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(jìn)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?？梢姡壳叭匀浑y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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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)

1Asahara T,Murohara T,Sullivan A,etal.Isolation of putative progenitor endothelial cells for angiogenesis 〔J〕.Science,1997;275(5302):964-6.

2Shen L,Gao Y,Qian J,etal.A novel mechanism for endothelial progenitor cells homing:the SDF-1/CXCR4-Rac pathway may regulate endothelial progenitor cells homing through cellular polarization 〔J〕.Med Hypotheses,2011;76(2):256-8.

3Peichev M,Naiyer AJ,Pereira D,etal.Expression of VEGFR-2 and AC133 by circulating human CD34+cells identifies a population of functional endothelial precursors 〔J〕.Blood,2000;95(3):952-8.

4Masuda H,Alev C,Akimaru H,etal.Methodological development of a clonogenic assay to determine endothelial progenitor cell potential〔J〕.Circ Res,2011;109(1):20-37.

5Medina RJ,O′Neill CL,O′Doherty TM,etal.Myeloid angiogenic cells act as alternative M2 macrophages and modulate angiogenesis through interleukin-8 〔J〕.Mol Med,2011;17(9-10):1045-55.

6Medina RJ,O′Neill CL,Sweeney M,etal.Molecular analysis of endothelial progenitor cell(EPC)subtypes reveals two distinct cell populations with different identities 〔J〕.BMC Med Genomics,2010;3:18.

7Dome B,Timar J,Ladanyi A,etal.Circulating endothelial cells,bone marrow-derived endothelial progenitor cells and proangiogenic hematopoietic cells in cancer:from biology to therapy〔J〕.Crit Rev Oncol Hematol,2009;69(2):108-24.

8Masouleh BK,Baraniskin A,Schmiegel W,etal.Quantification of circulating endothelial progenitor cells in human peripheral blood:establishing a reliable flow cytometry protocol 〔J〕.J Immunol Meth,2010;357(1-2):38-42.

9Jie KE,Goossens MH,van Oostrom O,etal.Circulating endothelial progenitor cell levels are higher during childhood than in adult life 〔J〕.Atherosclerosis,2009;202(2):345-7.

10Kushner EJ,MacEneaney OJ,Weil BR,etal.Aging is associated with a proapoptotic endothelial progenitor cell phenotype 〔J〕.J Vasc Res,2011;48(5):408-14.

11Rousseau A,Ayoubi F,Deveaux C,etal.Impact of age and gender interaction on circulating endothelial progenitor cells in healthy subjects 〔J〕.Fertil Steril,2010;93(3):843-6.

12Yang Z,Xia WH,Su C,etal.Regular exercise-induced increased number and activity of circulating endothelial progenitor cells attenuates age-related decline in arterial elasticity in healthy men 〔J〕.Int J Cardiol,2013;165(2):247-54.

13O′Toole TE,Hellmann J,Wheat L，etal.Episodic exposure to fine particulate air pollution decreases circulating levels of endothelial progenitor cells 〔J〕.Circ Res,2010;107(2):200-3.

14Tsai TH,Chai HT,Sun CK,etal.Obesity suppresses circulating level and function of endothelial progenitor cells and heart function 〔J〕.J Transl Med,2012;10:137.

15Tsai NW,Hung SH,Huang CR,etal.The association between circulating endothelial progenitor cells and outcome in different subtypes of acute ischemic stroke 〔J〕.Clin Chim Acta,2014;427:6-10.

16Woywodt A,Gerdes S,Ahl B,etal.Circulating endothelial cells and stroke:influence of stroke subtypes and changes during the course of disease 〔J〕.J Stroke Cerebrovasc Dis,2012;21(6):452-8.

17Navarro-Sobrino M,Rosell A,Hernandez-Guillamon M,etal.Mobilization,endothelial differentiation and functional capacity of endothelial progenitor cells after ischemic stroke 〔J〕.Microvasc Res,2010;80(3):317-23.

