在正常成年哺乳動物的心臟中大約有 30% 的細胞是心肌細胞，另外的 70%為內皮細胞、成纖維細胞、平滑肌細胞和免疫細胞〔1〕.各細胞間的相互詣調作用對心臟的發育至關重要〔2〕.內皮細胞已經成為目前心血管系統結構其功能的重要因素之一〔3〕,是血管張力和附近細胞生長的動態調節器〔4〕.心肌細胞不僅有賴內皮細胞提供血氧和營養物質，更需要內皮細胞自分泌和旁分泌信號，從而引導和促進心肌細胞發育、舒縮功能、缺血損傷后存活乃至有限再生。本文綜述了以往研究中關于內皮細胞和心肌細胞之間相互作用的關鍵分子機制，討論血管內1面的功效，以利于研究心肌細胞的再生和心血管疾病的治療。

1 血管內皮細胞和心肌細胞的解剖位置關系

在成年哺乳動物的心臟中，每一個心肌細胞旁至少有一根毛細血管，在重量上心肌細胞大約是血管內皮細胞的 25 倍但是在數量上內皮細胞至少是心肌細胞的 3 倍〔5〕.心肌細胞的大小通常是 10 ~100 μm,由內皮細胞形成的微血管之間的距離為 15 ~50 μm〔6〕,每一個心肌細胞與內皮細胞的距離都小于3 μm,冠狀動脈微血管網絡內心肌細胞和內皮細胞的這種緊密解剖結構不僅可以供應使充足的血液，同時也有利于這些細胞之間的相互作用〔7〕.

2 心臟血管內皮細胞調節心肌細胞收縮

血管內膜可以感應流過血液的剪切應力和調節血管平滑肌的收縮。因此，心臟內皮細胞（ 包括心內膜內皮細胞和毛細血管內皮細胞） 可以調節心臟的收縮。由心臟血管內皮細胞通過自分泌和旁分泌途徑釋放或活化信號分子，達到調節心肌細胞收縮反應的作用。心臟內皮細胞通過旁分泌作用調節心肌細胞的收縮功能，其分泌的因子包括一氧化氮、內皮素-1、前列環素、促尿鈉肽和其他細胞因子〔8〕.

2. 1 一氧化氮 三種不同的一氧化氮合酶同工酶將 L-精氨酸合成為一氧化氮（ NO） .神經元型和內皮型一氧化氮合酶（ nNOS 和 eNOS） 在正常生理狀態下表達，而誘導型一氧化氮合酶（ iNOS） 在應激或細胞因子誘導下表達。NO 作用于血管可以使血管平滑肌松弛，作用于心臟則影響心室的舒張。雖然NO 主要由血管內皮細胞分泌起旁分泌效應，但是心肌細胞也同樣表達 nNOS 和 eNOS.內皮細胞表達的 eNOS 與心肌細胞表達的 eNOS 的比值大于 4∶ 1〔9〕.心肌細胞表達的 eNOS 信號可以通過調節 β-腎上腺素和膽堿來控制心臟的收縮狀態〔10〕.

Barouch 等〔11〕證明了心肌細胞表達的 eNOS 和 nNOS 可能對心臟的結構和功能起相反作用，他們利用 eNOS 或 nNOS 基因敲除小鼠，發現 eNOS 和 nNOS 不但在心肌細胞中有不同的定位，而且在心肌收縮功能上起相反的作用。eNOS 定位在細胞質膜微囊，抑制 L-型 Ca2 +通道，誘導負性肌力作用，而 nNOS的靶器官是肌漿網，促進 Ca2 +釋放，起正性肌力作用。這些結果表明不同的一氧化氮合酶亞型對維持心臟的結構和外型是獨立起作用的。

2. 2 內皮素-1（ ET-1） ET-1 是由 21 個氨基酸組成的多肽，主要由血管內皮細胞經過直接的收縮作用產生和釋放，具有收縮血管的作用〔12〕.在心臟中，ET-1 有自分泌和旁分泌兩種途徑，其受體包括內皮素 A（ ETA） 受體和內皮素 B（ ETB） 受體。ETA受體在心肌細胞上表達。當 ET-1 與 ETB 受體結合，可導致其他信號分子（ 如： NO 和前列環素 I2） 的釋放而不是血管收縮，而當 ET-1 與 ETA 受體結合時，ET-1 可以引起心肌細胞的收縮〔13〕.以上結果表明，在心臟內皮細胞和心肌細胞之間可能有一個反饋機制并通過 ET-1 系統控制心肌的收縮功能。

