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【摘 要】 血管由几种相互作用的细胞构成:内皮细胞(Endothelial cell, EC)构成血管内壁,而周细胞(Pericyte, PC)、血管平滑肌细胞(Vascular Smooth Muscle Cell, VSMC)包绕着血管外围[1]。当血管源性因子被发现之后,这十几年来,对血管的研究主要集中在血管内皮细胞上,对周细胞的研究则远远落后。周细胞在血管组织中的功能是非常显著的,如果血管没有了周细胞,会变得易出血、增殖也会出现障碍,从而导致水肿、糖尿病视网膜病变甚至死胎。周细胞非常复杂,其发育过程尚不十分明确,并在人体各处表现出种类繁多的功能。本文综述当前人们对周细胞的性质的了解以及其在血管生发过程中的作用。
【关键词】 周细胞 血管内皮细胞 分子标记 血管发生
周细胞的超微结构:核大,胞浆少,有数个长的突起与血管内壁紧密接触。周细胞镶嵌在微血管的基底膜中,但并不仅仅起到支架的作用。其多而长的胞质突起可以与大量的内皮细胞直接接触,从而沿着血管壁传导信号。
周细胞的来源复杂,通常在胚胎的不同部位,由不同的细胞分化而来。首先,胚胎干细胞可以分化为血管祖细胞(Vascular Progenitor Cell, VPC),VPC在VEGF存在的情况下转化为内皮细胞,而在PDGF-B的作用下转化为周细胞[1]。间充质干细胞、神经嵴细胞和心束也可以经由TGF-β1途径而生成周细胞。在部分大动脉和心脏瓣膜,内皮细胞可经过TGF-β3依赖的途径,直接转分化成周细胞。不过近来也有研究发现,在体外与胚胎干细胞共培养的OP9 基质细胞可以不经由PDGF或TGF途径,直接介导前者分化为周细胞。
周细胞的定性非常困难。目前有几种在不同的组织中可以动态地标记周细胞的标记物在广泛使用,比如结蛋白(DESMIN)、α平滑肌肌动蛋白(alpha Smooth Muscle Actin, α-SMA)、神经元胶质抗原2(Neuron-glial 2, NG-2)、PDGF受体β(PDFGR-β)等。其中,DESMIN和α-SMA是收缩性的胞丝:这两种都是胞内的蛋白[2]。NG-2、PDGFR-β是细胞表面的蛋白。缺少PDGFRβ或者其配体PDGF-B的小鼠严重缺少周细胞,并继发血管充血,导致水肿甚至死胎。
尽管血管的生成在胚胎时期非常活跃,成人体内的的脉管系统通常处于静止状态。在肿瘤生长等病理性情况下,血管的生发也会发生。生理性的新生血管生发过程中,新生血管迅速成熟,稳定并停止生长。而病理性的血管生长过程中,血管生长的正负调节是失控的。病理性生成的血管持续生长并不断改变构造,从而生成杂乱无章的脉管网络。
在胚胎中,血管的生发过程如下:①:EC首先组成简单的微血管系统。接下来血管萌发、修整,并随着内皮细胞PDGF-B的分泌募集周细胞,继而形成稳定的脉管系统,并分化出不同的血管类型。②:在成人体内,血管萌发时,血管生发因子(如VEGF)可以刺激内皮细胞,后者接下来会分泌几种蛋白酶,而这些酶类会弱化血管基底膜。这就使得内皮细胞向细胞外基质浸润,形成一个由不断发育、迁移的内皮细胞构成的迁移条索。在视网膜,这种条索由其顶端的沿着VEGF浓度梯度迁移的内皮细胞所指引。这种周细胞在迁移的同时分泌VEGF,从而指引血管的萌发[3]。新萌发的血管在迁移过后停止增殖,并互相结合,构成了有管腔的血管。内皮细胞此时开始分泌生长因子,并吸引周细胞对血管壁的包绕。
