內(nèi)皮祖細(xì)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(jiàn)的疾病之一，最新的《中國(guó)心血管病報(bào)告2017》提示我國(guó)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(jiàn)的危險(xiǎn)因素。雖然血壓升高涉及多種因素，但其病因仍不清楚，稱(chēng)為原發(fā)性高血壓（EH）。經(jīng)過(guò)多年研究，現(xiàn)已提出多種假說(shuō)來(lái)解釋高血壓的發(fā)病機(jī)制和對(duì)靶器官的損傷機(jī)制[2]，其中內(nèi)皮祖細(xì)胞（EPCs）的功能和結(jié)構(gòu)改變?cè)诟哐獕喊l(fā)生發(fā)展中的作用逐漸受到關(guān)注。EPCs最初被認(rèn)為是一組參與血管內(nèi)皮生成和修復(fù)的骨髓細(xì)胞，當(dāng)研究發(fā)現(xiàn) EPCs的生物學(xué)異常與心血管不良事件風(fēng)險(xiǎn)之間存在相關(guān)性后，即提出了相關(guān)假設(shè)-EPCs的損傷可能導(dǎo)致高血壓的發(fā)生并造成相關(guān)靶器官的損害，且后續(xù)的研究進(jìn)一步支持了 EPCs與高血壓之間的相關(guān)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(guān)機(jī)制可能比現(xiàn)有的認(rèn)知更加復(fù)雜，因此本文著重介紹高血壓背景下 EPCs的病理生理學(xué)及與現(xiàn)有的高血壓藥物之間的相關(guān)機(jī)制。

1 EPCs的生理病理學(xué)

EPCs是具有相似表面標(biāo)記或離體培養(yǎng)特征的異質(zhì)細(xì)胞群，主要包括了循環(huán)EPCs、血管EPCs和淋巴管內(nèi)皮細(xì)胞。其中，血管EPCs是胚胎中血液生成的內(nèi)皮細(xì)胞，主要參與血管生成和損傷修復(fù)；淋巴管內(nèi)皮細(xì)胞被稱(chēng)為“循環(huán)血管生成細(xì)胞（CACs）”、“早期 EPCs”或“集落形成的內(nèi)皮細(xì)胞（CFU-EC）”。正常情況下，雖然大多數(shù)骨髓EPCs不活躍，但仍與骨髓基質(zhì)細(xì)胞有著密切聯(lián)系[3]。當(dāng)動(dòng)員因子激活[如基質(zhì)細(xì)胞衍生因子（SDF-1）]和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF）時(shí)，一系列反應(yīng)[例如一氧化氮、金屬蛋白酶、絡(luò)氨酸激酶受體家族（C-kit）及其受體]發(fā)生，削弱了EPCs和間質(zhì)細(xì)胞之間的聯(lián)系，最終EPCs從骨髓中釋放出來(lái)。EPCs進(jìn)入外周循環(huán)后，被招募到內(nèi)皮破壞或血管生成中斷的部位進(jìn)行一系列的修復(fù)過(guò)程。

現(xiàn)有研究表明不同亞群的EPCs的功能不同。內(nèi)皮型EPCs能直接摻入內(nèi)皮維持內(nèi)皮完整；CACs主要通過(guò)旁分泌的方式，如分泌 VEGF及白細(xì)胞介素（IL-8），促進(jìn)血管內(nèi)皮化和生成，該機(jī)制可以被NADPH氧化酶及細(xì)胞內(nèi)氧化產(chǎn)物PKC-II所抑制[4]；更有相關(guān)報(bào)道揭示了幾種特殊的血管生成細(xì)胞因子（如微囊泡和隧道微管）能招募動(dòng)員EPCs[5]。

