治疗性血管生成的研究进展

治疗性血管生成的研究进展

血管生成主要分为两种类型。其中之一是血管母细胞通过原位竞争繁殖形成的临时血管网络结构。也就是说，血管生成；另一方面，在现有血管网络结构的基础上，通过内皮细胞的运动和增生，最终通过芽生长出更多的血管网，被称为血管新生。先前认为成体后主要是以血管新生方式产生新的血管,不存在血管发生的功能。但随着研究深入,发现受损或闭塞的血管周围也存在着血管发生。治疗性血管生成是指将外源性成血管因子和(或)成血管细胞,用不同手段导入患者体内,通过促进或诱导缺血区的侧支血管生成,改善血流供应,以达到临床治疗的目的。现主要分为两方面:一是成血管因子的促血管形成,二是内皮祖细胞的直接成血管作用。1血管因素与治疗性血管生成1.1内皮细胞做好患者vegf、fgf-3g的表达成血管因子主要有血管内皮生长因子(VEGF)、纤维母细胞生长因子(FGF)、血管生成因子(Ang-1)等。它们在血管新生过程中有协调、互补的作用。VEGF是内皮细胞的特异性有丝分裂原,它可通过与内皮细胞表面的受体VEGF-R1、VEGF-R2特异性结合,介导内皮细胞的迁移、增殖以构建起血管的腔体结构。FGF-1和FGF-2则分别与内皮细胞、平滑肌细胞以及成纤维细胞表面受体FGFR-1和FGFR-2结合,在刺激血管的新生和增加血管强度与韧性方面起重要作用。Ang-1通过与其特异性受体Tie结合后,介导血管内皮细胞及其周围支持细胞参与后期血管的重建工作,在保护新生血管,防止血管渗漏方面起着积极作用。1.2治疗vegf的临床研究在治疗外周缺血性疾病方面临床Ⅰ期研究通过编码VEGF的裸质粒DNA转染肌肉组织,能够有效地达到治疗严重的肢端缺血的效果,患者的ABI(踝-肱指数)显著提高,并可见侧支血管的新生。Lazarous等研究证实FGF经动静脉给药的治疗方式不但切实可行而且患者呈现良好的耐受性,下肢Calf血流在1个月和6个月的治疗效果均显著提高。在治疗心肌缺血性疾病方面,Vale等在VEGF基因治疗心肌缺血的临床研究中发现,心肌组织在转染编码phVEGF的裸质粒DNA后,患者心绞痛的症状得到了缓解,梗死灶的面积也明显缩小。此外,经导管给药后,患者未见心律不齐及血压的异常波动。该项研究显示,基因转导治疗是可行与安全的。随后2年的跟踪调查显示,患者的临床症状逐步减轻且无血管瘤、癌症的发生。临床的Ⅰ期研究向我们展示了良好的应用前景。目前,临床Ⅱ/Ⅲ期研究工作正在进行,较大规模的试验研究主要有TRAFFIC试验、AGENT试验及KAT试验等。1.3存在的问题1.3.1fgf对血管内皮细胞的抑制作用量成血管因子在调控血管内皮细胞的功能与活性方面有着特殊的剂量依赖性。如FGF对血管内皮细胞的迁移具有双向调节作用,低浓度时(5ng/ml),能明显促进内皮细胞的迁移,高浓度时(15ng/ml)则抑制细胞的迁移,因此如何控制给药剂量是治疗性血管新生的一个关键环节。1.3.2血管内皮功能血管新生是一个动态的过程,在此过程中,不同阶段有不同的成血管因子发挥作用。在早期阶段,bFGF对血管新生有促进作用,之后更持续的作用主要由VEGF完成。Ang-1则可对后期血管的重塑、形成具有正常功能的成熟血管网发挥重要作用。有实验表明,单一血管因子诱导血管新生时,此血管结构和功能不稳定,易发生渗漏现象。因此,在治疗性血管生成中,有序地或联合选用促血管生成因子,可能效果更好,但其最佳方案尚待研究。1.3.3血管因子的检测目前成血管因子的治疗方式主要有蛋白治疗和基因治疗。蛋白给药的途径主要有肌内注射、局部灌注、动静脉给药和泵的心腔外注入。基因治疗则主要是借助质粒DNA、腺病毒或脂质载体,通过局部注射、基因包埋、球囊导管介入或是应用转化细胞包被来实现。因而如何提高成血管因子的生物学活性及纯化效率,以及如何选择安全可靠的载体显得尤为重要。