黃清江 綜述，王 波 審校

Notch信號通路在脂肪源性間充質干細胞向血管內皮細胞分化中的作用研究進展

黃清江 綜述，王 波 審校

（遵義醫(yī)學院附屬醫(yī)院整形外科 貴州 遵義 563000）

脂肪源性間充質干細胞（Adipose derived mesenchymal stem cells，ADMSC）具有干細胞的特性，能在體內及體外分化成血管內皮細胞并參與血管形成，在內皮細胞形成血管的過程中，血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）通過VEGF信號通路起著重要的調控作用，Notch信號通路是VEGF信號通路的下游通路，研究顯示Notch信號通路在血管形成過程中發(fā)揮著至關重要的調控作用。本文對Notch信號通路在ADMSC向血管內皮細胞分化中的研究做一綜述。

脂肪源性間充質干細胞；血管內皮細胞；Notch信號通路；血管新生

新的血管生成及血液循環(huán)的重建是組織移植成功的關鍵因素之一。國內外有關研究表明間充質干細胞在適當?shù)臈l件下可被誘導分化成內皮細胞，可以在體外及體內參與血管的生成[1-3]。在種類眾多的間充質干細胞中，脂肪源性間充質干細胞具有脂肪來源豐富、分離方式簡單、易于培養(yǎng)的特點，并具有分化潛能多向、傳代后性能穩(wěn)定等優(yōu)勢[4-6]，目前與ADMSC密切相關的移植技術已應用于臨床，因此ADMSC具有重大的臨床價值和應用前景[7-8]。

1 脂肪源性間充質干細胞與血管內皮細胞的關系

脂肪源性間充質干細胞(ADMSC)是來源于中胚層并廣泛存在于脂肪組織中的干細胞[9]，這一類型的干細胞原代具有異質性，原代干細胞大部分來于源間葉細胞，只有極少數(shù)來源于外周細胞、內皮細胞以及平滑肌細胞。經過多次傳代以后，細胞得到純化變?yōu)橥|性，并具有干細胞的特性。在適當?shù)臈l件下可被誘導分化成為血管內皮細胞、脂肪細胞、肌細胞、軟骨細胞、神經細胞和牙周細胞等，其分化潛能具有多向性[10-11]。

國外學者Planat-Benard等通過在體外加入血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）和干細胞生長因子（stem cell growth factr，SCGF）培養(yǎng)ADMSC，實驗表明ADMSC可分化為具有血管內皮細胞表型細胞，并可形成類血管網結構的能力[12]。Cao等研究顯示ADMSC在VEGF與成纖維細胞增長因子（basic fibroblast growth factor，bFGF）誘導下也能夠分化成有功能的血管內皮細胞[13]，兩者均在動物實驗中取得良好的效果。管利東[14]等進一步證實，人脂肪間充質干細胞(human adipose-derived mesenchymal stem cells,hADSCs)同樣具有向血管內皮細胞分化的能力。同時，人脂肪間充質干細胞還能夠分泌多種促血管生成的因子, 如：VEGF（血管內皮生長因子）、TGF-β（轉化生長因子β)、HGF（肝細胞生長因子）、EGF（表皮生長因子）等，具有促進血管形成的作用。

2 血管新生的基本過程

血管的新生依據血管形成中內皮細胞來源的不同可分為兩種：其一為血管的發(fā)生（Vasculogenesis），這一現(xiàn)象主要出現(xiàn)在胚胎發(fā)育時期，內皮祖細胞分化為血管內皮細胞，進而增殖形成有功能的管腔，新生內皮管腔與周細胞、血管平滑肌細胞相互作用而共同形成新血管[15]，這種血管的形成是由中胚層的成血管細胞發(fā)育而來，其二為血管的生成（Angiogenesis），這種方式的血管形成是建立在己經存在的微血管基礎上，血管內皮細胞通過出芽、套疊、重塑等方式而形成新的血管。血管生成以出芽方式最為常見,血管內皮細胞原代基底膜經蛋白酶水解降解后,內皮細胞通過趨化、遷移,進而增殖形成有功能的管腔，通過對基質重塑以及對血管平滑肌細胞的包繞，新生血管間相互吻合最終形成血管網[16]。血管形成的調控機制內容龐大且復雜，但VEGF與之受體即VEGFR在血管的新生中所起的關鍵作用已得到普遍認同。越來越多的研究表明，在VEGF和VEGFR調控新生血管的過程中，Notch信號通路起著重要的調控作用[17]。