通過(guò)對(duì)大量研究的分析，初步發(fā)現(xiàn)幾點(diǎn)EPCs與高血壓間的聯(lián)系。首先，在高血壓患者中，EPCs的功能衰退比數(shù)量的減少更常見(jiàn)，出現(xiàn)更早。第二，降壓治療可以改善EPCs的功能并增加其數(shù)量。第三，不同類(lèi)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(shí)，EPCs的數(shù)量和功能下降更為明顯。針對(duì)上述現(xiàn)象可以得出：在高血壓的早期階段，廣泛的內(nèi)皮功能障礙刺激了EPCs的動(dòng)員，然而，在大多數(shù)情況下，高血壓患者的骨髓干細(xì)胞活性早已被抑制，從而抑制EPCs釋放到外周；而對(duì)于那些已經(jīng)進(jìn)入循環(huán)的EPCs，其增殖能力較弱，且會(huì)在各種因素的影響下加速衰老。隨著高血壓不斷進(jìn)展，EPCs的功能障礙逐漸明顯。最終，“EPCs儲(chǔ)備量”達(dá)到了枯竭，且EPCs的數(shù)量下降加劇了內(nèi)皮失調(diào)，導(dǎo)致多器官損傷并增加了心血管不良事件的風(fēng)險(xiǎn)。

2 EPCs功能失調(diào)與EH發(fā)生發(fā)展的關(guān)系

迄今為止，與EH發(fā)生發(fā)展相關(guān)的EPCs研究主要集中在以下幾個(gè)方面。

2.1 EPCs與炎癥 由于EPCs的某些亞群在本質(zhì)上是免疫細(xì)胞（CACs起源于單核細(xì)胞譜系，CFU-ECS包括血管生成T細(xì)胞），EPCs的生理過(guò)程必然與免疫系統(tǒng)相關(guān)。到目前為止，大量研究發(fā)現(xiàn)了某些炎癥生物標(biāo)志物與EPCs之間的相關(guān)性。Eirin等[7]揭示了炎性?xún)?nèi)皮細(xì)胞的數(shù)量與EH患者循環(huán)內(nèi)皮祖細(xì)胞水平相關(guān)，這些細(xì)胞很可能是導(dǎo)致EPCs功能障礙的原因。而在EH患者中，已證實(shí)EPCs與一系列炎性細(xì)胞因子（如IFN-和TNF-）負(fù)相關(guān)[8]。亦有證據(jù)表明EPCs能夠與巨噬細(xì)胞相互作用，使巨噬細(xì)胞向炎癥較輕的表型轉(zhuǎn)變，從而降低細(xì)胞因子水平繼而抑制炎癥。除了炎癥細(xì)胞和細(xì)胞因子外，內(nèi)皮微粒（EMPs）也是一種EPCs生理炎癥調(diào)節(jié)因子，它是內(nèi)皮細(xì)胞脫落的復(fù)雜碎片，可以被各種刺激激活，且已發(fā)現(xiàn)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(jìn)凝血和調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮的穩(wěn)態(tài)[9]。因此，更加深入的研究EPCs與炎癥細(xì)胞的關(guān)系或?qū)槿蘸蟾哐獕旱闹委熖峁┬碌乃悸贰?/p>

2.2 EPCs與RASS系統(tǒng) 現(xiàn)在普遍認(rèn)為RAAS系統(tǒng)介導(dǎo)了許多對(duì)心血管系統(tǒng)的不利機(jī)制。RAAS系統(tǒng)的主要成分血管緊張素II（Ang II）增強(qiáng)了與血管緊張素受體（AT1RS）結(jié)合后的氧化應(yīng)激（ROS）效應(yīng)，ROS參與關(guān)鍵的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，主要是介導(dǎo)適應(yīng)性反應(yīng)和調(diào)節(jié)多種生物學(xué)效應(yīng)，一旦生產(chǎn)和解毒途徑之間的平衡被破壞，過(guò)量的活性氧生成，將使關(guān)鍵的大分子如DNA、RNA、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)累積并造成血管損傷及重塑，在一項(xiàng)關(guān)于巴特/吉特曼綜合征（BS/GS）患者的研究中，CD133+EPCs的循環(huán)數(shù)目增加，這被認(rèn)為是血紅素加氧酶、降鈣素基因相關(guān)肽和一氧化氮途徑改變的結(jié)果[10]。然而在這些患者中，CD34+KDR+細(xì)胞卻沒(méi)有明顯的變化，提示并非EPCs的所有類(lèi)型都受RAAS的調(diào)控。隨后發(fā)現(xiàn)EPCs同時(shí)表達(dá)血管緊張素和醛固酮受體，一旦激活，這些受體觸發(fā)下游反應(yīng)級(jí)聯(lián)，導(dǎo)致EPCs功能障礙和凋亡。其他研究表明，高血壓患者中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）的心血管區(qū)域激發(fā)出異常 RASS活性而導(dǎo)致EPCs功能障礙。雖然AT1RS在中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)的許多神經(jīng)元上普遍存在，但它們?cè)谥袠猩窠?jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)骨髓 EPCs活性和血壓控制的作用仍由多種因素調(diào)控。而且EPCs也可能間接受到RAAS的影響。例如，血管緊張素轉(zhuǎn)換酶（ACE）活性的增加可通過(guò)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(qū)化因子[11]。這一系列證據(jù)共同揭示了RAAS系統(tǒng)和EPCs之間復(fù)雜的相互作用。

