骨髓源內(nèi)皮祖細(xì)胞修復(fù)冠脈介入術(shù)后血管內(nèi)膜損傷的機制探討

陳 鵬，王永霞，朱初麟

骨髓源內(nèi)皮祖細(xì)胞修復(fù)冠脈介入術(shù)后血管內(nèi)膜損傷的機制探討

陳 鵬，王永霞，朱初麟

經(jīng)皮冠狀動脈介入治療術(shù)可導(dǎo)致血管內(nèi)皮的機械性損傷，引起內(nèi)皮功能失調(diào)及局部炎癥反應(yīng)，從而導(dǎo)致管壁內(nèi)膜增生、支架內(nèi)再狹窄及急性支架內(nèi)血栓形成。支架植入術(shù)后管壁再內(nèi)皮化和內(nèi)皮祖細(xì)胞在恢復(fù)正常血管功能、血管損傷修復(fù)中有重要作用。內(nèi)皮祖細(xì)胞治療心血管疾病及介入治療并發(fā)癥提供一種新的思路。

冠心??；內(nèi)皮祖細(xì)胞；經(jīng)皮冠脈介入治療；再內(nèi)皮化

經(jīng)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(yù)后。再內(nèi)皮化在恢復(fù)正常血管功能和調(diào)節(jié)新生內(nèi)膜增生中有重要作用。研究發(fā)現(xiàn)骨髓源內(nèi)皮祖細(xì)胞(endothelial progenitor cell，EPCs)作為內(nèi)膜補片參與血管修復(fù)的過程[1]。EPCs可通過再內(nèi)皮化促進(jìn)血管內(nèi)膜的修復(fù)，在血管損傷反應(yīng)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(xué)特性

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

血管內(nèi)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(nèi)皮細(xì)胞(endothelial cell，EC)凋亡可能增加EC的更新能力，導(dǎo)致?lián)p傷內(nèi)皮的修復(fù)，EC的修復(fù)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(tài)下，EC受損后自我增生、分化、修復(fù)能力進(jìn)一步限制。更多觀點認(rèn)為，循環(huán)EPCs在EC再生中起重要作用[10]。

目前認(rèn)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(fā)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(xì)血管；血管發(fā)生是從EPCs存在原位分化為成熟內(nèi)皮并形成血管。早期，學(xué)者們多認(rèn)為血管發(fā)生只發(fā)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(dǎo)的新生血管絕大部分位于梗死部中央無血管區(qū)，而EC參與的新生血管多位于梗死周圍區(qū)，證實兩種血管形成存在差異。Kawamoto等[12]建立心肌梗死模型，經(jīng)靜脈注射體外擴增并標(biāo)記EPCs或干細(xì)胞后發(fā)現(xiàn)，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(tài)及體內(nèi)局部微環(huán)境作用下，骨髓來源EPCs能進(jìn)入循環(huán)的外周血中，歸巢于缺血組織，分化為成熟EC，修復(fù)受損血管，參與血管新生，改善甚至恢復(fù)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(dǎo)致血管損傷的作用受到廣泛關(guān)注。由于PCI術(shù)后造成靶血管段的機械損傷、內(nèi)皮細(xì)胞剝脫，血管傷失內(nèi)皮細(xì)胞的保護(hù)，加之藥物洗脫支架對靶血管段內(nèi)皮細(xì)胞再生的抑制，影響損傷血管的生物學(xué)功能恢復(fù)。損傷血管及再內(nèi)皮化對預(yù)防PCI術(shù)后再狹窄有重要意義。若心臟梗死區(qū)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(nèi)皮細(xì)胞前體細(xì)胞在損傷血管內(nèi)膜再內(nèi)皮化和心肌梗死后病人心功能改善等方面發(fā)揮重要作用。

2.1 修復(fù)損傷血管內(nèi)膜 由于PCI后再狹窄基礎(chǔ)是血管內(nèi)膜完整性缺失，一旦受損的內(nèi)膜得以被內(nèi)皮細(xì)胞覆蓋(再內(nèi)皮化)，內(nèi)膜增生反應(yīng)停止，因此加快受損血管內(nèi)膜的再內(nèi)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(qū)，并分化為內(nèi)皮細(xì)胞修復(fù)血管內(nèi)膜，若此過程能加速，則很少或無內(nèi)膜增厚。因此，通過各種方法提高循環(huán)及血管損傷區(qū)EPCs數(shù)量、功能，從而快速修復(fù)損傷血管內(nèi)膜是目前研究的熱點。

