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Hyunyun Kim Sujin Kim唱香港门敏,Sang-Mo Kwon, ”关键Cytoprotective介质和有前途的治疗策略对内皮祖细胞心血管再生”,干细胞国际, 卷。2016年, 文章的ID8340257, 14 页面, 2016年。 https://doi.org/10.1155/2016/8340257
关键Cytoprotective介质和有前途的治疗策略对内皮祖细胞心血管再生
文摘
心血管疾病(心血管病),包括动脉粥样硬化、中风、心肌梗塞,是全世界范围内导致死亡的主要原因。在细胞疗法对心血管疾病方面,人们普遍认为内皮祖细胞(epc)在缺血性组织强有力的新生血管性调节器。针对缺血性损伤信号,内皮祖细胞位于骨髓利基网站迁移到损伤形成新的血管,分泌各种vasculogenic因素包括VEGF、SDF-1, FGF,以及直接分化成内皮细胞。尽管如此,在缺血组织中,大多数道epc不严厉的缺血性条件下生存和营养损耗。因此,了解不同EPC-related cytoprotective介质(EPC在缺血组织内稳态可能有助于克服目前的障碍EPC-mediated细胞治疗心血管病。此外,在缺血性网站提高EPC的功能能力,多种策略应该考虑对细胞的生存,也就是说,预处理的内皮祖细胞与function-targeting药物包括天然化合物和激素,病毒介导基因改造,结合疗法与其他干细胞/祖细胞,并与生物材料聚集。在本文中,我们讨论的多个cytoprotective介质EPC-based心血管修复和提出有前途的治疗心血管病的治疗策略。
1。介绍
过度营养摄入的食物会影响公共卫生(1,2]。特别是,过度的摄入的盐(3,脂肪4),和糖(5)与心血管疾病密切相关(心血管病)。这些CVD-inducing因素存在于血液和血液循环。高浓度的钠、脂质、血液和血液需要额外的葡萄糖来维持体内平衡(6]。泵作为一个日常任务,心脏的血液需要增强的收缩力。这个过程中菌株的心,引起心脏疾病,包括心绞痛(7),心肌梗死(8),和心律失常9)和高血压(10)和出现损伤血管。此外,过多的营养导致心血管病的发病机理。例如,摄入脂质沉积在动脉血管和狭窄的血管直径。内皮炎症机制被激活,按顺序触发炎症细胞的迁移向lipid-accumulated血管。这些细胞摄取脂质和把自己变成泡沫细胞,病理动脉粥样化的元素(11),与平滑肌细胞(smc)并生成共轭纤维损伤的细胞外基质。能混合结构削弱了炎症细胞的蛋白水解酶和容易破裂12]。虽然血管维持自己的身体状况,血管的损失和耐久性不足导致心血管病,包括动脉粥样硬化(13)、中风和缺血(14]。识别心血管病的最佳治疗方法,传统的研究专注于心血管病的药物治疗,有一个明显的限制不完整的功能恢复从心血管疾病以及副作用包括腹泻、皮疹、瘙痒。最近,干细胞生物学的进展,直接瞄准的cytoprotective受伤组织通过一个调停者原位移植的干细胞和祖细胞,凸显了干细胞疗法对缺血性心血管病的强大潜力。
1997年,Asahara等人发现内皮祖细胞(epc)的出现在人类的血液。内皮祖细胞存在于骨髓(BM)与邻近细胞或niche-forming细胞利基和互动。针对缺血性信号,极大地调动这些祖细胞血管和纳入损害网站(15]。内皮祖细胞的道在缺血性组织分化成他们指定的细胞类型:内皮细胞(ECs)或smc。受损的血管组织被替换为新移民和分化细胞(16]。在康复的过程中受伤,关键cytoprotective介质包括著名HIF-1等信号通路α端依赖信号,Akt-dependent prosurvival信号,以挪士信号,stromal-cell-derived因子1α端依赖组织整合信号,和一些生长因子包括血管内皮生长因子(VEGF)和纤维母细胞生长因子(FGF)最近发表在生物学研究EPC (17,18]。
研究旨在更好的临床使用内皮祖细胞对缺血性心血管病、积累数据最近显示出更强的治疗策略包括针对这些cytoprotective调节器,这可能与信息交互,cell-extracellular矩阵(ECM)的相互作用,调节proangiogenic缺血组织中的细胞因子和细胞内生存信号(19]。最简单的想法提高EPC功能是细胞移植前的药物预处理策略成为缺血性网站(20.]。商业药物相比,天然化合物有一些优势,因为他们可以很容易地从动物或植物分离,不如人工毒品有害的副作用。另一种方法是提高细胞生存通过基因改造的移植细胞输送系统使用一种改进的向量。最近,逆转录病毒,21慢病毒)——(22),腺相关病毒(AAV)介导的基因运载系统(23)被证明具有不同的机制,优点和缺点。组合使用两种类型的细胞细胞疗法可能是另一个强大的经济复苏增强策略24]。例如,内皮祖细胞和支持细胞的结合可能导致再生不仅维管组织,而且其他组织包括神经元,肌肉,骨骼,和胰腺,因为恢复血管能够提供足够的血液和营养受损组织与有效地招募了杂化合作伙伴包括间充质干细胞(msc)和细胞β细胞胰岛(25]。干细胞疗法的另一个新兴话题是人工niche-mediated策略包括移植细胞包括三维(3 d)细胞球体,人工组织由3 d打印技术和生物材料支架策略,这可能包括living-organism-friendly利基组件和保护内皮祖细胞从严酷的缺血性环境和营养消耗26,27]。
