VEGF及其受體與免疫抑制細(xì)胞關(guān)系的研究進(jìn)展

李玉靈，趙華，任秀寶

(天津醫(yī)科大學(xué)腫瘤醫(yī)院·國(guó)家腫瘤臨床醫(yī)學(xué)研究中心·天津市腫瘤防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室·天津市腫瘤免疫與生物治療重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300060)

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VEGF及其受體與免疫抑制細(xì)胞關(guān)系的研究進(jìn)展

李玉靈，趙華，任秀寶

(天津醫(yī)科大學(xué)腫瘤醫(yī)院·國(guó)家腫瘤臨床醫(yī)學(xué)研究中心·天津市腫瘤防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室·天津市腫瘤免疫與生物治療重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300060)

血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)是一類重要的促血管生長(zhǎng)因子，它可以促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖和遷移，增加血管通透性。近年來，研究發(fā)現(xiàn)VEGF及其受體在腫瘤免疫抑制微環(huán)境的形成中發(fā)揮重要作用：VEGF不僅能抑制免疫細(xì)胞在造血過程中的生成和分化；還能誘導(dǎo)各種免疫抑制細(xì)胞向腫瘤組織浸潤(rùn)。此外，調(diào)節(jié)性T細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞和單核巨噬細(xì)胞被發(fā)現(xiàn)有VEGF受體的表達(dá)，它們可能以此種方式促進(jìn)了免疫逃逸的發(fā)生，對(duì)腫瘤的生物學(xué)行為產(chǎn)生巨大影響。

血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子；血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體；腫瘤；免疫抑制

機(jī)體正常的免疫系統(tǒng)能識(shí)別和殺傷惡變的細(xì)胞,從而清除腫瘤細(xì)胞或控制其生長(zhǎng)。但腫瘤患者局部組織的免疫功能往往是受到抑制的，其中最明顯的表現(xiàn)是腫瘤局部大量免疫抑制細(xì)胞的聚集。研究發(fā)現(xiàn),VEGF可以促進(jìn)多種免疫抑制細(xì)胞向腫瘤組織趨化，降低機(jī)體正常的免疫反應(yīng)。VEGF受體(VEGFR)在免疫細(xì)胞的表達(dá)進(jìn)一步拓展了對(duì)VEGF生物學(xué)效應(yīng)的新認(rèn)識(shí)，筆者就近年來研究發(fā)現(xiàn)的VEGF及VEGFR與免疫抑制細(xì)胞的關(guān)系作一綜述。

1　VEGF/VEGFR的生物學(xué)特點(diǎn)

VEGF是一種糖基化多肽性分泌因子，屬于生長(zhǎng)因子的一大類成員，其家族包括VEGF-A、VEGF-B、VEGF-C、VEGF-D、VEGF-E和胎盤生長(zhǎng)因子(PIGF)。由于mRNA不同的剪切方式，能產(chǎn)生VEGF121、VEGF145、VEGF148、VEGF165、VEGF183、VEGF189和VEGF206等蛋白形式[1]。VEGF不僅是重要的促血管生長(zhǎng)因子，還能影響多種免疫抑制細(xì)胞的功能，參與了腫瘤免疫逃逸的發(fā)生。

VEGFR屬于受體酪氨酸激酶家族，是一種膜鑲嵌蛋白，其組成包括VEGFR-1(Flt-1)、VEGFR-2(KDR/Flk-1)和VEGFR-3(Flt-4)。VEGFR有著相似的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，屬于“7-Ig”[2]。VEGF-A能和VEGFR-1、VEGFR-2結(jié)合，雖然VEGFR-1與VEGF-A的親和力比VEGFR-2高，但其引起的磷酸化能力卻低于VEGFR-2。VEGF-B、PIGF只能和VEGFR-1結(jié)合。VEGFR-3不與VEGF-A結(jié)合，而是和VEGF-C、VEGF-D相結(jié)合，主要參與淋巴內(nèi)皮細(xì)胞增殖[3]。此外，還存在兩個(gè)VEGF的共受體：神經(jīng)纖毛蛋白-1(NRP1)和NRP2。NRP單獨(dú)不能進(jìn)行信號(hào)傳導(dǎo)，但它可以與VEGFR形成復(fù)合體，增加對(duì)VEGF的親和力[4]。CD146是新發(fā)現(xiàn)的VEGFR-2共受體，它被發(fā)現(xiàn)能促進(jìn)VEGFR-2 磷酸化和下游信號(hào)分子轉(zhuǎn)導(dǎo)[5]。VEGFR最初被認(rèn)為只表達(dá)于內(nèi)皮細(xì)胞，但近年研究發(fā)現(xiàn)，多種免疫細(xì)胞都表達(dá)有不同亞型的VEGFR，并且和臨床預(yù)后有一定的相關(guān)性。

