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急性心肌梗死（MI）时，冠状动脉微循环广泛受损，导致梗死区血管崩解，微血管稀薄。MI后梗死边界血管新生为重要的组织修复过程，许多领域的技术革新促进了心梗后血管新生相关机制的挖掘。近期，来自德国汉威诺大学心血管科的KaiC.Wollert教授团队于心血管领域高水平期刊《CardiovascularResearch》中发表综述，全面阐述了心梗后血管新生的相关机制、常用模型、细胞克隆及异质性检测和相关分子通路调控。
血管新生反应为心肌梗死后的重要的组织修复过程，主要发生于交界区并延伸至梗死区。虽然动物模型正式血管新生反应与梗死面积减少，重构减弱，心功能保留相关。但该过程如何促进组织修复至今在实验层面仍难以证实。可能由于毛细血管网的快速生成促进氧气交换、营养物质弥散，废物运输等以减少损失细胞的死亡。另外，在其他疾病模型中，内皮细胞来源的生长因子可促进组织再生和瘢痕形成，内皮细胞也可与多种细胞相互作用，但是与血管生成相关的细胞相互作用目前尚不清楚。
心梗后微血管损伤
心肌更死后微血管损伤及微血管阻塞源于缺血再灌注后远端动脉粥样硬化血栓栓塞、血细胞瘀滞、微血管血栓生成及外部挤压。虽然内皮细胞具有一定的缺血抵抗性，但是缺血时间的延长仍会导致内皮细胞不可逆损伤。冠脉永久性阻塞后常发生血管扩张，该过程表现血管壁细胞增殖活跃。成纤维细胞生长因子可保护内皮细胞，但是该保护性效应远不及缺血再灌注带来的损伤。CMR可检测到病人损伤心肌中的血管损伤和心肌内出血，猪的缺血再灌注模型也显示，CMR图像中低信号区常为微血管损伤或心肌内出血区域。狗模型中，CMR结果表明心肌内出血与心肌水肿和炎症反应相关，表明微循环损伤可进一步促进心肌损伤导致不良结局。但目前仍缺乏保护缺血/再灌注后冠脉微循环的治疗方式，但既往研究已提供了相关分子靶点。
微血管损伤和内皮死亡的主要表现之一为微血管通透性增加，该过程常受到缺氧诱导分泌蛋白的调控。VEGFA可通过激活Src激酶及影响VEFGR2/Cadherin5复合体稳定性增加血管通透性。ANGPTL4则可对抗VEGFA的这种效应。该基因在心肌梗死早期于梗死区域心肌细胞及内皮细胞内高表达，其可稳定VEFGR2/Cadherin5复合体维持内皮细胞的完整性。ANGPT1及ANGPT2的效应相反：其中ANGPT1在血管中高表达，通过TIE2维持内皮细胞的静态表型。而ANGPT2则在缺氧及炎症环境中高表达于内皮细胞，促进其活化。血浆中ANGPT2浓度为心梗后死亡的独立预测因子。小鼠模型中，梗死区水肿需要数周可被淋巴管引流吸收，虽然梗死区域中淋巴管密度增加，但心外膜下淋巴管却显著减少。VEGFC及其受体VEGFR3在梗死区域及交界区显著上调，增加大鼠中VEGFC及VEGFR3表达可促进梗死区附近淋巴管生成，从而减轻纤维化重构及心功能受损。
Figure1心梗后影响血管通透性的生长因子
心梗后血管新生反应
MI后，交界区，内膜下及心外膜区域出现血管新生，MI后2-4天之间交界区毛细血管网扩大，血管出芽浸入梗死区。MI7天后交界区内皮细胞增殖，微血管生成后平滑肌细胞迁移至新生血管处。但人体中该过程相对缓慢，心肌梗死后4天微血管侵入梗死区域，两周后血管新生明显。冠脉阻塞后，心外膜区及内膜区心肌损伤。其中小鼠内膜在MI后两台内重构，7天内形成新的小梁结构，进而心内膜下小梁连接，同时血管新生。小鼠的心外膜也进一步增殖形成一层新的细胞，与此同时，毛细血管网也随之形成。心外膜毛细血管生成小动脉的过程需要平滑肌细胞的支持作用及该部分心肌供血冠脉血管的联通作用。
内皮细胞来源
