血管內(nèi)皮生長因子與糖尿病腎病研究進展

魏曉燕 黃 平 浙江中醫(yī)藥大學 杭州 310053

目前認為，多種因素參與了糖尿病腎?。―N）的發(fā)生發(fā)展，血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）是近年來研究的一個熱點。VEGF又稱血管通透因子，是血管內(nèi)皮細胞特異性的絲裂原，有促進內(nèi)皮細胞增生遷移、增加內(nèi)皮細胞通透性、改變細胞外基質(zhì)、促進血管生成和維持等作用，與DN的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)?，F(xiàn)就兩者的研究進展綜述如下。

1 VEGF及其受體概述

VEGF 家族包括 VEGF-A、VEGF-B、VEGF-C、VEGF-D、VEGF-E 和胎盤生長因子（PIGF），通常情況下VEGF即指VEGF-A。VEGF是一種與血管內(nèi)皮細胞特異性結(jié)合的肝素結(jié)合型二聚體糖蛋白，分子量34～46KD。人基因位于染色體的 6p21.3，全長 28kb，其編碼基因長14kb，由8個外顯子和7個內(nèi)含子構(gòu)成。目前已知 6 種 VEGF 亞型：VEGF121、VEGF145、VEGF165、VEGF183、VEGF189及VEGF206。其生物學效應(yīng)通過與相應(yīng)受體（VEGFR）結(jié)合而實現(xiàn)。

VEGFR包括：VEGFR-1即fms-樣酪氨酸激酶（Flt-1），VEGFR-2 即含激酶插入?yún)^(qū)受體（KDR）、VEGFR-3，以及神經(jīng)纖毛蛋白-1（NRP-1）和神經(jīng)纖毛蛋白-2（NRP-2）。另外，VEGFR-2 和 VEGFR-3 在鼠類中的同源產(chǎn)物分別是Flk-1和Flk-4。VEGFR-1是最早發(fā)現(xiàn)的受體，與VEGF結(jié)合可促進內(nèi)皮細胞遷移，但對內(nèi)皮增生無影響；VEGFR-2是主要功能受體，可誘導內(nèi)皮細胞增生和血管生成，在結(jié)構(gòu)上，VEGFR-1和VEGFR-2皆屬于酪氨酸激酶型受體，由含7個免疫球蛋白樣結(jié)構(gòu)的細胞外區(qū)、跨膜區(qū)及胞內(nèi)的酪氨酸激酶區(qū)組成；VEGFR-3位于5號染色體，編碼1298個氨基酸。NRP-1與NRP-2屬于非酪氨酸蛋白激酶家族，是VEGF165的特異性受體，表達于血管內(nèi)皮細胞、神經(jīng)元及某些腫瘤細胞。NRP-1單獨存在時無生物學活性，但可促進VEGF165與VEGFR-2結(jié)合，且能增強VEGF165介導的趨化性；NRP-2還可增強VEGF145的作用，參與血管發(fā)育。

2 VEGF在正常腎臟中的表達及作用

在人類腎臟中，生理狀態(tài)下VEGF的表達主要位于足細胞，集合管上皮細胞也可表達，而內(nèi)皮細胞和系膜細胞則無表達。但在血管緊張素Ⅱ（AngⅡ）、胰島素樣生長因子（IGF-1）或其他生長因子刺激下系膜細胞也可以表達。另一方面，內(nèi)皮細胞和系膜細胞上存在VEGFR。近年研究表明，足細胞也可表達VEGFR，其分泌的VEGF除了以旁分泌的方式作用于內(nèi)皮細胞和基膜外，還以自分泌的方式作用于自身。

VEGF具有促進血管內(nèi)皮細胞增殖、血管生成及維持的功能，在腎臟發(fā)育與血管生成尤其是腎小球形成中起著重要作用，是腎組織形成的基本因子，尤其是腎小球的形成。腎臟發(fā)育過程中，足細胞分泌的VEGF與內(nèi)皮細胞表達的VEGFR-1結(jié)合，指導內(nèi)皮細胞發(fā)育成腎小球。集合管上皮細胞分泌的VEGF與皮、髓質(zhì)腎小管周毛細血管內(nèi)皮細胞上的VEGFR結(jié)合，促使腎小管周毛細血管發(fā)生。

足細胞分泌的VEGF還可通過自分泌方式調(diào)節(jié)自身鈣離子平衡，降低細胞毒性，提高存活率。足細胞附著于腎小球基底膜（GBM）外側(cè)，與足突之間的裂孔隔膜共同構(gòu)成腎小球濾過屏障的最外層。因此，VEGF對維持GBM的完整性及正常功能也有重要作用。另外，集合管上皮分泌的VEGF與腎小管周毛細血管的VEGFR結(jié)合，可能通過改變通透性，進而影響腎髓質(zhì)的滲透壓梯度。