2. 3 神經調節蛋白-1 /ErbBs 神經調節蛋白（ NRG） 是表皮生長因子家族的成員，這些成員的受體為 ErbB 家族受體絡氨酸激酶。NRG 可分為四種亞型： NRG-1、NRG-2、NRG-3 和 NRG-4.在心臟形成早期，心內膜內皮細胞產生 NRG-1,心肌細胞則表達 ErbB2 和 ErbB4 兩種受體。ErbB2/4 系統通過旁分泌信號通路從心內膜到心肌，對心肌小梁和心臟墊的形成起到至關重要的作用〔14〕.有研究表明，NRG 或兩種其同源受體（ ErbB2 和ErbB4） 的突變，可致心肌小梁中止生長，使胚胎中期死亡〔15〕.

在成年心臟中 NRG-1 特異性的在心肌內皮細胞中表達，而且NRG-1 表達似乎嚴格限制在靠近心肌細胞的心肌微血管內皮細胞中，在大的冠脈靜脈和主動脈中均無表達，但 ErbB2 和ErbB4 在心肌細胞中卻有表達。因此，考慮可能是靠近心肌細胞的內皮細胞合成并釋放 NRG-1 作用于心肌細胞中的受體，從而發揮旁分泌效應〔16〕.在成年小鼠中，心肌細胞特異性敲除ErbB2 后可導致擴張型心肌病〔17〕.來自內皮細胞的神經調節蛋白在兔離體乳頭肌中可以誘導負性肌力作用〔18〕.這表明神經調節蛋白信號通路和 NO 在心臟肌力調節中充當了內皮源性調節器的作用。

3 心肌細胞的再生

自然界中，脊椎動物的器官再生現象相對較少，而斑馬魚能夠在心臟部分切除后實現心肌再生〔19〕.Porrello 等〔20〕最近的研究也發現小鼠出生后早期具有心肌再生的能力，在出生7 d后則基本喪失了這種能力。他們的研究還發現，心肌梗死術后的新生小鼠心肌可以依賴預先存在的心肌細胞的增殖而實現再生〔21〕.但人類心臟缺血后死亡的心肌細胞由于不能被充分置換，從而導致心室功能障礙〔22〕.有證據表明，心肌細胞在特定情況下可以持續再生，其再生能力隨著年齡的增長逐漸下降〔23〕.關于成人再生的心肌細胞來源，Quaini 等〔24〕研究了8 名接受了女性供體心臟的男性患者，在這些男性患者去世后，發現其移植的心臟內有含 Y 染色體的干細胞。顯然這些干細胞要么來自受體的骨髓，要么來自受體殘留的部分心血管組織。另有研究表明，現有的心臟干細胞是心肌再生的來源〔25〕.

由于缺乏對心肌細胞新生機制的了解，所以研究人員將不同類型的細胞或者將損傷的心肌細胞注入心臟，試圖刺激心肌細胞的新生。這些細胞都表現出向益處發展的潛力，包括骨骼肌細胞、成人和新生兒的心肌細胞、骨髓干細胞和新生兒干細胞〔26〕.在某些情況下，注入的細胞或者植入未完全分化的細胞存活較差，其他情況是宿主心肌細胞與植入細胞整合不佳〔27〕.注入骨髓來源的內皮祖細胞已經成為心梗后促進心肌血管生成和提高心肌存活率的輔助療法〔28〕,雖然它們轉化為心肌細胞的能力很有限。實驗性的細胞療法似乎有利于受損心臟的功能，即使大多數細胞并沒有存活甚至更少的細胞在功能上融入心肌細胞。因為注射的細胞刺激了血管的生成，無論這些注射的細胞是存活還是死亡其都含有豐富的血管生成因子。

