晚期內皮祖細胞對ESRD患者心血管并發癥的診斷及預后價值探討

孫林林,李 琳，蘇森森，陳 志

(吉林大學第一醫院 腎病科,吉林 長春130021)

目前，慢性腎臟病，特別是終末期腎病(ESRD)已成為威脅人類健康不可忽視的疾病。近年來，CKD患者心血管疾病的發病率及病死率呈逐漸上升趨勢，其中透析患者的心血管死亡風險是普通人群的10-20倍[1]。內皮祖細胞(Endothelialprogenitorcells,EPCs)被認為是起源于HSC或其成血管細胞亞群及MSC的異質性群體細胞，當機體處于應激或損傷狀態下，能夠分化為成熟血管內皮細胞并轉移至外周血中，參與血管的形成[2,3]。Lorezen等[4]研究提示在CKD5期患者中有功能的內皮祖細胞數量減少，并與CVD事件的發生存在顯著的聯系。微血管損傷、缺血、缺氧與CKD的發生和發展密切相關，有證據表明循環內皮祖細胞(EPCs)有促進缺血組織內皮修復的功能[5]。許多研究認為CKD患者EPC數量及功能下降可能與血管系統中血管修復過程受損有關，而EPC生物學性質的這種改變可能導致CKD患者的高心血管事件負擔，所以EPC監測可能為CKD患者心血管危險事件的發生提供診斷及預后參考。本文旨在對內皮祖細胞，尤其是晚期內皮祖細胞及相關影響因素在ERSD患者中心血管并發癥的診斷及預后價值作一綜述。

1 EPCs概述

1.1 基本特性

Asahara等[6]首先描述了來源于骨髓的細胞群有助于新血管形成，并把這些細胞稱為內皮祖細胞(EPCs)，并首次從人外周血中分離出CD34+的EPCs，并證實了EPCs可遷移到缺血組織并促進血管生成。EPCs作為一種以內皮標記物為特征的循環干細胞，目前對這些細胞的起源沒有明確的定論，存在這樣的差距可能是由于用于分離和鑒定EPC的技術的低特異性所致，這意味著EPCs培養體系的優化仍需要克服許多困難。根據它們在培養基中出現的階段，EPCs可以被劃分為兩個亞群，早期內皮祖細胞(Early-outgrowth-endothelial-cells,EOEC)在培養后4-7天出現，顯示單核細胞和內皮細胞表面特征，而晚期內皮祖細胞(Late-outgrowth-endothelial-cells,LOEC)在培養后14-21天出現，晚期EPCs缺乏CD1a和CD14的免疫表型譜，其與微血管內皮上的表達相同，具有比早期EPC更明顯的內皮標志物的表達，具有顯著的促血管生成的能力[7,8]。兩類EPCs形態不同，EOEC形成紡錘樣細胞簇，而LOEC呈鵝卵石樣外觀[9]。從功能角度來看，體外早期EPC顯示其細胞結構的延伸，形成紡錘狀形狀，但沒有確定管狀結構的發展。相反，晚期EPC能夠在膠質基質上形成管狀毛細血管，且被證明更有能力產生一氧化氮(NO)，從而實現內皮化[10]。目前，有三種視為EPC的細胞被研究最多，包括集落形成單位-Hill(CFU-Hill)細胞、循環血管生成細胞(CAC)和內皮集落形成細胞(ECFC)。CFU-Hill細胞和CAC通常被稱為早期生長的EPC，相比之下，ECFC被稱為晚期生長的EPC[11]。

1.2 動員、遷移及粘附

EPC動員的確切機制尚未完全闡明，目前仍在研究中。缺血、缺氧、組織損傷、應激等內源性因素和特定細胞因子(如GM-CSF、VEGF)、藥物(如重組人紅細胞生成素)、體育運動等外源性因素均能夠刺激骨髓源性EPCs向外周血釋放，促進損傷血管的內皮化[12]。遷移是EPC從骨髓釋放并招募到損傷部位以增強新血管形成的過程。趨化因子如基質細胞衍生因子1(SDF-1)，單核細胞趨化蛋白-1(MCP-1)和肝細胞生長因子(HGF)子等在遷移過程中起重要作用[13,14]。EPC從循環中募集并粘附到新血管生成部位的機制雖然不完全清楚，但似乎主要依賴于EPCs上表達的P選擇素糖蛋白配體-1(PSGL-1)與表達的P-選擇蛋白在血小板上的相互作用。血管損傷后血小板粘附到暴露的內皮下，在粘附后血小板活化并表達P-選擇素，同時釋放SDF-1，這兩者都促進EPCs在血管損傷部位的粘附[15]。

