内皮祖细胞与高血压的研究新方向

陈佳露，周建庆

高血压是全球常见的疾病之一，最新的《中国心血管病报告2017》提示我国因心血管病（CVD）的致死率仍居于首位[1]，其中高血压是心血管病中最常见的危险因素。虽然血压升高涉及多种因素，但其病因仍不清楚，称为原发性高血压（EH）。经过多年研究，现已提出多种假说来解释高血压的发病机制和对靶器官的损伤机制[2]，其中内皮祖细胞（EPCs）的功能和结构改变在高血压发生发展中的作用逐渐受到关注。EPCs最初被认为是一组参与血管内皮生成和修复的骨髓细胞，当研究发现 EPCs的生物学异常与心血管不良事件风险之间存在相关性后，即提出了相关假设-EPCs的损伤可能导致高血压的发生并造成相关靶器官的损害，且后续的研究进一步支持了 EPCs与高血压之间的相关性。然而，随着研究的深入，EPCs、高血压和心血管事件之间的相关机制可能比现有的认知更加复杂，因此本文着重介绍高血压背景下 EPCs的病理生理学及与现有的高血压药物之间的相关机制。

1 EPCs的生理病理学

EPCs是具有相似表面标记或离体培养特征的异质细胞群，主要包括了循环EPCs、血管EPCs和淋巴管内皮细胞。其中，血管EPCs是胚胎中血液生成的内皮细胞，主要参与血管生成和损伤修复；淋巴管内皮细胞被称为“循环血管生成细胞（CACs）”、“早期 EPCs”或“集落形成的内皮细胞（CFU-EC）”。正常情况下，虽然大多数骨髓EPCs不活跃，但仍与骨髓基质细胞有着密切联系[3]。当动员因子激活[如基质细胞衍生因子（SDF-1）]和血管内皮生长因子（VEGF）时，一系列反应[例如一氧化氮、金属蛋白酶、络氨酸激酶受体家族（C-kit）及其受体]发生，削弱了EPCs和间质细胞之间的联系，最终EPCs从骨髓中释放出来。EPCs进入外周循环后，被招募到内皮破坏或血管生成中断的部位进行一系列的修复过程。

现有研究表明不同亚群的EPCs的功能不同。内皮型EPCs能直接掺入内皮维持内皮完整；CACs主要通过旁分泌的方式，如分泌 VEGF及白细胞介素（IL-8），促进血管内皮化和生成，该机制可以被NADPH氧化酶及细胞内氧化产物PKC-II所抑制[4]；更有相关报道揭示了几种特殊的血管生成细胞因子（如微囊泡和隧道微管）能招募动员EPCs[5]。

通过对大量研究的分析，初步发现几点EPCs与高血压间的联系。首先，在高血压患者中，EPCs的功能衰退比数量的减少更常见，出现更早。第二，降压治疗可以改善EPCs的功能并增加其数量。第三，不同类型的EPCs在高血压患者中有不同的影响，而晚期EPCs的增殖活性却显着下降[6]。最后，在高血压晚期阶段时，EPCs的数量和功能下降更为明显。针对上述现象可以得出：在高血压的早期阶段，广泛的内皮功能障碍刺激了EPCs的动员，然而，在大多数情况下，高血压患者的骨髓干细胞活性早已被抑制，从而抑制EPCs释放到外周；而对于那些已经进入循环的EPCs，其增殖能力较弱，且会在各种因素的影响下加速衰老。随着高血压不断进展，EPCs的功能障碍逐渐明显。最终，“EPCs储备量”达到了枯竭，且EPCs的数量下降加剧了内皮失调，导致多器官损伤并增加了心血管不良事件的风险。

