2025.11.14
在探索生命网络般的血管系统时，人脐静脉内皮细胞（HUVEC）凭借其易获取性、强可塑性和高度代表性，已成为血管生物学研究的“黄金标准模型”。无论是揭示血管新生的分子机制，还是开发新型人工血管，HUVEC的身影贯穿始终，推动着科学边界的不断拓展。
作为血管内壁的“守门人”，HUVEC不仅保留了内皮细胞的典型功能（如屏障调控、炎症响应），更在实验中展现出与体内血管高度相似的特性。研究证实，HUVEC在流体剪切力、缺氧应激等条件下的基因表达谱与动脉内皮细胞高度重叠[1]，使其成为模拟动脉硬化、血栓形成等疾病的可靠载体。例如，通过构建微流控芯片模型，HUVEC可精准再现血管内血流动力学环境，为药物筛选提供仿生平台[2][3]。
在血管新生研究中，HUVEC的核心地位无可替代。多项突破性研究发现：
1.Activin A通路的双重调控
牙髓干细胞（DPSC）与HUVEC共培养时，Activin A分泌显著增加，通过打破VEGFR1/VEGFR2平衡，抑制HUVEC的血管出芽，同时增强管腔稳定性[4]。抗体阻断Activin A可部分逆转这一效应，证实其为血管成熟的关键调控靶点[4]。
2.Tie2信号强化血管成熟
经内皮分化诱导的DPSC（E-DPSC/T-DPSC）通过激活Tie2受体，上调VE-cadherin并抑制VEGFR2，显著减少HUVEC的异常出芽。动物实验进一步验证，该处理组的新生血管灌注率提升，管腔结构更稳固[5]。
HUVEC模型在病理研究中同样大放异彩：
慢性肾病血管钙化：HUVEC来源的外泌体（HUVECExos）被发现可传递促钙化信号至血管平滑肌细胞，为靶向治疗提供新思路[6]。
类风湿关节炎血管翳：中药复方通过抑制HUVEC的迁移和管腔形成能力，显著降低病理性血管生成[7]。
高血糖血管损伤：敲降ITGB5或纤维连接蛋白可减轻高糖诱导的HUVEC凋亡，揭示糖尿病微血管病变的新机制[8]。
在组织工程领域，HUVEC是构建功能化血管网络的基石：
3D打印人工血管：将HUVEC与乳牙干细胞（SHED）共载于胶原水凝胶中，植入后可形成高密度、可灌注的血管网络，其通透性与天然血管相当[9]。
材料表面改性：含TMP的聚氨酯材料能显著促进HUVEC贴附和增殖，加速人工血管内壁内皮化，同时提供优异的力学相容性[10]。
尽管HUVEC已在血管研究中立下汗马功劳，科学家仍在推动其向更高维度进化：
多细胞耦合模型：引入周细胞、平滑肌细胞构建更复杂的血管类器官，模拟血管壁动态交互[11][12]。
动态成像技术：结合活体显微技术，实时追踪HUVEC在血管新生中的行为[13]。
临床转化衔接：通过标准化HUVEC实验体系，提升心血管药物开发的预测准确性[14][15]。
从分子机制解密到活体血管再造，HUVEC以其无可替代的生理相关性与技术延展性，持续引领血管研究的革新浪潮。随着跨学科技术的深度融合，这一“黄金模型”将继续为攻克心脑血管疾病、实现精准再生医学提供核心驱动力[15][16]。
1.Maurya, Mano R et al. “Longitudinal shear stress response in human endothelial cells to atheroprone and atheroprotective conditions.” Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America vol. 118,4 (2021): e2023236118. doi:10.1073/pnas.2023236118
2.Simitian, Grigor et al. “Microfluidics in vascular biology research: a critical review for engineers, biologists, and clinicians.” Lab on a chip vol. 22,19 3618-3636. 27 Sep. 2022, doi:10.1039/d2lc00352j
3.Xiao, Zhuotao et al. “A bypass flow model to study endothelial cell mechanotransduction across diverse flow environments.” Materials today. Bio vol. 27 101121. 13 Jun. 2024, doi:10.1016/j.mtbio.2024.101121
4.Zhong, Jialin et al. “Activin a regulates vascular formation and stabilization in direct coculture of dental pulp stem cells and endothelial cells.” International endodontic journal vol. 58,7 (2025): 991-1005. doi:10.1111/iej.14226
5.Zhang, Y et al. “Ang1/Tie2/VE-Cadherin Signaling Regulates DPSCs in Vascular Maturation.” Journal of dental research vol. 103,1 (2024): 101-110. doi:10.1177/00220345231210227
6.Qin, Zheng et al. “Exosomal STAT1 derived from high phosphorus‑stimulated vascular endothelial cells induces vascular smooth muscle cell calcification via the Wnt/β‑catenin signaling pathway.” International journal of molecular medicine vol. 50,6 (2022): 139. doi:10.3892/ijmm.2022.5195
7.Mao, Xia et al. “Extensive preclinical evaluation of combined mangiferin and glycyrrhizic acid for restricting synovial neovascularization in rheumatoid arthritis.” Chinese medicine vol. 18,1 156. 30 Nov. 2023, doi:10.1186/s13020-023-00863-0
8.Lin, Xuze et al. “Integrin β5 subunit regulates hyperglycemia-induced vascular endothelial cell apoptosis through FoxO1-mediated macroautophagy.” Chinese medical journal vol. 137,5 (2024): 565-576. doi:10.1097/CM9.0000000000002769
9.Chatzopoulou, E et al. “Multiscale Imaging to Monitor Functional SHED-Supported Engineered Vessels.” Journal of dental research vol. 103,13 (2024): 1392-1402. doi:10.1177/00220345241271122
10.Qu, Baoliu et al. “Tetramethylpyrazine-derived polyurethane for improved hemocompatibility and rapid endothelialization.” Journal of materials chemistry. B vol. 12,45 11810-11816. 20 Nov. 2024, doi:10.1039/d4tb01478b
11.Mitchell, Timothy C et al. “Engineering Vascular Bioreactor Systems to Closely Mimic Physiological Forces In Vitro.” Tissue engineering. Part B, Reviews vol. 29,3 (2023): 232-243. doi:10.1089/ten.TEB.2022.0158
12.[1]Qin, Haotian., Qin, Haotian., Guan, Zhiping., Wang, Yuanhao., and Wang, Yuanhao.. "An injectable phosphocreatine-grafted hydrogel incorporating hierarchically structured teriparatide/SrZnP-functionalized Zn-Cu particles for osteogenesis-angiogenesis coupling and osteoporotic bone regeneration." Materials today. Bio.
13.Tornifoglio, B et al. “Imaging the microstructure of the arterial wall - ex vivo to in vivo potential.” Acta biomaterialia vol. 199 (2025): 18-34. doi:10.1016/j.actbio.2025.05.022
14.Heckerman, Gabriel O et al. “Transparency of research practices in cardiovascular literature.” eLife vol. 14 e81051. 26 Mar. 2025, doi:10.7554/eLife.81051
15.Lim, Xin Rui, and Osama F Harraz. “Mechanosensing by Vascular Endothelium.” Annual review of physiology vol. 86 (2024): 71-97. doi:10.1146/annurev-physiol-042022-030946
16.Janardhan, Harish P et al. “Vascular and Lymphatic Malformations: Perspectives From Human and Vertebrate Studies.” Circulation research vol. 129,1 (2021): 131-135. doi:10.1161/CIRCRESAHA.121.319587
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