杨岳，马亚珂，李慧影，王虹(天津中医药大学中医药研究院，天津市现代中药重点实验室，天津300193)

雌激素促心脏缺血组织血管新生作用的研究进展

杨岳，马亚珂，李慧影，王虹
(天津中医药大学中医药研究院，天津市现代中药重点实验室，天津300193)

摘要:心脏缺血组织血管新生可改善微循环，促进损伤心肌组织修复，为心脏缺血性疾病的治疗带来了新的前景。雌激素主要通过雌激素受体参与维持心血管系统正常功能、调控内皮细胞各类活动、介导内皮祖细胞修复损伤血管内皮，从而促进心脏缺血组织的血管新生。植物雌激素同时具有雌激素激动剂和阻断剂效应，也具有一定的促血管新生作用，可辅助雌激素治疗心脏缺血性疾病。

关键词:雌激素;植物雌激素;心脏;缺血性疾病;血管新生

血管新生是指在原有血管基础上，通过血管内皮细胞增殖、游走、芽生、血管分裂、分支而形成新的毛细血管网，并使其功能与局部需要相适应的生物学过程［1］，通常见于组织损伤［2］。内皮祖细胞( EPCs)是参与损伤血管修复的重要成分，血管损伤时，EPCs从骨髓动员到外周血，迁移、黏附到损伤区域，增殖、分化为成熟内皮细胞，促进损伤血管再内皮化，维持内皮细胞单层完整性，从而起到修复损伤血管的作用［3，4］。雌激素是甾体类激素之一，存在E1、E2和E3等三种形式。E2不仅可以改善内皮功能，使血管扩张，增加血流量，还能刺激成熟内皮细胞释放NO并产生抗内皮细胞凋亡和促增殖作用;同时，它还可以加速血管损伤后管壁的再内皮化过程［5］，这种作用可能由内皮细胞所表达的雌激素受体( ERs)介导［6］。研究表明，雌激素不仅对内皮细胞发挥调控作用，还可以增加外周血EPCs的数量，减轻损伤血管内膜增厚［7］，促进血管新生和内皮损伤后的修复过程。现将雌激素促心脏缺血组织血管新生作用的研究进展综述如下。

1　心脏缺血组织血管新生的机制

血管是为全身脏器提供氧气和必需营养不可或缺的结构，是胎生期最早形成的器官，氧气和其他营养物质在生理和病理性血管的生长过程起着重要作用［8］。氧气不断地被循环系统通过一些导致血管新生的因子调节，这些过程被认为是血管新生。血管新生是从内皮细胞受到刺激增殖、游走开始的，这些细胞来源于已存在的微血管内皮细胞［9］。在正常成人体内，内皮细胞和血管平滑肌细胞不进行有丝分裂［10］，但在生长发育、炎症、缺氧缺血及其他应激的情况下，可以发生游走和分裂，从而启动血管新生的一系列过程。

血管内皮生长因子( VEGF)能够刺激内皮细胞合成分泌金属蛋白酶、纤维蛋白溶解酶等，这些酶能够降解血管基膜、溶解内皮与基底膜之间的连接，同时溶解的细胞外基质可释放出多种肝素结合型的细胞因子，再次作用于内皮细胞。紧随其后的是细胞内信号级联激发，它能够刺激内皮细胞其他结构的形成［11］。内皮细胞分离并通过溶解开放的基膜将会形成新的血管［12］，一部分新毛细血管降解，其他的则增殖和分化出周细胞和平滑肌细胞等血管壁的非内皮成分，从而形成血管网;此外，新生血管还可以通过彼此融合的方式重塑成新的血管网。这样新生血管就可以通过调节血流来增加骨骼肌、心肌等组织的血流供应。

2　体内雌激素的促血管新生作用

2.1通过ERs发挥作用在心血管系统中，雌激素主要通过ERs而发挥作用。ERs包括ERα和ERβ，是一类由配基激活的转录因子，介导大部分已知的雌激素效应。目前，人类血管平滑肌细胞及内皮细胞上均发现有功能性的ERs，在多种心血管调

