综述:微环境决定内皮细胞异质性的机制

【字体: 时间:2025年01月29日 来源:Nature Reviews Molecular Cell Biology

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  (推荐语)本综述系统阐释了微环境信号如何诱导内皮细胞(ECs)获得器官特异性功能,揭示了周细胞、实质细胞及免疫细胞通过血管生成因子(VEGF等)和基质沉积调控血管异质性(zonation)的机制,并探讨了EC表型紊乱与疾病的相关性,为器官再生策略提供了新思路。

  

Abstract
发育过程中,内皮细胞(ECs)经历非凡的特化过程:从动脉到静脉的通用毛细血管网络逐步分化为具有器官特异性分区(zonation)的血管系统。这些特化的ECs不仅满足器官代谢需求,还通过分泌组织特异性血管分泌因子(angiocrine factors)调控器官发育、功能维持及损伤修复。

微环境信号驱动EC异质性
非血管微环境细胞(如周细胞、实质细胞和免疫细胞)通过旁分泌信号诱导通用ECs获得器官间(inter-organ)和器官内(intra-organ)功能差异。例如,肝小叶中的ECs呈现明显的分区特征:门静脉周围ECs高表达Wnt2,而中央静脉周围ECs富集Bmp4,这种差异由局部微环境信号梯度决定。

维持机制:血管生成因子与基质互作
组织特异性信号通过血管生成(vasculogenic)和血管新生(angiogenic)途径维持EC异质性。VEGF-Notch通路协调EC增殖与分化,而基底膜成分(如层粘连蛋白LN-521)通过整合素信号稳定EC表型。肺微环境中的FGF2驱动肺泡ECs表达Claudin-5,确保血-气屏障功能。

EC表型紊乱与疾病
微环境信号异常可导致EC特征丢失。糖尿病视网膜病变中,周细胞缺失引发EC糖萼降解,促进病理性新生血管;肝纤维化时,EC分区消失加剧门静脉高压。

再生医学应用
重建组织特异性EC微环境可促进器官修复。骨髓移植实验显示,EC特异性过表达HGF能加速肝再生,而模拟脑微环境的3D水凝胶可诱导ECs形成血脑屏障特性。

Conclusion
微环境通过时空精确的信号网络塑造EC多样性,靶向这一系统有望开发新型血管化再生疗法。未来需进一步解析器官特异性EC的转录组-微环境互作图谱。

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