骨髓源內皮祖細胞修復冠脈介入術后血管內膜損傷的機制探討

陳 鵬，王永霞，朱初麟

骨髓源內皮祖細胞修復冠脈介入術后血管內膜損傷的機制探討

陳 鵬，王永霞，朱初麟

經皮冠狀動脈介入治療術可導致血管內皮的機械性損傷，引起內皮功能失調及局部炎癥反應，從而導致管壁內膜增生、支架內再狹窄及急性支架內血栓形成。支架植入術后管壁再內皮化和內皮祖細胞在恢復正常血管功能、血管損傷修復中有重要作用。內皮祖細胞治療心血管疾病及介入治療并發癥提供一種新的思路。

冠心病；內皮祖細胞；經皮冠脈介入治療；再內皮化

經皮冠狀動脈介入治療(percutaneous coronary intervention，PCI)可明顯改善冠心病病人的心肌供血及臨床預后。再內皮化在恢復正常血管功能和調節新生內膜增生中有重要作用。研究發現骨髓源內皮祖細胞(endothelial progenitor cell，EPCs)作為內膜補片參與血管修復的過程[1]。EPCs可通過再內皮化促進血管內膜的修復，在血管損傷反應中起重要作用，本文就其可能作用機制作一簡要探討。

1 EPCs的生物學特性

1997年Takayuki等[2]從人外周血中分離出表達表面抗原CD34+的細胞，該細胞具有內皮細胞和祖細胞特性，將這些細胞標記后注入裸小鼠下肢缺血模型中，發現這些特異細胞在體內分化為內皮細胞并參與血管新生，將該細胞命名為血管內皮祖細胞。EPCs起源及來源一直存在爭議，前期認為[3]，EPCs起源于胚外中胚層卵黃囊血島，由造血干細胞經成血管細胞分化而來，具有向成熟血管內皮細胞分化的能力。研究發現EPCs主要來源于骨髓[4-5]，同時發現人體內有多個EPCs來源，包括新生兒臍帶血、心肌、骨骼肌、血管壁等，這些EPCs均構成外周血中循環EPCs的細胞池。如何鑒定EPCs細胞表型，尚存在爭議，有實驗指出EPCs可從表達膜抗原CD34+或CD133+造血干細胞[6]中分離，亦有實驗指出EPCs可從外周血單個核細胞或表達CD14+的單核細胞[7]獲取。目前為止尚無特異性EPCs標記方法，EPCs范圍涵蓋成血管細胞到循環的內皮細胞，代表從外周血和臍血分離的單個核細胞，通過體外細胞培養方法，可選擇性擴增的、具有集落形成能力的一個細胞群。多種細胞膜表面抗原用作標記EPCs，可能反映EPCs從骨髓動員至循環外周血，到血管壁分化形成血管內皮細胞的各個階段表面抗原的表達變化。目前還很難定義一種“真正”EPCs，這有待于對這些細胞更進一步研究以期發現較好的特殊細胞標記及功能特征鑒定內皮祖細胞。在這些研究基礎上，Fadini等[8]建議，使用表達膜抗原CD34+/VEGFR2+作為最佳組合表達EPCs表型及其生物學意義。

血管內膜的完整性對防止動脈粥樣硬化起重要作用。在生理條件下，內皮細胞(endothelial cell，EC)凋亡可能增加EC的更新能力，導致損傷內皮的修復，EC的修復機制依靠鄰近邊緣EC增殖、遷移，然而成人EC半衰期為3.1年[9]。在生理條件下，成人EC再生有限，在病理狀態下，EC受損后自我增生、分化、修復能力進一步限制。更多觀點認為，循環EPCs在EC再生中起重要作用[10]。

目前認為，EPCs在出生后血管形成和血管損傷中起作用。血管生長主要有血管新生(agionenesis)和血管發生(vasculogenesis)兩種形式。血管新生是從已存在血管上以出芽方式，生出新毛細血管；血管發生是從EPCs存在原位分化為成熟內皮并形成血管。早期，學者們多認為血管發生只發生在胚胎時期，出生后即消失。Kocher等[11]在大鼠心肌梗死(myocardial infarction，MI)模型中觀察到EPCs介導的新生血管絕大部分位于梗死部中央無血管區，而EC參與的新生血管多位于梗死周圍區，證實兩種血管形成存在差異。Kawamoto等[12]建立心肌梗死模型，經靜脈注射體外擴增并標記EPCs或干細胞后發現，EPCs明顯提高缺血部位血流，并減少左心室瘢痕成。系列實驗證明，在某些生理、病理狀態及體內局部微環境作用下，骨髓來源EPCs能進入循環的外周血中，歸巢于缺血組織，分化為成熟EC，修復受損血管，參與血管新生，改善甚至恢復缺血組織的血供。

2 PCI血管損傷后EPCs的作用

EPCs在冠狀動脈球囊擴張及支架植入所導致血管損傷的作用受到廣泛關注。由于PCI術后造成靶血管段的機械損傷、內皮細胞剝脫，血管傷失內皮細胞的保護，加之藥物洗脫支架對靶血管段內皮細胞再生的抑制，影響損傷血管的生物學功能恢復。損傷血管及再內皮化對預防PCI術后再狹窄有重要意義。若心臟梗死區能盡快重新生長有功能的血管對改善心臟功能和臨床癥狀等有極大益處，EPCs作為內皮細胞前體細胞在損傷血管內膜再內皮化和心肌梗死后病人心功能改善等方面發揮重要作用。

