高血压与内皮祖细胞
安徽省黄山市人民医院 作者：胡剑平　谈世进
  关键词：高血压;内皮祖细胞;高血压治疗
    内皮祖细胞（endothelial progenitor cell, EPC）来源于骨髓，在一定状态下能够动员到外周循环，分化为成熟内皮细胞并参与血管修复或形成。一些能够改善内皮细胞功能并提高NO活性的因素如他丁类、促红细胞生成素等具有促进EPC动员的作用。相反，许多实验已证实心血管危险因素降低了循环内皮祖细胞的数量或功能。其中高血压作为一个独立的危险因素，损害内皮细胞功能，促进血管粥样硬化发生发展，具有严重的危害性[1]；而EPC能够分化为成熟内皮细胞修复血管内皮组织。因此研究高血压对EPC的影响及其机制，并寻求改善EPC功能或数量的方法具有重要意义。现结合近几年来的相关研究就EPC及其与高血压的关系作一综述。
    1  内皮祖细胞基本特性
    EPC具有造血干细胞（CD34 和 CD133）和内皮细胞(KDR、CD31和
vWf)的标记，且在心血管病学中具有重要的作用。在一些刺激因素如组织缺血通过释放生长因子或细胞因子，动员骨髓EPC到外周血液，特异性归巢于缺血部位并代偿血管形成。此外，循环EPC能够在内皮损伤部位形成新的内皮细胞，修复血管内皮。
    对EPC基本特性研究主要集中在两方面:EPC的功能或数量。流式细胞仪确定细胞表面抗原CD34、CD133及KDR的存在被认为是目前EPC鉴定的黄金标准。EPC功能评定包括其增殖、黏附、迁移和血管生成能力等。增殖是指培养的EPC能够扩展并形成克隆，在体内当组织缺血或某些外源药物等情况下通过生长因子的刺激EPC能够大量增殖。黏附是指培养的EPC能够黏附到黏连蛋白，EPC内皮化或新生血管形成均需要其黏附到相应的部位。此外，EPC通过细胞外基质的迁移对新生血管的形成是很关键的，在体外实验常用EPC移动到Boyden小室下层来评价其迁移能力。最终，EPC迁移、黏附到血管壁相应部位并克隆增殖，需要进一步形成血管结构改善病理改变；这种血管形成能力的评价方式为：在体外将EPC种植到含有人脐静脉内皮细胞的细胞外基质蛋白，观察其小管形成能力。以上各功能构成了EPC的整体功能，可以将特定病人或条件下分离的EPC移植到有内皮损伤或组织缺血的实验动物模型并观察其血管修复或缺血改善等效应从而评价其整体功能。同时EPC数量的测定也是重要的评价指标。
    2  高血压对内皮祖细胞的影响   
近年来研究表明EPC与心血管疾病相关因素存在密切关系，循环EPC被认为可以预测心血管事件的发生率[2]。研究显示心血管疾病Framingham危险因素评分与EPC数目存在负相关[3]，心血管疾病危险因素促进EPC功能损伤，而且在所有的危险因素中，高血压为EPC功能损伤重要的独立因素。Vasa等[1]通过对45名冠心病患者与健康志愿者对比，确定各粥样硬化危险因素包括年龄、性别、高血压、糖尿病、吸烟、家族史等对EPC功能和数量的影响程度，结果显示高血压因素降低EPC迁移能力和数量，多元分析结果显示表明高血压是降低EPC功能的主要的独立因素，不依赖其他危险因素而存在明显的损害作用。上海瑞金医院高血压研究所[4]对该院104例已证实或临床疑似冠心病稳定型患者进行EPC数量、黏附和迁移功能测定，并与无冠脉疾病者对照。通过统计学分析在多项危险因素中，高血压与EPC数量存在明显负相关，高血压降低EPC数量，可作为EPC下降的预测要素。高血压增加血管造影Gensini 评分从而降低EPC功能，两者存在负相关。Hill等[3]在健康志愿者中也发现了动脉血压与EPC数量和增殖能力存在负相关，血压升高会降低EPC数量及克隆形成能力。以上说明高血压使EPC功能受损或数量下降，当然这些实验仍然存在一些局限性，需要大规模的临床实验来提供更多客观科学的证据。