3 Notch信號通路的概述

最早發(fā)現(xiàn)Notch基因是在果蠅體內，該基因部分功能的缺陷可導致在其翅膀的邊緣形成缺口。針對這一現(xiàn)象人們在后續(xù)的研究中對其受影響的相關信號通路稱為Notch信號通路。Notch信號通路廣泛存在于動物體中，在細胞生理或病理情況下的分化、增殖以及凋亡等一系列過程中有著至關重要的作用[18-19]。哺乳動物具有Notchl、Notch2、Notch3、Notch4 此4種Notch受體,哺乳動物中具有5個Notch配體:Dleta-like配體3個即D111、D113、Dll4,Serrate-like配體2個即Jagged1、Jagged2。相關研究顯示Notch1在Notch信號通路中調控血管形成和新生的過程中較其他3種Notch受體更具有重要意義[20-21]。在5種Notch配體中,有研究發(fā)現(xiàn)Dll4具有內皮細胞的唯一特異性表達[22],它是血管生長發(fā)育中重要的調節(jié)因子之一，其主要存在于胚胎和成熟組織的血管內皮細胞內，通過與相鄰細胞上的相關受體（Notch1或Notch4）相互作用而啟動細胞內信號的傳遞，從而達到對血管新生過程的調節(jié)[23]。由此可見Notch1 和Dll4 與血管新生的關系極為密切。

4 Notch信號通路與血管新生的機制

在血管的生成與血管發(fā)生的過程中，除受VEGF、PDGF（血小板衍生生長因子）等促血管生成的細胞因子影響外，Notch等信號通路亦擔當十分重要的角色[24]。Koo[25]等研究發(fā)現(xiàn)當Notch信號通路發(fā)生突變時，可導致動脈血管特異性缺失, 滅活鼠類Rbpsuh基因或轉錄因子Hey1、Hey2, 亦可嚴重破壞動脈重塑能力、引起血管破裂以及動脈標記的明顯減少；Fischer[26]等在等在基因敲除Notch1或Notch4 的小鼠與Jagged1、Notch1 基因缺失的研究中，也觀察到動脈標記表達缺失、大動脈缺損等與上述相似的結[27]。相關的研究結果提示，由配體DLL4所介導的Notch信號通路在動脈內皮細胞的表達上體現(xiàn)出特異性,與靜脈系統(tǒng)相比較,Notch信號通路影響動脈系統(tǒng)分化的作用或許更明顯[28-29]；在動脈發(fā)育過程中,Notch信號通道可抑制動脈向靜脈表型的逆轉分化。EphrinB2（一種小分子跨膜蛋白）是動脈的一種特異性標志物,其受體EphB4僅表達于靜脈系統(tǒng)中[30]。在有關斑馬魚的研究中發(fā)現(xiàn)mindbomb基因突變導致Notch信號破壞，可使ephrinB2等動脈特異性標記的丟失，同時，該突變還導致EphB4在發(fā)生突變的動脈細胞上表達；相反,當Notch信號通路被異常激活時可抑制EphB4，可導致靜脈血管增加了更多的動脈樣分子特征[31,21]。在血管發(fā)育過程中，內皮細胞在Notch等信號通路調控下有序的分化形成合適數(shù)量及大小的動靜脈血管，Notch信號通路的異常改變將使血管向動脈和靜脈病理表型分化，導致動脈和靜脈畸形的發(fā)生[32]。

有研究顯示DLL1配體是調節(jié)成體內皮細胞分化成動脈過程中最關鍵的因子之一，其調節(jié)作用主要局限在動脈內皮細胞上。在缺血環(huán)境下的血管新生中,Dll1的表達顯著增加,Dll1等位基因丟失會導致Notch信號通路的激活受阻，并能觀察到動脈內皮細胞特異性標志ephrinB2的表達減少；在細胞培養(yǎng)中,Dll1因VEGF-A和FGF-2的作用表達上調,可由ephrin-B2來控制血管內皮細胞的生長[33]。在視網膜及其他組織的動脈內皮細胞內Notch配體Dll4表達顯著[34]。敲除Dll4基因得小鼠將出現(xiàn)動脈標記表達缺失、大動脈缺損, 可推斷Notch 配體DLL1參與了這些血管的形態(tài)形成[27]。綜上所述，Notch信號通路對血管的新生、血管平滑肌細胞分化、動脈以及靜脈的分化等方面均具有重要的調控功能[18,24]。

