内皮祖细胞与Apelin在缺血损伤组织血管再生中的作用▲

张景昌 梁艺

南宁市第二人民医院(广西医科大学第三附属医院)，广西南宁市 530031

【提要】 内皮祖细胞(EPCs)是特异性表达CD34/CD133表面抗原的干细胞，是血管内皮细胞(ECs)的前体细胞，在一定条件下可诱导分化成为成熟的ECs，参与机体生理和病理状态下血管再生的过程。APJ是一种G蛋白偶联受体，其内源性配体Apelin与APJ在体内广泛分布，共同参与调节机体的多个病理生理过程，对心血管系统在生理条件下的生长发育，以及病理条件下血管再生的调控具有重要意义。Apelin/APJ系统对组织缺血损伤后以EPCs为基础的血管再生过程有着重要调控作用。本文就Apelin/APJ、EPCs以及二者在缺血损伤组织血管再生中的关系进行了综述。

内皮细胞(ECs)在机体中主要是对血管功能发挥调节作用，而血管内皮祖细胞(EPCs)被称为ECs的前身，在特定环境下能够转变为具有成熟功能的ECs而成为缺血损伤组织的血管再生的关键干细胞。Apelin/APJ在机体内广泛分布，参与调节机体的多个病理生理过程，在缺血损伤组织血管再生的调控中发挥重要作用。本文就Apelin/APJ、EPCs以及二者在缺血损伤组织血管再生中的关系综述如下。

1 内皮祖细胞与血管再生

1.1 EPCs简述 1997年Asahara第一个在外周血标本中分化出一类造血祖细胞，这类细胞表面表达CD34抗原，在特定条件下可分化为成熟的内皮细胞，能促进血管再生，称为EPCs[1]。1998年Shi等[2]证实了骨髓来源的EPCs的存在，通过不同的途径可对其进行鉴定，为EPCs的鉴定等指引了方向。随着EPCs分离技术的发展，EPCs先后从骨髓、脂肪和脾脏等组织中被分离出来[3-5]。EPCs虽然来源广泛、在机体内广泛存在，但其在机体内的数量极少，加之其与其他干细胞和成熟内皮细胞的标志极其相似，因此分离其过程较为复杂，鉴定方法也不统一。EPCs为一类内皮前体细胞，生长于脐带血、外周血及骨髓内，能够表达各种标志物如VEGFR2、CD34等，后期能够进一步分化成熟为ECs参与血管再生[6-8]。EPCs作为前体细胞，与成熟的ECs拥有相同的表面抗原，同时也保留有造血干细胞的部分表面抗原，能与相关配体结合[9]。目前，在实验室内，将同时能表达CD34和CD133表面抗原的细胞鉴定为EPCs；并且根据体外条件下培养的细胞特性、生长形式不同，将EPCs分成早期EPCs与晚期EPCs两类。与早期EPCs比较，晚期EPCs和内皮细胞的形态特征更接近，分化更成熟。

1.2 EPCs与血管再生 EPCs己被证实是机体血管再生必不可少的细胞成分，来源广、体外增殖能力强，一直被作为血管再生的工具细胞，被广泛应用于各种缺血性疾病的基础及临床研究。缺血损伤组织血管再生所需的EPCs来源有两种，一为周围血管EPCs发生迁移、增殖至缺血处，产生新血管内皮细胞；二为循环中的EPCs在受损组织的血管再生处定位，产生新血管内皮细胞，这两种方式在机体中同时存在。EPCs还可以和其他细胞、基质等相互作用，共同参与血管再生过程[10]。缺血缺氧环境能动员骨髓内的EPCs进入外周血，能诱导ECs合成并释放巨噬细胞迁移抑制因子，趋化外周血中的EPCs进入缺氧损伤组织，增强EPCs的增殖分化能力，减少EPCs的坏死凋亡[11-16]。EPCs进入缺血缺氧组织后，能分化为内皮细胞，参与损伤区域的血管修复和血管再生等过程。缺血再灌注损伤动物组织治疗的在体研究证实，外源性EPCs植入有利于组织损伤区域的血管再生[17-19]。将EPCs移植到梗死心肌后，心肌内的再生血管密度增加、心肌内的血液供应增加，能有效保护缺血心肌细胞和心脏功能[20-22]。