    3  高血压对内皮祖细胞影响的机制
    3.1  阻碍EPC动员
近年来，研究发现EPC动员与基质金属蛋白酶9（matrix
metalloproteinase-9 ，MMP-9） 很大的相关性，VEGF或SDF-1等介导的骨髓干细胞动员主要依靠MMP-9。MMP-9的激活，将膜结合Kit配体转化为可溶性Kit配体，从而促进干/祖细胞向骨髓微环境的血管区移动。研究发现内皮细胞来源的一氧化氮合酶（eNOS）在MMP-9倚赖的EPC动员有重要作用[5]。eNOS缺失的Nos3(-/-)老鼠显示了由膜结合Kit配体转化来的可溶性Kit配体减少，MMP-9骨髓中明显下降，血管内皮生长因子（VEGF）介导的EPC动员明显减弱，输注可溶性Kit配体后这种动员可恢复[6]。正常情况下eNOS以L-精氨酸为底物，在四氢生物喋呤（BH4）辅助下合成NO，但当在高血压等氧化应激状态下，BH4被过氧化物所氧化，从而eNOS解偶联失活。这种高血压eNOS解偶联失活降低了EPC从骨髓至外周血循环的动员。
    3.2  促进EPC老化或凋亡
    原发性高血压患者血中活性氧(reactive oxygen species,ROS)比健康人群明显升高。ROS是由细胞内线粒体电子传递链、NADPH氧化酶、黄嘌呤氧化酶等产生，正常生理状态下存在超氧化物歧化酶( SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶等清除系统,通过产生和清除系统的平衡,使ROS维持在正常生理水平。在高血压等病理状态这一平衡破坏产生过多ROS致氧化应激，进一步促进了血压的升高。大量研究表明,氧化应激可导致细胞的老化或凋亡，其原因在于ROS可直接导致DNA损伤,此外还通过活化SAPK通路、激活P53或诱导核转录因子-κB表达促进细胞老化或凋亡[7]。Imanishi等[8]报道了较正常对照组，在自发性或醋酸脱氧皮质酮盐激发性高血压大鼠，EPC老化明显增加，EPC老化通过半乳糖苷酶染色测定。进一步观察了37例高血压患者，较12例正常血压对照者其外周血EPC老化增多，且EPC老化程度与高血压严重程度存在正相关。
除氧化应激直接对EPC功能影响外，过量的ROS还能降低EPC端粒酶活性从而加速其衰老和凋亡。端粒酶能够对抗细胞或机体老化。目前有实验将人端粒酶逆转录酶（humantelomerase reverse transcriptase ，hTERT）导入到血管细胞中延长其生存期并保持旺盛状态，显示了端粒酶和端粒稳定性对维持内皮细胞的寿命和功能的重要性。Murasawa等[9]显示hTERT的表达增强能够延缓EPC老化，提高其再生能力。实验性高血压模型或原发高血压病人中氧化应激使端粒酶失活，加速了EPC老化[10]。另外，高血压肾素-血管紧张素系统活化增加了AngII表达，在体外实验Ang II增加了EPCgp91phox表达从而促进氧化应激产生，进一步通过端粒酶的失活导致EPC老化，影响EPC增殖 [11]。
    3.3  EPC 消耗增加
高血压导致血管内皮细胞损伤增加，从而需要更多的EPC来补充血管内皮的损伤。大量实验已证实高血压导致血管内皮细胞功能不全，内皮细胞损伤或凋亡明显增多。高血压内皮细胞损害的基本原因为氧化应激的增强。Haendeler等[12]显示了ROS增多明显增加了内皮细胞的老化或凋亡，两者存在正相关。内皮功能不全进一步导致细胞炎症因子增多、血细胞黏附增强及血管通透性增高又加剧内皮细胞损害，形成恶性循环。从而需要大量的循环EPC迁移黏附至损伤的内皮部位，并分化成成熟的内皮细胞或促进新生血管形成纠正病理改变。
    4  高血压治疗与内皮祖细胞