2.3 EPCs與自主神經(jīng)系統(tǒng) 有研究表明，在生理?xiàng)l件下，干細(xì)胞活性的平衡是由自主神經(jīng)系統(tǒng)（ANS）區(qū)域[例如孤束核（NTS）、腦室旁核和延髓頭端腹外側(cè)區(qū)（RVLM）]的交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)的晝夜交替信號(hào)來(lái)維持的，ANS交感神經(jīng)驅(qū)動(dòng)持續(xù)升高，抑制EPCs分化和骨髓釋放，會(huì)導(dǎo)致循環(huán)EPCs水平顯著下降[12]。Galasso等[13]發(fā)現(xiàn)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(diào)，導(dǎo)致大鼠細(xì)胞中BM細(xì)胞的晝夜節(jié)律調(diào)節(jié)喪失，導(dǎo)致EPCs細(xì)胞數(shù)的減少。Zubcevic等[14]發(fā)現(xiàn)，與WKY大鼠相比，SHR鼠中EPCs水平降低，且該現(xiàn)象與交感神經(jīng)驅(qū)動(dòng)增加相關(guān)，更有報(bào)道提示晚期EPCs表達(dá)煙堿型乙酰膽堿受體，該受體激活可導(dǎo)致EPCs的活性增強(qiáng)，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(jīng)系統(tǒng)，Li等[15]發(fā)現(xiàn)CXCL12/CXCR4軸可通過(guò)Akt途徑，促進(jìn) VEGF的表達(dá)，動(dòng)員EPCs，對(duì)神經(jīng)保護(hù)、血管生成起到積極的作用，而且還促進(jìn)少突膠質(zhì)細(xì)胞成熟，促進(jìn)神經(jīng)生長(zhǎng)修復(fù)。

ANS、RAAS、免疫系統(tǒng)和循環(huán)系統(tǒng)之間復(fù)雜的相互作用形成了高血壓的病理生理網(wǎng)絡(luò)，并且其中每一個(gè)環(huán)節(jié)在調(diào)節(jié)EPCs細(xì)胞生物學(xué)中皆起著重要作用。中樞心血管系統(tǒng)對(duì)骨髓干細(xì)胞的調(diào)節(jié)，不僅改變了EPCs，而且改變末梢循環(huán)中的各種炎癥細(xì)胞，從而導(dǎo)致末梢血管的免疫失調(diào)和持續(xù)性?xún)?nèi)皮炎癥。另一方面，Ang II和醛固酮可通過(guò)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(guò)作用于中樞 ANS神經(jīng)元引起高血壓。綜上所述，高血壓的發(fā)生發(fā)展是由多系統(tǒng)相互影響，相互促進(jìn)的，而EPCs在其中發(fā)揮了重要作用，相信通過(guò)對(duì)EPCs的研究，會(huì)更清楚高血壓的發(fā)生機(jī)制。