18Paczkowska E,Golab-Janowska M,Bajer-Czajkowska A,etal.Increased circulating endothelial progenitor cells in patients with haemorrhagic and ischaemic stroke:the role of endothelin-1 〔J〕.J Neurol Sci,2013;325(1-2):90-9.

19Bogoslovsky T,Chaudhry A,Latour L,etal.Endothelial progenitor cells correlate with lesion volume and growth in acute stroke 〔J〕.Neurology,2010;75(23):2059-62.

20Chen J,Jin J,Song M,etal.C-reactive protein down-regulates endothelial nitric oxide synthase expression and promotes apoptosis in endothelial progenitor cells through receptor for advanced glycation end-products 〔J〕.Gene,2012;496(2):128-35.

21Rossi F,Bertone C,Montanile F,etal.HDL cholesterol is a strong determinant of endothelial progenitor cells in hypercholesterolemic subjects 〔J〕.Microvasc Res,2010;80(2):274-9.

22Zhang X,Mao H,Chen JY，etal.Increased expression of microRNA-221 inhibits PAK1 in endothelial progenitor cells and impairs its function via c-Raf/MEK/ERK pathway 〔J〕.Biochem Biophys Res Commun,2013;431(3):404-8.

23Tie G,Yan J,Yang Y，etal.Oxidized low-density lipoprotein induces apoptosis in endothelial progenitor cells by inactivating the phosphoinositide 3-kinase/Akt pathway 〔J〕.J Vasc Res,2010;47(6):519-30.

24Ladage D,Schutzeberg N,Dartsch T，etal.Hyperaldosteronism is associated with a decrease in number and altered growth factor expression of endothelial progenitor cells in rats 〔J〕.Int J Cardiol,2011;149(2):152-6.

25Zhou Z,Peng J,Wang CJ，etal.Accelerated senescence of endothelial progenitor cells in hypertension is related to the reduction of calcitonin gene-related peptide 〔J〕.J Hypertens,2010;28(5):931-9.

26Loomans CJ,van Haperen R,Duijs JM，etal.Differentiation of bone marrow-derived endothelial progenitor cells is shifted into a proinflammatory phenotype by hyperglycemia 〔J〕.Mol Med,2009;15(5-6):152-9.

27Lombardo MF,Iacopino P,Cuzzola M，etal.Type 2 diabetes mellitus impairs the maturation of endothelial progenitor cells and increases the number of circulating endothelial cells in peripheral blood 〔J〕.Cytometry A,2012;81(10):856-64.

28Saito H,Yamamoto Y,Yamamoto H.Diabetes alters subsets of endothelial progenitor cells that reside in blood,bone marrow,and spleen 〔J〕.Am J Physiol Cell Physiol,2012;302(6):C892-901.

29Li H,Zhang X,Guan X，etal.Advanced glycation end products impair the migration,adhesion and secretion potentials of late endothelial progenitor cells 〔J〕.Cardiovasc Diabetol,2012;11(5):1-10.

30Mandraffino G,Sardo MA,Riggio S，etal.Smoke exposure and circulating progenitor cells:evidence for modulation of antioxidant enzymes and cell count 〔J〕.Clin Biochem,2010;43(18):1436-42.

31Puls M,Schroeter MR,Steier J，etal.Effect of smoking cessation on the number and adhesive properties of early outgrowth endothelial progenitor cells 〔J〕.Int J Cardiol,2011;152(1):61-9.

32Vemparala K,Roy A,Bahl VK，etal.Early accelerated senescence of circulating endothelial progenitor cells in premature coronary artery disease patients in a developing country-a case control study 〔J〕.BMC Cardiovasc Disord,2013;13(13):104.

33Nakamura K,Tsurushima H,Marushima A，etal.A subpopulation of endothelial progenitor cells with low aldehyde dehydrogenase activity attenuates acute ischemic brain injury in rats 〔J〕.Biochem Biophys Res Commun,2012;418(1):87-92.

〔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。