内皮祖细胞生物学

  血管内皮祖细胞（endothelialprogenitorcel，EPC）是血管内皮细胞的前体细胞，不仅参与人胚胎血管生成，也参与出生后的血管新生过程及机体、器官损伤后的血管再生与修复，又称血管母细胞（angio-blast）。1997年，Asahara等首次证明循环外周血中存在能分化为血管内皮细胞的前体细胞，并将其命名为血管内皮祖细胞。近年来的研究显示，内皮祖细胞在心脑血管疾病、肿瘤血管形成及创伤愈合等方面均发挥重要作用。
 

  大量胚胎学研究结果表明，造血干细胞（hematopoieticstemcel，HSC）与血管内皮祖细胞来源于共同的祖先———血液血管干细胞（he-mangioblast）。胚胎发育过程中的内皮祖细胞起源于胚外中胚层的卵黄囊血岛。在小鼠胚胎发育模型中，受精卵形成约第7天，卵黄囊的胚外中胚层细胞聚集呈条索或团块状，形成造血岛。这些细胞团结构进一步发生腔隙性变化，血岛周边扁平状的细胞为早期EPC，参与胚胎期血管发生，血岛中央的球形细胞为HSC，可分化成原始血细胞，多个血岛腔隙相互连接成管样结构，形成原始血管床，此过程称为血管生成（vas-culargenesis）。胎儿出生后，EPC主要定居于骨髓，在某些生理、病理状态下可从骨髓释放并进入外周血循环发挥作用。目前研究人员已经从脐血、胚胎肝、外周血、骨髓、脂肪组织、骨骼肌、心脏、血管壁、脾等组织中分离培养出了EPC。
 

  研究发现一些转录因子；酪氨酸激酶受体及其相应的生长因子、黏附分子配体，在EPC分化发育过程中起着非常重要的作用。SCL是参与血液血管干细胞分化的基本的转录因子。小鼠SCL基因无效突变的纯合子引起胚胎死亡，表现为卵黄囊毛细血管内皮形成障碍，早期造血不能发育。AML-1敲除鼠的脑动脉和心脏动脉结构异常，在基质细胞上培养AML-1缺陷鼠来源的胚胎干细胞时无血管结构形成。CREB-结合蛋白（CBP）是一些转录因子如 CREB（cAMP反应序列结合蛋白）、c-Fos、c-Jun、c-Myb的协同因子，CBP纯合突变小鼠在胚胎发育第10.5天（E10.5）死亡，表现为神经管闭合缺陷，血管新生障碍，CBP和Smad蛋白相互作用能调节内皮细胞上转化生长因子-B（TGF-B）和Ets-1表达，显示CBP在EPC分化发育中的重要作用。此外，已发现3个生长因子受体酪氨酸激酶亚家族调节血管内皮发育生长，它们是VEGF受体、Tie和Ephs。VEGFR-2和VEGF是EPC发育分化过程中的最早出现的受体和配体。研究显示VEGFR缺陷鼠在胚胎发育第8.5--9.5天时因缺乏内皮和造血细胞而死亡，flk-1敲除的胚胎干细胞离体不能分化为EPC。胚胎干细胞向内皮细胞分化对VEGF呈剂量依赖性，VEGF浓度增加可增加血液血管干细胞向EPC转化，而相应减少造血干细胞的生成。显示了VEGF在血管内皮发育中的重要作用。VEGFR-1纯合突变鼠也因内皮细胞不能形成管样结构而在胚胎发育第9.5耀10天死亡。Tie-1和Tie-2缺陷的胚胎不能建立血管结构的完整性，分别导致胚胎发育第9.5天和胚胎发育第 13.5天的出血死亡。Tie-2的配体血管形成 1（Ang-1）缺陷鼠也表现为血管生成缺陷，提示Tie受体家族及其配体在EPC发育中参与了复杂的调节作用。Ephs有14个成员，他们的配体ephrin分为两类：ephrin-A（锚型）和ephrin-B（跨膜型）。Ephrin-B和Eph-B相互作用可调节Ang-1和其受体Tie-2的表达，ephrin-B能通过激活整合素的功能促进内皮细胞向细胞外基质成分贴附。基因打靶破坏ephrin-B2基因后可导致卵黄囊血管结构异常，阻碍EPC的发育分化。
 

  目前对于 EPC特异性的细胞表面标志尚不十分明确。研究认为EPC主要有两类［10］：一类是来源于骨髓和刚被动员进入外周循环的早期EPC，表达3种祖细胞分子标志，CD13（AC13）、CD34和血管内皮生长因子受体-2（vascularendothelialgrowthfactorsreceptor-2，VEG-FR-2），而不表达 VE-钙黏素（VE-cadherin）和血管性假血友病因子（vWF因子）；另一类是晚期EPC，即早期EPC释放入外周血循环或经体外培养后逐渐失去CD13等祖细胞特异性标志，并开始表达内皮系的特征性分子标志：如血小板内皮细胞黏附分子-1（CD31）、vWF、VE-钙黏素和内皮型一氧化氮合酶（eNOS）等，同时可吞噬乙酰化低密度脂蛋白（Ac-LDL）和荆豆凝集素（UEA1）。CD34和 VEGFR-2在HSC和 EPC均有表达，此外一些成熟内皮细胞也表达这两个标志。
 

  CD13选择性地表达于早期造血细胞和骨髓、胚胎肝以及外周血的祖细胞，随着细胞的分化成熟，其表达迅速减弱、消失，在成熟内皮细胞不表达。由此可见，EPC的表面标记尚无统一标准，且在不同发育阶段可能表达不同的表面标记。
 

  生理状态下，外周血中EPC数量很少，在某些生理或病理刺激下EPC可被动员入血，发挥功能。研究显示体育锻炼、粒细胞集落刺激因子（G-CSF）、粒巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）、促红细胞生成素（EPO）、雌激素、血管内皮生长因子（VEGF）、基质细胞衍生因子（SDF-1）及他汀类药物等都能增加外周循环中的EPC数量［1-17］。EPC的动员是一个复杂的动力学过程，具体分子机制还不是很清楚，但有研究显示磷脂酰肌醇3激酶（PI3K）和蛋白激酶B（Akt）通路的激活在EPC动员中发挥重要作用。已知PI3K/Akt通路调节细胞存活及NO的产生。研究证明他汀类药物能通过激活这一通路而增加 EPC的动员、增殖、迁移、存活。PI3K/Akt通路的激活也参与了EPO、雌激素、体育锻炼动员EPC的作用。Ackah等人发现在Akt1敲除鼠中缺血及VEGF都不能诱导EPC动员，这进一步反证了PI3K/Akt通路在EPC动员中发挥着极其重要的作用。除了各种细胞因子的作用，细胞外基质的重建也是EPC动员的关键步骤。该过程由基质金属蛋白酶-9（MMP9）介导，活化MMP-9使骨髓间质细胞膜结合型cKit配体脱离细胞成为可溶性cK-it配体，之后cKit阳性干祖细胞，包括血液血管干细胞由骨髓动员至外周血活化增殖。EPC动员后迁移到组织缺血或内皮损伤部位，黏附、结合到受损血管的过程称为EPC归巢。目前对于EPC归巢的机制了解的还不太清楚，已知一些细胞因子和趋化因子参与了这一过程如VEGF、SDF-1。缺血损伤部位二者表达增加，SDF-1通过与 EPC表面的受体CXCR4结合促进EPC归巢，从而促进血管新生。