內皮祖細胞與高血壓的研究新方向

陳佳露，周建慶

高血壓是全球常見的疾病之一，最新的《中國心血管病報告2017》提示我國因心血管病（CVD）的致死率仍居于首位[1]，其中高血壓是心血管病中最常見的危險因素。雖然血壓升高涉及多種因素，但其病因仍不清楚，稱為原發性高血壓（EH）。經過多年研究，現已提出多種假說來解釋高血壓的發病機制和對靶器官的損傷機制[2]，其中內皮祖細胞（EPCs）的功能和結構改變在高血壓發生發展中的作用逐漸受到關注。EPCs最初被認為是一組參與血管內皮生成和修復的骨髓細胞，當研究發現 EPCs的生物學異常與心血管不良事件風險之間存在相關性后，即提出了相關假設-EPCs的損傷可能導致高血壓的發生并造成相關靶器官的損害，且后續的研究進一步支持了 EPCs與高血壓之間的相關性。然而，隨著研究的深入，EPCs、高血壓和心血管事件之間的相關機制可能比現有的認知更加復雜，因此本文著重介紹高血壓背景下 EPCs的病理生理學及與現有的高血壓藥物之間的相關機制。

1 EPCs的生理病理學

EPCs是具有相似表面標記或離體培養特征的異質細胞群，主要包括了循環EPCs、血管EPCs和淋巴管內皮細胞。其中，血管EPCs是胚胎中血液生成的內皮細胞，主要參與血管生成和損傷修復；淋巴管內皮細胞被稱為“循環血管生成細胞（CACs）”、“早期 EPCs”或“集落形成的內皮細胞（CFU-EC）”。正常情況下，雖然大多數骨髓EPCs不活躍，但仍與骨髓基質細胞有著密切聯系[3]。當動員因子激活[如基質細胞衍生因子（SDF-1）]和血管內皮生長因子（VEGF）時，一系列反應[例如一氧化氮、金屬蛋白酶、絡氨酸激酶受體家族（C-kit）及其受體]發生，削弱了EPCs和間質細胞之間的聯系，最終EPCs從骨髓中釋放出來。EPCs進入外周循環后，被招募到內皮破壞或血管生成中斷的部位進行一系列的修復過程。

現有研究表明不同亞群的EPCs的功能不同。內皮型EPCs能直接摻入內皮維持內皮完整；CACs主要通過旁分泌的方式，如分泌 VEGF及白細胞介素（IL-8），促進血管內皮化和生成，該機制可以被NADPH氧化酶及細胞內氧化產物PKC-II所抑制[4]；更有相關報道揭示了幾種特殊的血管生成細胞因子（如微囊泡和隧道微管）能招募動員EPCs[5]。

通過對大量研究的分析，初步發現幾點EPCs與高血壓間的聯系。首先，在高血壓患者中，EPCs的功能衰退比數量的減少更常見，出現更早。第二，降壓治療可以改善EPCs的功能并增加其數量。第三，不同類型的EPCs在高血壓患者中有不同的影響，而晚期EPCs的增殖活性卻顯著下降[6]。最后，在高血壓晚期階段時，EPCs的數量和功能下降更為明顯。針對上述現象可以得出：在高血壓的早期階段，廣泛的內皮功能障礙刺激了EPCs的動員，然而，在大多數情況下，高血壓患者的骨髓干細胞活性早已被抑制，從而抑制EPCs釋放到外周；而對于那些已經進入循環的EPCs，其增殖能力較弱，且會在各種因素的影響下加速衰老。隨著高血壓不斷進展，EPCs的功能障礙逐漸明顯。最終，“EPCs儲備量”達到了枯竭，且EPCs的數量下降加劇了內皮失調，導致多器官損傷并增加了心血管不良事件的風險。