高血压的治疗包括非药物治疗如体育锻炼、戒烟，常规降压药物如血管紧张素转换酶抑制剂(ACEI)、血管紧张素Ⅱ受体阻断剂(ARB)和钙离子拮抗剂(CCB)。此外对一些存在胰岛素抵抗的高血压患者服用罗格列酮等胰岛素增敏剂有改善血压的作用；高血压伴高血脂病人，他丁类的使用在改善血脂的同时更加有利的改善血压。近年来进一步的发现这些高血压治疗方式能改善内皮祖细胞功能或数量，保护血管内皮，且不依赖其降压的作用。
    高血压患者首先应该改变生活习惯，如体育锻炼、戒烟等。已经证实的增强体育锻炼能够使高血压患者血压下降可达11/5mm Hg（1mm Hg=0.133
3kPa），且这种血压下降独立于体重减轻；同样戒烟对吸烟的高血压患者可加强和巩固降压效果。近年的研究显示体育锻炼还能增加循环EPC数目。Laufs等[13]将小鼠随机分为锻炼组和未锻炼组,结果发现锻炼组小鼠循环EPC数目分别较对照水平明显升高,eNOS基因缺失的小鼠,锻炼引起的EPC动员却明显减少,表明锻炼上调EPC与eNOS有关。在稳定性冠心病患者中也观察到相同的现象，进行适度标准化锻炼后,循环EPC数量比锻炼前增加, EPC凋亡率较锻炼前降低。此外，研究发现循环EPC水平与吸烟量呈负相关,戒烟后循环EPC迅速增加,轻度吸烟者戒烟后EPC增加的幅度较重度吸烟者大[14]。   
研究显示降压药物ACEI、ARB和CCB在降压之外能够改善EPC功能或数量。Min等[15]给20例经冠状动脉造影证实的稳定性冠心病患者应用ACEI类雷米普利治疗后循环EPC数量及体外增殖、迁移、黏附和血管生成能力明显提高。Bahlmann等[16]的研究表明ARB类奥美沙坦、依贝沙坦能够增加循环EPC数量且并非通过降低血压的作用。他们可能通过阻断AngII导致的端粒酶失活及EPC老化作用从而增加EPC功能和数量[11]。CCB类尼索地平能够独立与其降压作用而促进EPC从骨髓的动员[17]；贝尼地平体外实验也证实其有效的促进EPC的分化，且依赖于PI3K/Akt信号途径[18]。   
部分高血压患者存在胰岛素抵抗，可能合并有糖尿病、高血脂等。在这些患者中，改善胰岛素抵抗及降糖、降脂等对血压控制显得尤为重要，因为胰岛素抵抗为高血压的起病或促进因素。噻唑烷二酮类能够提高胰岛素敏感性、改善血糖，实验显示罗格列酮还能够改善内皮祖细胞功能，促进其向内皮细胞的分化[19]。另外，他丁类是临床常用的降脂药物，目前实验显示氟伐他丁、辛伐他丁还能够独立于降脂外有效增加外周血EPC数量和增殖、迁移、黏附和血管生成功能[20]。   
综上所述，高血压作为心血管疾病的主要危险因素之一，以氧化应激为基础的病理生理改变导致了内皮祖细胞的功能的损伤或可能数量的降低，从而使已有的血管内皮损伤更难修复和改善，加剧血管粥样硬化的进程。而体育锻炼、戒烟、ACEI、ARB、CCB及罗格列酮、他丁类等高血压干预方式能够在其常规疗效之外改善内皮祖细胞的功能或数量，具有很好的应用价值。当然，我们需要进一步大规模的临床实验来得出更客观、更有价值的临床依据，同时对其机制作深入的探讨，从而更好的指导临床实践。
[参考文献]
[1]Vasa M, Fichtlscherer S, Aicher A, et al. Number and migratory activity ofcirculating endothelial progenitor cells inversely correlate with risk factors for coronary artery disease[J]. Circ Res,2001,89:e1-e7.
[2]Werner N, Kosiol S, Schiegl T, et al. Circulating endothelial progenitor cells and cardiovascular outcomes[J]. N Engl J Med,2005,353:999-1007.
