晚期內(nèi)皮祖細(xì)胞對(duì)ESRD患者心血管并發(fā)癥的診斷及預(yù)后價(jià)值探討

孫林林,李 琳，蘇森森，陳 志

(吉林大學(xué)第一醫(yī)院 腎病科,吉林 長(zhǎng)春130021)

目前，慢性腎臟病，特別是終末期腎病(ESRD)已成為威脅人類健康不可忽視的疾病。近年來(lái)，CKD患者心血管疾病的發(fā)病率及病死率呈逐漸上升趨勢(shì)，其中透析患者的心血管死亡風(fēng)險(xiǎn)是普通人群的10-20倍[1]。內(nèi)皮祖細(xì)胞(Endothelialprogenitorcells,EPCs)被認(rèn)為是起源于HSC或其成血管細(xì)胞亞群及MSC的異質(zhì)性群體細(xì)胞，當(dāng)機(jī)體處于應(yīng)激或損傷狀態(tài)下，能夠分化為成熟血管內(nèi)皮細(xì)胞并轉(zhuǎn)移至外周血中，參與血管的形成[2,3]。Lorezen等[4]研究提示在CKD5期患者中有功能的內(nèi)皮祖細(xì)胞數(shù)量減少，并與CVD事件的發(fā)生存在顯著的聯(lián)系。微血管損傷、缺血、缺氧與CKD的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)，有證據(jù)表明循環(huán)內(nèi)皮祖細(xì)胞(EPCs)有促進(jìn)缺血組織內(nèi)皮修復(fù)的功能[5]。許多研究認(rèn)為CKD患者EPC數(shù)量及功能下降可能與血管系統(tǒng)中血管修復(fù)過(guò)程受損有關(guān)，而EPC生物學(xué)性質(zhì)的這種改變可能導(dǎo)致CKD患者的高心血管事件負(fù)擔(dān)，所以EPC監(jiān)測(cè)可能為CKD患者心血管危險(xiǎn)事件的發(fā)生提供診斷及預(yù)后參考。本文旨在對(duì)內(nèi)皮祖細(xì)胞，尤其是晚期內(nèi)皮祖細(xì)胞及相關(guān)影響因素在ERSD患者中心血管并發(fā)癥的診斷及預(yù)后價(jià)值作一綜述。

1 EPCs概述

1.1 基本特性

Asahara等[6]首先描述了來(lái)源于骨髓的細(xì)胞群有助于新血管形成，并把這些細(xì)胞稱為內(nèi)皮祖細(xì)胞(EPCs)，并首次從人外周血中分離出CD34+的EPCs，并證實(shí)了EPCs可遷移到缺血組織并促進(jìn)血管生成。EPCs作為一種以內(nèi)皮標(biāo)記物為特征的循環(huán)干細(xì)胞，目前對(duì)這些細(xì)胞的起源沒(méi)有明確的定論，存在這樣的差距可能是由于用于分離和鑒定EPC的技術(shù)的低特異性所致，這意味著EPCs培養(yǎng)體系的優(yōu)化仍需要克服許多困難。根據(jù)它們?cè)谂囵B(yǎng)基中出現(xiàn)的階段，EPCs可以被劃分為兩個(gè)亞群，早期內(nèi)皮祖細(xì)胞(Early-outgrowth-endothelial-cells,EOEC)在培養(yǎng)后4-7天出現(xiàn)，顯示單核細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞表面特征，而晚期內(nèi)皮祖細(xì)胞(Late-outgrowth-endothelial-cells,LOEC)在培養(yǎng)后14-21天出現(xiàn)，晚期EPCs缺乏CD1a和CD14的免疫表型譜，其與微血管內(nèi)皮上的表達(dá)相同，具有比早期EPC更明顯的內(nèi)皮標(biāo)志物的表達(dá)，具有顯著的促血管生成的能力[7,8]。兩類EPCs形態(tài)不同，EOEC形成紡錘樣細(xì)胞簇，而LOEC呈鵝卵石樣外觀[9]。從功能角度來(lái)看，體外早期EPC顯示其細(xì)胞結(jié)構(gòu)的延伸，形成紡錘狀形狀，但沒(méi)有確定管狀結(jié)構(gòu)的發(fā)展。相反，晚期EPC能夠在膠質(zhì)基質(zhì)上形成管狀毛細(xì)血管，且被證明更有能力產(chǎn)生一氧化氮(NO)，從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)皮化[10]。目前，有三種視為EPC的細(xì)胞被研究最多，包括集落形成單位-Hill(CFU-Hill)細(xì)胞、循環(huán)血管生成細(xì)胞(CAC)和內(nèi)皮集落形成細(xì)胞(ECFC)。CFU-Hill細(xì)胞和CAC通常被稱為早期生長(zhǎng)的EPC，相比之下，ECFC被稱為晚期生長(zhǎng)的EPC[11]。

