文摘
急性缺血性肾损伤是急性肾功能衰竭的最常见的原因在日常临床实践。它已成为越来越多的认识到,微血管内皮细胞功能障碍(ED)的管周毛细血管抑制肾缺血后再灌注的过程。ED可以作为治疗目标管理的急性缺血性肾损伤。可以恢复缺血后回流系统管理成熟的内皮细胞或内皮祖细胞。内皮祖细胞的末梢循环内皮祖细胞可培养的人类和动物不同。细胞行为vasoprotectively通过直接和间接的机制。内皮祖细胞在急性缺血性肾损伤的保护作用,可以刺激细胞preincubating争胜介质不同。本文总结了当前可用的策略来提高数据的renoprotective活动在急性缺血性肾损伤内皮祖细胞。
1。在急性缺血性肾损伤内皮功能障碍
急性缺血性肾损伤是急性肾功能衰竭的最常见的原因在日常临床实践(1]。尽管已经取得了重大进展,在重症监护医学和肾脏替代疗法在过去30年里,住院患者发生急性肾功能衰竭的死亡率仍然从30 - 70%不等(1- - - - - -3]。虽然肾灌注不足,导致各种病理条件下,主要影响肾小管上皮细胞的功能和结构,它已成为越来越多的认识到,微血管内皮细胞功能障碍(ED)的管周毛细血管抑制肾缺血后再灌注,从而延长肾脏的过程故障(4,5]。第一个研究来自弗洛雷斯et al。6]:老鼠进行了瞬态肾动脉夹紧显示强烈的肿胀的细胞中的元素肾脏,导致持续肾低灌注结束后缺血。这样的无复流,这也在一定程度上是由于内皮细胞肿胀,可以有效的注射治疗高渗甘露醇的解决方案,但仍然不受细胞外液量的一个等价的扩张等渗盐水或等渗甘露醇(7]。进一步的研究,于2001年出版,显示缺血相关除了会导致内皮细胞功能障碍永久管周毛细血管受损。这损害肾功能恶化长期的结果8,9]。这些数据表明缺血后肾ED可能成为新的治疗目标管理的急性缺血性肾损伤。因此,新的调查由山本和布罗斯基4,5)集中在缺血后ED的治疗管理的成熟内皮细胞(HUVECs-human脐静脉内皮细胞)。体内微观分析证实了上述重要缺血后内皮细胞肿胀在管周毛细血管网络,除了显示完整的标准化组织微血管灌注缺血后发生直到24小时。在这种背景下,系统性管理HUVECs明显抑制内皮细胞肿胀,促进了功能和结构的快速恢复的器官。组织学检查注射细胞部分被纳入周围小血管的内皮细胞层管完整性(4,5]。这些研究表明,首次针对缺血后ED内皮细胞谱系的政府是一个真正的选择治疗急性缺血性肾损伤。
2。内皮祖细胞
多年来它一直认为新血管的成人脊椎动物生物专门开发的结果既存的发芽,成熟的血管。发生这一过程,称为“血管生成”,由于减少氧气和营养供应组织(10- - - - - -12]。第二个过程血管生成,血管生成,通常是发现在胚胎发生(13]。人类器官和组织形成在第一次怀孕后8周。低分化的祖或前体细胞发育成大量的专门的细胞类型,构建整个有机体。血管壁细胞是来源于所谓hemangioblast [14,15]。新血管形成的概念,极大地震撼了Asahara和同事的里程碑式的研究,出版于1997年(16]。首先,CD34+细胞被分离出人类脐静脉血液和定义的条件下培养。几天后,细胞显示内皮细胞的表型和功能特征。系统性的细胞注入immunoincompetent动物hindlimp缺血明显改善缺血后reperfused功能和结构的组织。微观分析表明,注射细胞部分被纳入血管的内膜。这是第一次的内皮祖细胞或内皮祖细胞。这也是第一次,血管生成记录发生在成年脊椎动物有机体。与此同时,众多的研究主题已发表(11- - - - - -13,17- - - - - -29日),但事实上,内皮祖细胞的确切性质,或者如果口语更加刺激的是,这个问题如果epc真的存在,仍然是集中讨论(27,28]。根据更新的EPC生物学的概念,至少有两个主要的人口“EPC”可以有区别的(27,28,30.,31日]。