目前心梗后微血管生成的来源细胞为该领域的重要议题，其可能来源于已存在的内皮细胞或由非内皮细胞的转化而来。既往研究常用基因谱系追溯方式辨别心梗后内皮细胞新生血管的来源。该方式基于细胞特异性启动子控制的DNA重组，针对感兴趣的祖细胞特定基因表达进行荧光蛋白基因插入，报告基因的表达具有遗传性，可从母代传递至子代。
既往研究推测，心内膜下新生血管可能来源于心内膜-内皮细胞转化。但Npr3-CreER小鼠模型追溯心内膜细胞后却未发现其促进MI后心内膜下血管生成。
Wt1-CreER小鼠心外膜细胞谱系追踪表明，心梗后心外膜来源的细胞并未转化为内皮细胞或平滑肌细胞，但却部分转化为周细胞，而周细胞中有部分细胞可在梗死交界区参与血管新生。
心外膜来源细胞也可通过旁分泌因子促进血管新生和组织修复。心梗后KIT+细胞在心外膜和心外膜下区域增殖并表达内皮细胞标志物，既往研究认为此类细胞可能为血管祖细胞，但细胞谱系追踪结果表明KIT+细胞可能为MI后内皮细胞亚群。Pdgfb-CreER小鼠的内皮细胞谱系追踪表明心外膜中约70%的新生微血管源于心脏组织内冠脉内皮细胞。免疫荧光分析表明心梗后冠状窦的内皮细胞可形成心外膜下毛细血管，但其特定标志物仍需进一步确定。
既往研究通过Fsp1-Cre小鼠证实心梗后成纤维细胞经历间质细胞内皮化的过程，促进心梗后血管新生，但该小鼠模型的合理性存疑，因为FSP1不仅表达于成纤维细胞，也表达于内皮细胞。(Col1a2)-CreER模型表明成纤维细胞可转化为内皮细胞，但不同研究结果各异。另有一些模型表明成纤维细胞和肌成纤维细胞均不可在心梗后转化为内皮细胞。
因此，究竟心内膜、心外膜或（肌）成纤维细胞可转化为内皮细胞或原位血管以出芽方式生成微血管，目前仍有争议。
Figure2：追溯心梗后血管新生内皮来源的实验手段
内皮细胞异质性及增殖性
生理及病理状态下，内皮细胞都具有功能异质性。健康和梗死心脏中，内皮细胞可分为10个功能特异性亚群。心梗后部分高表达血管出芽，细胞周期调控及细胞周期相关基因的亚群比例增加。内皮特异性的多色细胞谱系追踪研究表明心梗后内皮细胞存在克隆性增殖。克隆性增殖的内皮细胞可同时表达内皮细胞和成纤维细胞基因，表明其可能经历内皮细胞间质化的过程。但单细胞测序结果却并未发现健康或梗死心脏中存在差异性内皮细胞间质转化基因表达谱。同样，是否内皮细胞间质化可促进心梗后血管新生仍有待考证。
既往研究在多种器官中发现了具有干性的内皮细胞，这些内皮细胞存在于已存血管中，表达内皮标志物，具有自我更新能力并可在损伤后产生大量成熟内皮。虽然血管内皮干细胞可重塑成新生血管，但其并不生成间充质或造血细胞，表明其可能为单能干细胞或内皮祖细胞。骨髓移植研究表明，该类祖细胞并非来源于骨髓或造血干细胞。
Figure3内皮细胞克隆性增殖的检测手段
心肌梗死后血管新生的触发和调控：
缺氧：小鼠和大鼠模型均表明冠脉结扎后组织缺氧严重，而缺氧区域延伸至心内膜下和梗死边缘区，因此12小时内该区域中初始存活的细胞也会在12h内凋亡。心梗后四周梗死区氧化，同时新生血管形成。缺血区域氧化于再灌注后增加，并在心梗后7天恢复。该过程中高氧化水平可能与缺血可能无关但可能与一氧化氮诱导的缺血后心肌氧耗减少相关。
缺氧也是血管新生的诱导因素，内皮细胞中HIF-1a可促进多种基因转录，包括生长因子，细胞因子，趋化因子及细胞表面受体。大鼠MI6小时后，HIF-1a及HIF-2a在梗死区边缘区高表达，并在心内膜和心外膜下坏死周围区高表达，甚至于MI7天后仍存在，尤其于毛细血管内皮，心肌和巨噬细胞中表达升高。HIF-1a的心脏过表达可增加毛细血管密度和梗死区血流。
