内皮祖细胞与肿瘤

内皮祖细胞 (endothelial progenitor cells, EPC) 为存在于骨髓中的一种原始细胞, 胚胎时期参与早期的血管发生, 出生后在生理或病理条件下可修复损伤的血管内皮细胞, 并且研究表明, 在肿瘤的生长及迁移过程中EPC也起到及其重要的作用, 这些都揭示了EPC在临床上将有极大的应用前景。

1 EPC的来源及特点

在胚胎第15天左右, 卵黄囊内出现许多由间充质细胞密集而成的细胞团, 即血岛。血岛中央为造血干细胞, 周围扁平状的细胞即为早期EPC, 它参与胚胎时期的血管发生。在胎儿出生后, EPC主要存在与骨髓中, 在某些生理、病理状态下可释放入外周血发挥作用。Asahara等于1997年首先使用免疫磁珠方法从人的外周血单个核细胞中培养分离出血管内皮标记物CD34 (+) EPC。在粒细胞-集落刺激因子 (G-CSF) 作用下, CD34 (+) EPC细上粘附分子表达发生变化, 与骨髓中干细胞动员入外周血有关。

2 EPC的分类

EPCs目前已从骨髓、外周血、脐带血中成功分离培养出来, 并作为不同的群体。在EPCs分化为内皮细胞的过程中, 不同群体EPCs在形态结构及表型特征上也有所差别。

目前根据EPC在体外存活时间长短分为2种类型:第1种为早期EPCs, 来自外周血单个核细胞, 在培养3~8周时达到生长高峰, 第4周时逐渐死亡消失。第2种为晚期EPCs, 主要来源于骨髓单个核细胞, 也存在于外周血中, 但较少, 晚期EPCs于培养第2~4周时形成的细胞集落出现在早期EPCs (呈梭形) 中间, 呈鹅卵石形, 在第12周逐渐死亡消失。

3 EPC的标记

成熟内皮细胞不表答造血祖细胞糖蛋白抗原AC133, 而大多数CD34 (+) VEGFR-2 (+) 细胞表达AC133, 这意味着CD34 (+) 细胞中同时表达VEGFR-2和AC133的一部分可确定为一个特异的群体, EPC即被认为是表达有胚胎时期内皮祖细胞和造血干细胞共同抗原 (CD34/VEGFR-2, CD133/VEGFR-2, CD34) 的一类细胞。CD34 (+) VEGFR-2 (+) 细胞还表达内皮特异性的标记如VE-钙粘连素、E-选择素, 所有的CD34 (+) VEGFR-2 (+) 细胞在基质细胞源性生长因1 (SDF-1) 或VEGF作用下都表达趋化因子受体CXCR4, 并在这些因子作用下进行迁移。Harraz等认为CD14 (+) 也为EPC表面所有, 但可能并不特异。

4 EPC在肿瘤中的作用

肿瘤的生长和转移与血管的形成密切相关。血管形成包括2种方式, 一种为血管发生 (vasculogenesis) 是指基于胚胎时期的由EP Cs分化为成熟内皮细胞的过程;而另一种为血管生成 (angiogenesis) 即指在已有血管的基础上以出芽方式形成血管的过程。大量研究结果表明EPCs在肿瘤的生长及转移过程中起到重要作用, 它可促进上述两种过程, 使肿瘤组织的血管系统迅速扩展, 从而为肿瘤细胞提供丰富的血供, 并促进肿瘤的侵袭及转移。

研究表明, 乳腺癌患者外周血EPCs的数量增加, 肿瘤切除术后, CD34 (+) FLK-1 (+) 细胞数量迅速下降, 表明EPCs的水平高低与肿瘤自身释放的血管生成因子密切相关。对小鼠肿瘤模型的研究也表明肿瘤的早期生长需要EPCs的参与, 且在肿瘤血管形成后, EPCs也可作为一种维持血管长期完整性的监管者而被肿瘤组织所需要。Naik等研究观察到在乳腺癌患者中, 外周血中循环EPCs量的高低与癌症的进展阶段相关, Ⅲ期、Ⅳ期乳腺癌患者外周血中循环EPCs的水平明显高于Ⅰ期、Ⅱ期患者, 在化疗后, Ⅲ期、Ⅳ期患者的循环EPCs水平显著下降, 而Ⅰ期、Ⅱ期EPCs变化不明显。表明EPCs在肿瘤的发展中确实起到重要的作用。乳腺癌患者血浆中可溶性VEGF浓度是对照组中健康人的3倍。这一显著的差异说明, VEGF在肿瘤血管生成中可能起到重要的作用。