在本文中,我们描述EPC生物学的最新进展,讨论多个主题cytoprotective介质EPC-based心血管修复,并提供有前途的治疗心血管病的治疗策略。
2。EPC-Based心血管修复
2.1。EPC的基础知识
1997年,Asahara等人第一次孤立从成人外周血内皮祖细胞28]。除了外周血内皮祖细胞可以从各种来源包括孤立BM [29日),脐带血(CB) [30.),胎儿肝脏(31日),和骨骼肌32]。这些稀有的细胞可以通过不同的刺激调动到循环(33]。生长因子和细胞因子释放在动脉粥样硬化(34),心肌梗死(35),伤口愈合36),肢体缺血37),或肿瘤血管生成38),内皮祖细胞能够导航网站内皮受损或没有血管的组织和丰富的血管生成细胞因子促进生产原位细胞增殖和血管细胞谱系分化;内皮祖细胞直接分化成成熟的血管内皮细胞。他们是孤立的CD34+从人类外周血细胞培养在一个盘子fibronectin-coated表面,形成endothelial-like细胞(28]。几小时后,早期内皮祖细胞表达典型的EPC标记包括CD34 (mucosialin) [39)和血管内皮生长因子受体2 (VEGFR-2) [40,41]。特别是造血干细胞和祖细胞coexpress不成熟的人类干细胞的标记,CD133(也称为早期造血干细胞细胞标记。在祖CD34标记相比,成熟内皮细胞或内皮细胞集落形成细胞(ECFCs)不表达CD133 (42]。出于这个原因,这三种CD34标记的组合+,CD133+,VEGFR-2+最近一些研究小组报告为一个有前途的EPC标记(43,44]。尽管如此,识别独特的内皮祖细胞的表面标志仍然是一个有争议的话题,它应该在不久的将来解决(43,45,46]。
心脏和循环系统需要一个足够的EPC号码来保持身体健康。Schmidt-Lucke等人研究了循环内皮祖细胞的数量之间的关系和未来心血管事件的患者(47]。他们试图跟踪循环内皮祖细胞表面标记定义与CD34和KDR流式细胞术;120年个人随访10个月。减少数量的内皮祖细胞被发现与心血管病的发病率高有关。杰等人报道了血液透析间的紧密联系和循环EPC号码在儿童慢性肾脏疾病(48]在研究CD34+KDR+EPC数据通过流式细胞术。儿童慢性肾脏疾病(49血液透析)显示EPC与控制水平低47%。慢性肾病血液透析组相比,然而,儿童predialysis慢性肾脏疾病没有明显的变化。这个结果符合研究成人患者(50]。因此,尿毒症的环境在慢性肾脏疾病患者不减少EPC的水平,但减少了循环内皮祖细胞的数量可以主要导致心血管疾病或冠状动脉疾病(CAD) (51]。同样,Eizawa等人表明CAD患者循环内皮祖细胞的数量减少了(52]。使用流式细胞仪,这些研究者证明循环CD34+细胞显著下调CAD患者和细胞数量大约是30%低于同龄对照组。
2.2。两种类型的内皮祖细胞:早期内皮祖细胞和内皮祖细胞
多样化的研究群体孤立体外培养内皮祖细胞从不同的组织由不同文化特征方法和内皮祖细胞通过独特的细胞表面标记和endothelial-lineage-related功能化验。根据最近的进展在EPC生物学,内皮祖细胞分为两种类型:早期内皮祖细胞和内皮祖细胞。早期内皮祖细胞和短寿命有纺锤状形态。这些早期内皮祖细胞强烈表达CD45 [53),血管内皮生长因子受体1 (Flt1或VEGFR1) [54),内皮一氧化氮合酶(以挪士)55)、血管性血友病因子(vWF) [56],和CD31 [57]。3周后,KDR的表达和VE-cadherin消失,细胞死亡。另一方面,晚期内皮祖细胞被长期获得孵化的外周单核细胞(跨国公司),VEGF的存在(58]。这些细胞的形态学变化,鹅卵石monolayer-like形态的人类脐静脉内皮细胞(HUVECs) [59),但他们的潜力是高于HUVECs扩散。早期内皮祖细胞的基因表达谱和晚期内皮祖细胞也显示不同。表面标记基因的表达水平包括CD14、Flt-1, KDR [60在早期内皮祖细胞之间的不一致报告由许多组织(61年因为早期内皮祖细胞是一个异构的族群。然而,基因表达谱的内皮祖细胞非常类似于HUVECs的形象。相比早期内皮祖细胞,在epc年底KDR的表达水平较高。因此,晚期内皮祖细胞显示更好的能力形成tubule-like结构和更强的长期生存潜力相比,早期内皮祖细胞。然而,早期内皮祖细胞可以促进新血管形成分泌大量的血管生成因素如VEGF和白介素8(引发)62年比晚期内皮祖细胞)。