2 CKD與EPCs

2.1 ESRD與EPCs

Chen等[16]研究發現與早期CKD患者(Ⅰ-Ⅲ期)相比，晚期CKD[Ⅳ-Ⅴ期或終末期腎病(ESRD)]患者EPC數量顯著降低，血清VEGF和SDF-1a的水平升高(均為P<0.01)，該研究認為血清VEGF水平與循環EPC數量增加密切相關。此外，ESRD患者的血清白蛋白水平顯著低于非ESRD患者(3.79±0.48g/dl vs 4.03±0.51 g/dl，P=0.009)。多因素分析結果顯示，ESRD和低血清白蛋白水平與循環EPCs數量減少獨立相關(P<0.04)。研究[17,18]提示ESRD血液透析患者EPCs數量較健康者明顯減少，但與血管損傷參數(如PWV增加或冠脈鈣化程度)無關，即使冠狀動脈鈣化程度嚴重的患者，EPC功能(粘附，遷移)也沒有顯示出任何顯著的損害，這可能提示EPC數量變化可能與ESRD疾病本身有關。有研究顯示血透患者EPC數量減少可能與患者的TNF-α等炎癥因子的活化有關[11]。但Herbrig等[19]發現長期血液透析患者EPCs總數增加，而遷移活性和粘附能力受損，這可能是與研究中有相當多的患者伴隨有與EPC數量和/或功能降低相關的疾病有關。透析劑量是尿毒癥毒素去除的指標，是終末期CRF患者預后的關鍵決定因素。Choi等[20]發現與接受較高劑量透析的患者相比，接受較低劑量透析的患者EPC分化為內皮細胞的能力顯著受損(P=0.015)，這一結果可能提示高劑量透析更大程度地清除尿毒癥毒素，可以改善EPC的血管生成功能和CRF患者的預后[21]。Chan等[22]研究發現夜間血液透析患者(每晚6-8 h,每周5-6夜)比傳統血液透析對象有更高的循環EPCs，這提示夜行性透析可能對EPCs生物學功能有積極影響。Pala等[23]發現血液中CD34+細胞的數量可以用作診斷為糖尿病腎病的患者中ESRD發展風險的標志物。以上研究均提示EPCs可能作為ESRD預后的風險標志物。

2.2 尿毒癥毒素與EPCs

有研究證實血清尿毒癥毒素在體外抑制EPCs分化和遷移。尿素誘導的ROS生成減少了內皮細胞集落形成單位的數量，加速了EPC衰老的發生，導致衰老相關的分泌表型(SASP)，這進一步表明尿素本身可能引起EPC數量減少和EPC功能障礙，從而導致CRF患者心血管疾病的發生[24]。De Groot等[25]發現在終末期腎病患者及健康對照者中，尿毒癥血清毒素顯著(P<0.05)抑制體外EPC分化和功能活性。Jourde-Chiche等[26]提出透析患者中CD34+CD13+未成熟祖細胞的數量與尿毒癥毒素IAA(3-吲哚乙酸)和血清β2M(β2-微球蛋白)水平成負相關，并且尿毒癥毒素IAA體外誘導CD133+細胞凋亡。據報道，IAA參與了腎纖維化的進展，并對人腎近端腎小管細胞具有促氧化和促炎作用。由此可見，尿毒癥毒素可能是導致EPCs數量與功能低下重要原因之一。

