小鼠骨髓内皮祖细胞作为血管新生的关键贡献者,其强大的自我更新、定向分化和归巢能力,使其在组织工程、再生医学和疾病机制研究中占据核心地位。然而,其异质性、精确的鉴定标准以及体内复杂的调控网络仍是当前研究的挑战。未来的研究需要借助单细胞测序、谱系追踪等先进技术,进一步解析EPCs的亚群异性和命运决定机制,从而更精准地操控其功能,为开发基于EPCs的疾病治疗新策略——无论是促进其功能以治疗缺血性疾病,还是抑制其功能以对抗癌症——奠定坚实的理论基础。
一、EPCs的生物学特性
小鼠骨髓内皮祖细胞并非一个均质的细胞群体,通常根据其细胞表面标志物、培养特征和功能被识别和分类。其主要特性包括:
1.表面标志物:小鼠骨髓EPCs通常表达干/祖细胞标志物如CD133(Prominin-1)和c-Kit(CD117),同时表达内皮细胞标志物,包括血管内皮生长因子受体2(VEGFR2或Flk-1)、CD34以及晚期标志物血管内皮钙黏蛋白(VE-cadherin)。值得注意的是,它们通常不表达成熟血细胞标志物如CD45或CD11b,但这一界定在不同研究中存在差异,形成了不同的EPCs亚群定义。
2.增殖与分化潜能:与原代成熟内皮细胞相比,骨髓来源的EPCs具有更强的增殖、克隆形成能力和可塑性。在体外培养中,它们能在血管内皮生长因子(VEGF)和干细胞因子(SCF)等细胞因子的刺激下,形成典型的“铺路石”样形态集落(如CFU-EC集落)或晚期的出芽样集落(如内皮细胞集落形成单位,CFU-EC)。在体内,它们能够分化为功能性的成熟内皮细胞,直接整合到新生的血管网络中。
3.归巢能力:EPCs的一个核心特性是其对缺血、损伤或肿瘤信号响应的归巢能力。当组织发生缺氧或损伤时,会释放一系列趋化因子,如基质细胞衍生因子-1(SDF-1)。EPCs表面则表达相应的受体(如CXCR4),通过SDF-1/CXCR4轴等信号通路被招募至病理部位,犹如“细胞药膏”般定向迁移,执行修复功能。
二、EPCs的核心功能
EPCs的功能主要体现在生理性和病理性血管生成过程中,其作用机制包括直接分化和旁分泌效应。
1.血管再生与修复:在心肌梗死、后肢缺血等动物模型中,输注或动员内源性小鼠骨髓EPCs已被证实能够显著促进缺血组织的血管新生,改善血流灌注和功能恢复。它们通过直接嵌入血管壁贡献新生内皮,并分泌多种促血管生成因子,如VEGF、肝细胞生长因子(HGF)、胰岛素样生长因子-1(IGF-1)等,以旁分泌方式激活并促进局部残留内皮细胞的增殖,协同促进血管网络重建。
2.维持血管内稳态:除了参与急性修复,EPCs还通过持续循环,参与维持血管内皮层的完整性,替代衰老或凋亡的内皮细胞,发挥“内皮监护”的作用,这对于防止动脉粥样硬化等血管病变具有重要意义。
3.疾病中的双重角色:在缺血性疾病的治疗中,它们是具潜力的细胞治疗工具。然而,在肿瘤环境中,肿瘤细胞同样能招募骨髓中的EPCs至肿瘤微环境,促进肿瘤血管生成,为肿瘤的生长和转移提供养分,从而不利于机体。因此,抑制EPCs的动员和功能也成为抗肿瘤治疗的策略之一。