2 EPCs功能失调与EH发生发展的关系

迄今为止，与EH发生发展相关的EPCs研究主要集中在以下几个方面。

2.1 EPCs与炎症 由于EPCs的某些亚群在本质上是免疫细胞（CACs起源于单核细胞谱系，CFU-ECS包括血管生成T细胞），EPCs的生理过程必然与免疫系统相关。到目前为止，大量研究发现了某些炎症生物标志物与EPCs之间的相关性。Eirin等[7]揭示了炎性内皮细胞的数量与EH患者循环内皮祖细胞水平相关，这些细胞很可能是导致EPCs功能障碍的原因。而在EH患者中，已证实EPCs与一系列炎性细胞因子（如IFN-和TNF-）负相关[8]。亦有证据表明EPCs能够与巨噬细胞相互作用，使巨噬细胞向炎症较轻的表型转变，从而降低细胞因子水平继而抑制炎症。除了炎症细胞和细胞因子外，内皮微粒（EMPs）也是一种EPCs生理炎症调节因子，它是内皮细胞脱落的复杂碎片，可以被各种刺激激活，且已发现在高血压患者中的水平升高，由于EMPs的功能是多方面的，可以以多种方式加重炎症、促进凝血和调节血管内皮的稳态[9]。因此，更加深入的研究EPCs与炎症细胞的关系或将为日后高血压的治疗提供新的思路。

2.2 EPCs与RASS系统 现在普遍认为RAAS系统介导了许多对心血管系统的不利机制。RAAS系统的主要成分血管紧张素II（Ang II）增强了与血管紧张素受体（AT1RS）结合后的氧化应激（ROS）效应，ROS参与关键的信号转导途径，主要是介导适应性反应和调节多种生物学效应，一旦生产和解毒途径之间的平衡被破坏，过量的活性氧生成，将使关键的大分子如DNA、RNA、蛋白质和脂质累积并造成血管损伤及重塑，在一项关于巴特/吉特曼综合征（BS/GS）患者的研究中，CD133+EPCs的循环数目增加，这被认为是血红素加氧酶、降钙素基因相关肽和一氧化氮途径改变的结果[10]。然而在这些患者中，CD34+KDR+细胞却没有明显的变化，提示并非EPCs的所有类型都受RAAS的调控。随后发现EPCs同时表达血管紧张素和醛固酮受体，一旦激活，这些受体触发下游反应级联，导致EPCs功能障碍和凋亡。其他研究表明，高血压患者中枢神经系统（CNS）的心血管区域激发出异常 RASS活性而导致EPCs功能障碍。虽然AT1RS在中枢神经系统内的许多神经元上普遍存在，但它们在中枢神经系统调节骨髓 EPCs活性和血压控制的作用仍由多种因素调控。而且EPCs也可能间接受到RAAS的影响。例如，血管紧张素转换酶（ACE）活性的增加可通过加速缓激肽的降解而阻碍EPCs的迁移，而之后的研究也证明了缓激肽是EPCs的重要驱化因子[11]。这一系列证据共同揭示了RAAS系统和EPCs之间复杂的相互作用。

2.3 EPCs与自主神经系统 有研究表明，在生理条件下，干细胞活性的平衡是由自主神经系统（ANS）区域[例如孤束核（NTS）、脑室旁核和延髓头端腹外侧区（RVLM）]的交感神经和副交感神经的昼夜交替信号来维持的，ANS交感神经驱动持续升高，抑制EPCs分化和骨髓释放，会导致循环EPCs水平显着下降[12]。Galasso等[13]发现大鼠EPCs的表面存在 -肾上腺素受体，这些受体的激活有利于EPCs的增殖、迁移和血管生成，而肾上腺素能使受体下调，导致大鼠细胞中BM细胞的昼夜节律调节丧失，导致EPCs细胞数的减少。Zubcevic等[14]发现，与WKY大鼠相比，SHR鼠中EPCs水平降低，且该现象与交感神经驱动增加相关，更有报道提示晚期EPCs表达烟碱型乙酰胆碱受体，该受体激活可导致EPCs的活性增强，但这些受体是否参与了EPCs和高血压之间的作用仍并不明确。同样，EPCs也可作用于神经系统，Li等[15]发现CXCL12/CXCR4轴可通过Akt途径，促进 VEGF的表达，动员EPCs，对神经保护、血管生成起到积极的作用，而且还促进少突胶质细胞成熟，促进神经生长修复。

ANS、RAAS、免疫系统和循环系统之间复杂的相互作用形成了高血压的病理生理网络，并且其中每一个环节在调节EPCs细胞生物学中皆起着重要作用。中枢心血管系统对骨髓干细胞的调节，不仅改变了EPCs，而且改变末梢循环中的各种炎症细胞，从而导致末梢血管的免疫失调和持续性内皮炎症。另一方面，Ang II和醛固酮可通过直接作用于 EPCs受体而改变血管生成功能，并且醛固酮可以在分化早期阶段抑制骨髓EPCs，Ang II还通过作用于中枢 ANS神经元引起高血压。综上所述，高血压的发生发展是由多系统相互影响，相互促进的，而EPCs在其中发挥了重要作用，相信通过对EPCs的研究，会更清楚高血压的发生机制。