5 Notch/D114信號通路與VEGF在血管新生的關系

在血管新生過程中，血管內皮細胞在VEGF等促血管發(fā)生因子誘導下向其遷移，然后血管內皮萌發(fā)分支形成管腔。若所有的內皮細胞全向促血管發(fā)生因子遷移，那么新生血管將會因無管腔而成為無效血管。若要生成有效血管，那么部分內皮細胞需轉化為頂端細胞，不發(fā)生轉化的內皮細胞則為莖細胞。由頂端細胞引領莖細胞而形成血管腔，成為有效血管以實現(xiàn)功能[35]。相關研究顯示[36-38]血管新生的過程是由Notch/D114信號通路與VEGF共同參與和調控而完成的。VEGF可以誘導動脈內皮細胞中D114 和其受體Notch1表達，但內皮細胞中D114的過度表達可以減弱VEGF誘導細胞增殖遷移的效力[18,36]。由此可見VEGF 對D114是正向調節(jié)因素，而D114對VEGF 信號是負向調節(jié)因素。Suchting S[39]等研究發(fā)現(xiàn)頂端細胞的形成由Notch/D114信號通路調控，減弱Notch信號將導致頂端細胞數(shù)目增加、絲狀偽足延長以及血管分支數(shù)量增加。反之，通過對VEGF功能的抑制將會減弱Dll4的表達與血管的萌發(fā)?？傊?，VEGF為血管新生過程中的正向調控因子，誘導Dll4表達而啟動Notch/D114信號通道作為負反饋調控因素，通過其相互調節(jié)能夠有效的控制血管分支過量形成[40]，從而保證了正常的血管萌芽和血管網絡的構建。

6 小結與展望

ADMSC具有干細胞的特性，已成為血管等組織工程的種子細胞。由于ADMSC來源豐富、易于分離及培養(yǎng)、分化潛能多向且性能穩(wěn)定，受到國內外學者的關注，大量關于ADMSC與疾病治療的動物實驗及臨床實驗都在不斷進行，并取得了一定成果。在ADMSC分化成內皮細胞并形成血管的過程中，Notch信號通路起著重要的調控作用,尤其是D114/ Notch信號與VEGF在血管生成過程中的作用是目前研究的熱點,但研究主要是針對動物胚胎時期及腫瘤血管形成方面，相對而言組織移植血管再生方面報道較少。盡管腫瘤血管生成與組織移植血管再生的過程中有著眾多相似之處,但根本的區(qū)別在于：腫瘤血管的生成是血管的異化使局部環(huán)境產生惡性變化，Notch信號通路在腫瘤血管形成過程中的激活通常是異常的，可導致腫瘤內部無效血管網密度持續(xù)增大，不能直接增加血液灌注；而組織移植血管的再生則是在Notch等信號通路的調控下，內皮細胞有序的增殖、分化、遷移及動靜脈正確的選擇表達，生成有功能的血管，有利于改善組織移植后局部血供情況。通過進一步對脂肪源性間充質干細胞向血管內皮細胞分化的研究，相信在組織移植、缺血性疾病的治療及自體脂肪填充等美容整形方面能取得重大進展。

[1]Mihaela Culmes,Hans-Henning Eckstein,Rainer Burgkart,et al.Endothelial differentiation of adipose-derived mesenchymal stem cells is improved by epigenetic modifying drug BIX-01294[J].Eur J Cell Biol,2013,92(2):70-79.

[2]Alonso-Alonso ML,Srivastava GK.Current focus of stem cell application in retinal repair[J].World J Stem Cells,2015,7(3):641-648.

[3]張亞,周云,朱璟晶,等.脂肪干細胞分化成血管內皮細胞前后miRNA的差異表達[J].江蘇醫(yī)藥,2015,41(8): 880-882.

[4]尚志剛,郭瓊,李甜,等.人脂肪干細胞的培養(yǎng)及鑒定[J].中國美容醫(yī)學,2015,24(8):34-37.

[5]Francesco De ,Giulia Ricci,Francesco D'Andrea,et al.Human Adipose Stem Cells: From Bench to Bedside[J].Tissue Eng Part B Revs,2015,21(6):572-584.