控过程中，ERα和ERβ的参与对心血管系统维持正常功能具有重要作用［13］。

ERα和ERβ两种受体类型在雌激素介导的心血管活动中起着不同的作用。Karas等［14］通过小鼠冠状动脉损伤的实验发现，雌激素可抑制损伤后野生型小鼠血管平滑肌增厚，而对ERα和ERβ两个基因同时敲除的小鼠则没有这种作用，表明ERs是雌激素抑制血管损伤过程中所必需的。进一步研究发现，与野生型小鼠相比，冠状动脉损伤的ERα基因敲除小鼠体内雌激素抑制损伤作用完全消失，表明ERα可介导雌激素对血管的保护作用。而且在电损伤冠状动脉后，雌激素可加速ERβ基因敲除小鼠的内皮细胞重塑，而在ERα基因敲除小鼠体内却不起作用，表明ERα介导了雌激素对血管内皮细胞的重塑，而不是ERβ。Zhu等［15］在ERβ基因敲除小鼠表型的研究中发现，5～6月龄的ERβ基因敲除小鼠血压是正常的，但到6～7月龄时，无论8 d连续血压监测还是24 h动态监测均发现大多数ERβ基因敲除小鼠的舒张压和收缩压持续升高，但心率不变，表明ERβ在调节血压和血管功能的过程中有重要作用。

2.2调控内皮细胞促进血管新生雌激素能够与ERs结合形成激素受体复合物，与雌激素反应基因启动子区域中的雌激素反应元件结合并刺激转录［16］，或对启动子区域中包含有AP-1位点的基因进行转录，对基因进行直接调控。

在内皮细胞中，E2能够刺激ERs和缺氧诱导因子-1( HIF-1)使VEGF基因表达增加。研究发现，当VEGF mRNA表达下降时，ERα能够保持VEGF的活性。当受到低氧缺血信号刺激时，HIF-1通过绑定到包含缺氧反应元件和ERα的内皮上游媒介，使HIF-1脱离降解，进入核内结合VEGF启动子，增加VEGF mRNA表达和下游生长因子分泌，进而调控血管新生［17］。同时，E2可以激活PI3K和MAPK信号通路的活性，在子宫内膜中，ERs可以通过介导PI3K信号通路诱导VEGF的表达［18］。

越来越多的研究显示，E2也可以调节细胞内第二信使、膜相关受体和信号复合物的活动，从而具有增强ERs的作用。在内皮细胞中，这些核外机制包括NO的激活、PI3激酶、G蛋白偶联受体和植物促分裂原活化蛋白通路，这些通路通常被称为雌激素的非核或非基因途径［19］。Mackie等［20］通过小鼠急性心肌缺血手术发现，小鼠心肌缺血后给予雌激素治疗，可增加其骨髓基质细胞中PI3K/Akt依赖的eNOS，通过eNOS增加骨髓中基质金属蛋白酶的表达;而基质金属蛋白酶可切断EPCs与其他基质细胞之间的机械联系，从而为EPCs跨内皮进入外周循环创造机会，促进心肌缺血组织血管新生。

2.3介导EPCs修复损伤血管内皮EPCs是指能够特异性归巢于血管新生组织，并能分化为成熟内皮细胞的一群祖细胞。Schatteman等［21］研究证实EPCs与造血干细胞一样，来源于血管母细胞，两者在胎儿出生后即储存于骨髓组织中。Asahara等［22］通过转基因小鼠骨髓移植模型发现，EPCs大量存在于外周血、正常骨髓和脾脏中，也存在于肝、肺、肠后肢肌肉、皮肤以及卵巢、子宫中。此外，在皮肤创口、肿瘤周边血管壁、肿瘤间质和缺血后肢的新生血管中也可检测到EPCs。

EPCs无需依赖原有的血管系统，可通过自身分化、增殖形成新生血管。因此，EPCs在缺血后的血流灌注过程中发挥独特的作用。Kawamoto等［23］研究证实，将体外培养的EPCs经静脉注入裸鼠缺血左前降支后，裸鼠心肌新生血管形成增加，并对左室功能有一定保护作用。另外，Murasawa等［24］应用裸鼠心肌梗死模型发现，将源于人外周血的EPCs培养后注入裸鼠体内，在其心肌中可检测到人血管平滑肌、特异性心肌和内皮标记物的表达。Kalka等［25］利用裸鼠肢体缺血模型，把体外培养的人源EPCs移植至裸鼠体内发现，EPCs不仅能够应用于心肌梗死的治疗，也能显著改善缺血后肢体的血流供应，提高缺血肢体的毛细血管密度。

EPCs体内外调控机制复杂，涉及多种信号通路。之前研究表明，多种因素如细胞因子( VEGF/EPO/SDF-1)、他汀类药物及基因转染( VEGF/SDF 1)等均可以明显改善EPCs的生物学功能，动员其转移至外周血，增加局部区域的EPCs数量，均可改善缺血组织血管新生、修复损伤血管内皮［26，27］。赵晓辉等［28］将不同浓度E2作用于体外培养的EPCs后发现，E2能够改善EPCs的增殖、黏附及迁移能力，其作用效果与浓度有关;在小鼠颈动脉损伤后给予E2治疗，可显著动员外周血中的EPCs，有助于动脉损伤后的再内皮化，但具体机制尚不清楚。