3 高血壓與EPCs動(dòng)員相關(guān)的通路

到目前為止，與高血壓密切相關(guān)的受體包括內(nèi)皮素受體、AT1受體、2腎上腺素受體和鹽皮質(zhì)激素受體（MR）。當(dāng)這些受體被激活時(shí)，觸發(fā)多種反應(yīng)，如內(nèi)皮素1通路、GTPCH I/BH4通路及Tie2信號(hào)通路等[16]，共同點(diǎn)主要是產(chǎn)生NADPH氧化酶，產(chǎn)生下游效應(yīng)物ROS。ROS通過(guò)多種機(jī)制促進(jìn)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(guò)下調(diào)四氫生物蝶呤與內(nèi)皮一氧化氮合酶（eNOS）的偶聯(lián)。當(dāng)受體與相應(yīng)配體結(jié)合時(shí)，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(jié)合介導(dǎo)內(nèi)皮祖細(xì)胞的趨化至內(nèi)皮破壞部位，不僅增強(qiáng)內(nèi)皮祖細(xì)胞的血管生成功能，還通過(guò)JAK-2/p38絲裂原活化蛋白激酶（p38MAPK）和PI3K/Akt通路等途徑延長(zhǎng)其細(xì)胞壽命[17-18]，從而形成血管生成的正反饋調(diào)節(jié)回路。

4 高血壓藥物與EPCs的關(guān)系

臨床試驗(yàn)表明，許多抗高血壓藥物對(duì)EPCs具有獨(dú)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(diào)最重要的一類(lèi)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(zhuǎn)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(shù)量或延緩其下降。即使是相同類(lèi)別的藥物，EPCs亞型的作用機(jī)制也不同。以ARBs為例，本田等[20]提示替米沙坦通過(guò)激活PPAR依賴(lài)性 PI3K/Akt通路促進(jìn)早期EPCs增殖；Calò等[21]發(fā)現(xiàn)奧美沙坦可增加循環(huán)EPCs水平；該機(jī)制可能是通過(guò)涉及血紅素加氧酶和降鈣素生成肽來(lái)減緩EPC凋亡。Suzuki等[22]證明氯沙坦通過(guò)下調(diào)氧化酶的表達(dá)而增強(qiáng)EPCs遷移。對(duì)EPCs有積極作用的另一大類(lèi)心血管藥物是鈣通道阻滯劑（CCBs），某些CCBs對(duì)EPCs的作用類(lèi)似于RAAS阻斷劑，其他類(lèi)型的CCBs（如拉西地平和樂(lè)卡地平）似乎對(duì)CXCR4/CXCR7的相關(guān)通路有其獨(dú)特的作用[18]。研究還發(fā)現(xiàn)，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(méi)有這種作用[23]。近幾年來(lái)研究的ACE2-Ang（1-7）-Mas軸對(duì)EPCs也有明顯的保護(hù)作用，可能是通過(guò)攜帶miR18a和下調(diào)Nox2/ROS有關(guān)[24]?？傊?，各種高血壓藥物對(duì)EPCs有其獨(dú)特的作用，對(duì)其具體作用機(jī)制的進(jìn)一步研究，更有助于精準(zhǔn)的使用降壓藥物。

5 結(jié)論和展望

EPCs是用于血管生成的再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中最廣泛研究的細(xì)胞之一，通過(guò)再生受損心肌細(xì)胞和缺血組織來(lái)修復(fù)缺血性心臟[25]，且在肺動(dòng)脈高壓、糖尿病及腦血管疾病領(lǐng)域中獲得了巨大突破。EPCs與內(nèi)皮功能密切相關(guān)，對(duì)內(nèi)皮損傷的預(yù)測(cè)價(jià)值高，有望成為檢測(cè)內(nèi)皮功能的新型標(biāo)記物。近10多年來(lái)，人們對(duì)其與高血壓的相關(guān)性做了深入研究，并逐漸發(fā)現(xiàn)血壓升高是ANS、RASS、免疫系統(tǒng)與EPCs之間相互影響的結(jié)果，且不同類(lèi)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(duì)的聲音也呼之欲出，有人甚至發(fā)現(xiàn)EH患者循環(huán)EPCs水平增加[26]，這些爭(zhēng)議在很大程度上是由于研究設(shè)計(jì)的異質(zhì)性、研究對(duì)象、高血壓定義和EPCs量化方法等方面引起的。因此，對(duì)探究高血壓背景下EPCs的具體病理生理機(jī)制（如高血壓早期EPCs是如何失衡導(dǎo)致高血壓發(fā)生發(fā)展的及高血壓晚期是如何抑制機(jī)體代償性EPCs的動(dòng)員基本過(guò)程）及研發(fā)或者選用相應(yīng)的高血壓藥物是我們今后研究的重點(diǎn)。