应用内皮祖细胞治疗支架内再狭窄的研究进展

冠状动脉粥样硬化性心脏病(coronary heart disease，CHD)是世界范围内造成死亡的主要原因，并带来严重的社会经济问题[1]。药物治疗、冠状动脉搭桥术(coronary artery bypass graft，CABG)和经皮冠状动脉介入治疗(percutaneous coronary intervention，PCI)是目前冠心病治疗的“三驾马车”，其中又以PCI发展最为迅速[2-3]。但在成功的PCI术后，支架内还会发生新生内膜增生。与血管粥样硬化的病理生理学相似，新生内膜内也会存在伴有巨噬细胞浸润的慢性炎症反应，此病理过程会导致支架内再狭窄(in-stent restenosis，ISR)[4]。药物洗脱支架(drug eluting stent，DES)的发明显著降低了ISR的发生率[5]，但是涂层的药物除了能够抑制内膜增生外，同时也延迟了内皮修复过程，导致晚期支架内血栓的形成，造成急性心肌梗死等心血管不良事件，减弱了其抗再狭窄的远期疗效[6]。修复、改善内皮细胞的结构和功能，加速受损血管的再内皮化是防止ISR的关键[7]。EPCs(endothelial progenitor cells，EPCs)是内皮细胞的前体细胞，其在生理或病理因素刺激下，可从骨髓经过增殖、迁移、黏附从而动员到血液中参与损伤血管的修复。EPCs的合理运用能使冠状动脉支架术后血管损伤部位的快速再内皮化成为可能，这也是预防ISR和晚期支架血栓形成的新研究热点[8]。本研究对内皮祖细胞治疗ISR的研究进展进行综述。

1 ISR的发生机制及危险因素

ISR是指支架冠状动脉病变的逐渐再狭窄。造影再狭窄定义为在随访血管造影中>50%的管腔直径狭窄。临床再狭窄定义为直径>50%的狭窄和以下之一：复发心绞痛，缺血体征，血流储备分数<0.80，血管内超声检查的最小横截面积<4 mm2(左主干<6 mm2)，或即使没有临床症状或体征，管腔直径减少70%以上[9]。尽管冠状动脉内支架进行了不断的改进，术后抗血小板药物的使用也日趋广泛与规范，但PCI术后ISR的发生率仍高达12%[10]。ISR的发生发展是一个较复杂的病理过程，是血管局部损伤后的一种修复反应， 当血管损伤反应过度会导致ISR的发生。ISR的发病机制主要包括血管内皮损伤、血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cell，VSMCs)过度增殖和迁移、炎症反应、血管外基质重构、新生动脉内膜粥样硬化等[11]。其中血管内皮损伤在支架内再狭窄发病机制中占有重要地位。球囊扩张和支架植入引起的摩擦、剪切力等力学刺激，会破坏血管内皮的完整性，使得暴露在血液中的中膜弹力板黏附并激活血小板等血液成分，继而形成血栓。同时，该过程还会激活炎症反应，产生一系列生长因子和细胞因子，导致VSMCs在血管壁增殖并分泌大量胞外基质，增加内膜厚度，从而引起ISR[12]。目前广泛应用的DES所装载的药物以及载药涂层等可能会对内皮细胞造成化学性损伤并引发炎症反应，使血管内皮化延迟而导致血栓形成，当晚期支架进一步嵌入在血管内皮组织中时，也可能会导致晚期血栓和胞外基质的沉积，最终导致ISR[13]。一项针对247例ISR病人的回顾性分析显示，年龄、糖尿病、 第一代DES的使用和升高的基质金属蛋白酶2(MMP-2)水平是以急性冠脉综合征(ACS)为表现的ISR的重要预测因子，而阿司匹林、氯吡格雷、肾素-血管紧张素系统(RAS)阻滞剂的使用以及第二代DES的使用减少了ISR所致ACS的发生[14]。Cheng等[15]在一项对PCI术后病人进行1年随访的临床试验中发现，术后高超敏C-反应蛋白水平及高半胱氨酸水平、糖尿病史、冠状动脉分叉病变是PCI术后ISR的独立危险因素。ISR风险较高的病人应在PCI后接受常规随访和强化药物治疗，以控制风险因素并降低ISR。

2 血管EPCs及其生物学特性

1997年，Asahara等[16]首次从外周血中通过免疫磁珠法分离了一种CD34均为阳性的单核细胞，因其能够表达内皮细胞的特异性抗原，故命名为血管EPCs。EPCs由骨髓干细胞衍生，在生理或病理因素刺激下，可从骨髓动员到外周血，聚集于血管损伤部位，进一步发生增殖，然后分化为内皮细胞，促进血管的修复[8]。EPCs作为损伤血管功能性再内皮化的重要细胞来源，具有强复制能力，其在骨髓和其他组织中增殖，在血管损伤时释放，迁移到损伤部位，然后复制和成熟，参与内皮修复[17]。同时，EPCs还可以通过旁分泌促血管生成因子来促进管腔直接进入发芽状态的新生血管来调节血管生成[18]。EPCs还有早期、晚期之分，早期EPCs主要以分泌功能为主，分泌细胞因子及相关抗原，而晚期内皮祖细胞主要向内皮细胞分化，参与内皮修复[19]。