2 EPCs功能失調與EH發生發展的關系

迄今為止，與EH發生發展相關的EPCs研究主要集中在以下幾個方面。

2.1 EPCs與炎癥 由于EPCs的某些亞群在本質上是免疫細胞（CACs起源于單核細胞譜系，CFU-ECS包括血管生成T細胞），EPCs的生理過程必然與免疫系統相關。到目前為止，大量研究發現了某些炎癥生物標志物與EPCs之間的相關性。Eirin等[7]揭示了炎性內皮細胞的數量與EH患者循環內皮祖細胞水平相關，這些細胞很可能是導致EPCs功能障礙的原因。而在EH患者中，已證實EPCs與一系列炎性細胞因子（如IFN-和TNF-）負相關[8]。亦有證據表明EPCs能夠與巨噬細胞相互作用，使巨噬細胞向炎癥較輕的表型轉變，從而降低細胞因子水平繼而抑制炎癥。除了炎癥細胞和細胞因子外，內皮微粒（EMPs）也是一種EPCs生理炎癥調節因子，它是內皮細胞脫落的復雜碎片，可以被各種刺激激活，且已發現在高血壓患者中的水平升高，由于EMPs的功能是多方面的，可以以多種方式加重炎癥、促進凝血和調節血管內皮的穩態[9]。因此，更加深入的研究EPCs與炎癥細胞的關系或將為日后高血壓的治療提供新的思路。

2.2 EPCs與RASS系統 現在普遍認為RAAS系統介導了許多對心血管系統的不利機制。RAAS系統的主要成分血管緊張素II（Ang II）增強了與血管緊張素受體（AT1RS）結合后的氧化應激（ROS）效應，ROS參與關鍵的信號轉導途徑，主要是介導適應性反應和調節多種生物學效應，一旦生產和解毒途徑之間的平衡被破壞，過量的活性氧生成，將使關鍵的大分子如DNA、RNA、蛋白質和脂質累積并造成血管損傷及重塑，在一項關于巴特/吉特曼綜合征（BS/GS）患者的研究中，CD133+EPCs的循環數目增加，這被認為是血紅素加氧酶、降鈣素基因相關肽和一氧化氮途徑改變的結果[10]。然而在這些患者中，CD34+KDR+細胞卻沒有明顯的變化，提示并非EPCs的所有類型都受RAAS的調控。隨后發現EPCs同時表達血管緊張素和醛固酮受體，一旦激活，這些受體觸發下游反應級聯，導致EPCs功能障礙和凋亡。其他研究表明，高血壓患者中樞神經系統（CNS）的心血管區域激發出異常 RASS活性而導致EPCs功能障礙。雖然AT1RS在中樞神經系統內的許多神經元上普遍存在，但它們在中樞神經系統調節骨髓 EPCs活性和血壓控制的作用仍由多種因素調控。而且EPCs也可能間接受到RAAS的影響。例如，血管緊張素轉換酶（ACE）活性的增加可通過加速緩激肽的降解而阻礙EPCs的遷移，而之后的研究也證明了緩激肽是EPCs的重要驅化因子[11]。這一系列證據共同揭示了RAAS系統和EPCs之間復雜的相互作用。

2.3 EPCs與自主神經系統 有研究表明，在生理條件下，干細胞活性的平衡是由自主神經系統（ANS）區域[例如孤束核（NTS）、腦室旁核和延髓頭端腹外側區（RVLM）]的交感神經和副交感神經的晝夜交替信號來維持的，ANS交感神經驅動持續升高，抑制EPCs分化和骨髓釋放，會導致循環EPCs水平顯著下降[12]。Galasso等[13]發現大鼠EPCs的表面存在 -腎上腺素受體，這些受體的激活有利于EPCs的增殖、遷移和血管生成，而腎上腺素能使受體下調，導致大鼠細胞中BM細胞的晝夜節律調節喪失，導致EPCs細胞數的減少。Zubcevic等[14]發現，與WKY大鼠相比，SHR鼠中EPCs水平降低，且該現象與交感神經驅動增加相關，更有報道提示晚期EPCs表達煙堿型乙酰膽堿受體，該受體激活可導致EPCs的活性增強，但這些受體是否參與了EPCs和高血壓之間的作用仍并不明確。同樣，EPCs也可作用于神經系統，Li等[15]發現CXCL12/CXCR4軸可通過Akt途徑，促進 VEGF的表達，動員EPCs，對神經保護、血管生成起到積極的作用，而且還促進少突膠質細胞成熟，促進神經生長修復。

ANS、RAAS、免疫系統和循環系統之間復雜的相互作用形成了高血壓的病理生理網絡，并且其中每一個環節在調節EPCs細胞生物學中皆起著重要作用。中樞心血管系統對骨髓干細胞的調節，不僅改變了EPCs，而且改變末梢循環中的各種炎癥細胞，從而導致末梢血管的免疫失調和持續性內皮炎癥。另一方面，Ang II和醛固酮可通過直接作用于 EPCs受體而改變血管生成功能，并且醛固酮可以在分化早期階段抑制骨髓EPCs，Ang II還通過作用于中樞 ANS神經元引起高血壓。綜上所述，高血壓的發生發展是由多系統相互影響，相互促進的，而EPCs在其中發揮了重要作用，相信通過對EPCs的研究，會更清楚高血壓的發生機制。

