编辑推荐：
本文聚焦血管内皮干细胞（VESCs），阐述其从胎儿期到成年的发育过程，探究调控其发展的转录机制，分析衰老对其功能的影响。研究发现 CD157?CD200? VESCs 在血管层级中居顶端，衰老会使 VESCs 功能受损，为相关研究提供了重要参考。
引言
器官特异性体细胞干细胞对维持器官完整性意义重大，能支持组织更新和损伤修复。造血干细胞（HSCs）是研究较透彻且用于移植治疗的器官特异性体细胞干细胞，因其易从骨髓采集，推动了相关研究进展。但像神经、肠道上皮和表皮干细胞等，因所处微环境特殊，研究和应用受限。
研究团队长期关注非骨髓来源、存在于已有血管中的血管内皮干细胞（VESCs）。基于血细胞与血管内皮细胞（ECs）密切关系的研究，推测已有血管中存在以 VESCs 为顶端的层级体系。研究发现 ECs 存在异质性，高增殖能力的 ECs 多在侧群（SP）细胞中，SP 细胞高表达 ABC 转运蛋白，能快速排出 Hoechst 染料。将骨骼肌或肝脏来源的内皮 SP 细胞移植到相应损伤模型中，可促进血管形成。进一步研究表明，表达 CD157 和 CD200 的血管 ECs 是真正的 VESCs，位于细胞层级顶端。
早期内皮细胞发育概述
在小鼠胚胎发育中，E7.0 - 7.5 时出现成血管细胞（Etv2?细胞），它是内皮和造血谱系的共同前体。E7.5 左右，造血细胞在转录因子 Runx1 和 Gata1 激活后从成血管细胞分化而来；E8.75 左右，ECs 走上独立分化道路，相关基因如 Cdh5、Pecam1 和 Cd34 上调，并表达与血管生成和机械敏感离子通道相关的转录因子。E9.0 - 9.5，Sox17 表达谱系的单细胞 RNA 测序（scRNA - seq）显示，ECs 至少可分为三种转录不同的亚型：EC1 与有丝分裂相关，有向造血内皮转化的潜力；EC2 为非造血内皮，多处于细胞周期 S 期；EC3 被认为来自卵黄囊，是双能祖细胞，可分化为 EC2 或红细胞。
肝脏血管在 E8.5 - E9.0 开始发育，由邻近血管祖细胞浸润形成。E9.5 - E10.5 可观察到肝窦内皮细胞（LSECs），E8.75 就能检测到其从 ECs 向 LSECs 的转录差异，伴随窦状特异性基因上调。LSECs 发育来源多样，门静脉和肝静脉在 E11.0 左右开始扩张，肝静脉源于卵黄静脉和后主静脉，门静脉源于卵黄静脉。
CD157?CD200? ECs 作为胎儿肝发育后期含干细胞的细胞群
胎儿中期肝脏大血管 ECs 和 LSECs 的干细胞样特性与 CD34 表达有关，E12 前，它们大多表达 CD34。E12 胎儿肝的 SCL?PLAP?VeCad?CD45?细胞移植到新生小鼠后有长期内皮（LTR - EC）重建活性，主要由 Lyve1? LSECs 组成。
E14 时，90% 的 VeCad?CD45?细胞是 Lyve1?LSECs，但 LTR - EC 活性下降，此时多数 LSECs 失去 CD34 表达，多数大血管 ECs 仍为 CD34?并开始表达 CD200。CD200? ECs 数量在胎儿发育后期逐渐增加，出生后，卵黄 / 脐静脉退化，CD200 表达局限于门静脉、肝静脉和新形成的肝动脉，成年后在这些血管区域占主导。
集落形成实验表明，E18 时 CD200?和 CD200? ECs 都有高增殖能力，但 CD200? ECs 更强。出生后，CD200? ECs 增殖潜力大幅下降，CD200? ECs 出现 CD157?CD200?和 CD157?CD200?两个亚群后增殖逐渐下降。移植实验显示，E18 的 CD200? ECs 在肝损伤后重建血管系统能力更强，表明胎儿发育后期干细胞主要存在于 CD157?CD200? ECs 中。此外，胎儿期的 CD157?CD200? ECs 还表达胚胎和新生儿内皮祖细胞标记物 Peg3/PW1 和 Prom1/Cd133。
肝脏中 CD157?CD200? ECs 的出现
CD157 mRNA 在 E18 时在 CD200? ECs 中开始诱导表达，出生后第一周，CD157?CD200? ECs 在门静脉显著出现，随后扩展到肝静脉。该细胞群数量持续增加，6 个月时达到峰值，成年后趋于稳定，占肝脏总 ECs 的 3.9%±0.7%。
体外培养显示，CD157?CD200? ECs 形成更大、更丰富集落的能力强于 CD157?CD200? ECs，且其内皮集落形成细胞（ECFCs）频率随年龄增加。在 MCT 诱导的肝损伤模型中，单个成年 CD157?CD200? ECs 能重建功能性血管，生成三种 EC 亚群，确立了其在 EC 层级顶端的地位。