3所示。理解EPC-Mediated血管修复
3.1。BM利基epc的家乡
因为内皮祖细胞和造血干细胞(hsc)来自来自hemangioblasts [63年,64年),内皮祖细胞与肝星状细胞分享不同的特定标记干细胞/祖如CD34、CD133, c - kit (65年),和本来就66年,67年]。肝星状细胞,内皮祖细胞主要发展在BM [68年),位于成骨细胞的利基,骨内膜的利基(69年),和血管利基(70年]。干细胞成骨细胞的利基被雇来的血管通过细胞因子如SDF-1利基。此后,根据需要迁移细胞分化成承诺祖细胞和奠定了全面调整BM [71年]。信号通路如Ang-1 / Tie2 [72年),干细胞因子(SCF) / c - kit (73年),SDF-1 / CXCR4 [74年),和锯齿状/等级(75年的肝星状细胞在BM领域发挥重要作用在一个利基76年),而内皮祖细胞的起源及其在BM血统的决心并不完全理解。
未分化的祖细胞包括肝星状细胞和内皮祖细胞也表达c - kit受体,一个不成熟的标志。Heissig niche-modulation信号等人最近报道的干细胞/祖细胞(77年]。myelosuppression后通过5 -氟尿嘧啶,矩阵的表达水平metalloproteinase-9 (MMP-9)增加,从而MMP-9促进释放sKitL从膜形式(mKitL)。此外,myelosuppression显著诱导干细胞动员细胞因子包括SDF-1, g - csf, VEGF和刺激的释放pro-MMP-9人类CD34和迁移+干细胞/祖细胞。事实上,增加SDF-1和VEGF水平在野生型小鼠(WT)等离子体增强循环EPC的动员,建议招聘和循环内皮祖细胞动员BM-derived MMP-9需要激活。
BM-EPC生物导致的另一个关键cytoprotective调制器功能大英博物馆微环境动力学Notch信号通路(78年]。尽管许多研究小组研究了Notch信号通路对干细胞生物学、BM -和EPC-mediated血管发生之间的关系尚未完全阐明(79年]。Kwon等人研究了利基Jagged-1-mediated Notch信号的调制BM微环境(80年]。切口配体(Jag-1和Dll-1)是这些niche-supporting细胞表达的81年]。与WT和Dll-1相比−−/老鼠细胞,Jag-1−−/细胞形成较少的EPC殖民地。这个结果是类似的发现γ分泌酶II,胞内域的乳沟的拦截器切口受体,介导抑制BM-KSL Notch信号的细胞(Kit+本来就+林−)。测试的贡献从缺血Notch信号恢复,他们生成一个后肢缺血模型和移植内皮祖细胞从每个KO小鼠的BM。从WT和Dll-1与BM内皮祖细胞−−/老鼠,BM内皮祖细胞来自Jag-1−−/老鼠不能增加血液灌注,这表明内皮祖细胞受到BM的利基微环境,预先处理和内皮祖细胞通过特定Jag-1-dependent信号通路可能是有用的治疗新血管形成(81年)(图1)。
Src的Lnk适配器蛋白质同源性2域研究了B细胞和肝星状细胞(82年,83年]。这个基因是高度表达的不成熟的细胞,作为负调节的自洽场/ c - kit信号。基于本研究的发现,Kwon等人也调查了cytoprotective Lnk在EPC生物学中的作用[84年]。的lnk表达水平被发现比其他更高的BM造血和内皮祖细胞分化的细胞。具体删除的lnk基因导致不成熟的族群KSL(装备的增加+/本来就+林/−)细胞和显著上调血管内皮标记包括Flk-1 VE-cadherin, CD31、趋化因子受体CXCR4在lnk−−/老鼠但不是WT老鼠。血液流动在下肢缺血区域包含移植内皮祖细胞在lnk显著增强−−/老鼠。此外,EPC survival-related基因,一种蛋白激酶和以挪士也在lnk调节−−/老鼠,提供强有力的证据表明Lnk适配器蛋白的下游目标SCF-c-Kit轴和一个明确的调制器BM-EPC利基。
3.2。动员内皮祖细胞到组织受伤