1.2 動(dòng)員、遷移及粘附

EPC動(dòng)員的確切機(jī)制尚未完全闡明，目前仍在研究中。缺血、缺氧、組織損傷、應(yīng)激等內(nèi)源性因素和特定細(xì)胞因子(如GM-CSF、VEGF)、藥物(如重組人紅細(xì)胞生成素)、體育運(yùn)動(dòng)等外源性因素均能夠刺激骨髓源性EPCs向外周血釋放，促進(jìn)損傷血管的內(nèi)皮化[12]。遷移是EPC從骨髓釋放并招募到損傷部位以增強(qiáng)新血管形成的過(guò)程。趨化因子如基質(zhì)細(xì)胞衍生因子1(SDF-1)，單核細(xì)胞趨化蛋白-1(MCP-1)和肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子(HGF)子等在遷移過(guò)程中起重要作用[13,14]。EPC從循環(huán)中募集并粘附到新血管生成部位的機(jī)制雖然不完全清楚，但似乎主要依賴于EPCs上表達(dá)的P選擇素糖蛋白配體-1(PSGL-1)與表達(dá)的P-選擇蛋白在血小板上的相互作用。血管損傷后血小板粘附到暴露的內(nèi)皮下，在粘附后血小板活化并表達(dá)P-選擇素，同時(shí)釋放SDF-1，這兩者都促進(jìn)EPCs在血管損傷部位的粘附[15]。

2 CKD與EPCs

2.1 ESRD與EPCs

Chen等[16]研究發(fā)現(xiàn)與早期CKD患者(Ⅰ-Ⅲ期)相比，晚期CKD[Ⅳ-Ⅴ期或終末期腎病(ESRD)]患者EPC數(shù)量顯著降低，血清VEGF和SDF-1a的水平升高(均為P<0.01)，該研究認(rèn)為血清VEGF水平與循環(huán)EPC數(shù)量增加密切相關(guān)。此外，ESRD患者的血清白蛋白水平顯著低于非ESRD患者(3.79±0.48g/dl vs 4.03±0.51 g/dl，P=0.009)。多因素分析結(jié)果顯示，ESRD和低血清白蛋白水平與循環(huán)EPCs數(shù)量減少獨(dú)立相關(guān)(P<0.04)。研究[17,18]提示ESRD血液透析患者EPCs數(shù)量較健康者明顯減少，但與血管損傷參數(shù)(如PWV增加或冠脈鈣化程度)無(wú)關(guān)，即使冠狀動(dòng)脈鈣化程度嚴(yán)重的患者，EPC功能(粘附，遷移)也沒(méi)有顯示出任何顯著的損害，這可能提示EPC數(shù)量變化可能與ESRD疾病本身有關(guān)。有研究顯示血透患者EPC數(shù)量減少可能與患者的TNF-α等炎癥因子的活化有關(guān)[11]。但Herbrig等[19]發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期血液透析患者EPCs總數(shù)增加，而遷移活性和粘附能力受損，這可能是與研究中有相當(dāng)多的患者伴隨有與EPC數(shù)量和/或功能降低相關(guān)的疾病有關(guān)。透析劑量是尿毒癥毒素去除的指標(biāo)，是終末期CRF患者預(yù)后的關(guān)鍵決定因素。Choi等[20]發(fā)現(xiàn)與接受較高劑量透析的患者相比，接受較低劑量透析的患者EPC分化為內(nèi)皮細(xì)胞的能力顯著受損(P=0.015)，這一結(jié)果可能提示高劑量透析更大程度地清除尿毒癥毒素，可以改善EPC的血管生成功能和CRF患者的預(yù)后[21]。Chan等[22]研究發(fā)現(xiàn)夜間血液透析患者(每晚6-8 h,每周5-6夜)比傳統(tǒng)血液透析對(duì)象有更高的循環(huán)EPCs，這提示夜行性透析可能對(duì)EPCs生物學(xué)功能有積極影響。Pala等[23]發(fā)現(xiàn)血液中CD34+細(xì)胞的數(shù)量可以用作診斷為糖尿病腎病的患者中ESRD發(fā)展風(fēng)險(xiǎn)的標(biāo)志物。以上研究均提示EPCs可能作為ESRD預(yù)后的風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)志物。

