內(nèi)皮細(xì)胞（ec）暴露于血管腔內(nèi)的變化，如機(jī)械損傷，剪切應(yīng)力或化學(xué)試劑。在這些情況下，ec釋放各種細(xì)胞因子、趨化因子和生長因子，導(dǎo)致內(nèi)皮功能障礙表型，并引發(fā)心血管疾病的進(jìn)展，如高血壓、動脈粥樣硬化、糖尿病等。在血管壁的中層，血管平滑肌細(xì)胞（vsmcs）是主要組成成分，表現(xiàn)出高度的可塑性，具有兩種不同表型，即分化表型（收縮表型）和去分化表型（合成表型）。這些表型修飾調(diào)節(jié)vsmcs的增殖、遷移和炎癥能力，在動脈重塑中起主要作用。內(nèi)膜層的ec與中層的vsmc之間的通訊是病理性血管重塑開始和進(jìn)展的關(guān)鍵步驟。例如，ec-vsmc通訊中的擾動可導(dǎo)致動脈粥樣硬化發(fā)展的典型特征，如內(nèi)皮功能障礙、炎性細(xì)胞浸潤或vsmcs表型轉(zhuǎn)換。
血管壁重塑是指血管壁對生物化學(xué)和生物力學(xué)刺激的適應(yīng)。這種重塑是一個活躍的過程，涉及vsmcs增殖和遷移狀態(tài)的變化、內(nèi)皮功能障礙、炎癥過程以及細(xì)胞外基質(zhì)（ecm）成分的合成或降解。所有這些過程都受到生長因子、血管活性物質(zhì)和細(xì)胞間血流動力學(xué)刺激的動態(tài)相互作用的調(diào)控，從而引發(fā)血管壁結(jié)構(gòu)和功能的變化。血管結(jié)構(gòu)和組成的這些病理變化可能導(dǎo)致血管疾病和循環(huán)系統(tǒng)疾病的病理過程，并引起臨床表現(xiàn)。確定在血管重塑過程中介導(dǎo)血管穩(wěn)態(tài)的ec-vsmc相互作用的通路可能為心腦血管疾?。╟vd）預(yù)防提供見解。
在西班牙希門尼斯·迪亞茲大學(xué)醫(yī)院基金會和心血管疾病研究網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合團(tuán)隊的一項文章中曾總結(jié)了細(xì)胞間通訊的不同通路以及不同的體外模型來分析ec-vsmcs的相互作用。
ec和vsmcs之間的細(xì)胞間通訊不僅在血管穩(wěn)態(tài)中而且在疾病中也起著關(guān)鍵作用。血管對生理和病理刺激的反應(yīng)部分取決于管腔側(cè)內(nèi)層的ec與血管壁內(nèi)vsmc之間的串?dāng)_。因此，這證實了血管病理生理學(xué)的體外分析需要ec和vsmcs共培養(yǎng)系統(tǒng)的原因。但是目前尚不清楚ec-vsmc物理或旁分泌相互作用的缺陷，或其微環(huán)境（細(xì)胞外基質(zhì)）如何導(dǎo)致cvd，這將有助于確定診斷或治療血管重塑疾病的關(guān)鍵參與者。
一、paracrine communications（旁分泌通訊）
1.可溶性因子
可溶性因子的擴(kuò)散及其濃度之間的平衡是成熟血管ec-vsmcs通訊中不可少的過程。與單獨培養(yǎng)的vsmcs相比，ec中的一些可溶性因子具有改變vsmcs的低密度脂蛋白代謝或降低膽固醇酯水解的能力。
ec中的一氧化氮（no）似乎調(diào)節(jié)vsmcs中醛糖還原酶的代謝活性，并防止糖尿病大鼠主動脈的山梨糖醇積累。此外，一氧化碳（co）與no 在ec-vsmcs串?dāng)_中的血管舒張作用間接相關(guān)。瞬時ho-1/co- 通過ecs中enos/no軸的上調(diào)來調(diào)節(jié)血管張力，隨后增加vsmcs中的cgmp產(chǎn)生。ec和vsmc內(nèi)的適應(yīng)性自噬已被描述為維持血管重塑疾病和心臟微血管系統(tǒng)中血管功能的重要機(jī)制。串?dāng)_研究報道，ecs還會釋放其他因子，例如血管緊張素ii或內(nèi)皮素，與vsmcs的收縮和血管張力增加有關(guān)。血小板衍生生長因子（pdgf）是眾多生長因子中的另一種，它們在生理或病理情況下基本上與ec-vsmcs通訊有關(guān)。在胚胎發(fā)育過程中，內(nèi)皮細(xì)胞-pdgf參與vsmcs的募集、增殖和遷移，這些都是形成血管壁所必需的。鞘氨醇-1-磷酸（s1p）通路是另一個參與ec和vsmc之間旁分泌通訊的受體-配體軸。已經(jīng)表明，在ec和vsmc的人類共培養(yǎng)模型中，ec上s1p1受體的缺失會導(dǎo)致vsmcs覆蓋率的顯著缺陷。此外，雷帕霉素（mtor）的哺乳動物靶標(biāo)的數(shù)據(jù)代表了ec-vsmcs串?dāng)_的另一個層次，這支持了共培養(yǎng)實驗的必要性，以獲得病理學(xué)的整體視野。