EPCs来源的胞外囊泡(EPCs-EVs)在心血管、糖尿病、肾损伤修复等领域已得到广泛关注[20]。多项研究发现，EPCs既参与血管生成，也参与机体和器官损伤后的血管修复与新生，在心脑血管疾病、外周血管疾病、肿瘤血管形成及创伤愈合等方面均发挥重要作用，并为缺血性疾病的治疗提供了新思路，EPCs具有广阔的应用前景[21-22]。因此其在心血管疾病中的作用不可忽视。Yang等[23]认为具有成骨潜能的EPCs数量，可以作为预测冠状动脉疾病严重程度的新指标。

3 EPCs治疗ISR的应用进展

3.1 EPCs捕获支架 近年来，随着EPCs的深入研究，通过动员外周血中EPCs到达血管局部并且修复损伤内皮已成为抗ISR的新策略之一，EPCs捕获支架(endothelial progenitor cell capturing stent，ECS)应运而生。ECS在支架表面包被了CD34+抗体，利用CD34+抗体可与EPCs表面抗原结合的原理，从外周血中捕获骨髓来源的循环EPCs，后者逐渐分化为成熟的内皮细胞，形成内皮细胞层覆盖支架小梁。EPCs的快速黏附和分化在支架表面上产生新的内皮层以加速血管壁的愈合，从而起到预防新生内膜增生和血栓形成的作用[24]。目前，对ECS的有效性及安全性评价的研究越来越多。2016年的一项国际前瞻性临床研究对1 000例植入ECS的病人进行了1年的随访分析，其中49.9%为ACS，年龄34～94(65±11)岁，74%为男性，研究的临床终点为靶病变失败(target lesion failure，TLF)，定义为心脏死亡、非致命性心肌梗死(myocardial infarction，MI)或靶病变血运重建(target lesion revascularization，TLR)的复合终点。结果显示：研究对象中明确的支架血栓发生率为0.5%；支架置入术后9 d无血栓形成。该结果表明了支架的长期安全性和有效性[25]。2017年，Kalkman等[26]在其研究的基础上，对不同程度冠状动脉病变的病人进行研究，结果再次证实ECS的安全性和有效性。

3.2 EPCs移植 自1997年EPCs被成功分离出来，已经明确此类来源于骨髓的祖细胞可以被动员用于促进血管再生，从而可能减轻冠心病或外周血管疾病的组织缺血。而将细胞移植运用到EPCs的研究亦不在少数。靳文学等[27]的一项研究将80只冠状动脉左前降支结扎的急性心肌梗死(AMI)大鼠模型随机分为AMI对照组、远志皂苷元治疗组、EPCs移植组、EPCs移植联合远志皂苷元治疗组，细胞移植后3周与6周后进行心脏超声检查，结果显示：远志皂苷元治疗组、EPCs移植组和EPCs移植联合远志皂苷元治疗组的心功能和左室舒缩功能较对照组明显改善，且EPCs移植联合远志皂苷元治疗组改善更显著，EPCs移植组、EPCs移植联合远志皂苷元治疗组植入梗死区的EPCs可以分化为血管内皮细胞，EPCs移植联合远志皂苷元治疗组的梗死心肌处血管密度较远志皂苷元治疗组、EPCs移植组明显增高，从而得出结论：外周血EPCs移植可以显著改善AMI大鼠心功能，并且在EPCs移植同时予以远志皂苷元干预优于单独应用EPCs移植，可以起到心肌修复的协同作用。刘革铭等[28]运用同样的造模及研究方法，观察丹参注射液对EPCs移植治疗大鼠AMI的效应，同样发现外周血EPCs移植可显著改善AMI大鼠的心功能。一项纳入4项试验244例病人的Meta分析显示，运用干细胞疗法治疗非缺血性心肌病有可能改善病人的左室射血分数[29]。对于已经充分抗心绞痛治疗及数次血运重建(包括CABG及PCI)但仍具有心绞痛的病人，在其心肌内移植入自体CD34+细胞或许为可行的选择。由此进行的ACT34-CMI研究2年结果显示，自体CD34+细胞疗法可以使心绞痛发作频率显著降低，并且降低非选择性的难治性心绞痛病人的死亡率[30]。目前，EPCs移植应用于ISR的研究尚显不足，但其对于心功能的改善、心绞痛症状的缓解以及心肌细胞的修复作用让人们看到了其未来应用于治疗ISR的可能。

4 小结与展望

PCI的迅速发展使得冠心病的治疗有了长足发展，但如何实现PCI术后受损处血管的快速再内皮化，避免ISR及晚期支架内血栓形成，是PCI目前面临的重要问题。EPCs可以在生理或病理因素刺激下，从骨髓经过增殖、迁移、黏附从而动员到血液中参与损伤血管的修复，使PCI术后血管损伤部位的快速再内皮化成为可能。EPCs捕获支架的诞生为PCI的发展提供了新方向，其有效性及安全性令人鼓舞。EPCs移植技术的运用也为治疗ISR提供了另一个思路，但EPCs的动员、增殖、迁移、分化及归巢等机制尚存在许多争议，明确EPCs各个环节的作用机制，将EPCs切实有效地应用于临床ISR的治疗，还有待于基础实验及临床试验的进一步深入研究。