祖细胞在一个利基极大地调动impaired-tissue地区为了应对各种细胞因子。1999年,高桥等人首先研究缺血——和细胞因子诱导的EPC动员与新血管形成(85年]。他们生成一个小鼠模型和兔后肢缺血模型测试的影响粒细胞巨噬细胞集落刺激因子(gm - csf) (86年在缺血组织的血管新生。在这个模型中,gm - csf促进缺血组织的血管新生和荧光显微照片显示在无血管的区域增加了新血管形成。除了gm - csf,其他许多细胞因子与特定信号通路参与新血管形成。越来越多的证据显示各种因素的重要性包括SDF-1、VEGF, placenta-derived生长因子(PIGF),血小板源生长因子(PDGF), gm - csf和il - 6 (87年在EPC动员的过程。
一个著名的血管生成细胞因子VEGF (88年]。低氧诱导因子是调节在缺氧条件下(89年]。在受损的内皮细胞(ECs)或癌症细胞,诱导启动子结合的区域VEGF(90年]。内皮祖细胞表达VEGFR-1和VEGFR-2 (KDR或flt-1)质膜的表面上。生产过剩的VEGF在缺血性网站和BM利基导致EPC动员。VEGFR-VEGF复杂激活磷脂酰肌醇3-kinase——(PI3K) AKT通路(91年),从而与激活MMP-9,组织蛋白酶、纤溶酶原激活物物,因此消化ECM促进EPC迁移,导致增强的新血管形成(92年]。
同样,stromal-cell-derived因子1 (SDF-1),也被称为科学家主题趋化因子12,是调节在缺血性心肌梗死和中风等疾病93年,94年]。类似于VEGF,基质SDF-1 HIF-1引起的直接目标和强烈α因为SDF-1的启动子区域包含一个HIF-1α结合位点。趋化因子受体科学家主题趋化因子受体4 (CXCR4)是高度表达内皮祖细胞(95年]。越来越多的证据表明,SDF-1-CXCR4复杂中扮演着关键角色在内皮祖细胞归巢缺血性站点(96年,97年]。SDF-1α促进了ECs的迁移或通过激活JNK3内皮祖细胞。以挪士,通过SDF-1激活α/ Akt,产生一氧化氮(NO)和nitrosylates MAPK磷酸酶7 (MKP7),建议以挪士和JNK3 SDF-1作出贡献α端依赖ECs迁移或内皮祖细胞98年]。另一方面,趋化因子受体CXCR4淘汰赛是致命的,展览受损肾脏血管生成(99年),这表明SDF-1-CXCR4轴可能发挥重要作用在EPC动员新血管形成。
3.3。内皮祖细胞进入受损组织
内皮祖细胞整合到缺血组织需要多个流程(One hundred.]。受损的血管组织分泌趋化作用。根据趋化作用梯度,内皮祖细胞归巢缺血性地区。在那之后,入侵过程中被激活。内皮祖细胞迁移到血管组织,释放生长因子,分化成血管细胞。保持强烈的血管结构,细胞粘附分子表达和连接到邻居。
将重点转向了内皮祖细胞准备入侵过程。将重点转向了EPC和EC,先前存在的维管组织,表达他们的表面粘附分子。粘附分子表达了ECs包括E-selectin L-selectin, P-selectin执行一个至关重要的功能在他们对缺血性组织。两个P-selectin糖蛋白ligand-1 (PSGL-1)和sialylated碳水化合物分子结合selectin家族蛋白质(101年]。哦等人证明了一个关键的角色在EPC-mediated E-selectin新血管形成(102年]。一个在体外附着力试验显示阻塞的E-selectin使用特定抗体明显减少内皮祖细胞的粘附能力gelatin-coated板。基于基因E-selectin-deficient小鼠ischemic-hindlimb模型,将重点转向了内皮祖细胞的研究表明,依恋的缺血性四肢严重受损E-selectin淘汰赛老鼠,而注射E-selectin显著救了新血管形成能力的缺血性下肢E-selectin淘汰赛老鼠。除了先前描述的粘附分子,血管细胞粘附蛋白1 (VCAM-1)、细胞间粘附molecule-1 (ICAM-1),和很晚antigen-4 (VLA-4或整合素α4β1)整合素/淋巴细胞关联抗原1 (LFA-1)在这一过程中发挥着重要的作用。VCAM-1和/或ICAM-1紧密与整合素结合α4β1和LFA-1。这个复杂的促进内皮祖细胞的渗透到EC-EC连接和transendothelial迁移(103年,104年]。调节趋化信号分子促进内皮祖细胞分泌MMP-9或组织蛋白酶L . EPC-EC绑定分子,包括整合蛋白,ECM分子,和中的复合物如SDF-1 / CXCR4裂解MMP-9 /组织蛋白酶L (CathL) [105年]。在HUVECs Urbich等人研究了CathL表达水平,内皮祖细胞,CD14+细胞和内皮祖细胞表现出显著增加水平的CathL [106年]。此外,基因CathL有缺陷的小鼠(CathL−−/)受损的新血管形成,这表明MMP-9-cathepsin L轴可能强烈参与恢复受损组织促进EC-ECM交互。
因此,新设epc越来越成熟和分化成EC。整合蛋白,如β1,αγβ5,导致强烈的新老细胞之间的连接(107年,108年]。