有研究显示,血管生成素(Angiopoietin,ANG)等因子与周细胞的聚集、血管的成熟有关,但PDGF-B在新生血管周细胞的聚集过程中起的作用最为明显。在胚胎及成人血管生发过程中,萌发的毛细血管内皮细胞表达了PDGF-B,而其受体PDGFR-β,却在周细胞中表达,这就提示在这两种细胞之间存在旁分泌途径。正是由于这种旁分泌途径的存在,使得周细胞不断向新生血管聚集,继而包绕血管内皮。周细胞与大量的内皮细胞相接触,可以沿着血管壁传递血管源性的信号。内皮细胞和周细胞通过直接接触和旁分泌途径相互联系,从而互相影响对方的增殖程度。组织培养实验证实内皮细胞和周细胞前体的接触可以引起TGF-β1的激活,继而抑制内皮细胞的增殖和迁移,降低内皮细胞VEGF受体2(Tie2)的表达,并介导血管周围细胞向周细胞分化[4]。
综上所述,周细胞在生理性的血管生发过程中,主要有以下作用:1、参与血管源性信号的传递;2、引领血管的萌发;3、调控内皮细胞的生长;4、调控血管的构造、成熟和分化。起到维持血管构造、信号传导、调控内皮细胞等作用。也有研究发现,周细胞在病理性的如肿瘤的血管生发过程中,虽然结构上存在异常,但仍为血管维持及内皮细胞生存提供必要条件。这些发现为针对肿瘤的抗血管生成疗法提供了一种新的理念:联合抗内皮细胞及抗周细胞两种靶位,对抑制肿瘤血管生发、阻止肿瘤生长效果更佳。
参考文献
[1]LINDAHL P, JOHANSSON B R, LEVEEN P, et al. Pericyte loss and microaneurysm formation in PDGF-B-deficient mice [J]. Science, 1997, 277(5323): 242-5.
[2] 孙慧勤;肖生强;杨涛等. 创面修复中PDGFβ受体拮抗剂对周细胞血管生成的影响 [J]. 成都医学院学报.2012;07(01): 6-10,21.
[3]MANDARINO L J, SUNDARRAJ N, FINLAYSON J, et al. Regulation of fibronectin and laminin synthesis by retinal capillary endothelial cells and pericytes in vitro [J]. Exp Eye Res, 1993, 57(5): 609-21.
[4]王医术;李玉林;王心蕊 等. 用α-SMA结合部位标记新生血管周细胞 [J]. 吉林大学学报(医学版) .2003;29(05): 594-595,598
【关键词】 周细胞 血管内皮细胞 分子标记 血管发生
周细胞的超微结构:核大,胞浆少,有数个长的突起与血管内壁紧密接触。周细胞镶嵌在微血管的基底膜中,但并不仅仅起到支架的作用。其多而长的胞质突起可以与大量的内皮细胞直接接触,从而沿着血管壁传导信号。
周细胞的来源复杂,通常在胚胎的不同部位,由不同的细胞分化而来。首先,胚胎干细胞可以分化为血管祖细胞(Vascular Progenitor Cell, VPC),VPC在VEGF存在的情况下转化为内皮细胞,而在PDGF-B的作用下转化为周细胞[1]。间充质干细胞、神经嵴细胞和心束也可以经由TGF-β1途径而生成周细胞。在部分大动脉和心脏瓣膜,内皮细胞可经过TGF-β3依赖的途径,直接转分化成周细胞。不过近来也有研究发现,在体外与胚胎干细胞共培养的OP9 基质细胞可以不经由PDGF或TGF途径,直接介导前者分化为周细胞。
周细胞的定性非常困难。目前有几种在不同的组织中可以动态地标记周细胞的标记物在广泛使用,比如结蛋白(DESMIN)、α平滑肌肌动蛋白(alpha Smooth Muscle Actin, α-SMA)、神经元胶质抗原2(Neuron-glial 2, NG-2)、PDGF受体β(PDFGR-β)等。其中,DESMIN和α-SMA是收缩性的胞丝:这两种都是胞内的蛋白[2]。NG-2、PDGFR-β是细胞表面的蛋白。缺少PDGFRβ或者其配体PDGF-B的小鼠严重缺少周细胞,并继发血管充血,导致水肿甚至死胎。