2　VEGF/VEGFR與髓源性抑制細(xì)胞(MDSC)

MDSC是一類未成熟、異質(zhì)性的細(xì)胞群體，包括髓系前體細(xì)胞、不成熟的粒細(xì)胞、單核巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞(DC)等。MDSC對(duì)多種免疫細(xì)胞具有抑制作用：MDSC可以抑制CD8+T細(xì)胞的活化和殺傷功能；下調(diào)穿孔素和干擾素γ(IFN-γ)的表達(dá)從而抑制NK細(xì)胞的細(xì)胞毒活性；還能抑制DC、巨噬細(xì)胞的分化而下調(diào)抗腫瘤免疫應(yīng)答。大量研究證實(shí)VEGF能促進(jìn)MDSC向腫瘤組織聚集。在胰腺導(dǎo)管細(xì)胞癌的演進(jìn)過程中，癌組織VEGF的濃度和MDSC的數(shù)量正相關(guān)[6]，由此可見，腫瘤組織自分泌的VEGF可以作為趨化因子引導(dǎo)MDSC向腫瘤局部浸潤(rùn)。另外，消化系統(tǒng)腫瘤患者的血清VEGF水平也和外周血MDSC的數(shù)量正相關(guān)[7]。VEGF和MDSC相互作用的分子機(jī)制意見不一：VEGF一方面可以激活兩面神經(jīng)激酶2-信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活子3信號(hào)通路；另外，腫瘤細(xì)胞也可以通過自身誘導(dǎo)型一氧化氮合酶的表達(dá)，調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞對(duì)VEGF的自分泌和增加信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活子3及活性氧在MDSC的表達(dá)，促進(jìn)其向腫瘤組織的浸潤(rùn)[8]。此外，VEGF誘導(dǎo)MDSC向腫瘤組織浸潤(rùn)后，MDSC還可以通過分泌TGF-β誘導(dǎo)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg)的浸潤(rùn)和擴(kuò)增，間接促進(jìn)腫瘤局部免疫抑制微環(huán)境的形成[9]。

3　VEGF/VEGFR與T細(xì)胞

3.1VEGF/VEGFR與TregTreg是一類具有免疫抑制功能的T細(xì)胞亞群。多項(xiàng)研究證實(shí)了VEGF對(duì)Treg的趨化作用。在小鼠黑色素瘤模型中發(fā)現(xiàn)，NRP1在Foxp3+Treg中高表達(dá)，腫瘤細(xì)胞自分泌的VEGF作為趨化因子，可以引導(dǎo)Treg浸潤(rùn)腫瘤組織，從而負(fù)向調(diào)控抗腫瘤免疫效應(yīng)。當(dāng)敲掉Treg表面的NRP1后，腫瘤生長(zhǎng)速度下降并伴有患者生存期延長(zhǎng)[10]。同樣地，Hansen 等[11]進(jìn)一步確定了NRP1在Treg的表達(dá)，且NRP1以VEGF依賴的方式引導(dǎo)Treg向腫瘤浸潤(rùn)。最新一項(xiàng)研究[12]發(fā)現(xiàn)，晚期黑色素瘤患者血清VEGF的水平和外周血Treg的擴(kuò)增具有一定的相關(guān)性。Goto等[13]發(fā)現(xiàn)，腫瘤患者胸腹水中的Treg表達(dá)VEGFR-2，而且胸腹水中的Treg數(shù)量與VEGF的表達(dá)量呈正相關(guān)，并證實(shí)VEGF介導(dǎo)了Treg在惡性胸水中數(shù)量的增加。在小鼠轉(zhuǎn)移性結(jié)腸癌模型中，VEGF能通過結(jié)合VEGFR-2引導(dǎo)Treg向腫瘤組織浸潤(rùn)，和對(duì)照組相比，VEGFR-2只表達(dá)于荷瘤鼠Treg的表面[14]。另外，向小鼠體內(nèi)持續(xù)注入VEGF發(fā)現(xiàn)，小鼠外周血中Treg和MDSC的數(shù)量也增加，二者具有一定的相關(guān)性[15]。