[6]Dimova I,Hlushchuk R,Makanya A,et al. Inhibition of Notch signaling induces extensive intussusceptive neo-angiogenesis by recruitment of mononuclear cells[J].Angiogenesis,2013,16(4):921-937.

[7]劉乃軍,王艷.濕性脂肪干細胞輔助自體顆粒脂肪移植術臨床觀察[J].2012,21(11):1906-1909.

[8]Xueting LIU,Xiaoliang ZHI, Chunyu BAI,et al.A Review on the Biological Characteristics and Secretory Functions of Adipose-derived Mesenchymal Stem Cells[J].Agricult Sci Technol,2016,17(6):1331-1335.

[9]陳學敏,張獻清,文凡,等.間充質干細胞的臨床研究[J].臨床輸血與檢驗,2015,17(4):381-384.

[10]劉剛強,劉毅.脂肪間充質干細胞在脂肪組織工程中的研究現(xiàn)狀[J].中國美容整形外科雜志,2014,25(11): 685-689.

[11]龔婷,賈素潔,張畢奎.內皮祖細胞生物學特性及其進展[J].現(xiàn)代生物醫(yī)學進展,2012,12(21):4193-4196.

[12]Planat-Benard V,Silvestre J S,Cousin B,et a1.Plasticity of human adipose lineage cells toward endothelial cells: Physiological and therapeutic perspectives[J].Circulation,2004,109(5):656-663.

[13]Cao Y,Sun Z,Liao L,et al.Human adipose tissuc-derved stem cells differentiate into endothelial cells in vitro and improve postnatal neovascularization in vivo[J].Biochem Biophys Res Commun,2005,332(2): 328-333.

[14]管利東,李紹青,王韞芳,等.人脂肪間充質干細胞體外血管內皮細胞分化[J].科學通報,2006,51(13):1536-1540.

[15]Vandekeere S,Dewerchin M,Carmeliet P.Angiogenesis Revisited: An Overlooked Role of Endothelial Cell Metabolismin Vessel Sprouting[J].Microcirculation,2015,22(7):509-517.

[16]Dimova I,Hlushchuk R,Makanya A,et al.Inhibition of Notch signaling induces extensive Intussusceptive neo-angiogenesis by recruitment of mononuclear cells[J].Angiogenesis,2013,16(4):921-937.

[17]鄒宇輝,岳志健.血管生成中血管生成中DLL4/Notch信號通路的作用及其與VEGF、NO的關系[J].廣東醫(yī)學,2014,32(8):1082-1084.

[18]王拯,張莛蔚,韓向龍.Notch信號通路調控下的血管形成[J].中國組織工程研究,2015,19(46):7498-7503.

[19]張映林,周世驥,李生偉.VEGF和Notch通路在肝癌血管形成中的作用[J].生理科學進展,2014,45(3):205-208.

[20]李萍,辛彥.Jagged1/Notch通路與腫瘤血管生成的研究進展[J].現(xiàn)代腫瘤醫(yī)學,2013,21(7):1645-1648.

[21]Murtas D,Piras F,Minerba L,et al.Activated Notch1 expression is associated with angiogenesis in cutaneous melanoma[J].Clin Exp Med,2015,15(3):351-360.

[22]Eelen G,de Zeeuw P,Simons M,et al.Endothelial Cell Metabolismin Normal and Diseased Vasculature[J]. Circ Res,2015,116(7):1231-1244.

[23]Zhang JF,Chen Y,Qiu XX,et al.The vascular delta-like ligand-4 (DLL4)-Notch4 signaling correlates with angiogenesis in primary glioblastoma:an immunohistochemical study[J].Tumour Biol, 2016,37(3):3797-3805.

[24]Dimova I,Hlushchuk R, Makanya A,et al.Inhibition of Notch signaling induces extensive Intussusceptive neo-angiogenesis by recruitment of mononuclear cells[J].Angiogenesis,2013,16(4):921-937.

[25]Koo BK,Lim HS,Song R,et al.Mind bomb1 is essential for generating functional Notch ligands to activate Notch[J].Development,2005,132 (15):3459-3470.

[26]Fischer A,Schumacher N,Maier M,et al.The Notch target genes Hey1 and Hey2 are requi-red f or embryonic vascular development[J].Genes Dev,2004,18(8):901-911.