5 EPC相关基因与肿瘤

尽管对于EPC在肿瘤血管形成中的作用已进行了较多的研究, 但对于血管形成的具体调控网络的认识还不够完善。针对这一方面, Furuhata等利用寡核苷酸芯片解析和RT-PCR对脐带血单个核细胞来源的CD34 (+) EPCs中169个上调基因和107个下调基因做了研究, 其中有3个重要的基因可能与EPCs的功能最密切相关, 他们是Syk, galectin3, ATF3。

Syk基因编码一种酪氨酸蛋白激酶, 该基因表达于正常的乳腺组织及乳腺上皮细胞系中, 在某些高度恶性乳腺癌细胞系不表达, 说明在人类乳腺癌中Syk起着肿瘤抑制基因的作用, 作为上皮细胞生长的抑制基因。Syk在胸腺T细胞活化、B细胞发展中起重要作用, 并可通过受体来发送免疫信号, 并且研究表明Syk基因在EPCs中表达, 而在大多数成熟内皮细胞中是不表达的。Syk缺乏的小鼠呈现一种致死性的表型, 表现为扩散性出血、严重瘀斑、乳糜性腹水等, 这种现象的发生可能与不正常的血管发育有关。

另一个在EPCs中表达上调的基因为galectin-3, 编码一种β-半乳糖苷特异性的植物凝集素, 它有多种生物学功能, 包括细胞的增殖分化、肿瘤细胞粘附、血管形成、肿瘤的转移。在人类的多种肿瘤中均有galectin-3过表达。

ATF3为激活转录因子3 (activating transcription factory 3) 。它在EPCs中的表达上调。ATF3在细胞增殖、致瘤转化和转录活性等方面起作用。它与c-Jun和c-Fos同属于b-Zip转录因子家族成员。ATF3基因的过表达也会导致人类肿瘤发生。

Gao等的研究表明, 肿瘤细胞可诱导EPCs中转录因子表达, 从而促进了癌症转移灶的形成。肿瘤组织中EPCs的Id1 m RNA表达比正常上调了2.5倍, 并且Id1只在BM-EPCs中表达, 其他BM细胞中并未发现Id1表达。在小鼠肺癌模型中, 阻碍EPCs的动员可严重地抑制血管的生成, 并显著的削弱致命转移灶的形成。这表明EPCs借助Id1在血管生成中起着重要调控者的作用。

目前, 对EPC已做了较多的研究, 关于EPC的来源、分化为内皮细胞的过程、细胞的表面标记、在心血管疾病及肿瘤中的作用有了初步的认识, 也提出了在疾病治疗学中EPCs可能发挥到的作用。但仍旧存在一些学术上的空白点及不确定点有待进一步的研究, 比如, 目前还未发现只有在EPCs上表达的标记物质, 所以对于EPC表型的描述及分离培养的依据都有错误的可能性。在肿瘤的治疗方面, 抑制EPCs的动员可抑制肿瘤的生长及转移, 但在抑制肿瘤组织的同时是否会对正常组织产生影响。对EPCs功能表达的分子及基因机制也缺乏系统的认识。但是, 可以肯定的是, EPCs在治疗学上的前景仍是显著的, 这有待于进一步较深入的研究。

摘要：内皮祖细胞 (endothelial progenitor cells) 是血管内皮细胞的前体细胞, 它具有在外周血管系统中分化为成熟内皮细胞的能力, 参与胚胎时期的血管发生, 出生后的血管损伤修复, 并在肿瘤形成及转移的血管发生中起重要作用。因此, 在肿瘤中针对EPC为靶点的治疗备受关注。

关键词：内皮祖细胞,血管形成,肿瘤