2.2 促進(jìn)血管新生和分化為心肌細(xì)胞 目前研究顯示EPCs參與出生后血管發(fā)生，利用EPCs促血管新生作用，將此細(xì)胞通過移植入受損冠狀動脈，可促進(jìn)心肌細(xì)胞再生。Kawamoto等[12]結(jié)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(xì)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(nèi)發(fā)現(xiàn)心肌缺血區(qū)域側(cè)支循環(huán)、左心室射血分?jǐn)?shù)較對照組明顯改善。最近發(fā)現(xiàn)EPCs可能是通過旁分泌血管生長因子促進(jìn)血管新生。Wollert等[13]進(jìn)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(xì)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(jié)果與對照組相比，STEMI病人左室射血分?jǐn)?shù)明顯改善，冠脈血流明顯改善，多巴胺負(fù)荷超聲心動圖示梗死區(qū)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(xì)胞治療組與EPCs組比較差異無統(tǒng)計學(xué)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(fā)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(nèi)皮層的形成，增加EPCs動員和歸巢至支架部位有利于血管內(nèi)膜修復(fù)。目前治療方法主要有以下3種：藥物治療、細(xì)胞治療及以支架為基礎(chǔ)的治療。

3.1 藥物治療 藥物治療常見的機制為促進(jìn)EPCs動員，許多因子可誘導(dǎo)EPCs動員，包括胰島素樣生長因子、基質(zhì)細(xì)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(shù)量僅占血液循環(huán)單個核細(xì)胞的0.01%，EPCs動員是刺激骨髓中EPCs向外周血遷移。生理狀態(tài)下，EPCs主要靜止存在于骨髓中，由成纖維細(xì)胞、骨原細(xì)胞及內(nèi)皮細(xì)胞組成的微環(huán)境“干細(xì)胞龕”內(nèi)。骨髓內(nèi)干細(xì)胞的分化和從“干細(xì)胞龕”內(nèi)釋放的機制尚不明確，但其受多種細(xì)胞因子/趨化因子、蛋白酶、細(xì)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(nèi)EPCs的釋放，但是這些介質(zhì)既有其各自獨立的傳導(dǎo)通路，相互之間又彼此影響。

基質(zhì)細(xì)胞衍生因子與其受體CXCR4(SDF-1/CXCR4)系統(tǒng)對EPCs的動員起重要作用。很多細(xì)胞因子和藥物通過此通路發(fā)揮作用，如血管內(nèi)皮生長因子、粒細(xì)胞集落刺激因子(G-SCF)、感染、巖藻多糖等均通過調(diào)節(jié)循環(huán)血SDF-1水平，進(jìn)而通過SDF-1/CXCR4系統(tǒng)，促進(jìn)EPCs的釋放。

3.2 細(xì)胞治療 已應(yīng)用靜脈或冠狀動脈內(nèi)輸注骨髓源細(xì)胞促進(jìn)血管內(nèi)膜愈合，多項研究發(fā)現(xiàn)：向血管內(nèi)損傷的動物模型輸注可產(chǎn)生EPCs的單核細(xì)胞，進(jìn)而加速再內(nèi)皮化和減少新生內(nèi)膜增生。這些研究不能確定是否輸注的細(xì)胞真正分化成內(nèi)皮細(xì)胞，也不能排除是否因為輸注血管源性單核細(xì)胞旁分泌作用的結(jié)果。

3.3 以支架為基礎(chǔ)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(jié)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(zhì)包被CD133+的EPCs，使其附著在支架上。

4 小 結(jié)

EPCs可通過再內(nèi)皮化促進(jìn)血管的修復(fù)，對PCI術(shù)后內(nèi)皮損傷的修復(fù)有重要意義。目前臨床上已將EPCs應(yīng)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(xì)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(xué)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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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(nèi)皮祖細(xì)胞修復(fù)冠脈介入術(shù)后損傷血管內(nèi)膜的機制探討[J].中西醫(yī)結(jié)合心腦血管病雜志，2017，15(2)：185-187.