第一,更加详细地分析人口主要由细胞培养在骨髓多能造血干细胞。这些细胞可以分离出人类和不同动物的循环。他们培养fibronectin-coated菜肴EBM-2媒体(32),他们绑定特定类型的凝集素(BS-1-lectin(鼠标)或UE-lectin[人]),他们摄取低密度脂蛋白。在文化、细胞5 - 7天后出现导致他们的定义为“早期结果”内皮祖细胞(33- - - - - -35]。他们做表达,一方面不同的不成熟或“茎”如CD133细胞标志分子,c - kit, CD34 (30.),另一方面标记的内皮血统(KDR或Flk-1、CD31以挪士)。他们是最有可能与所谓的“集落形成单位内皮细胞”(CFU-ECs)。CFU-ECs从血液单核细胞也可以培养各种来源。培养的细胞是一个两步过程中,细胞首先镀纤连蛋白了两天。不依从细胞然后山肩新菜引起殖民地。殖民地由圆形细胞中心,外围包围纺锤状细胞(28,32]。正在进行的争论结果真正的内皮细胞的性质这一事实受体动物的全身细胞治疗后,直接纳入内皮细胞层是罕见27,28]。毫无疑问,“早期结果”内皮祖细胞可以proangiogenically / antiischemically /因为大量的实验研究证明的病理生理学作用,治疗缺血性心脏病的价值,外周动脉疾病,脑血管疾病,尿毒症,分别19,36- - - - - -46]。然而,vasoprotection介导的细胞但解答更多的归因于间接影响(33]。拉赫曼和他的同事发现vasoprotective物质的分泌细胞(VEGF、胶质瘤、igf - 1)47)和蛋白质组分析由普拉等人表明,酶胸苷磷酸化酶在这一过程中起着重要作用[48]。已经得出的结论是,这些因素协调康复内皮细胞功能障碍。这个概念后,“早期结果”epc旅游网站的组织缺血paracrinic的方式行动。在一个更新的手稿,作者因此认为“proangiogenic造血细胞”这个词而非“内皮祖细胞”27,28]。
第二个EPC人口是由细胞分享更多特征与成熟内皮细胞(49]。它们也可以从血液单核细胞培养50]。培养在胶原蛋白上执行2型涂层菜肴EBM-2媒体(50,51]。与“早期结果”内皮祖细胞,这些细胞出现在文化经过一段时间的2 - 3周(“晚结果“内皮祖细胞(28,49- - - - - -52])。“晚了结果”内皮祖细胞不表达造血,但内皮细胞标记分子。全身细胞注射后,直接纳入内皮细胞层并大幅出现(28,53]。的唯一区别在于成熟的内皮细胞和内皮祖细胞是“晚了结果”更明显的体外增殖的后者。它最近被讨论,“晚了结果”内皮祖细胞可能是成熟的内皮细胞,来源于骨髓驻留船只,从他们摆脱循环(28]。不过,EPC数量,内皮祖细胞“早期结果”和“结果”记录内皮祖细胞参与血管新生在生理和病理条件下(24,25,50,54]。直接和间接参与血管修复机制。目前看来,“早期结果”内皮祖细胞主要是通过间接机制,而“晚结果”内皮祖细胞主要调解直接融入血管内皮再生的墙壁。表1总结了“早期结果”内皮祖细胞的特点相比,“晚结果”内皮祖细胞。
3所示。“早期结果”内皮祖细胞治疗急性缺血性肾损伤
前面提到的研究山本和布罗斯基4,5]指出第一次向一个新的治疗策略治疗急性缺血性肾损伤(iAKI)。即针对缺血后肾艾德为了优化肾再灌注。时至今日,只有有限的数据可用在iAKI内皮祖细胞的病理生理作用。第一项研究发表在了《Patschan et al。24]。FVB /新泽西老鼠,受到瞬态单侧肾缺血显示快速EPC动员,以实质性的脾细胞的积累。缺血预处理减轻这些影响的动物但是提升动员细胞在缺血后肾脏的直接导航,他们最重要的积累在medullopapillary borderzone。