內(nèi)皮祖細(xì)胞在缺血性疾病治療中的臨床應(yīng)用

孫麗娜，高海娜(綜述)，陳樹(shù)春(審校)

(1.河北醫(yī)科大學(xué)研究生學(xué)院，河北石家莊050017;2.河北省人民醫(yī)院內(nèi)分泌一科，河北石家莊050051)

內(nèi)皮祖細(xì)胞在缺血性疾病治療中的臨床應(yīng)用

孫麗娜1，高海娜1(綜述)，陳樹(shù)春2(審校)

(1.河北醫(yī)科大學(xué)研究生學(xué)院，河北石家莊050017;2.河北省人民醫(yī)院內(nèi)分泌一科，河北石家莊050051)

造血干細(xì)胞;缺血;綜述文獻(xiàn)

內(nèi)皮祖細(xì)胞(endothelail progenitor cells，EPCs)是Asahara在1997年首次從成人外周血中分離得到的具有分化為內(nèi)皮細(xì)胞潛能并參與新血管形成的祖細(xì)胞［1］。傳統(tǒng)意義上來(lái)講，出生后的新血管形成指原位內(nèi)皮細(xì)胞的增殖和遷移，進(jìn)而形成新的血管網(wǎng)。而EPCs能夠歸巢到新血管形成部位并分化為內(nèi)皮細(xì)胞，在出生后新血管形成中發(fā)揮重要作用［2］。因此，EPCs的發(fā)現(xiàn)徹底改變了人們對(duì)出生后血管形成的理解，為缺血性疾病臨床治療提供了新的策略。目前，有關(guān)EPCs在人體缺血性疾病治療中安全性和有效性的研究也已經(jīng)開(kāi)展?，F(xiàn)就EPCs移植在缺血性疾病治療中存在的問(wèn)題以及應(yīng)用前景綜述如下。

1 EPCs生物學(xué)特性

自Asahara于1997年首次描述EPCs后，EPCs尚缺乏一個(gè)明確的定義，尤其是其表面特異性抗原標(biāo)志仍存在較大爭(zhēng)議。目前較認(rèn)可的EPCs表面特異性抗原標(biāo)志包括CD34、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體2 (vascular endothelial growth factor receptor，VEGFR2)和AC133［3］。CD34分子是高度糖基化的i型跨膜蛋白，選擇性地表達(dá)于造血干細(xì)胞/祖細(xì)胞表面，是篩選造血干細(xì)胞/祖細(xì)胞的主要標(biāo)準(zhǔn)。VEGFR2是血管系統(tǒng)的抗原標(biāo)志，是胚胎期血液、血管發(fā)生的關(guān)鍵受體。AC133是一種新的造血干細(xì)胞/祖細(xì)胞標(biāo)志物，AC133+細(xì)胞具有內(nèi)皮細(xì)胞特性。用血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)和干細(xì)胞生長(zhǎng)因子(stem cell growth factor，SCGF)刺激培養(yǎng)的AC133+，大多數(shù)細(xì)胞表現(xiàn)出內(nèi)皮特性，包括VEGFR2、荊豆凝集素1和血管假性血友病因子。研究發(fā)現(xiàn)隨著EPCs向成熟內(nèi)皮細(xì)胞的分化，AC133表達(dá)逐漸下降直至陰性［4］。

目前EPCs分為2種類(lèi)型，即早期EPCs和晚期EPCs。雖然早期 EPCs和晚期 EPCs共同表達(dá)CD34、VEGFR2等表面標(biāo)志物，但兩者在細(xì)胞形態(tài)、增殖功能和成管功能方面存在很大差異［5］。早期EPCs呈紡錘狀，增殖能力低，幾乎沒(méi)有成管功能，卻能夠大量釋放血管生成因子。晚期EPCs呈鵝卵石狀，增殖能力旺盛，成管功能強(qiáng)大?；?種EPCs的差異，有研究者認(rèn)為早期EPCs遷移到缺血部位后，通過(guò)分泌血管生成因子招募循環(huán)內(nèi)皮細(xì)胞促進(jìn)血管形成，而晚期EPCs直接參與新血管的形成過(guò)程。雖然2類(lèi)EPCs的生物學(xué)特性差異很大，但其在促進(jìn)血管新生方面都發(fā)揮重要作用。

