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        腦梗死患者循環(huán)內(nèi)皮祖細(xì)胞的研究進展

        2016-02-02 10:15:00王萬松屈新輝吳曉牧
        中國老年學(xué)雜志 2016年11期
        關(guān)鍵詞:腦梗死

        王萬松 屈新輝 吳曉牧

        (南昌大學(xué)醫(yī)學(xué)院,江西 南昌 330006)

        腦梗死患者循環(huán)內(nèi)皮祖細(xì)胞的研究進展

        王萬松屈新輝1吳曉牧1

        (南昌大學(xué)醫(yī)學(xué)院,江西南昌330006)

        〔關(guān)鍵詞〕腦梗死;內(nèi)皮祖細(xì)胞;血管再生

        腦梗死是最常見的腦血管疾病,臨床以相應(yīng)神經(jīng)功能缺損為主要表現(xiàn)。腦梗死病因較為明確,導(dǎo)致腦血管供血障礙,腦實質(zhì)缺血壞死。病理上病灶中心壞死區(qū)和灶周腦缺血半暗帶并存。挽救缺血半暗帶、恢復(fù)神經(jīng)元功能均以血管再通和修復(fù)為先決條件。腦梗死后內(nèi)皮祖細(xì)胞(EPCs)的各項研究成為當(dāng)前熱點,并有可能為腦梗死的治療和預(yù)后評估提供新思路。

        1EPCs的特性和鑒定

        EPCs最早由Asahara等〔1〕發(fā)現(xiàn)并提出,認(rèn)為該類細(xì)胞能在生理或病理情況下維持血管功能,參與血管內(nèi)皮修復(fù)和血管再生。EPCs主要來自骨髓,經(jīng)缺血組織釋放各種缺氧因子動員并釋放入外周血,歸巢至受損組織,參與血管修復(fù)〔2〕。其免疫表型動態(tài)變化與造血干細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞有交叉〔3,4〕:CD34、CD133和血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)受體(R)2。CD34是一種高度糖基化Ⅰ型跨膜蛋白,在EPCs、造血干細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞表面選擇性表達(dá)。CD133是一種膽固醇結(jié)合糖基化跨膜多肽,在EPCs和造血干細(xì)胞表面選擇性表達(dá)。VEGFR2即胎肝激酶(Flk)-1(鼠)或含激酶插入?yún)^(qū)受體(KDR)(人),血管系統(tǒng)最早出現(xiàn)的細(xì)胞標(biāo)志,是胚胎期血液、血管發(fā)生的關(guān)鍵受體。在不同發(fā)育階段EPCs表達(dá)著不同的免疫表型,目前認(rèn)為:CD34+、 CD133+和VEGFR2+為早期EPCs,CD133+在細(xì)胞成熟過程中逐漸丟失,CD34+和VEGFR+為晚期EPCs。不同發(fā)育階段EPCs呈現(xiàn)不同細(xì)胞形態(tài),早期EPCs呈卵圓形、長梭形或紡錘形鋪路石樣,而晚期EPCs則呈血島樣結(jié)構(gòu)。不同發(fā)育階段EPCs擁有不同細(xì)胞功能,早期EPCs通過旁分泌作用,分泌VEGF參與血管修復(fù)和發(fā)生〔5〕,晚期EPCs則直接分化為內(nèi)皮細(xì)胞〔6〕。

        關(guān)于EPCs的鑒定存在爭議,目前主要依據(jù)細(xì)胞形態(tài)和免疫表型鑒定。EPCs是從不成熟的造血細(xì)胞到接近成熟的內(nèi)皮細(xì)胞這一過程中處于不同分化階段的一群細(xì)胞〔7〕,EPCs細(xì)胞形態(tài)的動態(tài)變化造成形態(tài)學(xué)鑒定的不準(zhǔn)確性。由于暫未發(fā)現(xiàn)EPCs表達(dá)特定的表面抗原,EPCs共表達(dá)造血干細(xì)胞和成熟內(nèi)皮細(xì)胞表面抗原,EPCs的免疫表型可隨時間和空間變化而發(fā)生變化〔8〕。僅通過表面抗原鑒定,易與上述兩種細(xì)胞混淆。在一些研究中EPCs通過體外細(xì)胞培養(yǎng)鑒定,其優(yōu)點在于可對細(xì)胞數(shù)量有效計數(shù),能動態(tài)觀察細(xì)胞的分化能力。但體外培養(yǎng)環(huán)境異于人體內(nèi)環(huán)境,且細(xì)胞形態(tài)的動態(tài)變化和細(xì)胞免疫表型的可塑性,體外培養(yǎng)鑒定的準(zhǔn)確性也有待評估??梢?,目前仍然難以準(zhǔn)確定義EPCs,主要是受限于缺乏特異的免疫表型和異于人體內(nèi)環(huán)境的細(xì)胞培養(yǎng),而限制EPCs進一步的研究。