3　植物雌激素的促血管新生作用

植物雌激素是一类来源于植物，活性与体内雌激素相似的杂环多酚类天然化合物，依据分子结构可分为异黄酮类、木酚素类、香豆素类和真菌雌激素类。因其结构与体内雌激素相似，可与ERs结合发挥类雌激素或抗雌激素的双向调节作用。

植物雌激素可视为人类和其他哺乳动物的外源性激素，直接参与机体的内分泌调节。一方面，一定

剂量的植物雌激素在体内能够与ERs结合，发挥雌激素样作用。中等剂量植物雌激素可以产生一定的雌激素活性;高剂量时可以活化因雌激素水平限制而未能活化的ERs，产生雌激素强效应;当使用足够剂量的植物雌激素时，可在体内产生与E2相似的效能。另一方面，低剂量的植物雌激素与内源性雌激素竞争性地结合ERs而形成激素-受体复合物，占据了受体结合部位，抑制内源性雌激素与ERs结合，减弱了靶细胞对雌激素的应答，从而起到抗雌激素作用。

植物雌激素在缺血组织血管新生过程中也发挥重要作用。有研究通过大鼠心肌缺血模型发现，植物雌激素人参皂苷Rg1可增强VEGF诱导的血管新生和TNF-α诱导的心肌纤维化，从而促进PI3K/Akt信号通路活性，抑制p38 MAPK信号通路活性，促进心肌血管再生并减轻左心室重构。

综上所述，雌激素具有促进心脏缺血组织血管新生的作用，将其作为替代疗法治疗心脏缺血性疾病也取得了较好的疗效;但是，长期使用雌激素会诱发子宫内膜癌、乳腺癌和肺栓塞等。而植物雌激素具有雌激素激动剂和阻断剂的双重效应，对绝经后妇女因雌激素减少而引起的心脏缺血性疾病具有较好的预防和治疗作用，未来有可能作为雌激素替代疗法中的补充药物，在临床和保健方面具有广阔的应用前景。但大剂量的植物雌激素会改变妇女的月经周期，也会对其发育和生育产生不良影响。因此，植物雌激素预防心脏缺血性疾病的合理应用仍需进行大量的基础和临床研究。

参考文献:

［1］Ghajar CM，Blevins KS，Hughes CC，et al.Mesenchymal stem cells enhance angiogenesis in mechanically viable prevascularized tissues via early matrix metalloproteinase upregulation［J］.Tissue Eng，2007，12( 10) : 2875-2888.

［2］田兆华，刘柏炎.血管新生与脑缺血损伤［J］.中国脑血管病杂志，2008，7( 3) : 132-134.

［3］Quyyumi AA.Circulating endothelial progenitor cells as novel biological determinants of vascular function and risk［J］.Can J Cardiol，2004，( 20) : 44-48.

［4］Zentilin L，Tafuro S，Zacchigna S，et al.Bone marrow mononuclear cells are recruited to the sites of vegfinduced neovascularization but are not incorporated into the newly formed vessels［J］.Blood，2006，107( 9) : 3546-3554.

［5］Krasinski K，Spyridopoulos I，Asahara T，et al.Estradiol accelerates functional endothelial recovery after arterial injury［J］.Circulation，1997，95( 7) : 1768-1772.

［6］Brouchet L，Krust A，Dupont S，et al.Estradiol accelerates reendothelialization in mouse carotid artery through estrogen receptoralpha but not estrogen receptor-beta［J］.Circulation ( Baltimore) 2001，103( 3) : 423-428.

［7］Strehlow K，Werner N，Berweiler J，et al.Estrogen increases bone marrow-derived endothelial progenitor cell production and dimini shes neointima formation［J］.Circulation，2003，107 ( 24 ) : 3059-3065.

［8］Rey S，Semenza GL.Hypoxia-inducible factor-1-dependent mecha nisms of vascularization and vascular remodelling［J］.Cardiovasc Res，2010，86( 2) : 236-242.

［9］Plate KH，Breier G，Risau W.Molecular mechanisms of develop mental and tumor angiogenesis［J］.Brain Pathol，1994，4( 3) : 207-218.

［10］Schaper W，Ito WD.Molecular mechanisms of coronary collatera vessel growth［J］.Circ Res，1996，79( 5) : 911-919.

［11］Arnér ES，Holmgren A.The thioredoxin system in cancer-introduc tion to a thematic volume of seminars in cancer biology［J］.Semin Cancer Biol，2006，16( 6) : 419.