2.細(xì)胞外囊泡
細(xì)胞外囊泡（evs）的分泌是血管穩(wěn)態(tài)或病理性血管重塑期間發(fā)生細(xì)胞間通訊的重要機(jī)制。在ec-vsmc的相互作用方面，研究表明ec和vsmcs釋放細(xì)胞外囊泡，這可能與血管穩(wěn)態(tài)或病理進(jìn)展有關(guān)。在生理情況下，正常的層流觸發(fā)含有mir-143和mir-145的細(xì)胞外微泡。ec將mir143/145包裝并釋放到外泌體中，外泌體被鄰近的vsmcs吸收，有助于調(diào)節(jié)這些細(xì)胞中的表型靶基因。mir-143/mir-145也被證明可靶向與vsmcs分化調(diào)節(jié)有關(guān)的其他關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子，例如含ets結(jié)構(gòu)域的蛋白-1（elk-1）和心肌素。
二、parenchyma players（通過細(xì)胞外基質(zhì)（ecm）相互作用）
細(xì)胞通訊也可以通過細(xì)胞外基質(zhì)（ecm）的特性進(jìn)行。ecm的改變不僅會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)改變，還可能導(dǎo)致ec-vsmcs信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中斷。ecs和vsmcs都分泌基質(zhì)成分，有助于維持血管特性并影響鄰近細(xì)胞功能。在ecm成分中，膠原蛋白是促成血管壁幾何變化的主要分子，其沉積有利于提高血管硬度，并可用于將vsmc和ec的基底膜與其他ecm結(jié)構(gòu)連接起來。此外，雖然膠原蛋白i和纖連蛋白誘導(dǎo)合成vsmcs表型，但細(xì)胞分泌iv型膠原可促進(jìn)收縮性vsmcs表型信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。
三、contact-contact signaling
1.肌內(nèi)皮縫隙連接
研究最多的細(xì)胞間接觸稱為肌內(nèi)皮縫隙連接（megj）。功能性縫隙連接的形成需要連接蛋白（cx）的組裝。在血管系統(tǒng)中，cx37、cx40、cx43和cx45是主要的連接蛋白。從本質(zhì)上講，megj作為vsmcs和ec之間的反饋通路，以促進(jìn)離子或小分子的直接轉(zhuǎn)移，主要是第二信使，如ca2+、ip3和camp或edh信號，以控制血管收縮-舒張。
2.notch信號
強有力的證據(jù)已經(jīng)證明了notch信號在ec-vsmcs串?dāng)_中的作用。ec和vsmcs都普遍表達(dá)notch元素。然而，notch元素會根據(jù)細(xì)胞階段和細(xì)胞類型而發(fā)生變化。notch在ec-vsmcs通訊中的主要功能部分是由jagged1配體驅(qū)動的。內(nèi)皮notch激活的改變也與動脈粥樣硬化中的保護(hù)作用有關(guān)，并且在控制血管損傷中vsmcs表型轉(zhuǎn)換中起重要作用。此外，研究還顯示了ec-vsmc串?dāng)_中notch信號傳導(dǎo)在動脈粥樣硬化纖維帽形成中的作用。
研究血管重塑過程中ec-vsmcs通訊的體外模型
了解血管重塑疾病中的ec-vsmcs通訊的重要性導(dǎo)致了在開發(fā)相關(guān)體外模型方面的巨大努力。必須創(chuàng)建一個ec-vsmc共培養(yǎng)模型，在該模型中可以概括血流動力學(xué)，環(huán)境或結(jié)構(gòu)，嘗試模仿體內(nèi)血管壁環(huán)境。生成通用且穩(wěn)定的ec-vsmcs共培養(yǎng)體外模型的必要性被認(rèn)為是未來研究和轉(zhuǎn)化藥物篩選的必要和關(guān)鍵。共培養(yǎng)的類型可分為：
1.間接共培養(yǎng)
