循环血管内皮祖细胞对血管修复作用的研究进展
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内皮祖细胞在心脑血管疾病治疗中的应用*袁红丰 裴雪涛(军事医学科学院输血研究所,北京100850)摘要 骨髓、外周血和脐血来源的内皮祖细胞取材和动员方便,能在体外扩增并能定向分化成功能性内皮细胞,在修复心肌梗死患者的心脏,治疗临床肢体缺血、冠状动脉疾病、脑中风,改善糖尿病患者的血管形成能力,定向抑制肿瘤血管生成,以及作为基因治疗导向载体和靶细胞等方面,具有广阔的应用前景。
关键词 内皮祖细胞;心脑血管疾病治疗;血管再生学科分类号 Q462 尽管心血管医学取得了许多突破性的进展,但心脑血管疾病仍是严重威胁人类健康的罪魁祸首之一。
2001年9月1日世界心脏联合会在斯德哥尔摩举行的欧洲心脏病学学会上宣布,目前全世界每死亡3个人,其中就有1个人的死因是心脑血管疾病。
实验资料表明,骨髓、外周血和脐血中存在能分化为内皮细胞并参与血管新生的内皮祖细胞(endothelial pr ogenitor cells,EPC)。
因为EPC在血管再生和心脑血管疾病治疗中具有广阔的应用前景,所以其自发现之日起即受到研究者的普遍关注。
一、内皮祖细胞的生物学特性从骨髓、外周血和脐血中刚分离出来的细胞是圆形小细胞,其中含有内皮祖细胞,体外培养后贴壁形成一层梭形内皮祖细胞,最后才变成成熟的梭形内皮细胞。
用共聚焦激光扫描显微镜和扫描电镜可观察到血管移植物表面CD34+/KDR+内皮祖细胞经历了从球形经过阿米巴样的形态最终变成扁平细胞的过程。
内皮祖细胞与成熟内皮细胞都具有一些相同的表面标志,包括CD34、KDR(即flk-1,又称VE GFR-2)、Tie-1、Tie-2和VE-钙粘素(vascular endothelial cad-herin),所以不能用这些标志来区分这两种细胞。
从循环血中区分开这两种细胞更困难,因为造血干/祖细胞也具有上述表面标志。
CD133,即AC133,是一个新发现的造血干/祖细胞的表面标志。
实验证实分化成熟的内皮细胞不表达CD133(Peichev.2000)。
内皮祖细胞的信号通路调控内皮祖细胞(endothelial progenitor cells,EPC)是内皮细胞的前体细胞。
骨髓中的EPC能够被动员到外周循环,归巢到缺血区域或者血管损伤部位,并通过自身增殖、迁移和粘附于受损血管网分化为功能性内皮细胞,从而促进受损血管的再内皮化。
在此过程中,许多生理或病理因素对EPC的生物学特性产生了不同程度的有利或不利作用。
而调节EPC增殖或分化的机制以及引起EPC动员和归巢的信号通路是近期国内外研究热点。
因此本文就调节EPC的几条信号通路的研究现状作一综述。
标签:内皮祖细胞;信号通路;调控血管内皮受到损伤后,内皮祖细胞(endothelial progenitor cells,EPC)能够被动员到外周循环,归巢到缺血区域或者血管损伤部位,并通过自身增殖、迁移并粘附于受损血管网分化为功能性内皮细胞,从而促进受损血管的再内皮化。
在此过程中,很多因素如细胞因子、炎症介质、生理因素、病理因素及药物对EPCs 的增殖、凋亡、分化、迁移、粘附及成血管功能等生物学特性产生了有利或不利的作用。
本文就内皮祖细胞的信号通路调控做一综述。
1 PI3K-Akt信号通路磷脂酰肌醇3激酶(phosphatidylinositol 3 kinase,PI3K)由一个催化亚基p110和一个调节亚基p85构成。
PI3K通过两种方式被激活:一种是与具有磷酸化酪氨酸残基的G蛋白偶联受体和(或)蛋白酪氨酸激酶受体相互作用,引起二聚体构象改变而被激活;另一种是通过Ras和PI3K的催化亚单位p110直接结合导致PI3K的活化。
PI3K活化后在质膜上产生第二信使PIP3,PIP3与细胞内信号蛋白Akt,也即蛋白激酶B(protein kinase B,PKB)和磷脂酰肌醇依赖的蛋白激酶PDK1/PDK2结合,促使PDK1磷酸化Akt蛋白致Akt的活化。
目前研究发现,活化的Akt通过作用于其下游的信号分子,不仅调节着EPC的凋亡、增殖和分化;还在介导EPC的动员、迁移和黏附等生物学行为方面发挥着重要作用。
内皮祖细胞的研究进展内皮祖细胞是一种具有干细胞特性的细胞,具有分化成多种细胞类型的潜力。
这些细胞源于胚胎发育过程中的内皮层,可以分化成血管内皮细胞、平滑肌细胞、成骨细胞等多种细胞类型。
近年来,对内皮祖细胞的研究已取得了一些重要的进展。
首先,在内皮祖细胞的分离和鉴定方面取得了一些突破。
内皮祖细胞数量较少,种类较多,因此分离纯化内皮祖细胞是一个关键的挑战。
研究人员通过筛选表面标志物,如CD34、CD31等,成功地分离出内皮祖细胞。
此外,利用荧光原位杂交、PCR等方法也可以鉴定内皮祖细胞的特性。
另外,研究者对内皮祖细胞的分子机制进行了深入的探索。
内皮祖细胞的分化和增殖受到多个信号通路的调控,如Notch、BMP和Wnt信号通路等。
近年来,一些研究发现,通过调控这些信号通路,可以有效地促进内皮祖细胞的分化和增殖。
此外,一些研究还发现,非编码RNA和表观遗传修饰也在内皮祖细胞的分化中发挥重要作用。
最后,内皮祖细胞在临床应用方面也有着重要的研究进展。
由于内皮祖细胞能够分化成多种细胞类型,因此在组织工程和再生医学领域具有广阔的应用前景。
目前,一些研究正致力于将内皮祖细胞应用于心肌再生、神经系统修复和骨组织再生等方面的临床治疗。
一些早期的临床试验已经获得了一些积极的结果,这为将来内皮祖细胞的临床应用提供了坚实的基础。
综上所述,内皮祖细胞的研究在近年来取得了重要的进展。
研究者通过分离纯化和鉴定内皮祖细胞,深入探索了其分化潜能和分子机制,并在临床应用方面取得了一些重要的突破。
随着对内皮祖细胞进一步的理解和研究,我们有理由相信内皮祖细胞将在组织工程和再生医学领域发挥越来越重要的作用,为治疗多种疾病提供新的策略和方法。