维普资讯 http://www.cqvip.com -l896・ ChineseJoumal of Pathophysiology 2007,23(10):1896—1899 [文章编号]1000—4718(2007)10—1896—04 血管内皮生长因子对外周血内皮祖细胞功能的影响 张文斌, 宋筱筱, 方英,傅国胜 (浙江大学医学院附属邵逸夫医院心内科,浙江杭州310009) [摘要] 目的:观察不同浓度血管内皮生长因子(VEGF)对体外培养人外周血内皮祖细胞(EPCs)生物学 功能的影响,探讨VEGF促进EPCs生长的合适浓度。方法:密度梯度离心法获取人外周血单个核细胞 (MNCs),接种至人纤维连接蛋白(HFN)包被的培养板上,培养4 d后收集贴壁细胞,换用配有不同浓度(对照组、 lO g/L、2O g/L、5O /L)VEGF的培养基继续培养3 d后进行细胞免疫组化鉴定EPCs,采用MTY比色法、改良 的Boyden小室和黏附能力测定实验,观察EPCs的增殖、迁移和黏附能力。结果:从人外周血能成功分离EPCs细 胞,并能分化为血管内皮细胞;从冠心病患者分离的EPCs增殖能力较非冠心病患者弱;VEGF在较低浓度(1O g/L 和2O g/L)时即能显著促进EPCs生长的各项生物学指标,但高浓度(5O g/L)时并不能进一步增强这一效应;低 浓度(1O g/L)下VEGF对冠心病患者作用较非冠心病患者弱,高浓度时对两者促进作用相近。结论:冠心病患者 EPCs功能显著减弱,较低浓度的VEGF即可显著增强EPCs的各项生物学功能,可能对损伤血管的再内皮化有益。 [关键词] 内皮生长因子;内皮祖细胞;冠状动脉疾病 [中图分类号] R363 [文献标识码] A Vascular endothelial growth factor on function of endothelial progenitor cells from peripheral blood ZHANG Wen—bin,SONG Xiao—xiao,FANG Ying,FU Guo—sheng (Department ofCardiology,S Run Run Shaw Hospital,Zhejmng University School ofMedicine,Hangzhou 310009,Chi・ ,l口.E—mail:fugs@medmail.corn.cn) [ABSTRACT] AIM:To investigate the efect of vascular endotheliM growth factor(VEGF)on the biological func・ tion of peripherla endothelila progenitor cells(EPCs)and to ifnd the suitable concentration to promote the growth of EPCs. METHODS:Totla mononuclear cells(MNCs)were isolated from peripherla blood by density gradient centrifugation,and then the cells were plated on fibronectin—coated culture dishes.After culture for 4 days,attached cells were incubated with VEGF in a series of concentrations(0,10,2O nad 50 g/L)for 72 h,then attached ceHs were characterized with im- munohistochemistry.EPC proliferation and mirgation activity were assayed with MTY assay and modiifed Boyden chamber sasay,respectively.EPC adhesion assay Was performed by replating MNCs on fibronectin—coated dishes,and then the ad- herent cells were counted.RESULTS:The EPCs from MNCs wele successfully isolated and were diferentiated to endothe- lila cells(ECs).Incubation of isolated human MNCs with VEGF increased the proliferative,mirgatory nad adhesive capac- ities of EPCs,and this efect Was most prominent when the concentration of VEGF Was 20 g/L after 72 hours.At the sanle concentration of VEGF,the functions of EPCs from patients with masculine coronary arteriography were lower than those of EPCs from patients with negative coronary