冠狀動脈粥樣硬化性心臟病(coronary heart disease,CHD)是世界范圍內(nèi)造成死亡的主要原因,并帶來嚴(yán)重的社會經(jīng)濟問題[1]。藥物治療、冠狀動脈搭橋術(shù)(coronary artery bypass graft,CABG)和經(jīng)皮冠狀動脈介入治療(percutaneous coronary intervention,PCI)是目前冠心病治療的“三駕馬車”,其中又以PCI發(fā)展最為迅速[2-3]。但在成功的PCI術(shù)后,支架內(nèi)還會發(fā)生新生內(nèi)膜增生。與血管粥樣硬化的病理生理學(xué)相似,新生內(nèi)膜內(nèi)也會存在伴有巨噬細胞浸潤的慢性炎癥反應(yīng),此病理過程會導(dǎo)致支架內(nèi)再狹窄(in-stent restenosis,ISR)[4]。藥物洗脫支架(drug eluting stent,DES)的發(fā)明顯著降低了ISR的發(fā)生率[5],但是涂層的藥物除了能夠抑制內(nèi)膜增生外,同時也延遲了內(nèi)皮修復(fù)過程,導(dǎo)致晚期支架內(nèi)血栓的形成,造成急性心肌梗死等心血管不良事件,減弱了其抗再狹窄的遠期療效[6]。修復(fù)、改善內(nèi)皮細胞的結(jié)構(gòu)和功能,加速受損血管的再內(nèi)皮化是防止ISR的關(guān)鍵[7]。EPCs(endothelial progenitor cells,EPCs)是內(nèi)皮細胞的前體細胞,其在生理或病理因素刺激下,可從骨髓經(jīng)過增殖、遷移、黏附從而動員到血液中參與損傷血管的修復(fù)。EPCs的合理運用能使冠狀動脈支架術(shù)后血管損傷部位的快速再內(nèi)皮化成為可能,這也是預(yù)防ISR和晚期支架血栓形成的新研究熱點[8]。本研究對內(nèi)皮祖細胞治療ISR的研究進展進行綜述。
ISR是指支架冠狀動脈病變的逐漸再狹窄。造影再狹窄定義為在隨訪血管造影中>50%的管腔直徑狹窄。臨床再狹窄定義為直徑>50%的狹窄和以下之一:復(fù)發(fā)心絞痛,缺血體征,血流儲備分?jǐn)?shù)<0.80,血管內(nèi)超聲檢查的最小橫截面積<4 mm2(左主干<6 mm2),或即使沒有臨床癥狀或體征,管腔直徑減少70%以上[9]。盡管冠狀動脈內(nèi)支架進行了不斷的改進,術(shù)后抗血小板藥物的使用也日趨廣泛與規(guī)范,但PCI術(shù)后ISR的發(fā)生率仍高達12%[10]。ISR的發(fā)生發(fā)展是一個較復(fù)雜的病理過程,是血管局部損傷后的一種修復(fù)反應(yīng), 當(dāng)血管損傷反應(yīng)過度會導(dǎo)致ISR的發(fā)生。ISR的發(fā)病機制主要包括血管內(nèi)皮損傷、血管平滑肌細胞(vascular smooth muscle cell,VSMCs)過度增殖和遷移、炎癥反應(yīng)、血管外基質(zhì)重構(gòu)、新生動脈內(nèi)膜粥樣硬化等[11]。其中血管內(nèi)皮損傷在支架內(nèi)再狹窄發(fā)病機制中占有重要地位。球囊擴張和支架植入引起的摩擦、剪切力等力學(xué)刺激,會破壞血管內(nèi)皮的完整性,使得暴露在血液中的中膜彈力板黏附并激活血小板等血液成分,繼而形成血栓。同時,該過程還會激活炎癥反應(yīng),產(chǎn)生一系列生長因子和細胞因子,導(dǎo)致VSMCs在血管壁增殖并分泌大量胞外基質(zhì),增加內(nèi)膜厚度,從而引起ISR[12]。目前廣泛應(yīng)用的DES所裝載的藥物以及載藥涂層等可能會對內(nèi)皮細胞造成化學(xué)性損傷并引發(fā)炎癥反應(yīng),使血管內(nèi)皮化延遲而導(dǎo)致血栓形成,當(dāng)晚期支架進一步嵌入在血管內(nèi)皮組織中時,也可能會導(dǎo)致晚期血栓和胞外基質(zhì)的沉積,最終導(dǎo)致ISR[13]。