尽管血管的生成在胚胎时期非常活跃,成人体内的的脉管系统通常处于静止状态。在肿瘤生长等病理性情况下,血管的生发也会发生。生理性的新生血管生发过程中,新生血管迅速成熟,稳定并停止生长。而病理性的血管生长过程中,血管生长的正负调节是失控的。病理性生成的血管持续生长并不断改变构造,从而生成杂乱无章的脉管网络。
在胚胎中,血管的生发过程如下:①:EC首先组成简单的微血管系统。接下来血管萌发、修整,并随着内皮细胞PDGF-B的分泌募集周细胞,继而形成稳定的脉管系统,并分化出不同的血管类型。②:在成人体内,血管萌发时,血管生发因子(如VEGF)可以刺激内皮细胞,后者接下来会分泌几种蛋白酶,而这些酶类会弱化血管基底膜。这就使得内皮细胞向细胞外基质浸润,形成一个由不断发育、迁移的内皮细胞构成的迁移条索。在视网膜,这种条索由其顶端的沿着VEGF浓度梯度迁移的内皮细胞所指引。这种周细胞在迁移的同时分泌VEGF,从而指引血管的萌发[3]。新萌发的血管在迁移过后停止增殖,并互相结合,构成了有管腔的血管。内皮细胞此时开始分泌生长因子,并吸引周细胞对血管壁的包绕。
有研究显示,血管生成素(Angiopoietin,ANG)等因子与周细胞的聚集、血管的成熟有关,但PDGF-B在新生血管周细胞的聚集过程中起的作用最为明显。在胚胎及成人血管生发过程中,萌发的毛细血管内皮细胞表达了PDGF-B,而其受体PDGFR-β,却在周细胞中表达,这就提示在这两种细胞之间存在旁分泌途径。正是由于这种旁分泌途径的存在,使得周细胞不断向新生血管聚集,继而包绕血管内皮。周细胞与大量的内皮细胞相接触,可以沿着血管壁传递血管源性的信号。内皮细胞和周细胞通过直接接触和旁分泌途径相互联系,从而互相影响对方的增殖程度。组织培养实验证实内皮细胞和周细胞前体的接触可以引起TGF-β1的激活,继而抑制内皮细胞的增殖和迁移,降低内皮细胞VEGF受体2(Tie2)的表达,并介导血管周围细胞向周细胞分化[4]。
综上所述,周细胞在生理性的血管生发过程中,主要有以下作用:1、参与血管源性信号的传递;2、引领血管的萌发;3、调控内皮细胞的生长;4、调控血管的构造、成熟和分化。起到维持血管构造、信号传导、调控内皮细胞等作用。也有研究发现,周细胞在病理性的如肿瘤的血管生发过程中,虽然结构上存在异常,但仍为血管维持及内皮细胞生存提供必要条件。这些发现为针对肿瘤的抗血管生成疗法提供了一种新的理念:联合抗内皮细胞及抗周细胞两种靶位,对抑制肿瘤血管生发、阻止肿瘤生长效果更佳。
参考文献
[1]LINDAHL P, JOHANSSON B R, LEVEEN P, et al. Pericyte loss and microaneurysm formation in PDGF-B-deficient mice [J]. Science, 1997, 277(5323): 242-5.
[2] 孙慧勤;肖生强;杨涛等. 创面修复中PDGFβ受体拮抗剂对周细胞血管生成的影响 [J]. 成都医学院学报.2012;07(01): 6-10,21.
[3]MANDARINO L J, SUNDARRAJ N, FINLAYSON J, et al. Regulation of fibronectin and laminin synthesis by retinal capillary endothelial cells and pericytes in vitro [J]. Exp Eye Res, 1993, 57(5): 609-21.
[4]王医术;李玉林;王心蕊 等. 用α-SMA结合部位标记新生血管周细胞 [J]. 吉林大学学报(医学版) .2003;29(05): 594-595,598