腦梗死患者循環內皮祖細胞的研究進展

王萬松　屈新輝　吳曉牧

(南昌大學醫學院，江西　南昌　330006)

腦梗死患者循環內皮祖細胞的研究進展

王萬松屈新輝1吳曉牧1

(南昌大學醫學院，江西南昌330006)

〔關鍵詞〕腦梗死;內皮祖細胞;血管再生

腦梗死是最常見的腦血管疾病，臨床以相應神經功能缺損為主要表現。腦梗死病因較為明確，導致腦血管供血障礙，腦實質缺血壞死。病理上病灶中心壞死區和灶周腦缺血半暗帶并存。挽救缺血半暗帶、恢復神經元功能均以血管再通和修復為先決條件。腦梗死后內皮祖細胞(EPCs)的各項研究成為當前熱點，并有可能為腦梗死的治療和預后評估提供新思路。

1EPCs的特性和鑒定

EPCs最早由Asahara等〔1〕發現并提出，認為該類細胞能在生理或病理情況下維持血管功能，參與血管內皮修復和血管再生。EPCs主要來自骨髓，經缺血組織釋放各種缺氧因子動員并釋放入外周血,歸巢至受損組織，參與血管修復〔2〕。其免疫表型動態變化與造血干細胞和內皮細胞有交叉〔3,4〕:CD34、CD133和血管內皮生長因子(VEGF)受體(R)2。CD34是一種高度糖基化Ⅰ型跨膜蛋白，在EPCs、造血干細胞和血管內皮細胞表面選擇性表達。CD133是一種膽固醇結合糖基化跨膜多肽，在EPCs和造血干細胞表面選擇性表達。VEGFR2即胎肝激酶(Flk)-1(鼠)或含激酶插入區受體(KDR)(人)，血管系統最早出現的細胞標志，是胚胎期血液、血管發生的關鍵受體。在不同發育階段EPCs表達著不同的免疫表型，目前認為：CD34+、 CD133+和VEGFR2+為早期EPCs，CD133+在細胞成熟過程中逐漸丟失，CD34+和VEGFR+為晚期EPCs。不同發育階段EPCs呈現不同細胞形態，早期EPCs呈卵圓形、長梭形或紡錘形鋪路石樣，而晚期EPCs則呈血島樣結構。不同發育階段EPCs擁有不同細胞功能，早期EPCs通過旁分泌作用，分泌VEGF參與血管修復和發生〔5〕，晚期EPCs則直接分化為內皮細胞〔6〕。

關于EPCs的鑒定存在爭議，目前主要依據細胞形態和免疫表型鑒定。EPCs是從不成熟的造血細胞到接近成熟的內皮細胞這一過程中處于不同分化階段的一群細胞〔7〕，EPCs細胞形態的動態變化造成形態學鑒定的不準確性。由于暫未發現EPCs表達特定的表面抗原，EPCs共表達造血干細胞和成熟內皮細胞表面抗原，EPCs的免疫表型可隨時間和空間變化而發生變化〔8〕。僅通過表面抗原鑒定，易與上述兩種細胞混淆。在一些研究中EPCs通過體外細胞培養鑒定，其優點在于可對細胞數量有效計數，能動態觀察細胞的分化能力。但體外培養環境異于人體內環境，且細胞形態的動態變化和細胞免疫表型的可塑性，體外培養鑒定的準確性也有待評估。可見，目前仍然難以準確定義EPCs，主要是受限于缺乏特異的免疫表型和異于人體內環境的細胞培養，而限制EPCs進一步的研究。

2健康人體循環EPCs的數量差異

正常健康人體外周血中存在少量EPCs，并且隨個體差異而數量不同。首先循環EPCs的數量隨年齡的增長而減少〔9〕，Kushner等〔10〕證實年齡增長加速EPCs凋亡。其次，性別差異也導致其數量不同，年輕女性循環EPCs數量最多，這可能和雌激素水平變化相關〔11〕。亦有研究證實循環EPCs數量受生活方式影響，運動型生活方式能維持較高水平的EPCs數量〔12〕。并且循環EPCs數量受空氣污染影響，研究認為空氣污染能不斷損害血管內皮消耗EPCs，從而導致循環EPCs數量處于較低水平〔13〕。對健康肥胖人群的研究發現其循環EPCs數量下降〔14〕，但具體機制不明。

3腦梗死后循環EPCs的數量變化

循環EPCs被認為可以反映機體內皮的修復能力，循環EPCs數量出現波動可反映血管修復再生的情況。Tsai等〔15〕發現急性腦梗死后第1天早期EPCs和晚期EPCs數量均顯著降低,隨后逐步增加，直至第30天恢復至正常水平，并且在大血管病變組尤為明顯。Woywodt等〔16〕發現在急性腔隙性腦梗死和心源性腦栓塞后90 d之內循環EPCs皆處于低水平狀態，而在動脈粥樣硬化性血栓型腦梗死病程中，循環EPCs數量顯著增高，并在病程第7天達最高水平。然而在其他研究中則得出相反結論，Navarro-Sobrino等〔17〕發現在腦梗死發作3～24 h外周血EPCs數量上升，并認為這是急性動員所致。Paczkowska等〔18〕研究發現在腦梗死后1～7 d外周血早期EPCs和晚期EPCs數量都明顯上升，并且早期EPCs數量在第3天達到高峰，并認為VEGF的分泌是動員因素之一。雖然腦梗死后循環EPCs數量變化存在爭議，但多數研究結果都支持低水平的循環EPCs提示預后不良〔19〕。這可能是由于大面積血管修復消耗了大量EPCs，大量炎癥因子抑制EPCs動員及促進外周血中EPCs凋亡所導致的循環EPCs減少〔20〕。

