Endothelial Progenitor Cells: Regulation and Contribution to Adult Neovascularization

Background:

Recent studies suggest that circulating progenitor cells contribute to the formation of new blood vessels in adults after tissue ischemia. The infusion of these progenitor cells was used as a therapeutic approach to increase vascularization. In several animal models, progenitor cells improved vascularization and capillary density after peripheral or myocardial ischemia. Moreover, transplantation or progenitor cells increased cardiac function after myocardial ischemia. These studies suggest a potential use of progenitor cells for improvement of therapeutic vasculogenesis in patients with ischemic heart disease.

Present State: The present article will summarize these findings gained in experimental models. Moreover, novel approaches to increase the function and the number of circulating progenitor cells by pharmacological modulation (cytokines, statins) or gene therapy (VEGF) will be highlighted.

Conclusion: Identification of mediators and cellular mechanisms that promote organ-specific recruitment of bone-marrow derived circulating progenitor cells as well as modulation of progenitor cell engraftment will lead to new strategies in order to improve neovascularization and cardiac regeneration in patients with ischemic heart disease.

Hintergrund:

Neuere tierexperimentelle Studien ergeben Hinweise auf die Beteiligung von zirkulierenden Progenitorzellen bei der Neovaskularisierung von ischämischen Gewebe, wie z. B. im Rahmen von peripherer oder myokardialer Ischämie. Die therapeutische Anwendung durch Infusion oder Transplantation von Progenitorzellen verbessert die Gewebsdurchblutung durch Stimulation des Kapillarwachstums. Darüber hinaus kann die Pumpfunktion des Herzens nach Myokardinfakrt durch eine Progenitorzelltherapie verbessert werden. Diese neueren Erkenntnisse weisen auf eine viel versprechende Behandlungsstrategie bei Patienten mit ischämischer Herzkerkrankung hin.

Derzeitiger Erkenntnisstand: Die vorliegende Arbeit beschreibt die Charakteristika der endothelialen Progenitorzellen und diskutiert die tierexperimentellen Ergebnisse, die bei der Behandlung der Ischämie durch Progenitorzelltransplantation erzielt wurden, und legt derzeitige Limitationen der Zelltherapie dar. Neuere Versuchsansätze, um durch pharmakologische Modulation (Zytokine, Statine) oder Gentherapie (VEGF) die Progenitorzahl und insbesondere deren Funktion zu verbessern, werden beleuchtet.

Schlussfolgerung: Die Aufklärung der zellulären und molekularen Mechanismen, die der Mobilisation und Inkorporation der Progenitorzellen zugrunde liegen, werden zu neuartigen Therapiestrategien führen, um die kardiovaskuläre Regeneration und Neovaskularisierung von ischämischen Gewebe zu verbessern.