内皮祖细胞在整形外科中的研究进展▲

蒋如如 李 欣 李 洁 蔡小玲 杨 波 哈小琴1，

(1 甘肃中医药大学临床医学院，兰州市 730030，电子邮箱：jiangruru123@163.com；2 兰州大学公共卫生学院，甘肃省兰州市 730030；3 人民解放军联勤保障部队第940医院检验科，甘肃省兰州市 730050)

【提要】 内皮祖细胞(EPC)是一种能直接分化为血管内皮细胞的前体细胞，其在血管内皮衬里的再生和伤口修复中起重要作用。目前已证实组织工程中的EPC可作为血管生成的来源，而整形外科手术中常常需要丰富的血运支撑，因此，EPC在整形外科中具有良好的应用前景。本文就EPC在整形外科中的研究进展进行综述。

内皮祖细胞(endothelial progenitor cell，EPC)是一种能直接分化为血管内皮细胞的前体细胞。EPC在胚胎期胚外造血时开始生成，胚外造血时卵黄囊的胚外中胚层的部分间充质细胞逐渐聚集成条索或团块状，形成血岛，血岛出现腔隙化改变，中央的细胞分化成造血干细胞，外周的细胞则分化为EPC[1]。在内皮细胞应激或激活过程中，EPC在循环系统中被动员，数量随之增加，EPC参与维持和修复血管内皮的正常功能[2]。研究表明，EPC已成为联系稳态缺陷、内源性修复机制和血管功能障碍的重要枢纽[3]。目前，EPC广泛应用于缺血组织的血运重建，例如心肌梗死、中风、急性肢体缺血等，在整形外科中，吸脂术、脂肪填充、皮肤组织工程、皮瓣存活、肌腱愈合、神经再生、骨折愈合和溃疡治疗都需要丰富的血运支撑，因此，EPC在整形外科中也具有良好的应用前景。本文就EPC在整形外科中的研究进展进行综述。

1 EPC与血运重建

新血管形成是修复和维护组织创伤的主要机制。研究表明，后天新生血管的形成主要依赖于血管生成，即通过内皮细胞的激活、增殖和迁移至创口形成新血管的过程[4]。EPC是血液中的循环干细胞，作为血管前体细胞，在介导血管重建和恢复血运方面发挥着重要的作用。EPC可被受损部位细胞分泌的趋化因子募集，定居到血管损伤部位并分化，诱导血运重建[5]。研究发现，EPC可作为心血管疾病的生物标志物，其数量和功能障碍与缺血性疾病密切相关[6]。也有研究证实，在治疗缺血性疾病中，EPC移植具有诱导血管生成、血管重建以及产生有效的旁分泌效应的潜力[7]。

2 EPC在整形外科中的应用

EPC可用于构建血管移植物，直接注射或输注EPC至缺血或血管损伤部位，可诱导细胞因子和生长因子的产生，进而改善缺血区域的血液流动，抑制细胞凋亡，改善器官功能[8]。此外，EPC已被证实具有广泛的可塑性，可根据微环境转分化为新的细胞系，如心肌细胞、肝细胞或神经元等[9]。因此，EPC可用于增强患者临床修复的效力，其与组织工程载体基质相结合有助于伤口愈合和缺血修复中的治疗性血管生成[10]。

2.1 血管移植物 血管组织工程中最关键的是开发具有抗血栓性和高通畅性的小直径血管移植物，血管移植物低通畅性的主要原因是移植物内血栓形成和内膜增生[11]，早期建立健康的内皮细胞可减少上述问题发生的风险。血管移植物可使所接种的细胞在植入前分化成熟。由于成人内皮细胞存在增殖能力低以及供体部位发病率高等问题，使用EPC进行血管愈合的方法受到越来越多的关注。研究表明，自体血管中提取和分离天然内皮细胞常常受到内皮细胞数量的限制，而EPC则表现出更好的增殖潜力，且目前分离和大规模扩增EPC的技术也逐渐发展成熟[12-13]。Melchiorri等[11]成功将EPC增殖、浸润、分化为内皮样细胞，并接种于组织工程血管移植物上，提供了一种简便且有效地增强内皮化的方法，这一方法可以减少移植物内血栓形成和内膜增生。