[3]Hill JM, Zalos G, Halcox JP, et al. Circulating endothelial progenitor cells,vascular function, and cardiovascular risk[J]. N Engl J Med,2003,348:593-600.
[4]Wang HY, Gao PJ, Ji KD, et al. Circulating endothelial progenitor cells, C-reactive protein and severity of coronary stenosis in Chinese patients with coronary artery disease[J]. Hypertens Res,2007,30(2):133-141.
[5] Heissig B , Hattori K, Dias S , et al. Recruitment of stem and progenitor cells from the bone marrow niche requires MMP29 mediated release of kit2 ligand[J]. Cell , 2002 ,109 : 625.
[6] Aicher A, Heeschen C, Mildner-Rihm C, et al. Essential role of endothelial nitric oxide synthase for mobilization of stem and progenitor cells[J]. Nat Med,2003, 9:1370-1376.
[7] Cai H, Harrison, David G. Endothelial dysfunction in cardiovascular
diseases: the role of oxidant stress[J]. Circ Res,2000,87(10):840-844.
[8] Imanishi T, Moriwaki C, Hano T, et al. Endothelial progenitor cell
senescence is accelerated in both experimental hypertensive rats and patients with essentialhypertension[J].
JHypertens,2005,23:1831-1837.
[9] Murasawa S, Llevadot J, Silver M,et al. Constitutive human telomerase reverse transcriptase expression enhances regenerative properties of endothelial progenitor cells[J].
Circulation,2002,106:1133-1139.
[10] Imanishi, Toshio, Ichiro M,et al.Endothelial progenitor cell senescence is accelerated in both experimental hypertensive rats and patients with essential hypertension[J]. J Hypertens,2005,23(10):1831-1837.
[11] Toshio I, Takuzo H, Ichiro N.Angiotensin II accelerates endothelial progenitor cell senescence through induction of oxidative stress[J]. J Hypertens,2005,23(1):97-104.
[12] Haendeler J, Hoffmann J, Diehl F, et al. Antioxidants inhibit nuclear export of telomerase reverse transcriptase and delay replicative senescence of endothelial cells[J]. Circ Res,2004, 94:768-775.
[13] Laufs U , Werner N , Link A , et al. Physical training increases
endothelial progenitor cells , inhibits neointima formation , and enhances angiogenesis[J]. Circulation ,2004,109 :220-223.
[14] Takahisa K, Mutsuharu H , Kyosuke T , et al. Smoking cessation rapidly increases circulating progenitor cells in peripheral blood in chronic smokers[J]. Arterioscler Thromb Vasc Biol ,2004,24 : 1442-1447.
[15] Min TQ , Zhu CJ , Xiang WX , et al. Improvement in endothelial progenitor cells from peripheral blood ramipril therapy in patient s with stable coronary artery disease[J]. Cardiovasc Drugs Ther ,2004,18 (3) :203-205.
[16] Bahlmann FH ,de Groot K, Mueller O , et al . Stimulation of endothelial progenitor cells :a new putative therapeutic effect of angiotensin Ⅱ receptor antagonists[J].
Hypertension,2005,45:526-530.
[17]Benndorf RA, Gehling UM, Appel D, et al .Mobilization of putative
high-proliferative-potential endothelial colony-forming cells during
antihypertensive treatment in patients with essential hypertension[J]. Stem Cells Dev, 2007,16(2):329-338.
[18]Ando H, Nakanishi K, Shibata M, et al . Benidipine, a dihyyridine-Ca2+ channel blocker, increases the endothelial differentiation of endothelial progenitor cells in vitro[J]. Hypertens Res,2006,29(12):1047-1054.
[19] Wang CH, Ciliberti N, Li SH, et al. Rosiglitazone facilitates angiogenic progenitor cell differentiation toward endothelial lineage: a new paradigm in glitazone pleiotropy[J].
Circulation,2004,109:1392-1400.
[20] Zhu JH, Tao QM, Chen JZ,et al. Statins contribute to enhancement of the number and the function of endothelial progenitor cells from peripheral blood[J]. Acta Physiologica Sinica, 2004,56(3): 357-364.