EPC-enriched单核细胞,分离出预先处理这些动物的肾脏保护小鼠免受如果注射后再灌注急性缺血性肾衰。这手稿是内皮祖细胞的原理(根据标记分子,用于识别细胞:“早期结果”epc)可以作为治疗iAKN治疗选项。进一步的研究发现,急性肾缺血动员内生“早期结果”内皮祖细胞通过增加血中尿酸的水平(55]。尿酸段EPC动员机制的进一步阐明郭et al。56]。单钠尿酸盐是证明(MSU)体外和体内诱导胞外分泌Weibel-Palade的身体随后释放引发血管性血友病因子,和angiopoietin-2到培养基或进入循环,分别。toll样受体4零老鼠,急性尿酸注射尿酸水平标高不导致vasomodulatory因素的释放进入血液。这些数据表明,尿酸段胞外分泌Weibel-Palade的身体是通过受体介导的。两年前,体外扩大同系的mouse-derived“早期结果”内皮祖细胞在小鼠iAKI首次成功地管理(25]。0.5或注射未经处理的细胞在30或35分钟时间的缺血保护接受者动物急性肾功能衰竭。这不再是可能的如果缺血持续了40分钟。组织学分析显示注射细胞间隙区域内,积累接近的小血管。因为长时间的缺血(40分钟),一定数量()未经处理的“早期结果”内皮祖细胞没有明显保护小鼠免受急性肾功能衰竭,问题出现的治疗策略是否可以建立以增加renoprotective能力或能力的细胞。
4所示。越来越Renoprotective能力的“早期结果”在iAKI内皮祖细胞
的想法修改/增加内皮祖细胞的能力在新血管形成的过程中出现后不久,他们首先描述Asahara et al。16]。为了增强抑制新生内膜增生,内皮祖细胞被转基因为了酶过表达内皮一氧化氮合酶(以挪士)和血红素oxygenase-1 (HO-1) [57]。Murasawa等人促有丝分裂的活动增加,迁徙活动,和细胞生存的人类诱导超表达内皮祖细胞的端粒酶逆转录酶(58]。增加内皮祖细胞的分化为成熟内皮细胞(ECs)通过既定overexpressing蛋白激酶a .因此,细胞Flk-1和neuropilin 1明显刺激[59]。不管内皮祖细胞的确切机制(“早期结果”或“晚结果”epc)调解vasoprotection缺血,可以认为,通过增加细胞在缺血后组织的数量,antiischemic效果必须更加明显。根据这一概念,我们寻求一个策略来刺激EPC归航(在我们研究“早期结果”EPC) reperfused肾脏。整合素分子代表四个主要种群的分子之一,负责协调和信息和cell-matrix附着力。其他三个家庭的细胞粘附分子(凸轮)是由钙粘蛋白,selectins,免疫球蛋白超家族的成员60,61年]。每一个整合素分子是由一个α——和一个β链,分别62年]。整合蛋白的结合特异性变化取决于这些单独的子单元的结构(63年]。Beta1-integrins表达某些亚种群的白细胞表面(64年]。另一方面成熟内皮细胞表达不同的免疫球蛋白超家族的成员(如VCAM-1 PECAM),从一些作为绑定合作伙伴整合蛋白的白细胞(65年]。这种交互是先决条件transvascular白细胞贩运到血管周的空间(64年]。理论上,刺激integrin-mediated transvascular细胞迁移的数量将会增加细胞离开血液。最近,这种物质8-pCPT-2′- o - Me-cAMP (8-O-cAMP)记录增加内皮祖细胞的迁徙活动痛苦的整合蛋白(66年]。所谓cAMP-Epac-Rap-1 8-O-cAMP激活信号转导级联,这已被证明是非常参与调节细胞粘附事件(67年]。为了分析8-O-cAMP是否会增加细胞的renoprotective通过刺激整合素系统活动,我们经过同源的鼠内皮祖细胞的物质(25]。Sytemically,注入细胞预处理缺血后C57Bl / 6 n小鼠与急性缺血性肾衰完全保护动物。