3.2VEGF/VEGFR與T淋巴細(xì)胞 T淋巴細(xì)胞是宿主抗腫瘤免疫中重要的效應(yīng)細(xì)胞，具有特異性殺傷腫瘤細(xì)胞的功能。研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤細(xì)胞自分泌的VEGF可以通過促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生前列腺素E2(PGE2)，間接促進(jìn)對(duì)T淋巴細(xì)胞的抑制作用[16]。在小鼠黑色素瘤模型中，當(dāng)同時(shí)給予VEGF和TNF-α?xí)r，VEGF通過抑制NF-κB通路阻斷TNF-α引起的血管內(nèi)皮細(xì)胞的激活和白細(xì)胞的黏附，降低T淋巴細(xì)胞趨化因子CXCL10和CXCL11的表達(dá)，從而減少T淋巴細(xì)胞向腫瘤組織浸潤(rùn)[17]。

4　VEGF/VEGFR與DC

在腫瘤患者體內(nèi)，由于多種免疫抑制因子的存在，DC的成熟過程受到抑制，抗原提呈作用受到嚴(yán)重影響[18]。研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤患者血清中VEGF-A的水平和外周血中未成熟DC的數(shù)量成正比。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，VEGF不僅抑制DC分化和成熟，還能通過抑制NF-κB通路的激活導(dǎo)致外周DC的數(shù)量和功能下降。關(guān)于VEGF和DC相互作用的機(jī)制，有報(bào)道提出，VEGFR-1主要介導(dǎo)VEGF對(duì)DC的抑制功能，而VEGFR-2只在早期分化階段影響造血，并且對(duì)DC的分化過程影響較小[19]。另有報(bào)道稱，VEGFR-2是導(dǎo)致DC功能障礙的主要受體，而VEGFR-1作用輕微[20]。

在骨化三醇、PGE2、IL-10等因子作用下，DC能分泌VEGF165和 VEGF121[21]。單核細(xì)胞來源的成熟DC在TNF-α或CD40L和IFN-γ同時(shí)存在條件下，會(huì)產(chǎn)生分泌型VEGFR-1(sVEGFR-1)，sVEGFR-1同樣也具有促血管生成的能力[22]。除此之外，DC在VEGF和其他促血管生成因子(b-FGF，IGF-1)作用下能發(fā)展為內(nèi)皮樣細(xì)胞，表現(xiàn)為譜系標(biāo)志物(CD1a 和 CD83)喪失而表達(dá)內(nèi)皮細(xì)胞標(biāo)志物(vWF、 KDR 和 Flt-4)，并證實(shí)這一過程是通過激活ERK1/2通路發(fā)揮作用的[23]。

5　VEGF/VEGFR與單核巨噬細(xì)胞

5.1VEGFR在單核巨噬細(xì)胞的表達(dá)近年來大量研究證實(shí)了VEGFR在單核巨噬細(xì)胞的表達(dá)，并且VEGF能促進(jìn)巨噬細(xì)胞向腫瘤組織浸潤(rùn)，二者在促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)方面有著密不可分的關(guān)系。Sawano等[24]發(fā)現(xiàn)，單核細(xì)胞表面表達(dá)VEGFR-1，并且VEGFR-1存在于單核-巨噬細(xì)胞系的整個(gè)分化過程，提出Flt1可以作為單核-巨噬細(xì)胞系表面的一個(gè)新標(biāo)記分子。VEGFR-1介導(dǎo)巨噬細(xì)胞向 VEGF-A的趨化作用，當(dāng)給予VEGF-A和PIGF刺激后,會(huì)引起單核細(xì)胞內(nèi)VEGFR-1的自體磷酸化和下游的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，并對(duì)單核細(xì)胞的化學(xué)趨化產(chǎn)生重要作用[25]。也有研究發(fā)現(xiàn)，一部分單核細(xì)胞表達(dá)VEGFR-2，VEGFR-2是介導(dǎo)巨噬細(xì)胞趨化作用的主要中介，并且加劇其在腫瘤組織的浸潤(rùn)。王紅艷課題組發(fā)現(xiàn)，在細(xì)菌感染時(shí)，巨噬細(xì)胞能表達(dá)VEGFR-3，并且能分泌其配體 VEGF-C。腫瘤相關(guān)性巨噬細(xì)胞(TAM)是一群具有免疫抑制功能的細(xì)胞，是腫瘤微環(huán)境的重要組成部分，它可以通過分泌IL-10、TGF-β和VEGF等因子抑制機(jī)體的抗腫瘤免疫反應(yīng)。同時(shí)，TAM上也被發(fā)現(xiàn)有VEGFR-3的表達(dá)，并且阻斷VEGFR-3通路能降低TAM向腫瘤組織浸潤(rùn)。