2.2 尿毒癥毒素與EPCs

有研究證實(shí)血清尿毒癥毒素在體外抑制EPCs分化和遷移。尿素誘導(dǎo)的ROS生成減少了內(nèi)皮細(xì)胞集落形成單位的數(shù)量，加速了EPC衰老的發(fā)生，導(dǎo)致衰老相關(guān)的分泌表型(SASP)，這進(jìn)一步表明尿素本身可能引起EPC數(shù)量減少和EPC功能障礙，從而導(dǎo)致CRF患者心血管疾病的發(fā)生[24]。De Groot等[25]發(fā)現(xiàn)在終末期腎病患者及健康對(duì)照者中，尿毒癥血清毒素顯著(P<0.05)抑制體外EPC分化和功能活性。Jourde-Chiche等[26]提出透析患者中CD34+CD13+未成熟祖細(xì)胞的數(shù)量與尿毒癥毒素IAA(3-吲哚乙酸)和血清β2M(β2-微球蛋白)水平成負(fù)相關(guān)，并且尿毒癥毒素IAA體外誘導(dǎo)CD133+細(xì)胞凋亡。據(jù)報(bào)道，IAA參與了腎纖維化的進(jìn)展，并對(duì)人腎近端腎小管細(xì)胞具有促氧化和促炎作用。由此可見(jiàn)，尿毒癥毒素可能是導(dǎo)致EPCs數(shù)量與功能低下重要原因之一。

2.3 ESRD與晚期內(nèi)皮祖細(xì)胞

盡管大量研究表明CKD患者外周血EPC數(shù)目明顯減少，且伴有功能下降，這可能與病程中EPCs參與損傷內(nèi)皮修復(fù)導(dǎo)致不斷消耗有關(guān)，但是關(guān)于晚期內(nèi)皮祖細(xì)胞數(shù)目及功能的研究較少。Zhao[27]等從ESRD患者中分離出有功能的生長(zhǎng)晚期的EPC(LO-EPC)的表征，以研究其內(nèi)皮修復(fù)的可能性。ESRD患者比健康對(duì)照組產(chǎn)生更多的LO-EPC集落，并具有更高的IL-16，IL-6，MIF，VEGF，催乳素和血清PLGF水平?；颊叩腖O-EPC表現(xiàn)出正常的內(nèi)皮細(xì)胞形態(tài)，且PLGF，MCP-1和IL-1β的分泌增加。由此可見(jiàn)，LO-EPC在血管生成中可能起到至關(guān)重要的作用。

3 EPCs與CKD并發(fā)的心血管疾病

加速的動(dòng)脈粥樣硬化和血管生成能力受損可能對(duì)慢性腎功能衰竭(CRF)患者心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)的增加發(fā)揮關(guān)鍵作用。Lee等[28]評(píng)估了ESRD患者循環(huán)EPC水平和CV參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)，發(fā)現(xiàn)低水平的EPC與隨訪期間發(fā)生的CV事件顯著相關(guān)，但該研究中有許多因素導(dǎo)致ESRD患者EPC水平降低，這使得難以解釋特定心血管危險(xiǎn)因素的影響。占雅萍[29]等研究發(fā)現(xiàn)隨著CKD的進(jìn)展，患者的EPC數(shù)量逐漸減少，經(jīng)多因素校正后，EPC數(shù)量減少依然是血液透析患者CVD發(fā)生的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。Lomonte等[30]研究發(fā)現(xiàn)循環(huán)CD34+EPC計(jì)數(shù)可能是一種新的評(píng)估透析患者心血管風(fēng)險(xiǎn)的生物標(biāo)志物。以上研究可能提示EPCs在ESRD患者中預(yù)測(cè)心血管事件的重要地位。