        2健康人體循環(huán)EPCs的數(shù)量差異

        正常健康人體外周血中存在少量EPCs,并且隨個體差異而數(shù)量不同。首先循環(huán)EPCs的數(shù)量隨年齡的增長而減少〔9〕,Kushner等〔10〕證實年齡增長加速EPCs凋亡。其次,性別差異也導(dǎo)致其數(shù)量不同,年輕女性循環(huán)EPCs數(shù)量最多,這可能和雌激素水平變化相關(guān)〔11〕。亦有研究證實循環(huán)EPCs數(shù)量受生活方式影響,運動型生活方式能維持較高水平的EPCs數(shù)量〔12〕。并且循環(huán)EPCs數(shù)量受空氣污染影響,研究認(rèn)為空氣污染能不斷損害血管內(nèi)皮消耗EPCs,從而導(dǎo)致循環(huán)EPCs數(shù)量處于較低水平〔13〕。對健康肥胖人群的研究發(fā)現(xiàn)其循環(huán)EPCs數(shù)量下降〔14〕,但具體機制不明。

        3腦梗死后循環(huán)EPCs的數(shù)量變化

        循環(huán)EPCs被認(rèn)為可以反映機體內(nèi)皮的修復(fù)能力,循環(huán)EPCs數(shù)量出現(xiàn)波動可反映血管修復(fù)再生的情況。Tsai等〔15〕發(fā)現(xiàn)急性腦梗死后第1天早期EPCs和晚期EPCs數(shù)量均顯著降低,隨后逐步增加,直至第30天恢復(fù)至正常水平,并且在大血管病變組尤為明顯。Woywodt等〔16〕發(fā)現(xiàn)在急性腔隙性腦梗死和心源性腦栓塞后90 d之內(nèi)循環(huán)EPCs皆處于低水平狀態(tài),而在動脈粥樣硬化性血栓型腦梗死病程中,循環(huán)EPCs數(shù)量顯著增高,并在病程第7天達(dá)最高水平。然而在其他研究中則得出相反結(jié)論,Navarro-Sobrino等〔17〕發(fā)現(xiàn)在腦梗死發(fā)作3~24 h外周血EPCs數(shù)量上升,并認(rèn)為這是急性動員所致。Paczkowska等〔18〕研究發(fā)現(xiàn)在腦梗死后1~7 d外周血早期EPCs和晚期EPCs數(shù)量都明顯上升,并且早期EPCs數(shù)量在第3天達(dá)到高峰,并認(rèn)為VEGF的分泌是動員因素之一。雖然腦梗死后循環(huán)EPCs數(shù)量變化存在爭議,但多數(shù)研究結(jié)果都支持低水平的循環(huán)EPCs提示預(yù)后不良〔19〕。這可能是由于大面積血管修復(fù)消耗了大量EPCs,大量炎癥因子抑制EPCs動員及促進外周血中EPCs凋亡所導(dǎo)致的循環(huán)EPCs減少〔20〕。

        目前研究結(jié)果雖然互相補充,有些可能片面,而且有些似乎相互矛盾,原因主要有:①采用不同的EPCs鑒定方法,檢測不同的免疫表型,所反映的是不同EPCs亞型的數(shù)量變化。②檢測不同類型的腦梗死,不同的病理生理機制導(dǎo)致不同的EPCs數(shù)量變化。③檢測時間點的差異,EPCs處于動態(tài)變化狀態(tài),不同時間點EPCs數(shù)量不一。④正常對照組設(shè)定不同,由于EPCs在不同性別不同年齡段的數(shù)量不同,導(dǎo)致了不同的EPCs數(shù)量變化。⑤不同腦梗死危險因素及相應(yīng)的藥物治療影響循環(huán)EPCs的數(shù)量波動。

        4腦梗死危險因素與循環(huán)EPCs的數(shù)量和功能

        常見腦梗死危險因素有高脂血癥、高血壓、糖尿病、吸煙和動脈粥樣硬化等。這些常見危險因素皆導(dǎo)致循環(huán)EPCs數(shù)量減少和功能下降。但是其具體機制目前尚未明確。最新研究認(rèn)為可能是通過減少EPCs形成、抑制EPCs動員、消耗循環(huán)EPCs、促進EPCs凋亡來減少其數(shù)量;并可通過影響EPCs遷徙、分泌和分化來減弱其功能。

        在高脂血癥中,脂蛋白的紊亂,尤其是高密度脂蛋白降低和低密度脂蛋白升高都能導(dǎo)致循環(huán)EPCs數(shù)量的減少〔21〕,并可影響EPCs的分化能力,致使功能減退〔22〕。Tie等〔23〕發(fā)現(xiàn)氧化低密度脂蛋白抑制磷脂酰肌醇激酶(PI3K)/絲氨酸-蘇氨酸激酶(Akt)信號通路導(dǎo)致EPCs凋亡的發(fā)生。

