血管內皮生長因子在缺血性腦卒中的研究進展

楊 赫(綜述)，唐 強(審校)

(1.黑龍江中醫(yī)藥大學，哈爾濱 150040； 2.黑龍江中醫(yī)藥大學附屬第二醫(yī)院康復中心，哈爾濱 150001)

血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)自1983年首次由Senger等發(fā)現就被命名為血管通透因子，是兩條單鏈鏈接而成的二聚體糖蛋白，能夠自發(fā)地與肝素結合使血管內皮細胞產生有絲分裂并誘使血管生成，具有增強內皮細胞通透性、神經保護作用、促進血管內皮細胞增殖分化的作用[1]。30多年來，VEGF調控血管生成的作用是炙手可熱的研究課題，新血管的生長和成熟是一個非常復雜的過程，其與腫瘤生長、轉移和炎性反應關系密切，如中耳膽脂瘤、喉癌、鼻咽癌、膽管癌、乳腺癌等。因此，VEGF常被作為血管內皮細胞必不可少的促生因子。

1 VEGF及其受體的概況

1.1VEGF和同源異構體的結構特征 VEGF家族包括6種不同的同源二聚體蛋白，即VEGF-A、B、C、D、E以及胎盤生長因子[2]。人類VEGF編碼基因定位于染色體6p21.3,編碼區(qū)約含有14 kb。由于外顯子剪切的不同構成多種亞型，包括VEGF(121)、VEGF(165)、VEGF(189)和VEGF(206)，分別含有121,165,189,206個氨基酸；還有較少見的變異亞型，如VEGF(145)、VEGF(183)和VEGF(162)構成血管生成亞型家族[VEGF(XXX)]。VEGF(165)b、VEGF(121)b、VEGF(145)b、VEGF(183)b和VEGF(189)b[3]構成抗血管生成亞型家族[VEGF(XXX)b]。各亞型都以二聚體的形式被分泌出來。VEGF(165)具有肝素結合活性,VEGF(121)不能與肝素結合。VEGF(183)在組織內廣泛分布。

1.2VEGF受體 VEGF的產生方式有兩種：一種是旁分泌；另一種是自分泌[4]。必須與對應的受體結合引起受體自身磷酸化，激活絲裂原活化的蛋白激酶，誘導內皮細胞的增殖才能產生促進血管生成的效應，VEGF-A、VEGF-B、胎盤生長因子與血管內皮生長因子受體(vascular endothelial growth factor receptor，VEGFR)1結合；VEGF-A、VEGF-E與VEGFR-2結合；VEGF-C，VEGF-D既能與VEGFR-2結合也能與VEGFR-3結合，然而其結合效率遠低于與VEGFR-3的結合效率[5]。VEGF是經由蛋白激酶/磷酸肌醇3-激酶/絲裂原活化蛋白激酶等信號通路與VEGFR-1、VEGFR-2結合發(fā)揮促進內皮細胞增殖、遷移和侵襲的作用。VEGFR-1對游離的單核細胞和巨噬細胞具有正調節(jié)作用，但對VEGFR-2的信號傳遞則起著雙向調控作用。與VEGFR-2相比，VEGFR-1競爭性結合VEGF的能力更強；VEGFR-3可調控淋巴管內皮細胞的生長和功能。

2 VEGF的生物特性

2.1增加血管通透性 VEGF是迄今最強的可增加血管通透性的物質之一，在濃度不足每升納摩爾的水平即可發(fā)揮作用，為組胺作用強度的5萬倍。VEGF主要通過增加內皮細胞的間隙調控細胞通透性，一方面通過激活組織分泌降解酶，類似基質金屬蛋白酶類，酶解微小血管，削弱血管壁完整性；另一方面，憑借增加獨立的微血管水流傳導系數，迫使Ca2+內流使微血管滲透性增加，特別是微小靜脈的滲透性增高[6]。Levy等[7]將VEGF注射于動物局部心肌后觀察到小囊泡器的功能增強，提示VEGF可能通過開啟小囊泡器之間窗口的調節(jié)而達到增加血管通透性的目的。

2.2促進血管生成 VEGF作為重要的有絲分裂原是血管生成過程不可或缺的。VEGF與其特有的受體進行匹配式結合在內皮細胞表面激活細胞內的酪氨酸致活酶引發(fā)多重下游信號促使血管生成[8]。VEGFR-2介導了微血管一系列活動，包括管壁通透性，內皮細胞增生、浸潤、遷移及重構[9]。有報道描述，VEGFR調節(jié)血管幼芽形成，參與調節(jié)血管出芽與遷移[10]。大腦中動脈閉塞后2～14 d缺血邊緣區(qū)的VEGF表達呈現出一種逐步增加的態(tài)勢，故此新生血管可存活 7～28 d[11]。Sun等[12]證明，局灶性腦缺血后7～28 d給予紋狀體的VEGF治療組缺血半暗帶血管性血友病因子陽性血管密度增加。