2.2 皮瓣移植 皮瓣移植在覆盖缺损、塑型重建等方面发挥着巨大的作用。近年来，随着干细胞研究的不断深入，基于干细胞介导的治疗性血管生成和血运重建逐渐得到重视。血运障碍是皮瓣移植术后最常见的并发症，可以导致血肿、皮瓣脱落、感染等并发症的发生，严重者可导致大块组织坏死或手术失败[14]。EPC作为血管前体细胞，在介导血管重建和恢复血运方面发挥着重要的作用。由于 EPC具有对缺血组织定向迁移的特性，其不但可以定向聚集于心肌和缺血肢体，还可以聚集于缺血的皮瓣[15]。研究表明，增加缺血皮瓣模型损伤部位 EPC的数量能加快局部组织的血运重建，促进皮瓣的存活[16]。研究发现，在狭长窄蒂皮瓣模型皮下均匀注射重组人生长激素，可促进碱性成纤维细胞生长因子的表达及EPC的增殖，促进微血管形成，改善局部缺血缺氧状态，扩大皮瓣存活面积[17]。还有研究表明，血管内皮细胞生长因子可促进缝隙连接蛋白43介导的EPC分化，增加EPC的归巢和数量，促进 EPC内皮化，加快血管形成和血运重建，进而丰富皮瓣组织部位的血流，改善皮瓣移植的预后[18-19]。

2.3 伤口愈合 伤口愈合是一个复杂的过程，通常分为3个阶段，即炎症、增殖和重塑，这一过程需要多个细胞因子、生长因子和细胞外信号的共同作用。然而，由于缺血、糖尿病、压力等多种因素的影响，慢性伤口通常与持续存在的炎症、细胞功能障碍和血管新生受损等并存，导致患者需要长期的医疗护理，治疗成本偏高，严重影响患者生活质量[20]。皮肤伤口的常规治疗方法为外科清创术辅以伤口护理，而采用自体移植物、异种移植物或组织工程皮肤的标准手术治疗具有适应证较少、需要二次手术、成本高、愈合延迟、纤维化等缺点[21]。为了克服这些困难，近年来细胞疗法作为伤口愈合的有效治疗方法迅速发展[22]。干细胞如间充质干细胞、EPC和上皮干细胞已被证实可用于伤口愈合的治疗，其可以增强肉芽组织形成，促进血管生成，减少炎症反应[23-25]。与其他干细胞相比，EPC在血管再生中发挥更重要的作用。Wang等[26]研究发现，生物活性纳米纤维支架可高效地向局部递送EPC，纳米活性纤维支架与EPC的构建体可促进伤口中EPC的局部递送和血管生成的效率和活力，促进细胞增殖活性、肉芽组织形成和胶原沉积能力的增强，表明EPC用于伤口愈合的治疗具有巨大潜力和良好的应用前景。