虽然 CD200? ECs 转变为 CD157?CD200? ECs 的机制尚未完全明确，但 Atf3、Bhlhe40、Egr1、Egr2、Elf3 和 Klf4 等转录因子可能参与其中。Klf4 能直接结合 CD157 和 ABCG2 启动子，且在 CD157?CD200? ECs 中高表达，对内皮干细胞的发育和维持很重要。
CD157?CD200? ECs 在多个器官中都有发现，主要位于静脉和毛细血管后微静脉，可能是其微环境。但 VESCs 微环境的具体细胞成分和调控其维持与分化的信号机制仍不清楚。
与先前报道的内皮干 / 祖细胞群的关系
CD157?CD200? ECs 可能是先前研究中干细胞或祖细胞群的一部分，它比其他 EC 亚群高表达 Procr 和 Il33。Procr?ECs 是双能 VESCs，可分化为 ECs 和周细胞；Il33 是血管内祖细胞（EVP CD31low/VEGFR2low）表达的基因之一，EVP 细胞具有自我更新能力。
Lin 等提出 Abcg2 可作为克隆性再填充 ECs 的标记，Abcg2?ECs 有很强的血管生成潜力。虽然 CD157?CD200? ECs 和 Abcg2?ECs 在某些基因表达上有重叠，但在肝脏中，它们标记的是相对不同的 VESCs 群体。此外，小鼠肺血管中鉴定出的 Lin?CD31?CD105?Sca1?CD117 (c - kit)?内皮祖细胞群体，与肝脏 CD157?CD200? ECs 有部分标记重叠，但 CD117 并非 VESCs 特异性标记。
衰老微环境中 CD157?CD200? ECs 的变化与血管生成受损
衰老会导致小鼠各器官 ECs 数量下降，肝脏中包括 CD157?200? ECs 在内的总 ECs 群体在 27 - 28 个月大的小鼠中显著减少，其他成体干细胞数量也会减少。同时，肝脏窦状血管结构紊乱，血管密度降低，分支点减少，血管生成受损。
衰老还会损害 VESCs 的再生能力。体外研究显示，老年肝脏和肺的 CD157?200? ECs 集落形成能力下降；体内研究发现，老年供体小鼠的干细胞移植到年轻受体后，自我更新能力低于年轻供体小鼠的干细胞。有趣的是，在年轻小鼠肝损伤模型中，移植的老年 CD157?200? ECs 增殖和整合效率与年轻的相当，表明体内 CD157?200? ECs 的增殖能力主要受宿主环境年龄影响。将老年 CD157?200? ECs 移植到老年小鼠中，重建的血管面积小于年轻 CD157?200? ECs，证实其功能随年龄下降，这强调了全身和局部微环境信号对重新编程 VESCs 再生能力的重要性。
CD157?CD200? ECs 衰老的分子机制
衰老的全身和局部微环境中炎症反应升高，是导致包括 VESCs 在内的 ECs 增殖和血管生成能力下降的主要原因之一。Tabula Muris Senis 项目的 scRNA - seq 显示，老年小鼠器官中免疫细胞增多，免疫相关基因特征增强。在老年肝脏组织中，免疫组化和原位 RNA 染色表明，CD45?免疫细胞和 Clec4f?Il1b? Kupffer 细胞数量增加，呈现促炎状态。Kupffer 细胞在炎症条件下分泌肿瘤坏死因子（TNF）-α，诱导 TNF 受体 1（TNFR1）介导的 ECs 凋亡。全身也存在促炎细胞因子 TNF - α 失调，血浆水平升高，在多个器官和组织中局部释放。转化生长因子 β 激活激酶 1（TAK1）对防止 ECs 凋亡起关键保护作用，老年肝脏 ECs 中 TAK1 表达低于年轻 ECs，提示其可能参与调节 VESCs 衰老过程中的凋亡。
老年肝脏 ECs 的基因本体生物学过程显示，在抗原加工、外源肽抗原经 MHC II 类分子呈递、白细胞细胞间黏附和凋亡正调控等通路显著富集，且 CD157?200? ECs 中相关基因如 Cd74、H2 - Aa、Sele 和 Selp 表达更高。心脏和主动脉 ECs 的 scRNA - seq 研究表明，18 - 30 个月 ECs 的转录变化是渐进的，体现了血管内皮衰老过程的非静态性。
结论与未来方向
CD157 和 CD200 作为 VESCs 标记物的发现，进一步证实了 ECs 存在层级谱系，成年 CD157?CD200? ECs 源于胎儿发育后期的 CD157?CD200? ECs。但要将 VESCs 用于有效的血管生成治疗，还需深入研究其诱导的分子机制和微环境。
衰老对 CD157?CD200? ECs 功能影响显著，衰老相关炎症破坏血管稳态和血管生成。不过，对于内在年龄相关细胞和干细胞微环境的改变还需更多研究，这些因素对调节干细胞群体的衰退至关重要。