2.3神經保護作用 當發(fā)生缺血損傷時，腦內VEGF的表達水平顯著上調以產生腦保護效應[13-14]。人們普遍認為，VEGF通過外周和腦神經元細胞甚至膠質細胞來表達，越來越多的線索提示其在中樞神經系統(tǒng)和周圍神經系統(tǒng)指揮血管化的作用也十分重要。VEGF刺激一些神經元來保護神經營養(yǎng)活動，包括增殖星形膠質細胞、施萬細胞、小膠質細胞、皮質神經元；保護海馬、皮質，多巴胺和周邊的感覺神經元以及一些由缺氧所導致神經細胞株細胞死亡；免受血清回撤或興奮毒性刺激影響[15]。

2.4促進內皮細胞的增殖 VEGF可以誘導內皮細胞表達整合αvβ3、αvβ5及其配體，以此介導內皮細胞產生酶和分子，促使內皮細胞繁殖和增生[16]。來自日本的一項研究表明，促血管生成因子VEGF除了使內皮細胞增殖外還趨化著微血管密度的表達[17]。Ohno-Matsui等[18]利用轉基因小鼠模型觀察到不論血管床發(fā)育成熟與否，VEGF的表達增加均可導致血管形成。

3 VEGF對缺血性腦卒中的治療作用

3.1保護神經元 VEGF刺激軸突的生長并且提高體外培養(yǎng)小鼠的上頸椎和背根神經節(jié)的生存[19-20]。VEGF增強了離體器官內培養(yǎng)的中腦神經元存活[21]。Hao等[22]研究認為，神經細胞營養(yǎng)應激下VEGF及受體(VEGFR-1、VEGFR-2、神經纖毛蛋白1)表達有所增加，同時增強VEGFR-2的磷酸化水平。此外，VEGF可以抑制胱天蛋白酶3的活化，降低神經元的凋亡，減輕軸突變性[23]。

3.2促進新生血管形成 VEGF可以促進缺血區(qū)側支循環(huán)的建立，增加缺血組織的血液供應,改善其缺血狀況。黃越芳等[24]對新生大鼠缺血缺氧腦病模型研究，可見模型組的梗死灶周圍腦組織神經元胞質中VEGF表達顯著；模型組梗死灶周圍毛細血管密度從第3日開始顯著多于假手術組；到第7日達到高峰；VEGF在不同的中樞神經系統(tǒng)疾病實驗模型中的血管新生作用最強，局灶性腦缺血治療作用最明顯[25]。一項多中心二期80例冠狀動脈缺血患者雙盲試驗證實，VEGF基因治療有良好的抗心肌缺血作用，改善了左心室功能和臨床癥狀[26]。

3.3增強血管通透性 VEGF使微血管系統(tǒng)呈現高滲透性令大分子循環(huán)，此種效能大約是組胺的50 000倍[27]。體現在小鼠短暫性局灶性腦缺血再灌注模型梗死區(qū)有腦水腫[28]。其他一些實驗可證實，把含有VEGF的藥物注入腦表面會不同程度地降低腦水腫和減小梗死體積[29]。

3.4抑制細胞凋亡 VEGF參與調節(jié)生理和某些病理條件下的細胞數，拮抗細胞凋亡同時刺激內皮細胞增殖。研究結果表明，VEGF阻礙了胱天蛋白酶3 mRNA的表達，抑制其活化[30]且VEGF可通過多個信號通路誘導抗凋亡基因及蛋白逆轉細胞凋亡[31]。

3.5參與腦內葡萄糖轉運 當大腦缺血、缺氧時導致葡萄糖向大腦轉輸失敗，啟動了一系列應激反應，VEGF mRNA激活參與葡萄糖攝取和糖酵解過程[32-33]。維持腦內血糖的水平，以達到調節(jié)血糖水平、血管新生及神經保護的作用。

4 問題與展望

缺血性卒中的發(fā)生、發(fā)展、康復與VEGF有天然不可分割的關系，隨著對VEGF及VEGFR結構和功能等方面的深入研究，可以預見以 VEGF為靶點治療缺血性卒中策略將是今后亟需解決的問題。并有望成為今后人類攻克缺血性腦卒中這一課題的突破口。這不僅有助于研發(fā)新的藥物，而且可以指導臨床用藥，提高臨床療效。

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