RBPJ抑制缺氧诱导的多种血管生成因子的表达，因此在MI后抑制血管新生。重组CTRP3的注射可促进小鼠心梗后交界区的血管新生，保护心功能。但CTRP3并不直接表达与内皮细胞中，但也促进心肌细胞中HIF-1a和VEGFA的表达，从而促进心肌-内皮细胞间通讯。
血管内皮生长因子
血管内皮生长因子及胎盘生长因子在循环形成，维持和适应过程中均发挥重要作用。VEGF,PGF通路通过血管内皮生长因子受体VEGFR1,VEGFR2,VEGFR3等发挥作用，其中VEGFR2为VEGFA效应的主要介导受体。
细胞间通讯
小鼠梗死心肌中有超过30种细胞类群，但其空间动态改变及功能特性依然有待挖掘。心梗后的组织修复过程中有细胞间相互作用的参与，这些细胞可能通过分泌蛋白和邻近细胞受体的相互作用促进组织修复。梗死心肌中检测到许多自分泌/旁分泌血管生成生长因子。近期研究通过单细胞转录组测序构建了细胞间相互作用。其中，巨噬细胞和成纤维细胞间相互作用对数量最多，而内皮细胞受体表达量更高。
心肌细胞，内皮和巨噬细胞在心梗后可能分泌一些外泌体和微泡，作为细胞间通讯媒介其调控作用但针对该类物质促进心梗后血管新生的作用研究目前仍处于初级阶段。
心梗后炎症
趋化因子可能通过内皮细胞受体促进血管生成，如CXCL12可促进体外血管新生，而CXCL11受体CXCR7敲除后，小鼠心梗后毛细血管新生减少。但是是否这些趋化因子配体对内皮细胞有直接作用尚不清楚。
单核/巨噬细胞在心梗后具有较强异质性。其在心梗后7天可发生表型转化，转为修复或抑炎表型，释放趋化因子或生长因子，也可与临近细胞相互作用。单核细胞/巨噬细胞可吞噬坏死碎片并释放VEGFA。此外，其也可释放MYDGF，该因子也可促进梗死交界区血管新生。
成纤维细胞及基质调控
与巨噬细胞相似，成纤维细胞在梗死修复中也发生表型转化，心梗后3天，成纤维细胞表达细胞增殖、纤维化、血管生成相关基因，而7天后肌成纤维细胞相关基因及抑制血管新生相关基因表达升高。因此MI3天后成纤维细胞上清促进血管新生，而7天后成纤维细胞则抑制血管新生。FSP+1成纤维细胞可释放血管生成生长因子，如VEGFA,germlin1,FSP1等通过旁分泌效应促进血管新生。心梗后组织修复同时包括纤维机制的生成和降解，因此MMP依赖性的胶原I剪切可在小鼠梗死心肌区域产生C段片段。其可促进血管新生和纤维化过程。
SULF1和SULF2可调控肝素结合生长因子的活性，在小鼠心梗1周后，两种硫酸酯酶均表达于梗死区，其中内皮细胞和成纤维细胞表达SULF1，单核细胞和巨噬细胞表达SULF2。敲除其中任何一种均可导致梗死面积增大、血管新生减少。
血管新生通路
心肌梗死后，小鼠心脏Wnt通路的配体和内源性抑制剂均存在激活。Wnt信号通路于心梗后7天活化达峰，于内皮，白细胞和肌成纤维细胞中可检。心肌中Wnt通路配体的过表达可促进心梗后血管新生和左室功能的改善。但其他研究表明心梗后抑制Wnt通路也或通过调控炎症、血管新生和瘢痕形成改善结局。如过表达内皮细胞中SFRP1或原位注射DKK2均可促进梗死区的血管新生，但这些效应或许与受体水平抑制内源性Wnt信号通路相关。髓系细胞特异性Wnt调控因子的敲除可促进小鼠心梗交界区的血管新生，说明髓系细胞中的Wnt通路可能参与抑制血管新生。另外髓系来源的IL-12也可抑制血管新生，无论基因敲除或抗体中和IL-12均可促进梗死交界区的血管新生，减少瘢痕面积，改善左室功能。
Figure4：调控内皮细胞血管新生的生长因子
治疗手段
过去20年间，血管生成的生长因子常用于心脏病患者中。但是既往临床试验大多
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