1.3 EPCs促血管再生的作用机制 缺血组织的缺氧环境，能动员机体骨髓内的EPCs释放入外周血，并趋化外周血中的EPCs进入缺氧损伤组织。研究表明，低氧对细胞的调控作用主要通过诱导表达低氧诱导因子1a(HIF-1a)实现，细胞在低氧状态下会高表达HIF-1a，而HIF-1a作为低氧诱导的关键转录因子有调控细胞增殖的作用；在低氧状态下，HIF-1a同时还可作为调控EPCs增殖和分化的重要细胞信号，参与血管再生的调控[23-26]。抑制HIF-1a的表达，能抑制EPCs表达血管内皮生长因子(VEGF)、抑制一氧化氮合成酶(eNOS)活性，减少一氧化氮(NO)相关产物，抑制EPCs进一步分化为ECs；而过表达HIF-1a能促进EPCs向ECs分化[27]。定向迁移到组织的EPCs可能通过以下三种机制参与血管再生的调节过程：(1)融合机制，外源性干细胞，能在缺血缺氧组织的再生血管壁中进一步分化为EPCs，和血管内ECs一起成为再生血管的重要成分细胞，共同参与血管再生。(2)整合机制，体外移植的EPCs可定值在缺血缺氧组织再生血管的内皮层中，进一步分化成ECs参与血管再生[28]。(3)旁分泌机制，移植到缺血损伤区域的EPCs能够分泌VEGF、HGF及IGF-1，显著提高再生血管水平，促进受损血管再内皮化。

1.4 EPCs移植治疗的局限性 EPCs和其他干细胞一样，在被植入到缺血损伤组织区域后，都面临着极低存活率的问题，严重制约EPCs的治疗效果[29-30]。对于大多数体外培养的干细胞来说，培养环境相对机体生理环境是一个高氧环境，培养细胞一旦进入体内，将面临着一个氧浓度急剧下降的处境。在治疗急性心肌梗死时，移植EPCs所面对的是一个整体缺血缺氧、严重酸中毒和处于氧化应激病理状态的机体，细胞的黏附、生存能力都会受到影响，易引发移植细胞的坏死和凋亡[31-33]；而局部心肌损伤坏死会造成强烈的炎症反应，产生大量氧自由基和炎症细胞因子，引发移植细胞进一步坏死和凋亡[34]。在成年机体中，EPCs的数量极少，其提取、扩增的效率有待提高；体外扩增得到的EPCs的细胞表型在一定程度上会发生改变，存在严重的分化、衰老等缺陷，从而对EPCs的移植治疗应用产生影响。此外，细胞移植可能会有一定的促瘤风险，这也是制约EPCs移植治疗临床应用的一个重要问题。

2 Apelin与血管再生

2.1 Apelin概述 APJ受体(Apelin-angiotensin recepor-like)一种G蛋白偶联受体，在1993年被首次发现，当时因找不到其特定内源性配体，被称为孤儿G蛋白偶联受体[35]。测序发现，人APJ共包括 377个氨基酸，呈现为7个a螺旋状跨膜片段，与血管紧张素II中的受体1型(AT1R)的同源性为31%；血管紧张素II不能与APJ结合，不能充当APJ受体的内源性配体。1998年，在牛的排泄物中分离并纯化得到APJ 受体的内源性配体，称作Apelin[36]。种属不同的Apelin前体肽原均有77个氨基酸残基，具有高度的保守性、同源性[16]。Apelin前体肽原在机体中被ACE-2降解之后可生成有活性功能的多肽，其中Apelin-13及Apelin-36是两个主要的具有生物活性的多肽类型[37]。Apelin/APJ在体内的广泛分布，参与调节机体的多个生理过程，包括维持心血管功能、维持血液动力学稳定、调节胰岛素分泌等，同时在缺血损伤组织的血管再生调控中发挥重要作用[38-39]。