2 EPCs在出生后血管新生中的作用

2.1 EPCs直接促進(jìn)新血管形成的作用 血管形成包括原位內(nèi)皮遷移、增殖和分化的從頭形成過(guò)程以及骨髓來(lái)源的EPCs參與的血管再生［2］。目前有一種較成熟的動(dòng)物模型證明EPCs直接促進(jìn)新血管形成作用，該模型用內(nèi)皮細(xì)胞系特異性啟動(dòng)因子諸如VEGFR2和促血管生成素受體等刺激轉(zhuǎn)基因小鼠，轉(zhuǎn)基因小鼠表達(dá)半乳糖苷酶基因，將這種轉(zhuǎn)基因小鼠的骨髓細(xì)胞移植到野生型小鼠體內(nèi)，野生型小鼠的EPCs將成為治療不同缺血性疾病的細(xì)胞基礎(chǔ)。利用這一模型已經(jīng)證明骨髓來(lái)源EPCs參與腫瘤生長(zhǎng)、創(chuàng)傷愈合、骨骼肌和心肌缺血以及激素調(diào)節(jié)的子宮內(nèi)膜修復(fù)過(guò)程中局部血管形成［2，6］。毫無(wú)疑問(wèn)，EPCs在缺血組織血管形成的過(guò)程中發(fā)揮重要作用。

2.2 EPCs間接促進(jìn)新血管生成的作用 目前新的研究［7］顯示EPCs不僅直接參與新血管形成，而且能夠分泌一系列血管生成因子和生長(zhǎng)因子，促進(jìn)已有內(nèi)皮細(xì)胞的增殖和遷移，激活血管生成，間接發(fā)揮促進(jìn)血管生成和維持組織穩(wěn)態(tài)的功能。有臨床前期研究［8］證明在心肌缺血模型中，移植的EPCs分泌的外在因子能夠增強(qiáng)移植受體內(nèi)在的血管形成。研究［9］發(fā)現(xiàn)EPCs能夠分泌多種血管生成因子，包括VEGF、血小板衍生生長(zhǎng)因子和成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子。因此，EPCs不僅能夠直接促進(jìn)血管生成，同時(shí)也可以通過(guò)分泌細(xì)胞因子激活血管形成過(guò)程中原位內(nèi)皮細(xì)胞的增殖和遷移，進(jìn)而促進(jìn)缺血組織血管新生而發(fā)揮組織保護(hù)作用，調(diào)節(jié)血管形成過(guò)程。

3 EPCs移植為基礎(chǔ)的血管生成治療

3.1 EPCs移植的動(dòng)物實(shí)驗(yàn) 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明在沒(méi)有其他促進(jìn)血管生成因子的條件下，移植的EPCs能夠有效促進(jìn)缺血組織的新血管形成和血管再生。Kalka等［10］首次將體外擴(kuò)增培養(yǎng)的人外周血來(lái)源的EPCs移植到免疫缺陷小鼠的缺血后肢，發(fā)現(xiàn)移植的EPCs能夠促進(jìn)小鼠缺血后肢的新血管形成。Tanaka等［11］采用質(zhì)量與數(shù)量控制培養(yǎng)系統(tǒng)體外擴(kuò)增培養(yǎng)EPCs 7 d后，移植到鏈脲霉素誘導(dǎo)的Ⅰ型糖尿病小鼠體內(nèi)，小鼠新血管形成和切口愈合能力均高于對(duì)照組，證明EPCs移植治療能夠改善切口愈合。

此外，CD34是EPCs的主要細(xì)胞標(biāo)志，有研究認(rèn)為 CD34+細(xì)胞可能與 EPCs有同樣的治療意義［12］。缺血心肌左室功能恢復(fù)程度以及新血管形成與移植的 CD34+細(xì)胞含量呈濃度依賴(lài)。Elsharawy等［13］采用鏈脲霉素腹膜內(nèi)注射誘導(dǎo)Ⅰ型糖尿病大鼠模型，并在大鼠右前肢造貫穿皮膚全層直徑10 mm的切口，治療組注射人臍靜脈來(lái)源CD34+細(xì)胞，經(jīng)過(guò)2周時(shí)間，與對(duì)照組相比，CD34+細(xì)胞治療組創(chuàng)傷面積明顯下降，表皮平均厚度、新血管形成數(shù)量、膠原沉積均高于對(duì)照組。CD34+細(xì)胞促進(jìn)血管新生的作用從另一方面體現(xiàn)了EPCs潛在治療價(jià)值。