2.1 修復損傷血管內膜 由于PCI后再狹窄基礎是血管內膜完整性缺失，一旦受損的內膜得以被內皮細胞覆蓋(再內皮化)，內膜增生反應停止，因此加快受損血管內膜的再內皮化速度是防止再狹窄的一個重要措施。EPCs能動員、歸巢到血管損傷區，并分化為內皮細胞修復血管內膜，若此過程能加速，則很少或無內膜增厚。因此，通過各種方法提高循環及血管損傷區EPCs數量、功能，從而快速修復損傷血管內膜是目前研究的熱點。

2.2 促進血管新生和分化為心肌細胞 目前研究顯示EPCs參與出生后血管發生，利用EPCs促血管新生作用，將此細胞通過移植入受損冠狀動脈，可促進心肌細胞再生。Kawamoto等[12]結扎無胸腺裸鼠冠脈左前降支，造成心肌梗死模型，將人EPCs注入缺血部位，4周后梗死部位毛細血管密度明顯高于對照組，左心室纖維化較對照組明顯減輕，心臟功能明顯改善。同時該實驗小組又將豬自體EPCs體外擴增后注入缺血心肌內發現心肌缺血區域側支循環、左心室射血分數較對照組明顯改善。最近發現EPCs可能是通過旁分泌血管生長因子促進血管新生。Wollert等[13]進行EPCs的移植試驗，將急性支架植入后24 h ST段抬高型心肌梗死(STEMI)病人，隨機選取20例病人，分為骨髓干細胞治療組和外周血EPCs的治療組，選擇11例非STEMI病人作為對照組。結果與對照組相比，STEMI病人左室射血分數明顯改善，冠脈血流明顯改善，多巴胺負荷超聲心動圖示梗死區域室壁運動情況明顯改善，左室舒張末容積明顯減少，但骨髓干細胞治療組與EPCs組比較差異無統計學意義。

3 EPCs在血管損傷中的治療潛力

藥物洗脫支架顯著降低早期再狹窄(ISR)的發生率，但其局部抗增殖作用可能干擾血管的愈合和延緩功能內皮層的形成，增加EPCs動員和歸巢至支架部位有利于血管內膜修復。目前治療方法主要有以下3種：藥物治療、細胞治療及以支架為基礎的治療。

3.1 藥物治療 藥物治療常見的機制為促進EPCs動員，許多因子可誘導EPCs動員，包括胰島素樣生長因子、基質細胞因子1、他汀類藥物、血管緊張素受體阻滯劑等。外周血中EPCs數量僅占血液循環單個核細胞的0.01%，EPCs動員是刺激骨髓中EPCs向外周血遷移。生理狀態下，EPCs主要靜止存在于骨髓中，由成纖維細胞、骨原細胞及內皮細胞組成的微環境“干細胞龕”內。骨髓內干細胞的分化和從“干細胞龕”內釋放的機制尚不明確，但其受多種細胞因子/趨化因子、蛋白酶、細胞黏附分子等及它們之間相互作用的影響。雖然均能動員骨髓內EPCs的釋放，但是這些介質既有其各自獨立的傳導通路，相互之間又彼此影響。

基質細胞衍生因子與其受體CXCR4(SDF-1/CXCR4)系統對EPCs的動員起重要作用。很多細胞因子和藥物通過此通路發揮作用，如血管內皮生長因子、粒細胞集落刺激因子(G-SCF)、感染、巖藻多糖等均通過調節循環血SDF-1水平，進而通過SDF-1/CXCR4系統，促進EPCs的釋放。

3.2 細胞治療 已應用靜脈或冠狀動脈內輸注骨髓源細胞促進血管內膜愈合，多項研究發現：向血管內損傷的動物模型輸注可產生EPCs的單核細胞，進而加速再內皮化和減少新生內膜增生。這些研究不能確定是否輸注的細胞真正分化成內皮細胞，也不能排除是否因為輸注血管源性單核細胞旁分泌作用的結果。

3.3 以支架為基礎的治療 目前利用EPCs制成的支架有EPCs捕獲支架和EPCs種植支架。EPCs捕獲支架：在支架表面包被CD134抗體，通過抗原-抗體結合，捕捉血液中的CD34+的EPCs。EPCs種植支架：在支架表面借助特殊的介質包被CD133+的EPCs，使其附著在支架上。

4 小 結

EPCs可通過再內皮化促進血管的修復，對PCI術后內皮損傷的修復有重要意義。目前臨床上已將EPCs應用于急性心肌梗死、慢性左室功能不全和周圍血管疾病的治療，但是自體細胞治療并沒有獲得一種持久和顯著的臨床效果。需深入研究EPCs的生物學特性，才能挖掘其在心血管疾病治療的潛力。

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(本文編輯薛妮)

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R542.2 R256.2

A

10.3969/j.issn.1672-1349.2017.02.018

1672-1349(2017)02-0185-03

2016-05-25)

引用信息：陳鵬，王永霞，朱初麟.骨髓源內皮祖細胞修復冠脈介入術后損傷血管內膜的機制探討[J].中西醫結合心腦血管病雜志，2017，15(2)：185-187.