此外,避免机械性介入、优化给药途径、减轻患者痛苦,都是有待解决的问题。1.3.4其他危险因素成血管因子或是某些基因治疗中载体成分,在治疗血管新生中还存在着一定的危险因素,如在诱导血管性新生的过程中,可能促进肿瘤的生长;VEGF因子可能会引起糖尿病视网膜病变患者视力衰退。因此,还需要进一步开展更大规模的对照试验。2内囊细胞和外囊血管生成2.1内皮祖细胞原激学细胞epc外周血中的一些单个核细胞,能聚集在受损的血管或血管新生部位,并向内皮细胞分化。这些细胞通常来自骨髓,并和造血干细胞一样表达CD34和VEGFR-2表面分子,培养后显示内皮细胞系的特征,因此,将这类细胞命名为内皮祖细胞(EPC)。原始的内皮祖细胞亦称为血管母细胞。内皮祖细胞通常位于骨髓,VEGF、粒-巨噬细胞集落刺激因子、基质衍生因子-1以及组织缺氧等刺激信号,能有效地将其动员入外周血。在组织重症缺血、缺氧区或是肿瘤形成过程中,体内的内皮祖细胞可参与血管的形成,其机制主要有两个方面:一是内皮祖细胞能直接分泌VEGF等细胞因子,通过旁分泌的方式促进局部缺血组织的血管新生;二是内皮祖细胞通过归巢、整合于受损的血管丛,进而直接分化、成熟为新血管。这些研究为内皮祖细胞(EPC)的治疗性血管生成提供了理论基础。2.2内皮祖细胞移植Kalka等研究证实,在后肢缺血的裸鼠动物模型中,通过局部注射体外扩增的人内皮祖细胞,能够促进血管新生,显著增加缺血区毛细血管密度,提高组织的血流供应。在家兔后肢缺血的动物模型中,Shintani等通过自体骨髓单个核细胞移植来促进侧支血管新生,达到改善血流供应的目的。Hirata等在糖尿病性后肢缺血的动物模型中,通过内皮祖细胞移植,可以改善缺血区的血供。这表明内皮祖细胞介导的治疗性血管生成,在多病理状态下也可运用。从动物模型的结果来看,自体干/祖细胞的移植方案是安全有效的。TACT试验、TOPCARE-AMI试验、MAGIC试验及BOOST试验等大规模临床研究显示,患者的主要观察指标(ABI、血管密度、耐受实验、心肌灌注等)较对照组有显著改善;此外,研究中少(未)见炎症、血管瘤及心率不齐等并发症,其疗效优于常规治疗方法。Iwaguro等研究将编码VEGF的基因转导入内皮祖细胞,再用于动物模型当中,结果发现转基因的内皮祖细胞,展示出更强大的增殖、粘附及整合能力,并且还能作为VEGF的分泌细胞,促进其他已分化成熟的内皮细胞增殖、迁移。这些经过基因修饰的内皮祖细胞具有诱发和促血管新生的双重功能,其血管新生效率比非转导内皮细胞要高出30多倍,即1.5×104个经转导的内皮祖细胞与4.5×105个非转导的内皮祖细胞有相同的成血管效应。因此,血管内皮祖细胞联合血管因子用于治疗性血管生成,可以大大降低内皮祖细胞的需求量,并获得良好的治疗效果。3存在的问题3.1粗筛指标检测目前对于内皮祖细胞的鉴定尚无特异性表面标志,大多数的实验研究采用CD34+/CD133+、VEGFR-2作为粗筛指标。然而这些表面分子也可供表达于造血干细胞等非内皮系细胞。因此,如何准确鉴定出内皮祖细胞,还尚待研究。3.2胞质细胞治疗目前常用的移植细胞,主要有内皮祖细胞和骨髓单个核细胞。骨髓单个核细胞中的多种基质细胞虽可作为内皮祖细胞的饲养细胞且能分泌多种细胞因子,增强成血管效应,但它的成分过于复杂,具有分化为多种间质成分(如骨、软骨、脂肪细胞等)的可能性,因而其治疗的安全性还需深入研究;此外,选择怎样的导入途径(如心肌梗死的患者采用直接开胸的心内注射还是经导管的冠脉注射)才能达到安全、有效的治疗目的还需进一步探讨。3.3心肌梗死患者用药时造成的损害在进行治疗的过程中,如何把握植入的最佳时机也是关系到疗效的重要因素,如在心肌梗死患者的疤痕期,往往植入治疗的效果欠佳。另外,确定一次植入的最小有效量及最大安全有效量