arteriography.CONCLUSION:Functional activities of EPCs are decreased in patients with masculine coronary arteriography.The results suggest that the low concentration of VEGF may improve func— tional activities of EPCs. [KEY WORDS] Endothelila growth factors;Endothelila progenitor cells;Coronary disease 基础与临床应用研究均证实抗增殖治疗能显著 能缺失,导致各种生长、趋化因子与内膜下组织接 减少介入治疗后血管内膜增殖反应,降低再狭窄率。 触,从而启动和促进血管新生内膜的过度生长。因 但是,抗增殖治疗也可导致局部内皮细胞生长不良, 此,如何加速、改善和促进局部血管再内皮化是新一 血管再内皮化延迟,血栓形成,还可能因内皮屏障功 代药物涂层支架必须解决的问题和主要发展方 [收稿日期]2005一l2一l4 [修回日期]2006—04—03 [基金项目]浙江省科学技术基金资助项目(No,2004C33045) △通讯作者E—mail:fugs@medmail.tom,cn 维普资讯 http://www.cqvip.com ・l897・ 向¨ 。已有研究证实,作为内皮细胞前体的内皮祖 义病变),冠心病组7例和非冠心病组8例。单个核 细胞(endothelial progenitor cells,EPCs)在内皮损伤 细胞培养至第4 d,收集贴壁细胞,采用含不同浓度 修复和血管新生中发挥重要作用 j。但人体循环中 VEGF(0.0 g/L、10.0 g/L、20.0 g/L、50.0 g/L) EPCs的数量仅为(0.5×10。一1×10。)cells/L,因此 的培养基分组培养,至第7 d收集贴壁细胞进行实 如何促进EPCs在损伤血管段黏附,并促进其与 验。 生长,可能是解决这一问题的途径之一。本研究拟 4 EPCs生物功能检测 观察不同浓度VEGF对体外培养人外周血EPCs生 4.1 黏附能力 将贴壁细胞用含有不同浓度VEGF 物学功能的影响,并探讨VEGF促进EPCs生长 的培养液培养24 h后,用0.25%胰蛋白酶消化收集 的合适浓度。 材料和方法 1材料与试剂 人纤维连接蛋白(human fibronectin,HFN)购自 Sigma公司。人内皮细胞生长因子(vascular endothe. 1ial growth factor,VEGF)购自Peprotech公司。Opti. prepⅢ购自AXIS—SHIELD POC AS公司。改良的 Boyden小室购自江苏海门麒麟医用仪器厂。M199、 青一链霉素、胰蛋白酶购自吉诺生物医药技术有限 公司。胎牛血清购自中美合资兰州民海生物工程有 限公司。兔抗人Ⅷ因子相关抗原多克隆抗体、小鼠 抗人CD31、CD34单克隆抗体、免疫组化染色试剂 盒、浓缩型DAB试剂盒均购自北京中杉金桥生物技 术有限公司。 2 EPCs的分离、培养与鉴定 采集住院病人空腹外周血15 mL,肝素抗凝,op. tiprep 分离液与血液1:8混匀,用密度梯度离心 2 800 r/min,30 min,吸取单个核细胞层,用磷酸盐缓 冲液(PBS)洗涤2次,将其铺在包被有人纤维连接蛋 白的培养板上。采用M199培养基(含20%胎牛血 清,青霉素1×10 U/L,链霉素1×10 U/L)、37 cC、 5%CO,培养EPCs。EPCs的鉴定:将无菌盖玻片放 进培养板内,铺上人纤维连接蛋白,加入细胞悬液制 成细胞爬片,培养7 d后,取出盖玻片,PBS漂洗,丙 醛固定细胞10 min,3%H:O 去离子水孵育5— 10 min,PBS浸泡5 min,滴加正常山羊血清工作液 l0—15 min,倾去,滴加I抗(兔抗人Ⅷ因子相关抗 原多克隆抗体、小鼠抗人CD31、CD34单克隆抗体), 4℃过夜,PBS冲洗,滴加生物素化Ⅱ抗工作液,PBS 冲洗,滴加辣根酶标记链霉卵白素工作液,DAB显 色,苏木素复染,梯度乙醇脱水后封片。 3对象与实验分组 排除有外伤、溃疡、视网膜病、炎症、肿瘤、近期 外科手术、近3个月发生急性心肌梗死者,人选病人 l5例。根据美国心脏病协会所规定的冠状动脉血管 图像记分分段评价标准(直径狭窄i>50%判为有意 贴壁细胞,悬浮在培养液中吹打均匀,计数,然后将 同等数目的EPCs接种在包被有人纤维连接蛋白的 培养板上,37 ̄C、5%CO2培养30 min,随机取3个高 倍镜视野(×200)计数贴壁细胞 。 4.2迁移能力 将贴壁细胞用含有不同浓度VEGF 的培养液培养24 h后,如上述收集贴壁细胞并计数。 将含有VEGF 50 tLg/L的培养液注入改良的Boyden 小室的下室,盖上滤膜和上室,将含有等量约2×10 个EPCs悬液50 ,注入上室,培养24 h,取出滤膜, 用消毒棉签刮去滤膜上面的未移动细胞,用甲醇固 定,Giemsa染色,随机选择3个显微镜视野(×200), 计数迁移到滤膜下面的细胞 。 4.3增殖能力检测 如上述方法收集贴壁细胞并计 数。再将等量EPCs悬液200 接种到包被有人纤维 连接蛋白的96孔培养板,继续培养2 d,用不含胎牛血 清的M199培养液培养24 h后,换含有不同浓度VEGF 的培养液,设对照组和空白组,每组重复6孔,培养24 h 后,每孔加 ̄rr(5 g/L)20 ,继续培养4 h后,吸弃上 清液,再加入二甲基亚砜(150 工/wel1),于微量振荡器 充分振荡10 min,置酶标仪于波长490 nm处测吸光 度(A)值。 