化物歧化酶、銅鋅超氧化物歧化酶、谷胱甘肽過氧化物酶-1則減少。阻斷ET(A)受體或NADPH氧化酶均可使上述狀況逆轉。另外，股動脈切除24 h后，脛前肌肌內注射EPCs可使DOCA-salt大鼠缺血后肢的毛細血管密度和血液灌注顯著增加。這些結果證明，ET(A)/NADPH氧化酶途徑中ET-1的激活和抗氧化物的減少都會通過DOCA-salt大鼠的過氧化應激而使EPCs數目減少和功能降低。

綜上所述，EPCs的數量減少及功能障礙可導致內皮修復、血管再生受損，微脈管系統結構異常。這與高血壓左室肥厚時心臟肥大，毛細血管密度降低以及纖維化密切相關。因此，EPCs數量增加和功能改善可以預防或阻止高血壓心臟靶器官的損傷。

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