目前研究結果雖然互相補充，有些可能片面，而且有些似乎相互矛盾，原因主要有：①采用不同的EPCs鑒定方法,檢測不同的免疫表型，所反映的是不同EPCs亞型的數量變化。②檢測不同類型的腦梗死，不同的病理生理機制導致不同的EPCs數量變化。③檢測時間點的差異，EPCs處于動態變化狀態，不同時間點EPCs數量不一。④正常對照組設定不同，由于EPCs在不同性別不同年齡段的數量不同，導致了不同的EPCs數量變化。⑤不同腦梗死危險因素及相應的藥物治療影響循環EPCs的數量波動。

4腦梗死危險因素與循環EPCs的數量和功能

常見腦梗死危險因素有高脂血癥、高血壓、糖尿病、吸煙和動脈粥樣硬化等。這些常見危險因素皆導致循環EPCs數量減少和功能下降。但是其具體機制目前尚未明確。最新研究認為可能是通過減少EPCs形成、抑制EPCs動員、消耗循環EPCs、促進EPCs凋亡來減少其數量;并可通過影響EPCs遷徙、分泌和分化來減弱其功能。

在高脂血癥中，脂蛋白的紊亂，尤其是高密度脂蛋白降低和低密度脂蛋白升高都能導致循環EPCs數量的減少〔21〕，并可影響EPCs的分化能力，致使功能減退〔22〕。Tie等〔23〕發現氧化低密度脂蛋白抑制磷脂酰肌醇激酶(PI3K)/絲氨酸-蘇氨酸激酶(Akt)信號通路導致EPCs凋亡的發生。

在高血壓中，腎素-血管張素-醛固醇系統(RAAS)紊亂導致醛固酮增多，抑制EPCs表面標志物之一VEGFR的形成，從而減少EPCs的生成〔24〕。另有研究發現高血壓促進循環EPCs降鈣素基因相關肽的表達下調，并認為該因子表達的下調與循環EPCs的抗氧化能力減弱相關，并導致EPCs早衰〔25〕。而長期高血壓患者電壓門控性氯離子通道(CLC)-3開放數量持續上調，并增加細胞內活性氧(ROS)的產生，激活還原型煙酰胺腺嘌噙二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶，從而促進循環EPCs的凋亡〔25〕。糖尿病所致的高血糖微環境可改變骨髓EPCs免疫表型的形成，減少骨髓中EPCs生成〔26〕。而且高血糖還可損害EPCs的成熟，致使晚期EPCs數量減少〔27〕。Saito 等〔28〕發現糖尿病患者骨髓和外周血中EPCs亞型改變和數量減少。Li等〔29〕研究表明晚期糖基化終末產物損害EPCs遷徙、黏附和分泌功能。

吸煙能導致氧化與抗氧化失衡和炎癥反應失衡減少EPCs的數量〔30〕，尤其是吸煙損害全身血管內皮細胞，不斷消耗外周循環血中的EPCs，并可減少早期EPCs的數量和黏附功能〔31〕。

而在動脈粥樣硬化中，雖然其病因不明并且危險因素眾多，但是都使EPCs處于炎癥狀態。Vemparala等〔32〕發現動脈粥樣硬化可加速EPCs衰老，使EPCs存活時間縮短，并可以影響EPCs分化能力，致使功能減退。

上述危險因素都能打破血管內皮損害和修復平衡，加大循環EPCs消耗。而且它們的病理生理機制相互關聯，常共同發病，可能通過多重機制影響循環EPCs數量和功能。雖然有較多研究闡述腦梗死危險因素與EPCs數量和功能的相關性，但其具體機制仍有待進一步研究。

5現行研究的局限與不足

雖然大量實驗研究指出腦梗死后EPCs參與修復并存在復雜動態的數量變化，但是仍存在較多的局限性和不足。主要為：①缺乏公認的特異表型，現行的表面抗原鑒定標準和造血細胞、內皮細胞有交叉重疊，導致無法確切鑒定EPCs。②對EPCs及各亞型的功能不甚明了，尚未明確EPCs的生成、動員、遷徙和修復機制。③幾乎在所有實驗中都未能檢測EPCs的功能。④EPCs與不同類型的腦梗死之間的聯系未能闡明。

6展望

能否應用EPCs治療腦梗死和獨立預測腦梗死的預后成為當前熱點。在治療方面，是否可以減少梗死面積、減輕病灶周圍水腫、具體的治療時間窗、不同亞型EPCs的選擇等成為當前研究方向。雖然有學者證實了其有效性〔33〕，但是關于其具體機制、作用的持久性、毒副作用和不良反應仍有待進一步的研究。在預測預后方面，腦梗死后EPCs的數量變化和預后的相關性及數量與腦梗死嚴重程度相關性成為研究重點。腦梗死后EPCs數量的增減、持續時間、不同亞型數量變化差異、與神經功能缺損評分相關性都存在爭議。但是這些問題的解決都有賴于EPCs的確切定義和具體修復機制的深入研究。

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〔2015-03-07修回〕

(編輯王一涵)

基金項目：江西省衛生廳科技計劃項目(No.20133013)

通訊作者：屈新輝(1970-)，男，碩士，主任醫師，碩士生導師，主要從事腦血管病和神經康復研究。

〔中圖分類號〕R743

〔文獻標識碼〕A

〔文章編號〕1005-9202(2016)11-2819-03；

doi：10.3969/j.issn.1005-9202.2016.11.117

1江西省人民醫院神經內科江西省神經病學研究所

第一作者：王萬松(1988-)，男，碩士，主要從事神經康復研究。