[27]Krebs LT,Shutter JR,Tanigaki K,et al.Haploinsufficient lethality and formation of art-eriovenous malformations in Notch pathwaymutants[J].Genes Dev,2004,18(20):2469-2473 .

[28]卿愷,陳芳源.VEGF和Notch信號通路在血管形態(tài)發(fā)生中的作用及其相互調節(jié)[J].國際輸血及血液學雜志, 2013, 36(1):89-92.

[29]Siekmann AF,Lawson ND.Notch signalling limits angiogenic cell behaviour in developing zebrafish arteries[J]. Nature,2007,445(7129):781-784.

[30]劉虎仙,雷永紅,韓巖.Notch信號通路在組織血管化中的作用[J].中國美容醫(yī)學,2015,24(8):83-86.

[31]Chenzi Yang,Yuanyuan Guo,Caroline C,et al.Vascular endothelial growth factor-A inhibits EphB4 and stimulates delta-like ligand 4 expression in adult endothelial cells[J].J Surg Res, 2013,183(1):478-486.

[32]Limbourg A,Ploom M,El ligsen D,et al.Notch ligand Delta-like1 is essent ial for pos tnat al arteriogenesis [J].Circ Res,2007,100(3):363-371.

[33]Hells tr? M,Ph ng LK,H ofmann JJ,et al.Dll4 signalling through Notch1 regulates formation of tip cells during angiogenesis[J]. Nature,2007,445(7129):776-780.

[34]Dou GR,Wang L,Wang YS,et al.Notch signaling in ocular vasculature development and diaeases[J].Mol Med,2012,10(18):47-55.

[35]李文,李長生.VEGF-Notch信號通路與血管再生的關系[J].山東醫(yī)藥,2014,54(13):83-85.

[36]Gerhardt H,Golding M,Fruttiger M,etal.VEGF guides aniogenic sprouting utilizing endothelial tip ceall filopodia[J].J Cell Biol,2003,161(6):1163-1177.

[37]Xi Ye,Yassir Abou-Rayyah,Joyce Bischoff,et al.Altered ratios of pro- and anti-angiogenic VEGF-A variants and pericyte expression of DLL4 disrupt the vascular maturation in infantile haemangioma[J]. Pathol,2016,239(2):139-1551.

[38]Zhang J1,Ye J,Ma D,et al.Cross-talk between leukemic and endothelial cells promotes angiogenesis by VEGF activation of the Notch/Dll4 pathway[J].Carcinogenesis,2013,34(3):667-677.

[39]Suchting S,Freitas C,le Noble F,et al.The Notch ligand Deltalike4 negatively regulates endothelial tip cell formation and vessel branching[J].Proc Natl Acad Sci U S A,2007,104(9):3225-3230.

[40]張映林,周世驥,李生偉.VEGF和Notch通路在肝癌血管形成中的作用[J].生理科學進展,2014,45(3):205-208.

編輯/張惠娟

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本刊編輯部

Research Progress of Notch Signaling Pathway in Differentiation of Adipose Derived Mesenchymal Stem Cells into Vascular Endothelial Cells

HUANG Qing-jiang,WANG Bo
(Department of Plastic Surgery,Aff i liated Hospital of Zunyi Medical College,Zunyi 563000,Guizhou,China)

Adipose derived mesenchymal stem cells (Adipose derived mesenchymal stem cells, ADMSC) have the characteristics of stem cells, Which can differentiate into vascular endothelial cells to participate in angiogenesis in vivo and in vitro, vascular endothelial growth factor (vascular endothelial, growth factor, VEGF) via VEGF pathway plays an important role in the process of vascular endothelial cells forming blood vessel, the notch signaling pathway is downstream of the VEGF signaling pathway, studies show that notch pathway plays a crucial role in the process in the formation of blood vessels. In this paper, we reviewed the research of Notch signaling pathway in the differentiation of ADMSC into vascular endothelial cells.

adipose derived mesenchymal stem cells;vascular endothelial cells;Notch signaling pathway;angiogenesis

R331.2

A

1008-6455（2017）05-0126-04

2017-01-15

2017-04-02

王波，男，遵義醫(yī)學院附屬醫(yī)院整形外科，主任醫(yī)師，教授，碩士生導師；主要研究方向：創(chuàng)傷修復； E-mail:wb1964200@sina.com