4所示。EPC生物学Cytoprotective介质更好的细胞寿命
大多数移植内皮祖细胞很少的恶劣的条件下生存的缺血,炎症,氧化应激,机械应力(109年]。防止细胞损失和改善内皮祖细胞的存活率在缺血,巨大的研究努力最终发现了几个关键cytoprotective介质与EPC在缺血性环境中生存。
Akt, serine-threonine蛋白激酶是细胞生长的主要监管机构,分化和细胞生存和死亡。针对VEGF, SDF-1,血管紧张素1,或活性氧(ROS),域Akt结合PI3K的PH值。Thr308顺序和Ser473 3-phosphoinositide-dependent磷酸化的蛋白激酶1(基因)和PDK2因此激活下游效应器(110年]。户珥等人表现出cytoprotective Akt在EPC-mediated[血管新生的影响111年]。他们孤立的内皮祖细胞从1,1′-dioctadecyl-3, 3, 3′, 3′-tetramethylindocarbocyanine-labeled老鼠。当系统管理,这些内皮祖细胞可以显示每个阶段的归航缺血性四肢。在缺血性肌肉缺血诱导VEGF表达,SDF-1 Akt在ECs信号,因此移植Akt-enhanced ICAM-1表情ECs。由于ICAM-1表达水平的增加,内皮祖细胞可以很容易地混合ECs,表明Akt激活可能足以诱导EPC没有VEGF或SDF-1归航。他们进一步表明,Akt gene-transferred缺血性组织显示增强的归航的内皮祖细胞,血管形成,血流恢复,和缺血性组织指示,提供特定的监管Akt在EPC生物学可能是小说在缺血器官治疗目标。
活性氧(ROS)相关信号是关键cytoprotective介质的移植内皮祖细胞,提高细胞存活率的缺血性微环境。平滑肌细胞(smc)和ECs强劲从受伤组织产生活性氧。这些高活性化学方法动脉壁和与低密度脂蛋白(LDL)反应。不受控制的ROS水平在动脉粥样硬化血管原因112年]。张等人证明了cytoprotective EPC活性氧清除剂的生物学属性使用动脉粥样硬化模型(113年]。氧化低密度脂蛋白(Ox-LDL)治疗降低了循环跨国公司和内皮祖细胞的数量,这效果是减毒航行,活性氧清除剂。电子顺磁共振数据表明所产生的ROS ox-LDL由航行了。在小鼠BM分析中,probucol-treated hyperlipidemic老鼠表现出升高的内皮祖细胞的数量。航行会使ox-LDL和c反应蛋白(CRP)和移植超氧化物歧化酶(SOD),这表明特定调制ROS的航行可以恢复EPC-mediated新生血管形成。
胸腺素,一个家庭的小蛋白质与小牛胸腺,已被证明在病理条件下,如伤口愈合、血管生成和心肌梗死114年,115年]。秋等人研究了胸腺素的作用β4在EPC生物学[116年]。在其他的研究中,胸腺素β4-treated内皮祖细胞显示一个增强的迁移能力。胸腺素β4刺激一种蛋白激酶/以挪士磷酸化和移植以挪士信号预处理内皮祖细胞;胸腺素β4还可以增加内皮祖细胞移植的成活率通过NO-mediated维管组织放松和增强血液流动。
5。内皮祖细胞的药物功能改善Cytoprotective介质
他汀类药物、cytoprotective调解员众所周知3-hydroxy-3-methyl-glutaryl (HMG -)辅酶a还原酶抑制剂,一般用于调节血液中胆固醇水平。因为这个降脂效果,他汀类药物是临床使用的心肌梗死患者(117年),心力衰竭(118年),血管痉挛(119年)、糖尿病(120年)和高血压(121年]。研究剩内皮祖细胞由瓦萨号等人表明,他汀类药物可以提高EPC功能活动(122年]。尽管CAD患者CD34 / KDR-positive细胞数量减少,管理这些患者的阿托伐他汀导致CD34的增加+-KDR+细胞群,CD34虽然没有显著的变化+或CD133+细胞。内皮祖细胞的迁移能力隔绝atorvastatin-treated CVD患者显著增强,与未经治疗的患者内皮祖细胞。这些研究人员还评估了血清胆固醇和细胞因子水平,相关调制的EPC动员或血管生成体内。他汀类药物治疗没有改变血清gm - csf, TNF -αVEGF,支持假设他汀类药物治疗刺激内皮前体细胞的分化成内皮祖细胞,这表明他汀类药物直接提高EPC CAD患者迁移能力。
硫化氢(H2S)最近被认为是心血管系统的重要cytoprotective中介。这种无色和水溶性提取l -半胱氨酸的催化反应产生的气体。Downregulation H2年代影响炎症、循环衰竭,在各种动物模型和再灌注损伤(123年]。例如,db / db糖尿病小鼠作为模型被用于研究H2S-mediated糖尿病创面愈合(124年]。H2年代大大刺激内皮祖细胞的血管生成函数通过upregulation而VEGF信号通路,以及EPC-mediated伤口愈合。