进一步确认这些数据,然后进行预处理细胞结合8-O-cAMP和整合素受体阻断肽环arginine-glycine-D-aspartic酸(cRGD) [68年]。管理结合细胞部分废除前预处理的效果。组织学检查数量的细胞存在于肾脏没有收到8-O-cAMP动物和动物之间差异接受8-O-cAMP / cRGD预处理细胞。得出绑定cRGD整合蛋白,虽然不显著降低归航的内皮祖细胞本身,改变细胞的功能的能力,它是反映在减少他们的renoprotective活动。单细胞分析8-O-cAMP prestimulated细胞显示细胞的重新分配β1-integrins向细胞表面的总量β1-integrin表达式,用免疫印迹分析,保持稳定。综上所述,痛苦β1-integrins在“早期结果”内皮祖细胞被认定为第一药理策略来增加renoprotective能力的细胞在急性缺血性肾损伤的设置25]。从那时起,我们的研究重点(现在仍然)关注进一步的信息/ cell-matrix cAMP-Epac-Rap-1粘附过程可能被修改的途径。更新,但未发表的数据显示,VE-cadherin抑制可能扮演了一个角色减少EPC-mediated renoprotective活动。而2是内源性介质,参与调节内皮细胞生长(69年]。他们互相竞争与内皮Tie-2 [70年]。而作为Tie-2受体激动剂,从而刺激VE-cadherin在内皮细胞的表达。内皮VE-cadherin表达式实际上还受到cAMP-Epac-Rap刺激途径激活(71年]。建立小鼠注射而内皮祖细胞显示预处理缺血后血清肌酐水平显著高于动物注射治疗细胞如果VE-cadherin被特定的肽。负责这些肾功能恶化的机制目前只能推测。在另一个完全不同的方法,“早期的产物”epc preincubated荷尔蒙褪黑激素(未发表的数据)。N-acetyl-5-methoxytryptamine(褪黑素),色氨酸代谢的产物是高度保存整个发展史。在松果体合成和释放到体循环为了施加监管角色昼夜节律(72年]。它曾经是表明褪黑激素功能的关键调控分子睡眠之后的节奏。与此同时,这一概念已被修改(73年,74年]。然而,记录,激素参与许多生理事件包括氧自由基及其相关衍生品的解毒(72年]。褪黑激素介导的影响只通过与MT-1交互和2受体表达的各种表型的细胞(75年]。激素可以提高proangiogenic活动间充质干细胞在体外的76年]。如果褪黑激素预处理后内皮祖细胞被注入小鼠40分钟时间内双边肾缺血,肾功能不不同于未经处理的(非缺血型)动物。而褪黑激素没有影响TGF-beta-induced EPC凋亡或坏死,生产和proangiogenic VEGF的分泌细胞增强孵化后的激素。相比之下,细胞生产/释放Angiopoietin-2和纤维母细胞生长因子2 (FGF-2)仍不受影响。此外,刺激细胞的迁徙活动。这些数据是最近发表的。
5。总结
尽管急性肾缺血主要影响肾小管上皮细胞的功能和结构,缺血后血管周的血管内是一个重要的保持长时间缺血后肾脏功能障碍的因素。ED-based治疗策略(例如,系统性管理成熟的内皮细胞或内皮祖细胞)允许启动更快的缺血后再灌注。内皮祖细胞是一个有前途的工具“早期结果”治疗急性缺血性肾损伤是最常见的导致急性肾功能衰竭的临床医学。可以增加细胞的renoprotective活动设置通过增加他们的导航网站的组织缺血和/或通过刺激生产/ vasostabilizing分泌VEGF(图等介质1)。然而,额外的策略仍需建立以执行内源性内皮祖细胞在缺血后肾脏旅行。
确认
这些研究都支持由Jackstadt-Stiftung和Kroner-Fresenius-Stiftung。