3 VEGF與DN

闞春婷等[1]檢測鏈脲佐菌素（STZ）誘導的DM大鼠，發(fā)現(xiàn)其腎皮質(zhì)VEGF蛋白及mRNA表達均較正常組明顯升高。Cha等[2]觀察血肌酐低于176.8μmol/L的2型DM患者，發(fā)現(xiàn)血和尿中VEGF水平均隨尿蛋白的增加而增加。而在DN晚期出現(xiàn)嚴重系膜硬化和彌漫性腎小球硬化時，VEGF表達明顯下調(diào)或消失。因此，DN時腎臟VEGF的表達與其病情進展、蛋白尿程度及腎功能損害度等緊密關(guān)聯(lián)。

3.1DN中VEGF的調(diào)控

3.1.1 缺氧與VEGF 缺氧是VEGF的最強刺激因子，周次利等[3]證明缺氧是引起VEGF表達上調(diào)的主要原因。高糖可直接致紅細胞內(nèi)血紅蛋白糖化增加、2，3-二磷酸甘油酸（2，3-DPG）產(chǎn)生減少以及血紅蛋白與氧的結(jié)合力增強，引起組織缺氧。王潔敏等[4]培養(yǎng)大鼠腎成纖維細胞（NRK細胞），發(fā)現(xiàn)缺氧條件下其VEGF蛋白含量明顯升高，并呈劑量依賴性。但其具體作用機制目前尚不明確，可能是缺氧狀態(tài)下VEGFmRNA自身穩(wěn)定性的增加促進了VEGF的表達，也可能因為低氧誘導因子-1（HIF-1）的形成，它與VEGF基因5’上游區(qū)28個堿基對的促進子結(jié)合，促進VEGF轉(zhuǎn)錄增加。

3.1.2 高糖與VEGF 高糖可通過直接激活蛋白激酶C（PKC），使一定的轉(zhuǎn)錄因子磷酸化增加VEGF基因轉(zhuǎn)錄，從而增加腎小球系膜細胞VEGF的表達。實驗發(fā)現(xiàn)，高糖培養(yǎng)介質(zhì)中的大鼠系膜細胞可通過PKC依賴機制暫時增加VEGFmRNA表達和蛋白合成，且其表達程度跟血糖濃度呈正相關(guān)。而PKC抑制劑或下調(diào)劑則可阻斷高糖引起的VEGF合成增加[2，5]。體外培養(yǎng)足突細胞也發(fā)現(xiàn)高糖可通過PKC、細胞外信號調(diào)節(jié)激酶（ERK）介導的PKC-ERK機制促進足突細胞VEGFmRNA及蛋白的表達[6]。Kim等[7]培養(yǎng)腎小管上皮細胞證實高糖可迅速上調(diào)VEGF表達，且對其可溶性受體Flt-1無任何影響。

3.1.3 晚期糖基化終末產(chǎn)物（AGEs）及其受體（RAGE）與VEGF DN中，高糖和氧化應(yīng)激反應(yīng)均可導致AGEs的蓄積，它在腎臟的沉積是DN病理改變的原因之一。在AGEs中培養(yǎng)系膜細胞，VEGFmRNA表達增加，VEGF蛋白產(chǎn)量也相應(yīng)增多[6]。研究表明，AGEs促進VEGF表達依賴于ERK途徑，AGEs通過ERK機制促進低氧誘導因子-1α（HIF-1α）的表達、積聚，進而激活HIF-1以促進VEGF的表達，同時AGEs與胰島素對VEGFmRNA的表達有協(xié)同作用。

RAGE是AGEs的特異性受體，與其結(jié)合后，激活多種信號通路，誘導細胞功能紊亂。DN時AGEs增加，足細胞RAGE活力增強可引起VEGF表達增多。Wendt等[8]發(fā)現(xiàn)DM小鼠的足細胞RAGE表達增多時VEGF表達也增多；使用RAGE抑制劑阻斷RAGE后，VEGF表達也降低。因此推測，RAGE可能促進了VEGF的表達增多。

3.1.4 AngⅡ與VEGF AngⅡ可通過激活A(yù)ngⅠ和AngⅡ受體，增加二?；视停―AG）水平，活化蛋白激酶β亞型促進VEGF基因表達，刺激腎小球系膜細胞合成和分泌VEGF。Kang等[9]發(fā)現(xiàn)AngⅡ能夠刺激足細胞合成VEGF。另有1型DM大鼠的研究表明，實驗第4周時VEGF、AngⅡ蛋白和mRNA表達均上調(diào)，第8周時其表達水平仍較正常組上調(diào)[10]。唐萬欣等[11]將DN大鼠分為DN組、纈沙坦干預(yù)組和對照組，結(jié)果顯示，纈沙坦干預(yù)組相對DN組而言，腎小球肥大較輕，尿白蛋白排泄也較少，同時，腎臟VEGF與Flk-1mRNA和蛋白表達雖有上調(diào)，但與DN組相比仍顯著降低。說明AngⅡ受體拮抗劑纈沙坦能抑制VEGF及受體Flk-1的異常表達，減輕DN病變。AngⅡ能促進血管成熟與穩(wěn)定，并維持血管的完整性，可增加毛細血管管徑、重建基膜、促進內(nèi)皮細胞增生與遷移，刺激新生血管出芽，可協(xié)同VEGF共同參與血管形成和維持。

