郭丽双 黄军华 刘俊峰

华北石油总医院放疗科，河北任丘 062552

内皮祖细胞（endothelial progenitor cell，EPC）起源于骨髓，与造血干细胞具有共同的前体，并且在特定条件下能够分化为成熟的内皮细胞。EPC不仅参与了胚胎期血管的生成，同时在维持血管的正常结构、功能以及损伤后的修复中均发挥着至关重要的作用，并且与肿瘤的生长、转移也存在着密切相关，放射治疗（放疗）会对其数量及功能产生一定的作用，进而对其生物学特性产生一定的影响。在此，本文对EPC及其在肿瘤与放疗期间的变化做一综述。

1 内皮祖细胞的生物学特性

1.1 内皮祖细胞的来源

在正常情况下外周血中EPC的含量极少，为了便于功能检测，通常需要在特定的体外培养条件下对其进行扩增。Asahara等[1]最初于1997年建立的外周血EPC的分离培养体系，开创了人们对于EPC的研究先河。通常认为，EPC与造血干细胞来源于同一骨髓前体细胞，并且二者具有很多相同的表面标志，如Flk-1、C-Kit、CD34等。通过对心血管疾病的模型动物移植进行骨髓移植，在受损局部可以检测到由植入的骨髓EPC及其前体分化而来的内皮细胞，由此表明EPC来源于骨髓[2]。然而，尽管骨髓是循环EPC的主要储存场所，却并非唯一的来源。Wassmann等[3]从小鼠的脾脏分离出一种单个核细胞，这类细胞不仅具有血管内皮细胞特征，在体外培养状态下能够形成小管样结构，同时这些细胞移植到颈动脉损伤的小鼠体内可以归巢到受损区域，明显改善血管的舒张功能。目前人们已经能够从骨髓、肝脏、血管外膜，甚至脂肪组织中实现EPC的分离和扩增[1，4-6]。对于心血管相关疾病患者EPC功能状态的研究，目前应用最多的是外周血单个核细胞通过体外培养扩增获得。然而在小型实验动物模型中，由于外周血采集困难且难以得到足够的细胞数量，因此多采用骨髓细胞进行体外的扩增培养，目前最常用的方法是通过密度梯度离心获得单个核细胞，再在特定的培养体系下进行EPC的诱导和扩增。即便如此，对于那些周龄较小的小鼠，由于骨髓含量少，加之在单个核细胞的密度梯度分离及细胞收集过程中可能存在的细胞损失，都极大地增加了操作的难度。此外，脐血也是EPC的丰富来源，其中含有大量CD133/CD34双阳性的细胞，在体外培养能分化为具有正常表型及功能的内皮细胞，并且具有强大的增殖特性。

1.2 内皮祖细胞的表面标志

EPC处于相对幼稚阶段，缺乏特征性的结构，因此无法从形态学上对其进行识别和鉴定。细胞表面特异性的抗原分子CD34、CD133和血管内皮生长因子受体（VEGFR-2）的表达是目前较为公认的鉴定EPC的表面分子抗原组合[7]，CD34曾经被认为是造血干细胞的特异性标志物，然而，随后的研究显示，CD34不仅存在于造血干细胞上，在成熟的内皮细胞上同样存在有低水平的表达[8]。通过对代表着更早期的造血干细胞表面标志CD133的研究表明，纯化的CD133阳性细胞在体外特定的条件下同样能够分化为内皮细胞，同时在分化过程中，这类细胞逐渐失去CD133，并开始表达成熟内皮细胞特有的表面标志，如VEGFR-2和血管内皮钙黏蛋白 （VE-cadherin）[9]。由此认为，CD34/CD133双阳性细胞可能是EPC与造血干细胞共同的前体细胞群，而CD34/VEGFR-2可能代表处于分化阶段的EPC。此外，类似于单核细胞，EPC同时具有吞噬乙酰化低密度脂蛋白及结合荆豆凝集素的特性[10]。虽然并不具有特异性，但是在体外特定的诱导培养体系下，仍可作为一种简易的筛选方法。