4 影響EPC生物學(xué)特性的其他因素

有研究[31]表明E-選擇蛋白在內(nèi)皮祖細(xì)胞歸巢修復(fù)過(guò)程中起基礎(chǔ)作用。E-選擇蛋白是一種關(guān)鍵的粘附分子，其在實(shí)驗(yàn)性缺血內(nèi)皮祖細(xì)胞依賴性修復(fù)機(jī)制中起基礎(chǔ)作用，并且可以在致炎過(guò)程中將白細(xì)胞錨定到內(nèi)皮。該研究表明ESRD患者中循環(huán)E-選擇蛋白水平低，其可能是阻礙祖細(xì)胞對(duì)致動(dòng)脈粥樣硬化依賴性修復(fù)機(jī)制的關(guān)鍵因素，進(jìn)一步顯示獨(dú)立于其他風(fēng)險(xiǎn)因素的血清E-選擇素可預(yù)測(cè)致死性和非致命性心血管事件。晚期糖基化終產(chǎn)物(advanced glycosylationend products,AGEs)的累積和AGE與其細(xì)胞受體(RAGE)相互作用的增強(qiáng)在慢性腎臟病的發(fā)展過(guò)程中起到潛在的作用。Hiroki等[32]通過(guò)逐步多元回顧分析得出皮膚自發(fā)熒光(代表了晚期糖基化終產(chǎn)物的聚集)與cEPCs數(shù)量減少有關(guān)，提示了AGEs的聚集也許是ESRD患者中cEPCs減少的決定因素。Schlieper等[18]經(jīng)多變量分析顯示低血清胎球蛋白A水平是EPC數(shù)量的陽(yáng)性預(yù)測(cè)因子，而血細(xì)胞比容和網(wǎng)織紅細(xì)胞是ac-LDL+/凝集素+EPC數(shù)量的陰性預(yù)測(cè)因子。Jourde-Chiche等[25]人的研究發(fā)現(xiàn)盡管已知營(yíng)養(yǎng)不良和炎癥與CKD中的血管病變相關(guān)，但HD患者中的EPCs數(shù)量與血清白蛋白、usCRP之間沒(méi)有相關(guān)性。

5 總結(jié)和展望

目前的研究表明在有心血管疾病或存在心血管疾病高危因素的CKD患者群體中，EPCs不同程度的受到了損傷。由于心血管并發(fā)癥是終末期腎病患者主要死亡原因之一，盡早發(fā)現(xiàn)有助于降低ERSD患者心血管事件的發(fā)生率及全因死亡率。多項(xiàng)研究指出EPCs水平可預(yù)測(cè)冠狀動(dòng)脈疾病(CAD)患者心血管疾病的死亡事件，但在ESRD背景下研究EPCs水平預(yù)測(cè)患者心血管未來(lái)事件的研究很少，目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于EPCs的相關(guān)研究也相對(duì)較少，且動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究較多，尚處于初級(jí)階段。EPC目前仍缺少特異性的表面抗原，對(duì)于EPC的確切定義仍需探討。迄今為止，只有少數(shù)研究在ESRD的背景下研究了EPCs，EPCs在新血管形成過(guò)程中涉及許多細(xì)胞因子和調(diào)節(jié)因子的參與，未來(lái)仍需對(duì)其進(jìn)一步研究，尤其是關(guān)于LOEC的相關(guān)生物學(xué)特性，希望未來(lái)對(duì)晚期內(nèi)皮祖細(xì)胞的進(jìn)一步研究能夠?yàn)镋RSD患者并發(fā)心血管疾病事件提供更精確的診斷及預(yù)后價(jià)值。

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