        在高血壓中,腎素-血管張素-醛固醇系統(tǒng)(RAAS)紊亂導(dǎo)致醛固酮增多,抑制EPCs表面標(biāo)志物之一VEGFR的形成,從而減少EPCs的生成〔24〕。另有研究發(fā)現(xiàn)高血壓促進循環(huán)EPCs降鈣素基因相關(guān)肽的表達(dá)下調(diào),并認(rèn)為該因子表達(dá)的下調(diào)與循環(huán)EPCs的抗氧化能力減弱相關(guān),并導(dǎo)致EPCs早衰〔25〕。而長期高血壓患者電壓門控性氯離子通道(CLC)-3開放數(shù)量持續(xù)上調(diào),并增加細(xì)胞內(nèi)活性氧(ROS)的產(chǎn)生,激活還原型煙酰胺腺嘌噙二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶,從而促進循環(huán)EPCs的凋亡〔25〕。糖尿病所致的高血糖微環(huán)境可改變骨髓EPCs免疫表型的形成,減少骨髓中EPCs生成〔26〕。而且高血糖還可損害EPCs的成熟,致使晚期EPCs數(shù)量減少〔27〕。Saito 等〔28〕發(fā)現(xiàn)糖尿病患者骨髓和外周血中EPCs亞型改變和數(shù)量減少。Li等〔29〕研究表明晚期糖基化終末產(chǎn)物損害EPCs遷徙、黏附和分泌功能。

        吸煙能導(dǎo)致氧化與抗氧化失衡和炎癥反應(yīng)失衡減少EPCs的數(shù)量〔30〕,尤其是吸煙損害全身血管內(nèi)皮細(xì)胞,不斷消耗外周循環(huán)血中的EPCs,并可減少早期EPCs的數(shù)量和黏附功能〔31〕。

        而在動脈粥樣硬化中,雖然其病因不明并且危險因素眾多,但是都使EPCs處于炎癥狀態(tài)。Vemparala等〔32〕發(fā)現(xiàn)動脈粥樣硬化可加速EPCs衰老,使EPCs存活時間縮短,并可以影響EPCs分化能力,致使功能減退。

        上述危險因素都能打破血管內(nèi)皮損害和修復(fù)平衡,加大循環(huán)EPCs消耗。而且它們的病理生理機制相互關(guān)聯(lián),常共同發(fā)病,可能通過多重機制影響循環(huán)EPCs數(shù)量和功能。雖然有較多研究闡述腦梗死危險因素與EPCs數(shù)量和功能的相關(guān)性,但其具體機制仍有待進一步研究。

        5現(xiàn)行研究的局限與不足

        雖然大量實驗研究指出腦梗死后EPCs參與修復(fù)并存在復(fù)雜動態(tài)的數(shù)量變化,但是仍存在較多的局限性和不足。主要為:①缺乏公認(rèn)的特異表型,現(xiàn)行的表面抗原鑒定標(biāo)準(zhǔn)和造血細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞有交叉重疊,導(dǎo)致無法確切鑒定EPCs。②對EPCs及各亞型的功能不甚明了,尚未明確EPCs的生成、動員、遷徙和修復(fù)機制。③幾乎在所有實驗中都未能檢測EPCs的功能。④EPCs與不同類型的腦梗死之間的聯(lián)系未能闡明。

        6展望

        能否應(yīng)用EPCs治療腦梗死和獨立預(yù)測腦梗死的預(yù)后成為當(dāng)前熱點。在治療方面,是否可以減少梗死面積、減輕病灶周圍水腫、具體的治療時間窗、不同亞型EPCs的選擇等成為當(dāng)前研究方向。雖然有學(xué)者證實了其有效性〔33〕,但是關(guān)于其具體機制、作用的持久性、毒副作用和不良反應(yīng)仍有待進一步的研究。在預(yù)測預(yù)后方面,腦梗死后EPCs的數(shù)量變化和預(yù)后的相關(guān)性及數(shù)量與腦梗死嚴(yán)重程度相關(guān)性成為研究重點。腦梗死后EPCs數(shù)量的增減、持續(xù)時間、不同亞型數(shù)量變化差異、與神經(jīng)功能缺損評分相關(guān)性都存在爭議。但是這些問題的解決都有賴于EPCs的確切定義和具體修復(fù)機制的深入研究。

        7參考文獻(xiàn)

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        〔2015-03-07修回〕

        (編輯王一涵)

        基金項目:江西省衛(wèi)生廳科技計劃項目(No.20133013)

        通訊作者:屈新輝(1970-),男,碩士,主任醫(yī)師,碩士生導(dǎo)師,主要從事腦血管病和神經(jīng)康復(fù)研究。

        〔中圖分類號〕R743

        〔文獻(xiàn)標(biāo)識碼〕A

        〔文章編號〕1005-9202(2016)11-2819-03;

        doi:10.3969/j.issn.1005-9202.2016.11.117

        1江西省人民醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科江西省神經(jīng)病學(xué)研究所

        第一作者:王萬松(1988-),男,碩士,主要從事神經(jīng)康復(fù)研究。

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