以挪士,由磷酸化Akt,无法产生。发布没有激活MMP-9 [125年]。这种酶裂解mKitL sKitL和版本。分泌c - kit (sKitL)促进细胞生存和内皮祖细胞的动员和扩散。没有是一个重要的心血管体内平衡cytoprotective中介。这种无色气体抑制血管平滑肌的收缩,血小板聚集,白细胞粘附内皮。没有还能抑制EPC凋亡但是增强细胞增殖和MMP9-mediated EPC动员(125年]。功能障碍的途径在人类密切相关心血管疾病包括动脉粥样硬化和高血压和糖尿病。NO-derived神经元NOS是众所周知的作为调停者的血管松弛阴茎(126年]。勃起的阴茎持续以挪士PI3K / Akt-dependent磷酸化和激活,一个NO-producing酶(127年]。
6。承诺EPC-Based对心血管病治疗策略
因为移植内皮祖细胞是面对一个受伤组织的恶劣的环境,包括低氧浓度、ROS,炎症攻击,和营养不足,移植EPC的临床试验都取得了令人不满意的结果(128年]。在本节中,我们描述了最近提议承诺策略EPC-based细胞治疗严重的缺血性心血管病。
6.1。预处理的内皮祖细胞的天然化合物
发展cell-priming协议通过预处理的内皮祖细胞可能是有前途的治疗心血管病的治疗策略。多个研究小组试图开发新颖的治疗协议的基础上,发现cytoprotective介质,从药理学上合格的药品(129年),生长因子(130年),天然化合物(131年],signal-related触发启动细胞(132年]。
摘要研究,海洋硫酸多糖,主要从褐藻中提取和棕色海藻(133年]。许多研究人员研究摘要研究在骨关节炎的疗效[134年,癌症135年)、糖尿病(124年,肥胖136年),和肾137年和肝脏疾病138年]。克服孤立的内皮祖细胞的复制的细胞衰老,李等人测试的能力拯救内皮祖细胞的衰老在体外及其血管修复能力在活的有机体内(139年]。内皮祖细胞简单预处理与摘要研究导致CD34的数量显著增加+内皮祖细胞,趋化因子受体CXCR4+内皮祖细胞,c - kit+内皮祖细胞,VEGFR2+内皮祖细胞。值得注意的是,细胞衰老的调节内皮祖细胞明显减毒的FAK, Akt -, ERK-related信号级联fucoidan-treated内皮祖细胞。在后肢缺血模型,移植fucoidan-treated内皮祖细胞改善与加强保肢的结果在活的有机体内细胞增殖和细胞在缺血组织生存。
Tripterine (celastrol)从药用植物中提取雷公藤。这种醌甲基化物是用于治疗类风湿性关节炎的中药(140年]。根据最近的研究,tripterine抗癌(141年),抗氧化剂(142年),和抗炎活动(143年]。陆等人最近报道的疗效tripterine-treated内皮祖细胞与动脉粥样硬化(144年]。在一个在体外文化分析,tripterine-priming内皮祖细胞显示增强附着力,迁移,增殖,管的形成,以及减少凋亡比率与ox-LDL孵化期间。通过短期启动这些细胞与tripterine integrin-linked激酶的水平(同类)由ox-LDL恢复表达下调,而转染siILK和显性负ILK-expressing向量的同类的下游基因的抑制磷酸化蛋白激酶B (PKB) / Akt和糖原合成酶激酶3β(GSK-3β)。当注入动脉粥样硬化小鼠,tripterine-primed内皮祖细胞减少主动脉病变和斑块沉积根据hematoxylin-eosin主动脉根部的染色,表明tripterine提高EPC活动对动脉粥样硬化的同类信号通路。
积累经验证据表明,卵巢激素,如雌激素和黄体酮调节血管生成(145年,146年]。雌激素在女性中存在三种主要形式:雌激素酮(E1),雌二醇(E2)和雌三醇(E3)。雌激素在生育期间的主要形式是雌二醇(147年]。在体外实验表明,雌二醇诱发EC扩散(148年和迁移149年),降低衰老(150年]。在这方面,研究了白藜芦醇的影响在EPC生物学(151年,152年]。这多酚植物抗毒素,从葡萄中提取的,据报道作为雌激素受体激动剂(153年]。此外,它还报道来提高表达和活动以挪士的ECs (154年]。当孵化与白藜芦醇resveratrol-treated内皮祖细胞显示内皮祖细胞数量的增加和促进EPC增殖,附着力,和移民,以及增加VEGF生产和诱导血管生成,表明白藜芦醇预处理的内皮祖细胞可能是一种有前途的治疗心血管病的治疗策略。最近,李等人报道,染料木素,大豆异黄酮是从,对雌激素受体亲和力和强烈的改善移植内皮祖细胞移植的急性心肌缺血模型(155年]。当使用染料木黄酮,影射EPC代表增强EPC迁移和扩散通过增加的同类,α帕文,f -肌动蛋白的磷酸化ERK 1/2信号,表明前预处理染料木黄酮的内皮祖细胞移植可以改善缺血组织的再生潜力,提供新策略在成人干细胞治疗缺血性疾病。
