血管内皮祖细胞与脑血管性疾病

苗巧巧，陈 慧(综述)，王 健※，郑 敏(审校)

(1.重庆医科大学附属第二医院神经内科，重庆400010;2.重庆医科大学基础医学院，重庆400016)

1997年Asahara等［1］首次发现血管内皮祖细胞(endothelial progenitor cells，EPCs)存在于成体外周血循环中，出生后的成体则存在两种血管生成机制:血管发生和血管生成，揭示EPCs参与机体内缺血性血管新生过程。研究显示，EPCs在心脑血管疾病、外周血管疾病、甚至创伤愈合等方面均发挥着重要作用，EPCs生物学特性和治疗作用的研究成为这一领域的新热点。近年来，EPCs与脑血管性疾病的关系引起很多关注。

1 EPCs的生物学特性

EPCs是一群具有游走特征并能进一步增殖分化的细胞，与造血干细胞来源于同一前体细胞，均属双重分化潜能的血液母细胞。胚胎期中胚层血岛中央细胞分化为造血干细胞，血岛外周细胞分化为EPCs。出生后EPCs主要定居于骨髓中，在某些生理和病理状态下，可从骨髓释放，并在外周血循环中运行［2］。

不同培养时间的EPCs可能呈椭圆形、长梭形或纺锤形，单独依靠形态无法识别EPCs。分离EPCs的方法包括密度梯度离心、流式细胞术和用包被有抗CD133、KDR/Flk-1/人血管内皮细胞生长因子受体2或抗CD34抗体的免疫磁珠，采用CD133和KDR双荧光细胞分选法以及细胞培养的方法。EPCs的鉴别主要依靠细胞表面的分子标志。目前还没有一种特异性的标志物能鉴定“真正的EPCs”。现在通常采用CD34、CD133及KDR/FIk-1等几种抗原联合的方式对EPCs进行鉴定。CD34是相对分子质量11×104的唾液酸黏蛋白，选择性表达于造血干细胞及某些激活的血管内皮细胞，其功能是作为内皮细胞及造血前体细胞相互作用的黏附分子。

目前在寻找EPCs特异性标志方面有新的进展。AC133是新近发现的造血干细胞的早期标志，相对分子质量为12×104的糖基化多肽，含有5个跨膜结构域，包括膜外的N端及胞质内的C残端，它的功能目前尚不明确，但CD133的细胞能够分化成多种细胞表型，包括内皮细胞。KDR/Flk-1是2型血管内皮生长因子受体。目前被广泛接受的是 CD133+/CD34+/ KDR+细胞，被认为是 EPCs［3］。不同表面标记的EPCs，其外周血中的数量迥然不同，这也从另一个方面证明了寻找EPCs特异性表面标志的重要性。

2 EPCs的影响因素

EPCs在生理状态下主要存在于骨髓中，外周血中含量很少，在某些生理及病理状态下可动员骨髓中的EPCs进入外周血，从而到达目的部位，经血管发生及血管生成两种机制分化成为血管内皮细胞，以更新修复衰老和受损的内皮细胞，在机体的血管生成和维持血管动态平衡中发挥重要作用。促进EPCs动员的因素有内源性因素、外源性细胞因子及药物等。

2.1 内源性因素 内源性因素，如组织缺血和血管损伤可引起EPCs动员。其中最主要的信号被认为是缺血，它经上调血管内皮生长因子和基质细胞衍生因子1(stromal cell-derived factor-1，SDF-1)使骨髓中基质金属蛋白酶9的分泌增多，而诱导向缺血部位的动员骨髓EPCs。研究显示［4-5］，EPCs可能与内皮细胞表达SDF-1结合于其表面受体趋化因子受体4 (CXC chemokine receptor 4，CXCR4)后，促进其向缺血和血管损伤等处归巢，另外低氧诱导因子1的调控和低氧诱导因子1的介导可影响SDF-1表达，从而增加CXCR4祖细胞对缺血组织的黏附、迁移和归巢。

2.2 外源性细胞因子 某些细胞因子和趋化因子，如血管内皮生长因子、血小板衍生因子、粒细胞集落刺激因子(granulocyte-colony stimulating factor，G-CSF)、雌激素、血管紧张素Ⅱ、低氧诱导因子1、内皮性一氧化氮合酶、促红细胞生成素、甲基羟戊二酰辅酶A (HMG-CoA)、还原酶阻滞剂他汀类药物等都能在EPCs的动员中发挥重要作用，但仍不清楚有关的分子信号。一些研究表明［6］，EPCs的动员、迁移、分化与磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B激活骨髓基质细胞一氧化氮合酶相关。

2.3 药物 他汀类调脂药物可动员骨髓EPCs到外周血循环中，通过磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B通路动员造血前体细胞及诱导其分化为EPCs，使患者体内EPCs的数量增加。另外，他汀类药物可改善内皮功能、抑制损伤血管新生内膜过度增生和减轻支架植入术后再狭窄等。

3 EPCs水平与脑血管性疾病间的关系

3.1 EPCs与脑卒中 脑卒中是目前威胁人类健康最重要的疾病之一，其发病率越来越高。心脑血管疾病等缺血性改变可导致内皮损伤异常，而诱发动脉粥样硬化以及血栓形成，构成动脉闭塞综合征。已有研究表明，心肌缺血后的血管形成有骨髓EPCs的动员迁移活动的参与。循环EPCs是内皮功能和心脑血管危险因素的标志物。