3 高血压与EPCs动员相关的通路

到目前为止，与高血压密切相关的受体包括内皮素受体、AT1受体、2肾上腺素受体和盐皮质激素受体（MR）。当这些受体被激活时，触发多种反应，如内皮素1通路、GTPCH I/BH4通路及Tie2信号通路等[16]，共同点主要是产生NADPH氧化酶，产生下游效应物ROS。ROS通过多种机制促进EPCs衰老、凋亡和许多其他有害作用。NO是 EPCs主要的第二信使之一，通过下调四氢生物蝶呤与内皮一氧化氮合酶（eNOS）的偶联。当受体与相应配体结合时，KDR和 2受体激活PI3K/Akt/eNOS通路，从而增加NO的合成，最终有利于EPCs的迁移、增殖和血管生成。这些配体和受体的结合介导内皮祖细胞的趋化至内皮破坏部位，不仅增强内皮祖细胞的血管生成功能，还通过JAK-2/p38丝裂原活化蛋白激酶（p38MAPK）和PI3K/Akt通路等途径延长其细胞寿命[17-18]，从而形成血管生成的正反馈调节回路。

4 高血压药物与EPCs的关系

临床试验表明，许多抗高血压药物对EPCs具有独立于血压的有益作用。RAAS拮抗剂似乎是改善高血压合并EPCs失调最重要的一类药物。几乎RAAS中的所有成分的拮抗剂-肾素抑制剂、血管紧张素转换酶抑制剂（ACEI）、血管紧张素受体阻断剂（ARBS）和MR阻滞剂[19]都已证明能够增加EPCs数量或延缓其下降。即使是相同类别的药物，EPCs亚型的作用机制也不同。以ARBs为例，本田等[20]提示替米沙坦通过激活PPAR依赖性 PI3K/Akt通路促进早期EPCs增殖；Calò等[21]发现奥美沙坦可增加循环EPCs水平；该机制可能是通过涉及血红素加氧酶和降钙素生成肽来减缓EPC凋亡。Suzuki等[22]证明氯沙坦通过下调氧化酶的表达而增强EPCs迁移。对EPCs有积极作用的另一大类心血管药物是钙通道阻滞剂（CCBs），某些CCBs对EPCs的作用类似于RAAS阻断剂，其他类型的CCBs（如拉西地平和乐卡地平）似乎对CXCR4/CXCR7的相关通路有其独特的作用[18]。研究还发现，一些 -受体阻滞剂（如塞利洛尔）有改善EPCs迁移和增殖的能力，而其它 阻剂（例如阿替洛尔）则没有这种作用[23]。近几年来研究的ACE2-Ang（1-7）-Mas轴对EPCs也有明显的保护作用，可能是通过携带miR18a和下调Nox2/ROS有关[24]。总之，各种高血压药物对EPCs有其独特的作用，对其具体作用机制的进一步研究，更有助于精准的使用降压药物。

5 结论和展望

EPCs是用于血管生成的再生医学领域中最广泛研究的细胞之一，通过再生受损心肌细胞和缺血组织来修复缺血性心脏[25]，且在肺动脉高压、糖尿病及脑血管疾病领域中获得了巨大突破。EPCs与内皮功能密切相关，对内皮损伤的预测价值高，有望成为检测内皮功能的新型标记物。近10多年来，人们对其与高血压的相关性做了深入研究，并逐渐发现血压升高是ANS、RASS、免疫系统与EPCs之间相互影响的结果，且不同类型的EPCs在高血压的不同阶段的影响也是不同的。然而，随着研究的深入，反对的声音也呼之欲出，有人甚至发现EH患者循环EPCs水平增加[26]，这些争议在很大程度上是由于研究设计的异质性、研究对象、高血压定义和EPCs量化方法等方面引起的。因此，对探究高血压背景下EPCs的具体病理生理机制（如高血压早期EPCs是如何失衡导致高血压发生发展的及高血压晚期是如何抑制机体代偿性EPCs的动员基本过程）及研发或者选用相应的高血压药物是我们今后研究的重点。