6.2。内皮祖细胞的基因改造Cytoprotective调节器
提高EPC生物活性,主要的努力一直致力于移植细胞的基因改造策略与心血管病。在本节中,我们介绍最近报道cytoprotective调解员,血管紧张素转换酶2 (ACE2)、胰岛素样生长因子1 (igf - 1)和integrin-linked激酶(亲属)。
在肾素-血管紧张素系统,ACE2将血管紧张素1转化为血管紧张素1 - 9和血管紧张素2成血管紧张素1 - 7 (156年,157年]。随着肾素-血管紧张素系统识别的重要性,ACE2-targeting治疗研究仍在进步158年]。ACE2的角色在EPC函数研究了陈et al。159年]。他们孤立BM-derived内皮祖细胞从R+一个+和R−一个−老鼠,然后慢病毒感染细胞系统表达ACE2基因。超表达ACE2的内皮祖细胞移植以挪士但会使Nox2 Nox4。同样,没有生产ACE2转导epc大于控制内皮祖细胞。一个在体外功能试验和一个在活的有机体内研究在大脑中动脉闭塞(MCAO)诱导斯托克模型进一步表明ACE2提高EPC函数通过以挪士/没有和氮氧化物/ ROS信号通路。
一种结构类似于胰岛素的激素,胚胎和产后的igf - 1,执行一个重要的功能开发。各种EPC生物学过程,如细胞增殖、迁移和合并影响igf - 1 (160年]。森等人转基因内皮祖细胞igf - 1gene-carrying AAV系统和内皮祖细胞移植到老鼠模型心肌违规的161年]。LacZ-EPCs相比,igf - 1转导内皮祖细胞产量增加心肌细胞增殖和更大的毛细管数peri-infarct地区减少心肌细胞凋亡率,表明内皮祖细胞的基因改造igf - 1 -AAV传递系统可能EPC-based细胞疗法是一种有效的工具。
几个研究人员针对integrin-linked激酶(同类)基因修饰的内皮祖细胞作为一个策略对心血管病,因为整合蛋白位于细胞膜和调节细胞迁移,生存、增殖和分化。家族也被报道作为肌动蛋白重组的关键调节器,细胞极化,底物扩散,迁移、增殖和生存162年]。王等人产生同类gene-transduced内皮祖细胞与子痫前期和研究对象可能的修改后的内皮祖细胞对心血管疾病的影响。相同的,overexpressing内皮祖细胞显示增强生物活性包括细胞增殖、迁移、和在活的有机体内EPC-mediated新血管形成,揭示可能EPC-based基因治疗子痫前期患者(163年]。
6.3。策略组合EPC细胞疗法
发展组合使用多个干细胞细胞疗法可能是一种有前景的治疗策略,因为各种成体干细胞具有独特的细胞谱系的决心,提供协同对cell-based-neovascularization对心血管疾病的影响。
培养细胞混合治疗策略,李等人研究了两种类型的内皮祖细胞的功能性质(164年]:CD34−/ CD34+细胞衍生ECFCs (hybrid-dECFCs)和CD34+细胞衍生ECFCs (stem-dECFC) [44]。Hybrid-dECFCs显示生物活性显著提高,如更大的增殖特性但推迟衰老。在一个在活的有机体内鼠标的后肢缺血模型,hybrid-dECFCs显示显著提高血液灌注,毛细血管密度,改善细胞生存和增殖。特别是hybrid-dECFCs迁移通过增强显著提高磷酸化级联的粘着斑激酶(FAK) [165年]和Src [155年),因此导致增强hybrid-dECFCs整合能力,这表明CD34−辅助细胞可以作为niche-supporting细胞中CD34的形成+细胞来源内皮祖细胞。
Zigdon-Giladi等人最近报道的影响内皮祖细胞结合msc在骨再生166年]。Osteogenically msc和epc播种变成黄金圆顶和混合了β磷酸三钙(βTCP)支架(167年]。大鼠移植的EPC / MSC混合细胞显示血管密度增加,垂直骨高度,面积和骨再生组织。尽管组移植后4周为控制和EPC / MSC治疗相似的特征,上述参数翻了一番EPC /移植MSC混合移植组在12周后,这表明EPC /混合移植MSC增加血管形成在早期阶段,在后期提高骨再生。
康等人试图通过cotransplanting来增强胰岛移植内皮祖细胞和胰岛(25]。猪的胰岛和人类绳血液epc cotransplanted到糖尿病裸体小鼠(168年]。在移植后11天,胰岛/ EPC组达到正常(169年),与islet-only组。胰岛素水平被发现胰岛/ EPC组高于islet-only组指向快速血管再生与VEGF-A-dependent增强灌注比率。细胞增殖的β肽也增加了肝细胞生长因子,表明一个小岛/ EPC移植可能是一种有效的治疗策略预防糖尿病(170年]。