5.2VEGF對(duì)單核巨噬細(xì)胞功能的影響VEGF對(duì)單核巨噬細(xì)胞向腫瘤組織的浸潤(rùn)起重要的趨化作用。研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤局部浸潤(rùn)的單核巨噬細(xì)胞水平和VEGF的表達(dá)成正相關(guān)，而抗VEGF療法能明顯減少單核巨噬細(xì)胞的浸潤(rùn)。不僅如此，VEGF對(duì)造血祖細(xì)胞的抑制作用還能促進(jìn)TAMs的形成。單核巨噬細(xì)胞還能自分泌VEGF，對(duì)上述過程起到正向調(diào)節(jié)作用。在腎透明細(xì)胞癌中，敲除VEGFR-1能降低單核巨噬細(xì)胞的浸潤(rùn)，減少其對(duì)VEGF的自分泌，抑制腫瘤生長(zhǎng)。但VEGF是否僅通過與VEGFR-1和VEGFR-2的結(jié)合發(fā)揮作用，有待進(jìn)一步研究。

綜上所述，VEGF除了發(fā)揮傳統(tǒng)的促血管生成作用外，它還參與了腫瘤免疫抑制微環(huán)境的形成。同時(shí)，VEGFR在免疫細(xì)胞的表達(dá)也是未來研究的一個(gè)焦點(diǎn)，這對(duì)我們探究VEGF及VEGFR在免疫抑制中的作用提供了理論依據(jù)，但是其具體的分子信號(hào)機(jī)制需要進(jìn)一步的研究證實(shí)。

[1] Domigan CK, Warren CM, Antanesian V, et al. Autocrine VEGF maintains endothelial survival through regulation of metabolism and autophagy[J]. J Cell Sci, 2015,128(12):2236-2248.

[2] Nassehi D, Sorensen LP, Dyrbye H, et al. Peritumoral brain edema in angiomatous supratentorial meningiomas: an investigation of the vascular endothelial growth factor A pathway[J]. Apmis, 2013,121(11):1025-1036.

[3] Leppanen VM, Tvorogov D, Kisko K, et al. Structural and mechanistic insights into VEGF receptor 3 ligand binding and activation[J]. Proc Natl Acad Sci U S A, 2013,110(32):12960-12965.

[4] Lee SW, Lee JE, Yoo CY, et al. NRP-1 expression is strongly associated with the progression of pituitary adenomas[J]. Oncol Rep, 2014,32(4):1537-1542.

[5] Jiang T, Zhuang J, Duan H, et al. CD146 is a coreceptor for VEGFR-2 in tumor angiogenesis[J]. Blood, 2012,120(11):2330-2339.

[6] Karakhanova S, Link J, Heinrich M, et al. Characterization of myeloid leukocytes and soluble mediators in pancreatic cancer: importance of myeloid-derived suppressor cells[J]. Oncoimmunology, 2015,4(4):e998519.

[7] Nakamura I, Shibata M, Gonda K, et al. Serum levels of vascular endothelial growth factor are increased and correlate with malnutrition, immunosuppression involving MDSCs and systemic inflammation in patients with cancer of the digestive system[J]. Oncol Lett, 2013,5(5):1682-1686.

[8] Jayaraman P, Parikh F, Lopez-Rivera E, et al. Tumor-expressed inducible nitric oxide synthase controls induction of functional myeloid-derived suppressor cells through modulation of vascular endothelial growth factor release[J]. J Immunol, 2012,188(11):5365-5376.

