1、CXCR4特異性拮抗劑-下肢缺血性血管再生的新希望 譚毅 蔡露 CADA Chinese American Diabetes Association 美國華人糖尿病學會 蔡露，CADA倡導人之一，現任學會副主席。1990年獲吉林大學白求恩醫學院醫學博士學位；2007年4月至今任美國路易斯韋爾大學副教授，兼任吉林大學和溫州醫學院客座教授和溫州醫學院中美糖尿病并發癥研究所所長。同時兼任北美糖尿病學會、北美心臟病學會、國際青年糖尿病研究基金會、荷蘭糖尿病研究基金會等眾多基金項目的評審委員，并擔任三十多種知名學術期刊的編委、審稿人并撰寫特約述評。主要研究方向為糖尿病性心血管疾病發病機制及預治措施。 C

2、ADA網址： /CADAHome/Home.html 圖 CXCR4拮抗劑動員骨髓干細胞，促進缺血下肢血管再生 譚毅，溫州醫學院中美糖尿病并發癥研究所副所長, 目前作為訪問學者在蔡露教授實驗室工作。 糖尿病下肢動脈病變（LEAD）是導致下肢截肢，特別是高位截肢和再次截肢的主要原因。糖尿病患者LEAD發病率較非糖尿病者高20倍，8的患者在被診斷為糖尿病時已存在LEAD，且發病率隨年齡增長及病程延長而升高，20年后可達45。嚴重LEAD在增加下肢截肢風險的同時，還會增加死亡風險47倍。糖尿病大血管病變的分布與非糖尿病有所不同，后者主要分布于近端動脈（如主動脈、髂動脈、

3、淺表股動脈及少數遠端動脈），而前者主要累及膝以下脛腓動脈。膝以下脛動脈的相對發病率在糖尿病患者中占90，在非糖尿病者中僅占10，故又被稱為糖尿病“脛動脈病”。 促進新血管形成（neovascularization）是挽救糖尿病患者下肢嚴重缺血的有效策略。利用促血管生成因子，如血管內皮生長因子（VEGF）、堿性成纖維細胞生長因子2（FGF-2）和基質細胞衍生因子1（SDF-1）等治療下肢嚴重缺血獲得了短期療效，但長期療效仍未得到臨床證實。組織損傷常伴隨血管再生微環境的破壞，使損傷部位周圍或外源性成血管祖細胞難以順利進入損傷部位，并阻礙血管發生與新血管形成。越來越多的證據表明，骨髓中的成血管祖細胞

4、能被動員并趨化至缺血部位，從而啟動血管新生過程，并及時快速地促進血管發生和新血管形成。 內皮祖細胞與新血管形成 給裸鼠或大鼠移植經體外擴增的外周血單核細胞來源的內皮祖細胞（EPC），能有效促進缺血下肢血管再生。移植骨髓或外周血來源的祖細胞，能有效促進缺血組織血流恢復。自體移植骨髓來源的單核細胞，能顯著提高患者的踝臂指數，并緩解疼痛。 移植經分離的人CD34+、CD133+、EPC、多能成體祖細胞（MAPC）或鼠干細胞抗原陽性（Sca-1+）細胞，表現出的缺血器官功能恢復水平相似，而終末分化的成熟內皮細胞卻沒有促進新血管形成的功能。上述結果表明，EPC在促進血管發生與新血管形成過程中并不單純依賴

5、某一特定表型的細胞群，在血管新生的微環境中還有眾多未被闡明的功能性因素，如趨化因子、造血細胞的旁分泌作用等可能也參與了EPC介導的缺血性血管再生和血流恢復。 SDF-1與新血管形成 自體骨髓來源的成血管細胞能遷移至缺血部位，并分化為內皮細胞來促進新血管形成，這對移植經體外分離的造血干細胞（HSC）和EPC治療下肢缺血的方法提出了嚴峻挑戰。 通過動員來增加外周血中可直接遷移至缺血部位成血管細胞的數量，是一種很有前景的治療策略。近年來，SDF-1促進血管生成細胞動員和新血管形成的效應受到了廣泛關注。缺血部位局部注射SDF-1基因或高表達SDF-1的轉基因細胞后，均能有效動員并趨化EPC至缺血部位，

6、顯著促進血流恢復和新血管形成。 然而，由于SDF-1/趨化因子CXC受體4（CXCR4）具有許多復雜、重要的生理功能，例如SDF-1不但能動員和趨化正常的HSC和EPC，而且也能趨化CXCR4+的腫瘤細胞和腫瘤干細胞，促進腫瘤血管形成和腫瘤轉移，所以很難直接在臨床上利用SDF-1來動員促血管生成細胞，從而使缺血性血管再生。 最近研究發現，利用特異性拮抗劑拮抗CXCR4能有效動員HSC和EPC從骨髓進入外周血，但不會激活CXCR4介導的下游信號通路，這使利用CXCR4特異性拮抗劑動員成血管細胞治療局部缺血等心血管疾病成為可能。 CXCR4 拮抗劑與新血管形成 通過單劑量注射CXCR4特異性拮抗劑

7、AMD3100或T-140，急性阻斷SDF-1和CXCR4間的相互作用，能顯著促進HPC的瞬時外周動員。 在正常小鼠和糖尿病小鼠下肢缺血模型中，短期少量（23劑）注射AMD3100能顯著促進急性缺血期（缺血后7天內）血流恢復和新血管形成。我們的前期研究結果也證實，AMD3100能促進正常小鼠下肢急性缺血期血流恢復和血管再生，但長期應用（每天2次、注射21天）并不能持續促進血流恢復。這種長期給藥的副作用可能源于AMD3100對促血管生成細胞和其他器官的毒性作用，也正是這種長期、多次用藥的毒性作用，使AMD3100作為抗HIV-1感染特效藥物的臨床試驗于數年前被終止。因此，開發高效、低毒或無毒的C

8、XCR4特異性拮抗劑迫在眉睫。由于肽類拮抗劑具有易于合成、生物利用度高、不激活受體信號通路和低免疫源性等優勢，對于動員促血管生成細胞，促進缺血性血管再生有重要臨床意義，故研發CXCR4特異性肽類拮抗劑成為一種理性選擇。 最近，我們以人SDF-1為模板，利用定點突變和基因重組技術研制了一系列CXCR4特異性拮抗劑。我們對其中一種拮抗劑SDF-1P2G的活性進行了系統研究后發現，SDF-1P2G能有效拮抗CXCR4，刺激小鼠外周血淋巴細胞、單核細胞和中性粒細胞，并能通過VEGF依賴的途徑來促進小鼠缺血下肢的血流恢復、血管再生和組織修復，且SDF-1P2G未表現出對心臟、肝臟、腎臟和睪丸等臟器有毒性效應（包括形態學改變、細胞凋亡、特異性細胞增殖等），表明SDF-1P2G具有良好的臨床應用前景。 基于干細胞動員理論及前期研究，我們認為，CXCR4拮抗劑SDF-1P2G可能通過動員促血管生成細胞，包括EPC、HPC和HSC、單核細胞和中性粒細胞等從骨髓進入外周血，沿缺血損傷刺激而形成的