6.4。检查参与组成分泌腺EPC-Mediated和旁分泌作用于心血管再生
内皮祖细胞通过分泌大量的secretomes间接导致心血管再生,包括微泡(MVs),细胞因子,趋化因子,包括VEGF、基本FGF, IGF (171年]。这些secretomes或细胞因子影响本身(自分泌)或其他细胞(分泌)172年]。
在此之前,有报道称EPC-conditioned媒体在MI(心血管作用173年]。此外,可溶性因子从epc加强细胞功能,促进心血管再生(174年]。最近的研究表明,蛋白质的和末端因素参与EPC-mediated cytoprotective作用在脑缺血性侮辱(175年]。
在细胞间通信中,不同类型的细胞分泌微泡(MVs)为了应对不同的刺激从环境条件176年]。有趣的是,关键蛋白质和rna (mRNA, microrna)运输通过MVs靶细胞的能力。调查的角色EPC-derived MVs心脏肥大和凋亡,顾等人评估Ang II-induced心肌细胞(CM)肥大和凋亡有或没有条件EPC-MVs [177年]。类似于以前的报告从EPC-MVs对血管生成的影响(178年),通过有效并入厘米EPC-MVs强烈促进血管化,导致减少肥大和凋亡率。重要的是,ROS生产过剩引起的Angⅱ明显减少MVs-CM通过监管以挪士/ PI3K / Akt通路(179年]。
6.5。组织工程策略来促进EPC-Mediated新生血管形成
提高EPC功能,不断努力调查人员最近提供了新颖的治疗策略包括生物相容性的生物材料如金属化合物、聚合物、复合材料对心血管病(180年]。
防止局部血栓形成和再狭窄等并发症,冻干等人的两种类型的EPC-seeded血管内支架设备(181年]。一个photocured gelatin-coated金属支架和photocured gelatin-coated微孔薄分段绕组聚氨酯(SPU)支架被用在这个实验的汇合的单层播种EPC (182年,183年]。管式混合血管内侧组织,由血管平滑肌细胞和胶原蛋白,充满了扩大内皮祖细胞。移植内皮祖细胞的支架struts扩散和endothelialized混合腔的表面的血管内侧组织(184年]。On-stent交付内皮祖细胞可能是一个新颖的治疗方法重建动脉粥样硬化动脉壁的各种好处,预防血栓形成和再狭窄185年,促进正常组织架构的快速形成。
Peters等人报道效果的水凝胶支架EPC-mediated新血管形成(186年]。这种生物材料包括cell-adhesive和proteolytically降解聚乙二醇水凝胶(187年]。内皮祖细胞与血管生成cocultured壁画细胞(smc)封装水凝胶支架。聚合物前体与细胞混合,然后轻微photo-cross-linking程序(执行188年]。没有额外的细胞因子、内皮祖细胞组成了一个3 d微脉管网络。coculture 2周后,那些研究人员观察到3 d-epc微血管,表明启动自定义水凝胶可能支持多样化的微血管的形成。
7所示。未来的发展方向
考虑到预期寿命增加,人类心血管病的预防和管理是必要的。人体的血液循环系统是无处不在的,连接不同的组织。恢复受伤的船只,病理生理的理解利基组件及其支持细胞包括干细胞/祖细胞是至关重要的。EPC-based细胞疗法,它可能有用的筛选承诺cytoprotective介质在EPC生物学实验。特定目标分子prestimulated天然产物,基因改造,或组织工程技术促进cell-ECM交互更好的EPC生物活性,在移植到缺血组织。由于其复杂性,EPC-based再生策略应该集成;通过这种方式,他们将在心血管病仍有巨大的再生潜力。进一步实验EPC-based治疗策略可以开放更有前途的机会,在多种策略的结合可以提高EPC生物活性包括细胞增殖、生存和在活的有机体内分化(图2)。
相互竞争的利益
作者宣称他们没有任何利益冲突。
作者的贡献
Hyunyun金和金Sujin这项研究同样起到了推波助澜的作用。
确认
这项工作是由国家研究基金会的资助(nrf - 2015 m3a9b4051053 nrf - 2015 m3a9b4066493 nrf - 2015 r1a5a2009656 nrf - 2014 r1a1 A2056907,和联盟- 2014 r1a2a1a11052311)和大脑釜山21 (BB21)计划。
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