[9] Li Z, Zhang LJ, Zhang HR, et al. Tumor-derived transforming growth factor-β is critical for tumor progression and evasion from immune surveillance[J]. Asian Pac J Cancer Prev, 2014, 15(13):5181-5186.

[10] Hansen W, Hutzler M, Abel S, et al. Neuropilin 1 deficiency on CD4+Foxp3+regulatory T cells impairs mouse melanoma growth[J]. J Exp Med, 2012,209(11):2001-2016.

[11] Hansen W. Neuropilin 1 guides regulatory T cells into VEGF-producing melanoma[J]. Oncoimmunology, 2013,2(2):e23039.

[12] Agostino NM, Saraceni C, Kincaid H, et al. A prospective evaluation of the role of Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF) and the immune system in stage Ⅲ/Ⅳ melanoma[J]. Springerplus, 2015(4):186.

[13] Goto H, Kudo E, Kariya R, et al. Targeting VEGF and interleukin-6 for controlling malignant effusion of primary effusion lymphoma[J]. J Cancer Res Clin Oncol, 2015,141(3):465-474.

[14] Terme M, Pernot S, Marcheteau E, et al. VEGFA-VEGFR pathway blockade inhibits tumor-induced regulatory T-cell proliferation in colorectal cancer [J]. Cancer Res, 2013,73(2):539-549.

[15] Zhu XJ, Li Y, You Y, et al. Exogenous VEGF promotes hematopoietic stem cell mobilization [J]. Zhongguo Shi Yan Xue Ye Xue Za Zhi, 2014,22(1):154-159.

[16] Mulligan J, Rosenzweig SA， Young MR. Tumor secretion of VEGF induces endothelial cells to suppress T cell functions through the production of PGE2 [J]. J Immunother, 2010,33(2):126-135.

[17] Huang H, Langenkamp E, Georganaki M, et al. VEGF suppresses T-lymphocyte infiltration in the tumor microenvironment through inhibition of NF-κB-induced endothelial activation[J]. FASEB J, 2015,29(1):227-238.

[18] Hargadon KM, Bishop JD, Brandt JP, et al. Melanoma-derived factors alter the maturation and activation of differentiated tissue-resident dendritic cells [J]. Immunol Cell Biol, 2016,94(1):24-38.

[19] Dikov MM, Ohm JE, Ray N, et al. Differential roles of vascular endothelial growth factor receptors 1 and 2 in dendritic cell differentiation [J]. J Immunol, 2005,174(1):215-222.

[20] Huang Y, Chen X, Dikov MM, et al. Distinct roles of VEGFR-1 and VEGFR-2 in the aberrant hematopoiesis associated with elevated levels of VEGF [J]. Blood, 2007,110(2):624-631.

[21] Riboldi E, Musso T, Moroni E, et al. Cutting edge: proangiogenic properties of alternatively activated dendritic cells [J]. J Immunol, 2005,175(5):2788-2792.

[22] Kalamatianos T, Stavrinou LC, Koutsarnakis C, et al. PlGF and sVEGFR-1 in chronic subdural hematoma: implications for hematoma development [J]. J Neurosurg, 2013,118(2):353-357.

[23] Pujol BF, Lucibello FC, Zuzarte M, et al. Dendritic cells derived from peripheral monocytes express endothelial markers and in the presence of angiogenic growth factors differentiate into endothelial-like cells [J]. Eur J Cell Biol, 2001,80(1):99-110.

[24] Sawano A, Iwai S, Sakurai Y, et al. Flt-1, vascular endothelial growth factor receptor 1, is a novel cell surface marker for the lineage of monocyte-macrophages in humans[J]. Blood, 2001,97(3):785-791.

[25] Czepluch FS, Olieslagers S, van Hulten R, et al. VEGF-A-induced chemotaxis of CD16+monocytes is decreased secondary to lower VEGFR-1 expression [J]. Atherosclerosis, 2011,215(2):331-338.

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(81401888)；天津市科委應(yīng)用基礎(chǔ)青年項(xiàng)目(14JCTPJC00476)。

任秀寶(E-mail：rwziyi@yahoo.com)

10.3969/j.issn.1002-266X.2016.17.039

R730.3

A

1002-266X(2016)17-0105-03

2016-01-08)