2.3 ESRD與晚期內皮祖細胞

盡管大量研究表明CKD患者外周血EPC數目明顯減少，且伴有功能下降，這可能與病程中EPCs參與損傷內皮修復導致不斷消耗有關，但是關于晚期內皮祖細胞數目及功能的研究較少。Zhao[27]等從ESRD患者中分離出有功能的生長晚期的EPC(LO-EPC)的表征，以研究其內皮修復的可能性。ESRD患者比健康對照組產生更多的LO-EPC集落，并具有更高的IL-16，IL-6，MIF，VEGF，催乳素和血清PLGF水平。患者的LO-EPC表現出正常的內皮細胞形態，且PLGF，MCP-1和IL-1β的分泌增加。由此可見，LO-EPC在血管生成中可能起到至關重要的作用。

3 EPCs與CKD并發的心血管疾病

加速的動脈粥樣硬化和血管生成能力受損可能對慢性腎功能衰竭(CRF)患者心血管疾病風險的增加發揮關鍵作用。Lee等[28]評估了ESRD患者循環EPC水平和CV參數之間的關聯，發現低水平的EPC與隨訪期間發生的CV事件顯著相關，但該研究中有許多因素導致ESRD患者EPC水平降低，這使得難以解釋特定心血管危險因素的影響。占雅萍[29]等研究發現隨著CKD的進展，患者的EPC數量逐漸減少，經多因素校正后，EPC數量減少依然是血液透析患者CVD發生的獨立危險因素。Lomonte等[30]研究發現循環CD34+EPC計數可能是一種新的評估透析患者心血管風險的生物標志物。以上研究可能提示EPCs在ESRD患者中預測心血管事件的重要地位。

4 影響EPC生物學特性的其他因素

有研究[31]表明E-選擇蛋白在內皮祖細胞歸巢修復過程中起基礎作用。E-選擇蛋白是一種關鍵的粘附分子，其在實驗性缺血內皮祖細胞依賴性修復機制中起基礎作用，并且可以在致炎過程中將白細胞錨定到內皮。該研究表明ESRD患者中循環E-選擇蛋白水平低，其可能是阻礙祖細胞對致動脈粥樣硬化依賴性修復機制的關鍵因素，進一步顯示獨立于其他風險因素的血清E-選擇素可預測致死性和非致命性心血管事件。晚期糖基化終產物(advanced glycosylationend products,AGEs)的累積和AGE與其細胞受體(RAGE)相互作用的增強在慢性腎臟病的發展過程中起到潛在的作用。Hiroki等[32]通過逐步多元回顧分析得出皮膚自發熒光(代表了晚期糖基化終產物的聚集)與cEPCs數量減少有關，提示了AGEs的聚集也許是ESRD患者中cEPCs減少的決定因素。Schlieper等[18]經多變量分析顯示低血清胎球蛋白A水平是EPC數量的陽性預測因子，而血細胞比容和網織紅細胞是ac-LDL+/凝集素+EPC數量的陰性預測因子。Jourde-Chiche等[25]人的研究發現盡管已知營養不良和炎癥與CKD中的血管病變相關，但HD患者中的EPCs數量與血清白蛋白、usCRP之間沒有相關性。

5 總結和展望

目前的研究表明在有心血管疾病或存在心血管疾病高危因素的CKD患者群體中，EPCs不同程度的受到了損傷。由于心血管并發癥是終末期腎病患者主要死亡原因之一，盡早發現有助于降低ERSD患者心血管事件的發生率及全因死亡率。多項研究指出EPCs水平可預測冠狀動脈疾病(CAD)患者心血管疾病的死亡事件，但在ESRD背景下研究EPCs水平預測患者心血管未來事件的研究很少，目前國內外關于EPCs的相關研究也相對較少，且動物實驗研究較多，尚處于初級階段。EPC目前仍缺少特異性的表面抗原，對于EPC的確切定義仍需探討。迄今為止，只有少數研究在ESRD的背景下研究了EPCs，EPCs在新血管形成過程中涉及許多細胞因子和調節因子的參與，未來仍需對其進一步研究，尤其是關于LOEC的相關生物學特性，希望未來對晚期內皮祖細胞的進一步研究能夠為ERSD患者并發心血管疾病事件提供更精確的診斷及預后價值。

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