一項針對247例ISR病人的回顧性分析顯示,年齡、糖尿病、 第一代DES的使用和升高的基質(zhì)金屬蛋白酶2(MMP-2)水平是以急性冠脈綜合征(ACS)為表現(xiàn)的ISR的重要預(yù)測因子,而阿司匹林、氯吡格雷、腎素-血管緊張素系統(tǒng)(RAS)阻滯劑的使用以及第二代DES的使用減少了ISR所致ACS的發(fā)生[14]。Cheng等[15]在一項對PCI術(shù)后病人進行1年隨訪的臨床試驗中發(fā)現(xiàn),術(shù)后高超敏C-反應(yīng)蛋白水平及高半胱氨酸水平、糖尿病史、冠狀動脈分叉病變是PCI術(shù)后ISR的獨立危險因素。ISR風(fēng)險較高的病人應(yīng)在PCI后接受常規(guī)隨訪和強化藥物治療,以控制風(fēng)險因素并降低ISR。
1997年,Asahara等[16]首次從外周血中通過免疫磁珠法分離了一種CD34均為陽性的單核細胞,因其能夠表達內(nèi)皮細胞的特異性抗原,故命名為血管EPCs。EPCs由骨髓干細胞衍生,在生理或病理因素刺激下,可從骨髓動員到外周血,聚集于血管損傷部位,進一步發(fā)生增殖,然后分化為內(nèi)皮細胞,促進血管的修復(fù)[8]。EPCs作為損傷血管功能性再內(nèi)皮化的重要細胞來源,具有強復(fù)制能力,其在骨髓和其他組織中增殖,在血管損傷時釋放,遷移到損傷部位,然后復(fù)制和成熟,參與內(nèi)皮修復(fù)[17]。同時,EPCs還可以通過旁分泌促血管生成因子來促進管腔直接進入發(fā)芽狀態(tài)的新生血管來調(diào)節(jié)血管生成[18]。EPCs還有早期、晚期之分,早期EPCs主要以分泌功能為主,分泌細胞因子及相關(guān)抗原,而晚期內(nèi)皮祖細胞主要向內(nèi)皮細胞分化,參與內(nèi)皮修復(fù)[19]。
EPCs來源的胞外囊泡(EPCs-EVs)在心血管、糖尿病、腎損傷修復(fù)等領(lǐng)域已得到廣泛關(guān)注[20]。多項研究發(fā)現(xiàn),EPCs既參與血管生成,也參與機體和器官損傷后的血管修復(fù)與新生,在心腦血管疾病、外周血管疾病、腫瘤血管形成及創(chuàng)傷愈合等方面均發(fā)揮重要作用,并為缺血性疾病的治療提供了新思路,EPCs具有廣闊的應(yīng)用前景[21-22]。因此其在心血管疾病中的作用不可忽視。Yang等[23]認(rèn)為具有成骨潛能的EPCs數(shù)量,可以作為預(yù)測冠狀動脈疾病嚴(yán)重程度的新指標(biāo)。
3.1 EPCs捕獲支架 近年來,隨著EPCs的深入研究,通過動員外周血中EPCs到達血管局部并且修復(fù)損傷內(nèi)皮已成為抗ISR的新策略之一,EPCs捕獲支架(endothelial progenitor cell capturing stent,ECS)應(yīng)運而生。ECS在支架表面包被了CD34+抗體,利用CD34+抗體可與EPCs表面抗原結(jié)合的原理,從外周血中捕獲骨髓來源的循環(huán)EPCs,后者逐漸分化為成熟的內(nèi)皮細胞,形成內(nèi)皮細胞層覆蓋支架小梁。EPCs的快速黏附和分化在支架表面上產(chǎn)生新的內(nèi)皮層以加速血管壁的愈合,從而起到預(yù)防新生內(nèi)膜增生和血栓形成的作用[24]。目前,對ECS的有效性及安全性評價的研究越來越多。