1.3 影响循环内皮祖细胞数量的因素

正常状态下，成年人的骨髓及外周血中EPC的数量都很少，在外周血中EPC的比例通常只有0.01%，也就是说1 mL外周血中，一般只有70～210个EPC[11]。而特定的机体状态或内分泌激素的改变会对循环EPC的数量产生一定的影响。研究表明，雌激素可以有效地抑制Caspase-8的活性，进而减少EPC的凋亡，通过循环EPC数量的增加加速受损血管的修复[12]。此外适度的体育锻炼也能增加循环EPC的数量和活性。而在许多心血管相关性疾病中，循环EPC的数量和活性都会发生显著的变化。研究显示，在患有慢性缺血性心血管的患者以及具有相关危险因素的人群，如高血压、慢性肾功能不全、2型糖尿病、高龄、缺氧和吸烟等，其体内EPC的数量和活性都存在显著的下调，同时在体外培养状态下血管生成能力也明显受阻[13-15]。而在急性缺血状态下，机体则通过应激性地增加循环EPC的数量以修复受损的血管，以增加缺血部位的血液供应。除此之外，许多药物的应用也会对循环EPC的数量产生很大的影响。

1.3.1 他汀类药物 作为羟甲基戊二酰辅酶A还原酶抑制剂，他汀类药物可以显著地降低血中胆固醇、三酰甘油及低密度脂蛋白的含量。同时，与之降血脂作用无关，他汀类药物还能够通过磷酸酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B信号调节通路上调循环EPC的数量和功能。研究显示，在应用辛伐他汀治疗稳定型冠心病时，在治疗后第4周患者外周血中循环EPC的数量可增加3倍，并且其功能和活性也得到了显著的提高[16]。此外，对同时患有糖尿病的心血管疾病患者服用阿托伐他汀，8～10周后其循环EPC的数量也明显增加[17]。

1.3.2 血管紧张素Ⅱ受体拮抗剂 作为一种生物活性肽类物质，血管紧张素Ⅱ在体内引起许多生理性反应以维持血压及肾脏功能。同时在高血压病、动脉疾病、心脏肥大、心力衰竭及糖尿病、肾病等的发病机制上都起着重要的作用，目前血管紧张素Ⅱ受体拮抗剂已广泛应用于多种心血管疾病的治疗。研究显示，血管紧张素Ⅱ受体拮抗剂能够有效上调EPC的数量和功能，从而对心血管起到一定的保护作用。在对洛沙坦和利尿剂的对照试验中[18]，血管紧张素Ⅱ受体拮抗剂能够显著提高小鼠EPC的增殖能力和各项功能指标。在对健康人群外周血EPC的进行体外培养时，替米沙坦不仅能够显著地增加早期EPC的集落数目及迁移能力，还可以抑制肿瘤坏死因子诱导的细胞凋亡[19]。

1.3.3 促红细胞生成素 促红细胞生成素能够刺激骨髓红细胞样前体细胞增殖和分化，生成红细胞集落形成单位。研究显示，急性心肌梗塞患者的血浆促红细胞生成素与循环EPC的数量呈明显的正相关，并且促红细胞生成素对EPC的动员和增殖能够起到有效地促进作用[20]。并且在对肾脏血管内皮损伤的小鼠注入高剂量的促红细胞生成素后，能够通过刺激血管内皮生长因子的释放，增加循环EPC的数量，进而加快内皮修复[21]。

1.3.4 高密度脂蛋白 素有“血管清道夫”之称的高密度脂蛋白具有显著的抗动脉粥样硬化作用。它能够通过上调一氧化氮合酶的表达，抑制基质金属蛋白酶-9和组织细胞凋亡蛋白酶-3的表达，从而增强EPC的集落形成能力，并减少EPC的凋亡。Sumi等[22]研究发现，重组高密度脂蛋白可以通过三磷酸肌醇途径通路直接刺激EPC的增殖，从而促进局部缺血组织的血管生成，并且重组高密度脂蛋白对EPC增殖的促进作用呈明显的剂量依赖性。同样，2型糖尿病患者在接受重组高密度脂蛋白治疗后，其外周血中循环EPC的数量及功能活性也能够得到明显的上调[23]。

1.3.5 其他刺激因子 如基质细胞衍生因子-1、血管生成素-1、纤维母细胞生长因子-2、前列腺素、红细胞凝集素、分泌神经素、血小板源性生长因子、胎盘生长因子、肝细胞生长因子、以及银杏叶提取物、中药黄芪、红花、丹酚酸、葛根素等中药提取物均可不同程度地对EPC的增殖产生积极的影响。