2.2 Apelin与血管再生 Apelin/APJ在机体内广泛分布，参与调节机体组织病理生理状态下的血管再生。无论是内源性还是外源性的Apelin，都具有促进组织血管再生的作用；Apelin的促进血管再生作用对维持脂肪组织正常血管网络的功能有重要作用[40]。Kasai等[41]报道，糖尿病增生性视网膜病变玻璃体内的Apelin浓度要高于正常；Masri等[42]报道，在正常玻璃体中注射Apelin，能促进视网膜血管网络内皮细胞发生分化和出芽；Berta等[43]报道， Apelin基因高表达能促进非小细胞肺癌在体内的生长，增加瘤体微血管的密度和周长。而Apelin基因敲除模型的血管再生作用减弱并延迟[44]；应用Apelin/APJ拮抗剂能使门脉高压模型的门脉侧枝血管形成减少[45]。Apelin/APJ在心血管系统内高度表达，对机体调控心血管系统在缺血缺氧损伤病理条件下干细胞参与的血管再生具有重要意义。Apelin能增强干细胞在缺血缺氧环境下的生存能力，减少凋亡，同时能减少缺血再灌注对心肌细胞的损伤[46-48]。在缺血损伤心肌组织中，Apelin是参与将EPCs动员和迁移至心肌缺血区的重要因素之一，同时能保护心肌组织，促进损伤心肌区的血管再生，保护心梗后的心肌组织[49-51]。

2.3 Apelin促血管再生的作用机制 Apelin对血管再生的作用主要是通过调控下游信号通路的激活和细胞因子的释放，或自身作为被调控信号通路作用于靶器官来实现的。文献[52-53]报道，Apelin可促进血管平滑肌细胞(VSMC)从G0/G1期进入S期，促进细胞的增殖；Apelin能通过ERK1/2依赖的细胞内信号级联反应途径，激活相关蛋白激酶，增加蛋白质的合成，促进脱氧胸腺嘧啶核苷整合进入DNA内，使细胞发生有丝分裂，从而驱动细胞由G1期进入S期，促进细胞增殖。Apelin还可通过调控APJ-pERK1/2-cyclin D1等其他细胞内信号通路，促进VSMC的增殖；通过促进SDF-1a/CXCR-4的表达和血管EPCs的趋化“归巢”，促进心肌梗死后的血管再生、保护心脏；通过调节micRNA424和成纤维细胞生长因子(FGF)的表达和分泌，调控肺动脉血管的细胞增殖和血管再生[54-58]。

2.4 Apelin促血管再生治疗应用的局限性 Apelin/APJ在机体中广泛表达，通过多个途径调节机体各系统器官组织在生理和病理条件下的功能，有利于机体组织在缺血损伤状态下的细胞增殖、血管再生，维持组织正常功能，但目前对其的作用机制仍知之甚少，并存在一定的争议[59-60]。例如，在冠心病患者中，Apelin/APJ的表达水平可能会升高与降低；Apelin/APJ对血压具有中枢升压作用与外周降压作用，相互矛盾。

3 EPCs与Apelin在血管再生中的关系

EPCs和Apelin都已被证实是机体调控血管再生的重要因素，但有关二者在血管再生过程中的关系研究甚少。最近的研究发现，Apelin是参与心肌缺血后EPCs动员和迁移的重要因素之一[49]；在低氧培养条件下，通过HIF-1a/Apelin/PI3K/Akt和HIF-1a/Apelin/MAPK途径能够提高EPCs细胞的增殖和成管能力、减少凋亡，调控EPCs细胞功能[61]。

4 结 语

EPCs和Apelin/APJ都是参与调控机体生理和病理状态下血管再生的重要因素，但二者在血管再生中相互关系的研究甚少，了解二者在调控机体血管再生中的相互关系，有助于进一步明确血管再生的分子机制，为心血管疾病患者提供新的靶向治疗手段。