2016年的一項國際前瞻性臨床研究對1 000例植入ECS的病人進行了1年的隨訪分析,其中49.9%為ACS,年齡34~94(65±11)歲,74%為男性,研究的臨床終點為靶病變失敗(target lesion failure,TLF),定義為心臟死亡、非致命性心肌梗死(myocardial infarction,MI)或靶病變血運重建(target lesion revascularization,TLR)的復(fù)合終點。結(jié)果顯示:研究對象中明確的支架血栓發(fā)生率為0.5%;支架置入術(shù)后9 d無血栓形成。該結(jié)果表明了支架的長期安全性和有效性[25]。2017年,Kalkman等[26]在其研究的基礎(chǔ)上,對不同程度冠狀動脈病變的病人進行研究,結(jié)果再次證實ECS的安全性和有效性。
3.2 EPCs移植 自1997年EPCs被成功分離出來,已經(jīng)明確此類來源于骨髓的祖細胞可以被動員用于促進血管再生,從而可能減輕冠心病或外周血管疾病的組織缺血。而將細胞移植運用到EPCs的研究亦不在少數(shù)。靳文學(xué)等[27]的一項研究將80只冠狀動脈左前降支結(jié)扎的急性心肌梗死(AMI)大鼠模型隨機分為AMI對照組、遠志皂苷元治療組、EPCs移植組、EPCs移植聯(lián)合遠志皂苷元治療組,細胞移植后3周與6周后進行心臟超聲檢查,結(jié)果顯示:遠志皂苷元治療組、EPCs移植組和EPCs移植聯(lián)合遠志皂苷元治療組的心功能和左室舒縮功能較對照組明顯改善,且EPCs移植聯(lián)合遠志皂苷元治療組改善更顯著,EPCs移植組、EPCs移植聯(lián)合遠志皂苷元治療組植入梗死區(qū)的EPCs可以分化為血管內(nèi)皮細胞,EPCs移植聯(lián)合遠志皂苷元治療組的梗死心肌處血管密度較遠志皂苷元治療組、EPCs移植組明顯增高,從而得出結(jié)論:外周血EPCs移植可以顯著改善AMI大鼠心功能,并且在EPCs移植同時予以遠志皂苷元干預(yù)優(yōu)于單獨應(yīng)用EPCs移植,可以起到心肌修復(fù)的協(xié)同作用。劉革銘等[28]運用同樣的造模及研究方法,觀察丹參注射液對EPCs移植治療大鼠AMI的效應(yīng),同樣發(fā)現(xiàn)外周血EPCs移植可顯著改善AMI大鼠的心功能。一項納入4項試驗244例病人的Meta分析顯示,運用干細胞療法治療非缺血性心肌病有可能改善病人的左室射血分?jǐn)?shù)[29]。對于已經(jīng)充分抗心絞痛治療及數(shù)次血運重建(包括CABG及PCI)但仍具有心絞痛的病人,在其心肌內(nèi)移植入自體CD34+細胞或許為可行的選擇。由此進行的ACT34-CMI研究2年結(jié)果顯示,自體CD34+細胞療法可以使心絞痛發(fā)作頻率顯著降低,并且降低非選擇性的難治性心絞痛病人的死亡率[30]。目前,EPCs移植應(yīng)用于ISR的研究尚顯不足,但其對于心功能的改善、心絞痛癥狀的緩解以及心肌細胞的修復(fù)作用讓人們看到了其未來應(yīng)用于治療ISR的可能。
PCI的迅速發(fā)展使得冠心病的治療有了長足發(fā)展,但如何實現(xiàn)PCI術(shù)后受損處血管的快速再內(nèi)皮化,避免ISR及晚期支架內(nèi)血栓形成,是PCI目前面臨的重要問題。EPCs可以在生理或病理因素刺激下,從骨髓經(jīng)過增殖、遷移、黏附從而動員到血液中參與損傷血管的修復(fù),使PCI術(shù)后血管損傷部位的快速再內(nèi)皮化成為可能。EPCs捕獲支架的誕生為PCI的發(fā)展提供了新方向,其有效性及安全性令人鼓舞。EPCs移植技術(shù)的運用也為治療ISR提供了另一個思路,但EPCs的動員、增殖、遷移、分化及歸巢等機制尚存在許多爭議,明確EPCs各個環(huán)節(jié)的作用機制,將EPCs切實有效地應(yīng)用于臨床ISR的治療,還有待于基礎(chǔ)實驗及臨床試驗的進一步深入研究。