2 内皮祖细胞与肿瘤

作为血管的生成及增殖中起重要调控角色的EPC在肿瘤生长、转移过程中发挥着重要的作用。在肿瘤的初期阶段，由于血管的生成速度相对缓慢，肿瘤细胞不能够获得充足的营养供应以迅速增殖，因此肿瘤可能会由于增殖与凋亡的动态平衡而处于一个长期的休眠状态。然而一旦肿瘤内的血管浸入了快速增殖状态，获得充足营养供给的肿瘤细胞便会处于快速的增殖分化阶段，其侵袭及发生远处转移的能力也随之大大增强。由此可见，在肿瘤的生长过程中，富血管化是其从体积小、非浸润的局限性生长发展成为体积逐渐增大且伴随局部浸润及远端转移的关键步骤。而EPC则在这一过程中发挥了不可或缺的作用，在研究显示，EPC直接参与了荷瘤小鼠的肿瘤内部血管的生发[24]，在肿瘤生长的早期阶段EPC能够通过定植到局部的血管床部位而参与血管的生发，后期则可以通过不断分裂增殖促进肿瘤血管生长[25]。在这一过程中，乳酸脱氢酶作为关键的信号分子发挥了重要的作用。乳酸脱氢酶-1[26]和α4整合素能够通过PBK/Akt信号途径促进骨髓EPC的动员和归巢进而促进肿瘤血管的生成及增长，而在乳酸脱氢酶-1/3缺陷的小鼠体内植入的肿瘤则无法生长[27]。此外，EPC所分泌的多种细胞因子（如血管内皮生长因子、粒细胞集落刺激因子）对于肿瘤血管的生长也起到了一定的促进作用，这些细胞因子不仅能够促进肿瘤血管的成熟，同时还可以降低血管壁的通透性，从而减少肿瘤内部的血管破裂及组织坏死。

3 内皮祖细胞与放疗

随着肿瘤治疗技术的发展，新的三维适形放疗方法的出现及观念的更新，使其在肿瘤治疗中的作用显得更加重要。然而另一方面，由于射线可以激活肿瘤内的多种细胞信号转导途径，从而促进了肿瘤内部血管的生成，以致肿瘤复发和转移增加[28]。目前对于放疗所诱导的肿瘤血管生成多集中在对于各种细胞因子 （如血管内皮生长因子、环氧化酶-2、表皮生长因子和基质金属蛋白酶等）的研究。尽管已经发现放疗期间循环EPC的数量存在不同程度的变化，然而其结果则不尽相同，并且其可能存在的意义也知之甚少。有研究表明[29]，在经131I治疗的甲状腺癌患者，由于放疗对肿瘤内部血管壁的损伤作用，大量内皮细胞脱落浸入外周血，以致其循环内皮细胞的数量显示出明显的增加，而与之相对应的是循环EPC的数量则存在显著的降低。然而EPC的这一变化是否是由于在血管损伤修复过程中过度的消耗所致，抑或是由于放疗破坏了肿瘤内部某种细胞信号转导途径或抑制了某些细胞因子的分泌目前尚不得而知。截然相反的现象同样有报道，Brunner等[30]对头颈部鳞癌患者的循环内皮细胞和循环EPC在放射治疗前后的变化进行了分析，结果显示其循环EPC在放射治疗后出现了明显的升高。此外EPC还可能与肿瘤组织内的含氧量之间存在一定的相关性，并可能放疗的疗效起到一定的预测作用[31]。研究显示，在放疗期间联合应用以EPC作为靶点的抗血管生成药物贝伐单抗，可以增加放疗的敏感性，并显著延长直肠癌患者的生存期[32]。其可能的机制是由于抑制了血管内皮生长因子的信号转导途径，从而增加肿瘤相关上皮细胞的放疗敏感性，并且由于EPC数量的减少使得肿瘤的血管密度降低，新生血管生成受到抑制。

综上所述，循环EPC在肿瘤的生长、侵袭、转移过程中发挥着重要的作用，其数量的变化对于评价肿瘤的恶性程度以及该肿瘤对于放疗的敏感性及放疗后的复发情况能够起到一定的预测作用。

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