在沒有物理接觸的情況下，研究細(xì)胞-細(xì)胞依賴性相互作用的體外模型，并基于分泌通路和旁分泌通訊。微載體、支架、雙分子層膜、使用條件培養(yǎng)基（cm）或 transwell assay 是間接共培養(yǎng)的例子。在該模型中，細(xì)胞是分開生長的，其中一個細(xì)胞的培養(yǎng)基用于刺激另一種細(xì)胞類型。然而，單向響應(yīng)和可溶性因子是wei'yi沒有細(xì)胞-細(xì)胞相互作用的介質(zhì)，是該模型的一些缺點。該模型也已擴(kuò)展到與動脈粥樣硬化相關(guān)的不同研究中。
二維（2d）細(xì)胞培養(yǎng)ec-vsmcs（transwells，flow chambers）。該方法已被廣泛使用，其優(yōu)點是技術(shù)簡單，同時能夠進(jìn)行顯微鏡檢查，并且無需細(xì)胞分選即可輕松分離純?nèi)后w。簡而言之，該方法包括在平板底部培養(yǎng)一種細(xì)胞類型，另一種在膜過濾器上培養(yǎng)，可防止細(xì)胞間接觸，也有該模型的變體允許在濾膜的不同側(cè)進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)。此外，膜孔徑的可變性允許在某些情況下ecs和vsmcs之間的相互作用，并允許這種體外模型用于血管重塑研究，以評估遷移，免疫細(xì)胞跨內(nèi)皮細(xì)胞，通透性研究或細(xì)胞間旁分泌調(diào)節(jié)。
2.直接共培養(yǎng)
間接共培養(yǎng)的主要局限性是缺乏由血管壁中細(xì)胞-細(xì)胞接觸。3d模型的情況并非如此。3d共培養(yǎng)模型的不同變體可以允許人們研究之前描述的三種主要類型的細(xì)胞相互作用：細(xì)胞-細(xì)胞接觸，旁分泌相互作用和細(xì)胞-ecm相互作用，使這些模型在生理上與研究病理和生理血管重塑更相關(guān)。3d共培養(yǎng)系統(tǒng)的一些例子是：ec-vsmcs球體，包括ec和vsmcs的直接培養(yǎng)，或ec在含有vsmcs（膠原支架）的細(xì)胞外基質(zhì)樣凝膠上的培養(yǎng)，以及由誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（ips）產(chǎn)生的血管類器官。
盡管這些體外臨床前研究最終可以使用，但不幸的是，在許多情況下未能將其轉(zhuǎn)化為臨床療效，這表明需要新的臨床前系統(tǒng)。體外建模復(fù)雜性的下一步是3d人源性血管類器官。這些體外3d人體血管類器官是通過自組織形成的，并表現(xiàn)出人微血管系統(tǒng)的形態(tài)、功能和分子特征。該系統(tǒng)已被用于概括人體血管的結(jié)構(gòu)和功能，以研究血管疾病的調(diào)節(jié)因子，如糖尿病。未來，類器官的應(yīng)用將為藥物篩選的新方法打開大門。
圖1 ec-vsmcs在血管壁的通訊。示意圖：旁分泌，細(xì)胞外囊泡，ecm和直接細(xì)胞間相互作用。ec-vsmc通訊的失調(diào)觸發(fā)與某些cvd相關(guān)的病理性血管壁重塑。
血管壁細(xì)胞之間的通訊是血管系統(tǒng)正確形成和功能的基礎(chǔ)。在這篇綜述中，總結(jié)了物理或旁分泌ec-vsmcs通訊如何產(chǎn)生血管床特異性特征的，以及這種串?dāng)_的變化如何成為病理性血管重塑的主要原因（圖1）。因此，進(jìn)一步的研究應(yīng)旨在加強目前對vsmcs和ec在共培養(yǎng)模型中相互作用的理解。這可以提供有關(guān)血管穩(wěn)態(tài)的主要知識來源，以便找到預(yù)防血管重塑進(jìn)展的新療法。
參考文獻(xiàn)：méndez-barbero n, gutiérrez-mu?oz c, blanco-colio lm. cellular crosstalk between endothelial and smooth muscle cells in vascular wall remodeling. int j mol sci. 2021 jul 6;22(14):7284. doi: 10.3390/ijms22147284. pmid: 34298897; pmcid: pmc8306829.
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