3.2 EPCs移植的臨床研究 基于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果，目前一些Ⅰ、Ⅱ期臨床研究開(kāi)始觀察EPCs治療缺血性疾病的臨床效果，以期得到與動(dòng)物實(shí)驗(yàn)相同的結(jié)果。

研究［14］發(fā)現(xiàn)EPCs移植治療能夠提高心室射血分?jǐn)?shù)，減少心臟缺血面積并改善心肌的血流灌注。Beeres等［15］研究證明接受EPCs移植治療的患者心血管癥狀明顯改善，運(yùn)動(dòng)耐力增加。同樣，CD34+細(xì)胞移植治療的臨床實(shí)驗(yàn)也得到相類(lèi)似的結(jié)果。Losordo等［16］進(jìn)行了一項(xiàng)多中心的隨機(jī)雙盲對(duì)照臨床試驗(yàn)，觀察自體CD34+細(xì)胞經(jīng)集落刺激因子(G-colony stimulating factor，G-CSF)刺激后治療肢體缺血性疾病的安全性和有效性，選取了28例患有輕微肢體缺血性疾病患者和已經(jīng)失去手術(shù)治療機(jī)會(huì)或經(jīng)皮血管成形術(shù)治療的嚴(yán)重肢體缺血性疾病患者，隨機(jī)分為低劑量治療組(1×105CD34+/kg，n=7)，高劑量治療組(1×106CD34+/kg，n=9)和安慰劑對(duì)照組(n=12)。安全性評(píng)價(jià)包括不良反應(yīng)、生命體征測(cè)量和基本實(shí)驗(yàn)室檢查結(jié)果(生化檢查、血常規(guī)、心臟標(biāo)志物和尿常規(guī))。有效性評(píng)價(jià)指標(biāo)包括隨訪12個(gè)月內(nèi)的患肢保留、疼痛評(píng)分、6 min步行試驗(yàn)、切口面積評(píng)估和生活質(zhì)量評(píng)價(jià)。經(jīng)過(guò)12個(gè)月的隨訪觀察，受試者既沒(méi)有出現(xiàn)死亡現(xiàn)象，也沒(méi)有出現(xiàn)威脅生命的不良反應(yīng)，接受CD34+細(xì)胞注射治療組截肢率低于對(duì)照組，且高劑量治療組較低劑量組有下降趨勢(shì)。這項(xiàng)研究為EPCs移植治療Ⅲ期臨床研究提供了有力證據(jù)［16］。

EPCs移植的治療效果受到很多因素的影響，如年齡、糖尿病、高三酰甘油血癥、高血壓和吸煙都是EPCs移植成功與否的限制因素。事實(shí)上，大部分進(jìn)行EPCs移植治療的患者可能都有上述疾病病史。因此，人們?cè)诓粩鄬で笮碌姆椒朔﨓PCs移植治療過(guò)程中的問(wèn)題:①細(xì)胞或生長(zhǎng)因子刺激后促進(jìn)內(nèi)源性EPCs的動(dòng)員［17］;②通過(guò)平滑肌祖細(xì)胞、間充質(zhì)干細(xì)胞等細(xì)胞系的共同移植增強(qiáng)EPCs功能［3］;③基因轉(zhuǎn)染技術(shù)增強(qiáng)EPCs的功能［18］;④通過(guò)細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)擴(kuò)增EPCs［19］。這些方法可能彌補(bǔ)目前EPCs應(yīng)用于缺血性疾病臨床移植治療中的不足。

綜上所述，骨髓來(lái)源的EPCs有促進(jìn)出生后血管形成的潛能，為缺血性疾病開(kāi)辟了新的治療方法。但由于EPCs缺乏特異的表面標(biāo)記，難以從循環(huán)血中獲得足夠數(shù)量的自體EPCs，EPCs的分離與純化都存在一定難度，使得EPCs大規(guī)模應(yīng)用于臨床治療受到限制。為了實(shí)現(xiàn)EPCs為基礎(chǔ)的細(xì)胞移植治療，尋求一種可行的分離和擴(kuò)增EPCs的方法仍是這一領(lǐng)域未解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

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(本文編輯:劉斯靜)

R543

A

1007-3205(2015)02-0234-03

2014-04-23;

2014-05-25

孫麗娜(1988-)，女，河北張家口人，河北省人民醫(yī)院醫(yī)學(xué)碩士研究生，從事內(nèi)分泌與代謝疾病診治研究。

10.3969/j.issn.1007-3205.2015.02.042