4 內皮細胞促進心肌細胞存活

4. 1 eNOS-NO 途徑 Leucker 等〔29〕將血管內皮細胞與心肌細胞按 1∶ 12 的比例混合培養，在缺氧/復氧的體外模型中，異氟烷可通過激活內皮細胞的缺氧誘導因子（ HIF1α） -eNOS 途徑加強其對心肌細胞的保護作用，其機制與內皮細胞產生的 NO,抑制心肌細胞線粒體通透性轉換孔（ mPTP） 開放有關。該研究團隊的另一個實驗是將血管內皮細胞與心肌細胞按 1: 3 的比例混合培養，缺氧/復氧處理后 NO 的產生量明顯高于單獨培養心肌細胞，而混合培養的細胞中乳酸脫氫酶（ LDH） 的產量明顯降低。高糖環境則損傷了上述內皮細胞的保護作用，補充四氫葉酸（ BH4） 或上調三磷酸鳥苷環化水解酶（ GTPCH-1） 活性則可以恢復上述內皮細胞對心肌細胞的保護作用，其機制與促進eNOS 耦聯以及磷酸化有關〔30〕.Liu 等〔31〕研究發現在心肌細胞-血管內皮細胞共培養缺氧/復氧模型中，血管內皮細胞損傷可加劇心肌細胞損傷，而 vasostatin-1 基因轉染可通過血管內皮保護機制，對共培養中的心肌細胞產生更為顯著的抗心肌缺血再灌注損傷保護，該作用與內皮來源的 NO 信號通路密切相關。

4. 2 NRG /ErbB 途徑 NRG-1 在 心 臟 微 血管 內 皮 中 表 達，而ErbB2 和 ErbB4 在心肌細胞中表達，這就為內皮細胞通過 NRG-1 / ErbB2 /4 旁 分 泌 作 用于 心 肌 細胞提 供 了 可 能。Kuramochi等〔7〕的研究證明了活性氧可以調節 NRG/ErbB 信號通路。他們發現 NRG 通過 PI-3K/Akt 信號通路促進心肌細胞存活。心臟微血管內皮細胞表達 NRG 和 NRG-1β 可保護心肌細胞抵抗蒽環類藥物、β-腎上腺素能受體和過氧化氫（ H2O2） 誘導的心肌細胞死亡〔7〕.H2O2以濃度依賴的方式和旁分泌的機制激活心肌細胞的 ErbB4 信號，從而誘導血管內皮細胞 NRG-1β 的釋放〔7〕.共培養心肌內皮細胞通過 NRG/ErbB4 信號通絡保護H2O2誘導的心肌細胞凋亡。缺氧/復氧環境亦可促進內皮細胞釋放 NRG-1,起到保護心肌細胞的作用。Hedhli 等〔32〕發現，在缺氧再灌注后，內皮細胞釋放 NRG-1 水平明顯高于單獨缺氧； 在內皮與心肌細胞隔離共培養后進行缺氧/復氧處理，心肌細胞凋亡明顯被抑制，存活數量增多； 小鼠體內內皮特異性敲除 NRG-1 基因后，心肌缺血后梗死面積明顯增多。Ebner 等〔33〕的研究證實，即使給予 NRG-1,在 eNOS 功能受損（ 解耦連） 的小鼠體內，其心肌保護作用也被大大削弱； 在 eNOS 基因敲除的小鼠中，NRG-1 可通過失活 GSK-3β 而達到明顯的心肌保護作用。該研究提示 NRG-1 可能也是部分通過 eNOS 未發揮作用的。

4. 3 其他保護機制 在心臟微血管內皮細胞和心肌細胞三維立體培養中，內皮細胞可保護心肌細胞，減少凋亡〔34〕.初步研究數據表明： 內皮細胞在與心肌細胞接觸培養中，內皮細胞（ PDGF-B） 分泌血小板衍生生長因子-B,它可以通過 PI-3k/Akt信號通路保護心肌細胞提高心臟微血管內皮細胞的止血和血管生成活性〔35〕.

除了 eNOS、NRG 和 PDGF-B,另外一個血管內皮細胞介導心肌細胞存活的因子是血管生成素-1.Ang-1 基因缺陷的小鼠在發育中死亡主要是因為心臟功能缺陷。這些缺陷通常是由于內皮細胞功能受損引起的。Ang-1 不僅提高了內皮細胞的存活率而且可以提高骨骼肌細胞和心肌細胞的存活質量，Ang-1的腺病毒過表達可以減少實驗性心肌梗死的面積〔36〕.

5 結 語

正常成年哺乳動物的心臟中每一個心肌細胞都被錯綜復雜的毛細血管網絡所包繞。心肌細胞不僅依賴血管內皮細胞供血供氧，而且血管內皮細胞在生理和病理狀態還介導了局部的保護信號，這些保護信號可以增強心肌細胞的功能并提高存活率。我們了解了成年哺乳動物心臟中血管內皮細胞和心肌細胞之間的關鍵分子機制，以及內皮細胞對心肌細胞的保護機制，因此，本文綜述之內可為心肌細胞再生研究和心血管疾病治療提供一定的依據。