Yip等［8］研究发现，用CD34+/KDR+细胞代表循环EPCs，急性脑梗死患者的循环EPCs迅速从骨髓中动员，其数量显著增加。相反，Ghani等［7］认为与相应年龄对照组相比，脑血管疾病以及脑卒中高危组患者循环中EPCs数量明显下降，但急性脑卒中组差异无统计学意义。需要注意的是，Yip等［8］检测的是急性脑梗死发生后循环EPCs的数量，反映的是脑梗死后急性期的EPCs动员，而Ghani［7］等观察的是慢性脑血管疾病患者的EPC基线水平，反映疾病状态下EPC的代偿不足。Yip等［8］的研究证实了急性脑缺血增强骨髓来源的EPCs向外周循环的动员释放，认为循环EPCs数量是脑缺血患者临床预后的独立预测因子，循环EPCs的升高水平与脑缺血后良好的临床预后强烈相关。

另外研究表明，静脉注射粒细胞集落刺激因子可促进血管发生和干细胞由骨髓向外周血动员，从而改善脑卒中后神经功能［9］。

3.2 EPCs与偏头痛 偏头痛是常见的神经功能障碍，我国患病率为8.4%～22.3%。目前认为其发病机制涉及血管和神经。偏头痛是否能增加心脑血管疾病的发病风险是争议的焦点。荟萃分析证实，偏头痛患者具有较高的缺血性脑卒中发病风险，相对危险度为2.16(1.89～2.48)，有先兆、无先兆、低于45岁的女性患者其相对危险度分别为2.88(1.89～4.39)、1.56(1.03～2.36)、2.76(2.17～3.52)［10］。有先兆的偏头痛患者风险高于无先兆患者。另外，关于女性的大样本调查显示，有先兆的偏头痛活动期与很多心脑血管疾病较高的发病率有关［11］，许多证据均支持偏头痛是脑血管性疾病的启动器。此外，偏头痛患者依赖于内皮细胞的肱动脉舒张能力降低，显示了偏头痛患者存在广泛的血管病变［12］。因此，偏头痛增加血管疾病的发病危险应该是成立的。

尽管偏头痛与心脑血管疾病有一定的联系，但偏头痛如何导致或作用于这些疾病的机制仍不明确。有学者认为偏头痛时血栓形成、促炎性反应、或释放的其他血管肽类物质可损伤血管内皮，增加动脉硬化和血管事件的风险，即偏头痛和其他血管危险因素(如高脂血症、高血压)等共同增加血管事件风险［13］。

Lee等［14］在Neurology研究中证实，内皮修复能力障碍可能是偏头痛和血管疾病之间的生物学联系。研究者利用流式细胞术测定紧张性头痛、有先兆的偏头痛、无先兆偏头痛患者和健康对照组EPCs的水平。结果发现偏头痛患者的EPCs水平较低，迁移能力下降，衰老标志增加，尤其是有先兆的偏头痛患者。可以做出如下解释:①本身具有较低水平，或EPCs低水平导致偏头痛;②偏头痛直接损害内皮修复功能;③EPCs数量的降低反映了动脉粥样硬化的趋势，尤其是同时具有偏头痛和血管疾病的患者。此研究提供了偏头痛与血管疾病关系的新思路，但仍有很多问题未得到回答。从根本上说，发现的这些联系能否完全解释偏头痛与EPCs的关系仍未明确。Lee［14］认为理想的研究是直接测定内皮功能，如肱动脉内皮依赖性舒张功能即血流介导的血管舒张来确定EPCs的改变与血管异常相关。

3.3 EPCs与年龄相关性脑白质改变 脑白质病变是常见的神经影像学改变，年龄和血管危险因素可促进其发展［15］。Jickling等［16］检测了不同程度EPCs与年龄相关性脑白质改变(age-related white matter changes，ARWMC)患者的循环EPCs水平，发现ARWMC的严重性与EPCs水平呈负相关，与其他研究结果显示的心脑血管疾病患者低水平EPCs是一致的，进一步证实了低水平EPCs与脑血管疾病存在的相关性。目前ARWMC的发病机制并不明确［17］，高血压、淀粉样变性动脉病变被普遍接受，但与侧支循环建立差、脑抗损伤能力减弱等也相关。内皮功能异常通过血-脑脊液屏障破坏和慢性血流灌注不足加速ARWMC的疾病进展，遗传学也证实内皮损伤在ARWMC的进展中起了重要作用。EPCs水平可以反映ARWMC的严重程度。

4 小结

EPCs在维持血管内皮破坏与修复的动态平衡中起着重要的作用。某些病理因素可降低EPCs数量并破坏其功能，使内皮功能受损而造成组织缺血。EPCs减少的程度已被用来评价内皮功能受损的程度。EPCs可作为替代功能异常内皮的细胞库，通过替代受损的内皮细胞而维持内皮完整［18］。已证实增加循环EPCs数量可阻止内皮损害，防止动脉粥样硬化。此外，EPCs可分化成平滑肌细胞，参与血管的重建和修复。

循环EPCs已经成为血管功能的生物学标志，EPCs数量在心脑血管疾病患者中是减少的。动脉粥样硬化与内皮修复能力消耗性的减少有关［19-20］; EPCs低水平预测了冠心病的严重性、心脑血管事件的发生以及导致的死亡，并可作为偏头痛患者和血管疾病之间的生物学联系。

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