5统计学处理 计量资料以均数±标准差(元±S)表示,用SPSS 12.0软件作统计学处理,采用单因变量多因素方差 分析,组间资料两组比较应用t检验,多组比较应用 LSD法。 结 果 1病人资料 人选患者的冠心病危险因素在单因变量多因素 统计过程中采用Framingham评分作为协变量进行平 衡控制,未发现Framingham评分对各组实验结果有 显著影响(P>0.05)。 2 EPCs的鉴定 刚分离获得的单个核细胞是圆形的,体积较小, 悬浮于培养液中。培养4 d后收集贴壁细胞继续培 养至7 d,贴壁细胞体积逐渐增大,大部分细胞由圆 维普资讯 http://www.cqvip.com
・l898・ 形逐渐伸展变成长梭形内皮样细胞,小部分细胞呈 鹅卵石样内皮形态。部分细胞形成集落,中心是圆 形细胞,四周呈放射样排列长梭形细胞。也有部分 长梭形细胞首尾相连排列成线形。分别用兔抗人Ⅷ 因子相关抗原多克隆抗体(图1)、小鼠抗人CD31、 CD34单克隆抗体检测第4、7 d贴壁细胞表面相关抗 原的表达(图2、图3),结果均呈阳性,即具有EPCs 生物学特征。 3 VEGF对外周血EPCs生物学功能的影响 从冠心病患者分离的EPCs:L ̄殖能力较非冠心 Fig 3 On day 7.immunochemical staining of attached cells showed CD34 positive(DAB staining.×l00). 图3第7 d贴壁细胞免疫化学染色CD34阳性 病患者弱(表2)。VEGF在较低浓度(10 g/L和 I , -20 L)时即能显著促进EPCs生长的各项生物学 指标,但高浓度(50 L)时并不能进一步增强这一 L)VEGF对冠心病患 效应(表1)。低浓度下(10 苎纛, 。 一 摹: 者作用较非冠心病患者弱,高浓度时对两者促进作 用相近(表2)。 表1不同浓度VEGF对EPCs生物学功能的影响 Tab l Efleet of VEGF with different concentrations on the bio— logical functions of EPCs( 4-s.n=15) Proliferation brouD Migratory cells/Adherent cells/ ‘ (A490)HP(×200)HP(×200) P<0.05 US control group; P<0.05 US 10 L 讨 论 EPCs是一类能够增殖并分化为血管内皮细胞, Fig 2 On day 7.immunoehemical staining of attached cells 但尚未表达成熟血管内皮细胞表型,也是形成新生 showed CD31 positive(DAB staining,×100). 血管的前体细胞 。研究发现,EPCs不仅参与血管 形成(angiogenesis)与出生后血管生成(vasculogene一 图2第7 d贴壁细胞免疫化学染色CD31阳性 表2 同一浓度VEGF对冠心病和非冠心病患者EPCs生物学功能的影响 Tab 2 Effect of VEGF with same concentration on the biological function of EPCs from CAD(coronay ra ̄ery disease)patients and non —CAD patients(盂4-S) P<0.05.”P<0.01/)3 non—CAD 维普资讯 http://www.cqvip.com ・l899・ sis),同时也是血管损伤后内皮修复的主要前体细 1×10。)cells/L,而且最近的研究发现,冠心病患者 972. Walter DH,Rinig K,Bahlmann FH,et a1.Statin therapy 胞 J。然而人体循环中EPCs的数量仅为(0.5×10。 [3]accelerates re—endothelialization:a novel efflect involving mobilization and incorporation of bone marrow—derived 一循环EPCs的数量以及其迁移活性明显受损 J,并与 冠状动脉粥样硬化程度呈正相关 J。因此,如何促 进EPCs在损伤血管段黏附,并促进其与生长, 可能是解决这一问题的重要途径之一。 VEGF是一种对血管内皮细胞具有高度特异性 endothelial progenitor cells[J].Circulation,2002,105 (25):3017—3024. [4] Asahara T,Murohara T,Sullivan A,et a1.Isolation of putative endothelial progenitor cells for angiogenesis[J]. Science,1997,275(5302):964—967. 的肝素结合蛋白,具有强烈促进动脉、静脉以及淋巴 [5] 杨德业,张怀勤,季亢挺,等.内皮组细胞在体外培养成 管来源的内皮细胞生长的作用,血管内皮细胞是 VEGF发挥作用的主要靶细胞 。VEGF通过EPCs 表达的VEGF受体一2(VEGFR一2)激活蛋白激酶C, 通过二聚体化和配基依赖的酪氨酸磷酸化发挥促有 丝和抗凋亡等作用 J。研究证实,VEGF能明显 改善EPCs的黏附、迁移和增殖。