3 高血壓與EPCs動員相關的通路

到目前為止，與高血壓密切相關的受體包括內皮素受體、AT1受體、2腎上腺素受體和鹽皮質激素受體（MR）。當這些受體被激活時，觸發多種反應，如內皮素1通路、GTPCH I/BH4通路及Tie2信號通路等[16]，共同點主要是產生NADPH氧化酶，產生下游效應物ROS。ROS通過多種機制促進EPCs衰老、凋亡和許多其他有害作用。NO是 EPCs主要的第二信使之一，通過下調四氫生物蝶呤與內皮一氧化氮合酶（eNOS）的偶聯。當受體與相應配體結合時，KDR和 2受體激活PI3K/Akt/eNOS通路，從而增加NO的合成，最終有利于EPCs的遷移、增殖和血管生成。這些配體和受體的結合介導內皮祖細胞的趨化至內皮破壞部位，不僅增強內皮祖細胞的血管生成功能，還通過JAK-2/p38絲裂原活化蛋白激酶（p38MAPK）和PI3K/Akt通路等途徑延長其細胞壽命[17-18]，從而形成血管生成的正反饋調節回路。

4 高血壓藥物與EPCs的關系

臨床試驗表明，許多抗高血壓藥物對EPCs具有獨立于血壓的有益作用。RAAS拮抗劑似乎是改善高血壓合并EPCs失調最重要的一類藥物。幾乎RAAS中的所有成分的拮抗劑-腎素抑制劑、血管緊張素轉換酶抑制劑（ACEI）、血管緊張素受體阻斷劑（ARBS）和MR阻滯劑[19]都已證明能夠增加EPCs數量或延緩其下降。即使是相同類別的藥物，EPCs亞型的作用機制也不同。以ARBs為例，本田等[20]提示替米沙坦通過激活PPAR依賴性 PI3K/Akt通路促進早期EPCs增殖；Calò等[21]發現奧美沙坦可增加循環EPCs水平；該機制可能是通過涉及血紅素加氧酶和降鈣素生成肽來減緩EPC凋亡。Suzuki等[22]證明氯沙坦通過下調氧化酶的表達而增強EPCs遷移。對EPCs有積極作用的另一大類心血管藥物是鈣通道阻滯劑（CCBs），某些CCBs對EPCs的作用類似于RAAS阻斷劑，其他類型的CCBs（如拉西地平和樂卡地平）似乎對CXCR4/CXCR7的相關通路有其獨特的作用[18]。研究還發現，一些 -受體阻滯劑（如塞利洛爾）有改善EPCs遷移和增殖的能力，而其它 阻劑（例如阿替洛爾）則沒有這種作用[23]。近幾年來研究的ACE2-Ang（1-7）-Mas軸對EPCs也有明顯的保護作用，可能是通過攜帶miR18a和下調Nox2/ROS有關[24]。總之，各種高血壓藥物對EPCs有其獨特的作用，對其具體作用機制的進一步研究，更有助于精準的使用降壓藥物。

5 結論和展望

EPCs是用于血管生成的再生醫學領域中最廣泛研究的細胞之一，通過再生受損心肌細胞和缺血組織來修復缺血性心臟[25]，且在肺動脈高壓、糖尿病及腦血管疾病領域中獲得了巨大突破。EPCs與內皮功能密切相關，對內皮損傷的預測價值高，有望成為檢測內皮功能的新型標記物。近10多年來，人們對其與高血壓的相關性做了深入研究，并逐漸發現血壓升高是ANS、RASS、免疫系統與EPCs之間相互影響的結果，且不同類型的EPCs在高血壓的不同階段的影響也是不同的。然而，隨著研究的深入，反對的聲音也呼之欲出，有人甚至發現EH患者循環EPCs水平增加[26]，這些爭議在很大程度上是由于研究設計的異質性、研究對象、高血壓定義和EPCs量化方法等方面引起的。因此，對探究高血壓背景下EPCs的具體病理生理機制（如高血壓早期EPCs是如何失衡導致高血壓發生發展的及高血壓晚期是如何抑制機體代償性EPCs的動員基本過程）及研發或者選用相應的高血壓藥物是我們今后研究的重點。