腦梗死患者循環(huán)內(nèi)皮祖細胞的研究進展

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)變化與造血干細胞和內(nèi)皮細胞有交叉〔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、造血干細胞和血管內(nèi)皮細胞表面選擇性表達。CD133是一種膽固醇結(jié)合糖基化跨膜多肽，在EPCs和造血干細胞表面選擇性表達。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表達著不同的免疫表型，目前認(rèn)為：CD34+、 CD133+和VEGFR2+為早期EPCs，CD133+在細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)皮細胞〔6〕。

關(guān)于EPCs的鑒定存在爭議，目前主要依據(jù)細胞形態(tài)和免疫表型鑒定。EPCs是從不成熟的造血細胞到接近成熟的內(nèi)皮細胞這一過程中處于不同分化階段的一群細胞〔7〕，EPCs細胞形態(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表達特定的表面抗原，EPCs共表達造血干細胞和成熟內(nèi)皮細胞表面抗原，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，易與上述兩種細胞混淆。在一些研究中EPCs通過體外細胞培養(yǎng)鑒定，其優(yōu)點在于可對細胞數(shù)量有效計數(shù)，能動態(tài)觀察細胞的分化能力。但體外培養(yǎng)環(huán)境異于人體內(nèi)環(huán)境，且細胞形態(tài)的動態(tài)變化和細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)肽的表達下調(diào)，并認(rèn)為該因子表達的下調(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)和造血細胞、內(nèi)皮細胞有交叉重疊，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。

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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。