總之，DN相關(guān)因素如高糖、缺氧、AGEs、RAGE、胰島素、AngⅡ、機械牽拉等均可影響VEGF的表達。

3.2 DN與VEGF

3.2.1 VEGF與DN蛋白尿 蛋白尿是DN早期的主要癥狀之一。VEGF在蛋白尿形成中可能的作用機制：VEGF可直接引起血漿外滲，還可增強血管通透性，且其所致的通透性增加伴隨著內(nèi)皮細胞形態(tài)改變，如質(zhì)膜囊泡和囊泡狀小體的形成和聚集等；它們可能通過影響細胞信號轉(zhuǎn)導、胞間轉(zhuǎn)運（內(nèi)吞或內(nèi)飲作用）、組織因子的調(diào)節(jié)影響蛋白尿形成；VEGF還能誘導內(nèi)皮細胞金屬蛋白酶、間質(zhì)膠原酶表達，增加纖溶酶原激活物、尿激酶型纖溶酶原激活物、組織型纖溶酶原激活物的表達和活性，使毛細血管基底膜蛋白分解，有利于蛋白濾過。

Hoshi等[12]研究高糖導致的足細胞損傷與蛋白尿、腎小球硬化的關(guān)系時，發(fā)現(xiàn)在DN最早期腎小球濾過率增加時就伴隨著蛋白尿，而損傷的足細胞會大量釋放胞內(nèi)儲存的VEGF，使腎小球濾過膜通透性增加，導致濾過率增高，最終導致蛋白尿的發(fā)生。葉仁群等[13]觀察早期DN患者發(fā)現(xiàn)其血清VEGF及受體Flt-1的蛋白與24h尿蛋白水平呈正相關(guān)（P＜0.05），提示VEGF及受體Flt-1參與了微血管的病變，其異常的表達可能加重了微血管的滲漏和尿蛋白的漏出，從而導致腎的損傷。

3.2.2 VEGF與腎臟肥大及硬化 DN的特征性病理變化是腎小球、腎小管肥大和GBM增厚、腎動脈硬化以及腎間質(zhì)纖維化。DN中，VEGF與系膜細胞表面的VEGFR結(jié)合，活化細胞內(nèi)絲裂原活化蛋白激酶信號傳遞系統(tǒng)，可促進系膜細胞合成膠原，導致腎臟肥大。同時，VEGF還可改善腎小球毛細血管內(nèi)皮功能，增加血管通透性，血漿中的蛋白、單核細胞、細胞因子和生長因子，如轉(zhuǎn)化生長因子（TGF-β）等可從血漿中濾出，沉積于腎小球系膜區(qū)，刺激腎臟肥大，產(chǎn)生毒性反應(yīng)，最終導致腎小球硬化。此外，VEGF還可導致腎小球內(nèi)的單核巨噬細胞遷移/活性增加，系膜細胞活化，轉(zhuǎn)化生長因子-β1產(chǎn)生增加，促進腎小球硬化。Senthil等[14]發(fā)現(xiàn)STZ誘導的1型DM大鼠和db/db自發(fā)性2型DM大鼠腎臟皮質(zhì)中，VEGF的表達顯著高于正常對照組，且VEGF明顯誘導其遠端腎小管上皮細胞肥大，同時促進蛋白合成。從而表明，VEGF介導了DN早期腎小球和腎小管的肥大。3.2.3 VEGF與新生血管的生成與維持 就目前所知，VEGF是選擇性最強的血管內(nèi)皮細胞促有絲分裂劑。另外，VEGF還可刺激內(nèi)皮細胞產(chǎn)生NO，并使其濃度呈劑量依賴性增加，起到血管維持作用。Min[15]等對DN患者用計算機三維圖像進行分析，發(fā)現(xiàn)腎小球有新生血管形成。Ichinose等[16]也發(fā)現(xiàn)2型DM db/db小鼠腎臟中存在內(nèi)皮細胞數(shù)目增加及腎小球毛細血管生長。

4 展望

綜上所述，腎臟微血管變化對進行性腎臟疾病的進程有著很大的影響，而VEGF在調(diào)節(jié)腎臟微血管變化中起了重要的作用，極有可能參與了DN復雜病理過程的某一環(huán)節(jié)。因此及早控制DM的一些相關(guān)因素，如高糖、缺氧等，或者針對性地對高表達的VEGF進行拮抗性干預(yù)均有望降低DN患者的VEGF水平，保護應(yīng)激下的內(nèi)皮細胞，刺激血管生成，穩(wěn)定腎功能，修復腎臟病理改變，減少DN發(fā)生，減緩DN進展。關(guān)于VEGF的研究較多，但VEGF阻斷藥何時真正應(yīng)用于臨床治療DN還不確定，如何發(fā)揮其抗VEGF的治療作用，避免其過度抑制血管自我修復，及阻斷VEGF途徑后機體的代償機制等還有待研究。目前，治療DN的理想方法還在研究中，抗VEGF能否引領(lǐng)DN的治療邁入一個新時代值得期待。

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