Bannai等¨ 证明2 —10 min的短暂心肌缺血后可以使心肌细胞内的 VEGF升高3—5倍。研究发现急性心肌梗死患者的 外周血CD34 单个核细胞(PBMNC 嘲 )和EPCs的 数量与血浆VEGF水平呈正相关。最近的研究表 明,VEGF能够促进人外周血EPCs的增殖和分化,并 在该过程中扮演着十分重要的角色¨ 幢J。虽然缺 血、缺氧可刺激VEGF表达,但正常心肌、血管组织 中VEGF含量极低¨引。因此,体外给予,特别是局部 给予VEGF可能是发挥其最大生物学效应必须和可 行的途径。本研究用不同浓度的VEGF与EPCs进 行共培养,试图进一步验证其生物学效应,并探讨 VEGF促进EPCs黏附、迁移和增殖等功能的恰当浓 度。结果显示,冠心病患者外周血分离的EPCs的数 量、生物学功能均显著下降,但较低浓度的VEGF即 能显著提高EPCs的各项生物学功能,20 g/L浓度 可能是较为合适的浓度,进一步增加浓度并不能加 强其对EPCs生物学功能的促进作用。 [参考文献] Kipshidze N,Dangas G,Tsapenko M,et a1.Role of en— dothelium in modulating neointimal formation[J].J Am Coll Cardiol,2004,44(4):773—779. [2] Murayama T,Topper OM,Silver M,et a1.Determination of bone marrow—derived endothelial progenitor cell signif- icance in angiogenic growth factor——induced neovascular・・ isation in vivo[J].Exp Hemastol,2002,30(8):967一 血管样结构的初步观察[J].中国病理生理杂志,2006, 22(10):1970—1974. [6] Vasa M,Fichtlscherer S,Aicher A,et a1.Number and migratory activity of circulating endothelial progenitor cells inversely correlate with risk factors for coronary artery dis— ease[J].Cire Res,2001,89(1):E1一E7. [7]Hill JM,Zalos C,Halcox JP,et a1.Circulation endotheli— al progenitor cells,vascular function and cardiovascular irsk[J].N Engl J Med,2003,348(7):593—600. [8]Ferrara N,Davis—Smyth T.The biology of vascular endo— thelial growth factor[J].Endocr Rev,1997,18(1):4— 25. [9]Takahashi T,Ueno H,Shybuya M,et a1.VEGF activates protein kinase C—dependent,but Ras—independent Raf ——MEK—-MAP kinase pathway for DNA synthesis in pri・・ mary endothelial cells[J].Oncogene,1999,18(13): 222l一2230. [10]Bannai S,Shweiki D,Pinson A,et a1.Upregulation of vascular endothelila growth factor expression induced by mvocardial ischemia:implication for coronary angiogene— sis[J].Cardiovasc Res,1994,28(8):1176—1179. [1 1]Wijelath ES,Rahman S,Murray J,et a1.Fibronectin promotes VEGF—induced CD34 cell diferentiation into endothelila cells[J].Vasc Surg,2004,39(3):655— 660. [12]Henrich D,Hahn P,Wahl M,et a1.Serum derived from multiple trauma patients promotes the diferentiation of en— dothelila progenitor cells in vitro:possible role of transfor- ming growth factor—beta 1 and vascular endothelial growth factor 165[J].Shock,2004,21(1):13—16. [13]Shinohara K,Shinohara T,Mochizuki N,et a1.Expres— sion of vascular endothelial growth factor in human myo— cardila infarction[J].Heart Vessels,1996,11(3):113 —122.