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摘要:

骨髓、外周血和脐血来源的内皮祖细胞取材和动员方便,能在体外扩增并能定向分化成功能性内皮细胞,在修复心肌梗死患者的心脏,治疗临床肢体缺血、冠状动 1718期刊网 www.1718qikan.com脉疾病、脑中风,改善糖尿病患者的血管形成能力,定向抑制肿瘤血管生成,以及作为基因治疗导向载体和靶细胞等方面,具有广阔的应用前景。

尽管心血管医学取得了许多突破性的进展,但心脑血管疾病仍是严重威胁人类健康的罪魁祸首之一。2001年9月1日世界心脏联合会在斯德哥尔摩举行的欧洲心脏病学学会上宣布,目前全世界每死亡3个人,其中就有1个人的死因是心脑血管疾病。实验资料表明,骨髓、外周血和脐血中存在能分化为内皮细胞并参与血管新生的内皮祖细胞( endothelial progenitor cells,EPC)。因为EPC在血管再生和心脑血管疾病治疗中具有广阔的应用前景,所以其自发现之日起即受到研究者的普遍关注。

一、内皮祖细胞的生物学特性
从骨髓、外周血和脐血中刚分离出来的细胞是圆形小细胞,其中含有内皮祖细胞,体外培养后贴壁形成一层梭形内皮祖细胞,最后才变成成熟的梭形内皮细胞。用共聚焦激光扫描显微镜和扫描电镜可观察到血管移植物表面CD34+/KDR+内皮祖细胞经历了从球形经过阿米巴样的形态最终变成扁平细胞的过程。
内皮祖细胞与成熟内皮细胞都具有一些相同的表面标志,包括CD34、KDR(即flk-1,又称VEGFR-2)、Tie-1、Tie-2和VE-钙粘素(vascular endothelial cadherin),所以不能用这些标志来区分这两 www.51lunwen.com 种细胞。从循环血中区分开这两种细胞更困难,因为造血干/祖细胞也具有上述表面标志。CD133,即AC133,是一个新发现的造血干/祖细胞的表面标志。实验证实分化成熟的内皮细胞不表达CD133(Peichev.2000)。
Gehling等(2000)从G-CSF动员的人外周血分离出CD133+单核细胞,并在体外使其分化形成了内皮细胞。与肺肿瘤细胞A549一同接种到重症联合免疫缺陷小鼠皮下,CD133+单核细胞参与了肿瘤的血管形成。这些资料说明CD133可以作为内皮祖细胞区别于成熟内皮细胞的一个表面标志。
成熟内皮细胞具有以下一些特征:表达vW因子、CD31和KDR,释放一氧化氮,特异结合荆豆凝集素(UEA-1)和BS-1(Bandeiraea simplicifolia lectin 1)凝集素,摄取乙酰化低密度脂蛋白等,根据这些特征可对成熟内皮细胞进而对内皮祖细胞功能进行鉴定。
目前发现的内皮祖细胞增殖分化调控分子主要有VEGF、bFGF、IGF-1、rIL-2(联合肿瘤细胞5637条件培养基)、干细胞生长因子(stem cell growth factor,SCGF)、植物凝集素。它们的调控机制目前均不很清楚。已经知道胚胎内细胞团、胚胎主动脉外部基质、胎儿肝脏、新生儿脐血、骨髓和外周血中都含有内皮祖细胞,但是应用起来,从外周血中获取内皮祖细胞是最快捷和方便的方法。除内源性组织缺血能将内皮祖细胞动员到外周血外,迄今发现的外源性动员剂有:干细胞因子(SCF)、粒系集落刺激因子(G-CSF)、粒系巨噬系集落刺激因子(GM-CSF)、血管内皮细胞生长因子(VEGF)、他汀类药物(statins)、基质来源因子1(SDF-1)和血管生成素1(angiopoietin-1)。研究表明, PI3K/Akt、VEGF/VEGFR-2和an-giopoietin-1/Tie-2信号途径的时空活化在内皮祖细胞动员中起关键作用(Shintani.2000,Vasa.2001,Lle-vadot. 2001, Dimmeler. 2001, Moore. 2001, Hattori.2001)。以这些强有力的动员剂为基础,有望研制开发一些具有临床应用价值的药物,将骨髓内皮祖细胞动员到受损部位,为心脑血管疾病治疗提供一种非侵入性的方法。例如,他汀类药物是经FDA批准的降胆固醇药物,由于它在内皮祖细胞动员和整合过程中的突出功效,有望成为有新适应症的药物[1]。

 
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二、血管内皮祖细胞在血管再生和心脑血管疾病治疗中的应用
(一)修复心肌梗死心脏　骨髓中的单个核细胞、Lin-/c-Kit+细胞和CD34-/c-Kit+/Sca-1+细胞,都是混合的细胞群体,可能含有能向内皮细胞、造血细胞和心肌细胞分化的多潜能干细胞,也可能含有分别能向内皮细胞、造血细胞和心肌细胞分化的专能干细胞。许多资料表明,其中的内皮前体细胞经历内皮祖细胞阶段分化为成熟内皮细胞参与了心肌梗死区血管形成。Anversa带领的研究小组(2001)将小鼠骨髓中Lin-/c-Kit+细胞注射入心肌梗塞小鼠心室梗死部位旁的收缩壁,结果发现移植细胞占梗死心肌的68%,并且形成了心肌细胞和血管组织,心脏功能有33%的改善。Kocher等(2001)结扎大鼠的左前降支(left anterior descending,LAD)冠状动脉建立大鼠的心肌梗死模型,将人骨髓来源的成血管细胞(human bone-marrow-derived angioblasts)注射到大鼠心脏受损部位。这些细胞在受损区域产生了新的血管,并且促使附近的血管产生新的分支,起到了阻止心肌细胞死亡,减少再塑(remodeling)的作用,提升了26%的心脏功能。