［12］Vu TH，Werb Z.Matrix metalloproteinases: effectors of develop ment and normal physiology［J］.Genes Dev，2000，14 ( 17) : 2123-2133.

［13］Hodges YK，Tung L，Yan XD，et al.Estrogen receptors alpha and beta: prevalence of estrogen receptor beta mrna in human vascula smooth muscle and transcriptional effects［J］.Circulation，2000 101( 15) : 1792-1798.

［14］Karas RH，Schulten H，Pare G，et al.Effects of estrogen on the vascular injury response in estrogen receptor alpha，beta ( double) knockout mice［J］.Circ Res，2001，89( 6) : 534-539.

［15］Zhu Y，Bian Z，Lu P，et al.Abnormal vascular function and hy pertension in mice deficient in estrogen receptor beta［J］.Sci ence，2002，295( 5554) : 505-508.

［16］Bjornstrom L，Sjoberg M.Mechanisms of estrogen receptor signa ling: convergence of genomic and nongenomic actions on targe genes［J］.Mol Endocrinol，2005，19( 4) : 833-842.

［17］Kazi AA，Koos RD.Estrogen-induced activation of hypoxia-induc ible factor-1alpha，vascular endothelial growth factor expression and edema in the uterus are mediated by the phosphatidylinositol 3 kinase/akt pathway［J］.Endocrinology，2007，148 ( 5 ) : 2363-2374.

［18］Albrecht ED，Babischkin JS，Lidor Y，et al.Effect of estrogen on angiogenesis in co-cultures of human endometrial cells and micro vascular endothelial cells［J］.Human Reprod，2003，18( 10) : 2039-2047.

［19］Holroyd EW，Delacroix S，Larsen K，et al.Tissue factor pathway inhibitor blocks angiogenesis via its carboxyl terminus［J］.Arterio scler Thromb Vasc Biol，2012，32( 3) : 704-711.

［20］Mackie AR，Krishnamurthy P，Verma SK，et al.Alcohol con sumption negates estrogen-mediated myocardial repair in ovariecto mized mice by inhibiting endothelial progenitor cell mobilization and function［J］.J Biol Chem，2013，288( 25) : 18022-18034.

［21］Schatteman GC.Adult bone marrow-derived hemangioblasts，endo thelial cell progenitors，and EPCs［J］.Curr Top Dev Biol，2004 ( 64) : 141-180.

［22］Asahara T，Masuda H，Takahashi T，et al.Bone marrow origin of endothelial progenitor cells responsible for postnatal vasculogenesis in physiological and pathological neovascularization［J］.Circ Res，1999，85( 3) : 221-228.

［23］Kawamoto A，Iwasaki H，Kusano K，et al.CD34-positive cells exhibit increased potency and safety for therapeutic neovascularization after myocardial infarction compared with total mononuclear cells ［J］.Circulation，2006，114( 20) : 2163-2169.

［24］Murasawa S，Kawamoto A，Horii M，et al.Niche-dependent translineage commitment of endothelial progenitor cells，not cell fusion in general，into myocardial lineage cells［J］.Arterioscler Thromb Vasc Biol，2005，25( 7) : 1388-1394.

［25］Kalka C，Masuda H，Takahashi T，et al.Transplantation of ex vivo expanded endothelial progenitor cells for therapeutic neovascu larization［J］.Proc Nati Acad Sci U S A，2000，97 ( 7 ) : 3422-3427.

［26］Laufs U，Werner N，Link A，et al.Physical training increases en dothelial progenitor cells，inhibits neointima formation，and en hances angiogenesis［J］.Circulation，2004，109( 2) : 220-226.

［27］Aicher A，Heeschen C，Mildner-rihm C，et al.Essential role o endothelial nitric oxide synthase for mobilization of stem and pro genitor cells［J］.Nat Med，2003，9( 11) : 1370-1376.

［28］赵晓辉，黄岚，尹扬光，等.雌二醇对骨髓内皮祖细胞部分生物学功能的影响［J］.中华老年心脑血管病杂志，2006，50( 5) : 343-345.

收稿日期:( 2014-12-26)

通信作者:王虹，E-mail: wanghongsys@126.com

基金项目:国家自然科学基金面上项目( 81173592) ;新世纪优秀人才支持计划( NCET-13-0935 ) ;长江学者和创新团队发展计划( IRT0973)。

文章编号:1002-266X( 2015) 32-0097-04

文献标志码:A

中图分类号:R96

doi:10.3969/j.issn.1002-266X.2015.32.042