2.4 自体脂肪移植 自体脂肪移植广泛用于面部衰老、面部凹陷、隆乳、体型重塑及整形美容中，但存在术后脂肪细胞存活率较低，以及脂肪坏死、感染、肿瘤发生风险增加等问题[27]，其临床应用受到限制，而良好的血液供应在脂肪移植中起关键作用。研究表明，早期移植后脂肪组织无有效血管供应所需营养，而移植组织的血管重建最早发生于移植后48～72 h，周围组织液渗透成为早期营养供应的唯一途径，但组织液的渗透距离有限，并受移植脂肪组织的颗粒大小及压力的影响，移植早期游离脂肪细胞未建立有效血供而导致移植脂肪大量坏死[28]。如何有效促进脂肪血管进化而提高其成活率成为困扰整形外科医生已久的问题。EPC作为内皮细胞的前体细胞，参与血管的生理性及病理性形成，可改变脂肪移植过程中出现的缺血问题，提高脂肪移植的疗效。王明龙利用基质细胞衍生因子1α(stromal cell-derived factor 1α，SDF-1α)修饰的脂肪干细胞作为EPC的趋化剂，用慢病毒基因载体构建的稳定高表达SDF-1α的脂肪干细胞与抽吸获得的人脂肪颗粒混合后注射移植至裸鼠，观察游离移植脂肪组织的血管再建情况，结果显示，外周血EPC数量明显增多、血管密度增大，说明通过细胞移植可使局部高表达SDF-1α，可早期动员、趋化大量的EPC并准确定位迁移至目的组织，加速移植脂肪血管网络的重建，有效提高移植脂肪成活率[29]。

2.5 组织工程 EPC来自不同组织的单核细胞，可以通过血液迁移至远处血管，分化为成熟的内皮细胞，并替换旧的和受损的内皮细胞来参与血管修复[30]。Sun等[31]研究表明，EPC联合间充质干细胞共同移植可促进脑血管疾病的血管生成和骨再生，加速血管血运重建和组织修复。EPC具有来源广、高分化的优点，使其成为构建组织工程血管的最佳种子细胞来源。有研究显示，将由血小板胶原受体糖蛋白-Ⅳ和CD133抗体构建的复合蛋白黏附于受损的血管组织处，可促进EPC的聚集和分化，使血管损伤处快速内皮化，从而预防血管再狭窄的发生[32]。因此， EPC对抑制血管狭窄及血栓形成具有重要意义，其用于血管组织工程研究的前景非常广阔。

2.6 皮肤烧伤 自体移植物是皮肤烧伤的标准治疗方法，皮肤替代物通常将成纤维细胞和(或)角质形成细胞接种到支架中。然而，由于支架内缺乏血管形成而导致细胞缺氧死亡，限制皮肤替代物在临床中的应用。EPC具有较大的增殖潜力，早期可诱导新血管形成。研究表明，EPC加入皮肤-表皮替代物中，可促进移植物血管形成[33]。因此，EPC在改善皮肤-表皮替代物治疗烧伤中有良好的应用前景，而且EPC可以通过自体方式获得，避免其他移植物引起的免疫排斥作用。Rignault-Clerc等[34]研究发现，在中度烧伤患者中，可从外周血中获得自体功能性晚期生长内皮细胞，将其接种于皮肤替代物，可以增强皮肤替代物移植后的活力。Dai等[35]将EPC与成纤维细胞混合物接种于人血浆/氯化钙形成的凝胶支架中，并将角质形成细胞接种到血浆凝胶表面来制备新型3D皮肤替代物，将其用于小鼠全层皮肤伤口模型的治疗，结果显示伤口愈合明显加速，在治疗后14 d可观察到类似于正常皮肤结构；组织学分析显示，预先血管化的凝胶支架可以很好地整合到宿主皮肤中，加速伤口区域表皮和真皮的血管形成，表明预血管化的3D凝胶支架作为新的皮肤替代品，可加速表皮迁移和增强胶原沉积，这种预先血管化的3D皮肤替代品在伤口修复的临床应用中具有很大的潜力，揭示了EPC诱导血管形成的能力在皮肤移植方面的治疗作用。

3 问题与展望

近年来，有关EPC的起源、在血管生成和病理生理过程中的作用以及潜在的治疗应用等的研究逐渐深入。越来越多的研究表明EPC与血管稳态及血管内皮损伤有关。鉴定EPC的再生潜力是临床应用EPC细胞疗法的先决条件，但其研究仍处于初级阶段，而且EPC生物学的复杂性也制约其临床应用，如何更好地利用EPC的特性来预防及治疗内皮损伤值得进一步研究。相信随着EPC研究的深入，基于EPC的细胞疗法最终会成为现实。