血管通透因子對(duì)疾病調(diào)控的研究進(jìn)展

徐洪全

(1.延邊大學(xué)醫(yī)學(xué)院人體解剖與組織胚胎學(xué)教研部,吉林 延吉 133002;2.吉化集團(tuán)公司總醫(yī)院，吉林 吉林 132000)

血管通透性因子(vascular permeability factor，VPF)又稱血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)，屬于分泌性糖蛋白。最初發(fā)現(xiàn)于1983年，具有較強(qiáng)的促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)和遷移、增加血管通透性、促進(jìn)血管構(gòu)建等的生物學(xué)功能[1-2]，在促進(jìn)單核細(xì)胞、血管平滑肌細(xì)胞趨化、移行方面也發(fā)揮積極作用。因此，在某些增殖性疾病的發(fā)生發(fā)展中，VEGF可發(fā)揮一定的生物學(xué)作用[3-4]。

1 VEGF的結(jié)構(gòu)

1.1 VEGF基因與亞型

人類的VEGF基因定位于6p21.3染色體，由8個(gè)外顯子和7個(gè)內(nèi)含子組成。不同亞型的VEGF共同組成血管生成亞型、抗血管生成亞型家族，均為二聚體形式。不同亞型的VEGF外顯子剪切的形式不同，所含氨基酸數(shù)目也不同。研究表明，VEGF家族存在于正常的組織、角膜、晶狀體、鞏膜、視網(wǎng)膜、虹膜和玻璃體液中。

血管生成亞型家族包括VEGF(121)、VEGF(165)、VEGF(189)和VEGF(206)，分別含121、165、189、206個(gè)氨基酸?？寡苌蓙喰图易灏╒EGF(165)b、VEGF(121)b、VEGF(145)b、VEGF(183)b和VEGF(189)b，分別含165、121、145、183、189個(gè)氨基酸。不同亞型的VEGF生物學(xué)功能不同，如VEGF(165)能通過自身結(jié)構(gòu)中的肝素結(jié)合結(jié)構(gòu)域，與肝素結(jié)合；VEGF(121)則沒有該功能；VEGF(183)廣泛分布于組織內(nèi)，而VEGF(189)和VEGF(206)僅存在與細(xì)胞外基質(zhì)中；VEGF(165)b可顯著抑制視網(wǎng)膜新生血管形成，并能抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)。

1.2 VEGF受體的結(jié)構(gòu)與功能

VEGF受體(VEGFR)有兩種亞型，分別為VEGFR1和VEGFR2，分別具有不同的信號(hào)傳導(dǎo)途徑。VEGFR1與VEGF結(jié)合力最高，結(jié)合后發(fā)揮上調(diào)組織因子、纖維蛋白酶原激活劑及其抑制物在內(nèi)皮細(xì)胞上表達(dá)的生物學(xué)作用。機(jī)體內(nèi)不同細(xì)胞表面的VEGFR1與VEGF結(jié)合后發(fā)揮不同的生物學(xué)作用，如增加血管平滑肌細(xì)胞對(duì)基質(zhì)金屬蛋白酶的表達(dá)、趨化單核細(xì)胞、促進(jìn)血管分支的形成等。有的組織或細(xì)胞中的VEGFR1與VEGF相結(jié)合后還可發(fā)揮抑制VEGF有絲分裂的負(fù)性調(diào)節(jié)作用。VEGFR2也屬于VEGF的高親和力受體，與VEGFR1不同的是，VEGFR2與VEGF相結(jié)合后能夠發(fā)揮介導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞有絲分裂、增加微血管通透性等生物學(xué)作用。研究證實(shí)，敲除VEGFR2基因的小鼠無血管再形成現(xiàn)象[5]；而敲除VEGFR1基因的小鼠雖然可以形成血管內(nèi)皮細(xì)胞，但新形成的血管結(jié)構(gòu)紊亂，新生細(xì)胞分布異常[6]。

Neuropilin-1(NRP1)與Neuropilin-2(NRP2)也為VEGF受體，NRP1能結(jié)合VEGR(165)，是一種分子量(1.2～1.3)×106的糖蛋白。相關(guān)基礎(chǔ)研究結(jié)果顯示，NRP1的過表達(dá)能夠引起小鼠體內(nèi)發(fā)生血管過度增加、擴(kuò)張及易于出血的傾向；NRP1與VEGF2若能共同表達(dá)于血管內(nèi)皮細(xì)胞表面，VEGF(165)與VEGF2受體的結(jié)合力將大大增強(qiáng)，VEGF(165)所介導(dǎo)的趨化作用也將明顯增強(qiáng)[7]。NRP1還具有促進(jìn)造血的生物學(xué)作用[8]。

1.3 VEGF及其受體的表達(dá)調(diào)控

缺氧可發(fā)生于多種病理生理情況下，為臨床常見癥狀，研究證實(shí)：病理狀態(tài)下的缺氧能夠誘導(dǎo)VEGF mRNA表達(dá)增加?；蚪M學(xué)研究證實(shí)，VEGF的缺氧相關(guān)反應(yīng)元件位于基因上游，結(jié)合區(qū)與缺氧誘導(dǎo)因子相同?；A(chǔ)研究證實(shí)，缺氧(急性/慢性)能夠引起鼠類肺血管上皮細(xì)胞VEGFR1、VEGFR2表達(dá)上調(diào)；組織缺氧后可釋放高于正常水平的腎上腺素，發(fā)揮上調(diào)VEGF表達(dá)的作用。多種細(xì)胞因子及生長(zhǎng)因子(TNF-α、TGF-α、TGF-β、PDGF、FGF-4、IL-1、IL-6、IGFs-1等)對(duì)VEGF及其受體的表達(dá)也發(fā)揮積極的作用，可上調(diào)VEGF mRNA的合成，或促進(jìn)VEGF釋放量的增加。已經(jīng)證實(shí)，低血糖狀態(tài)能夠上調(diào)牛視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞VEGF的表達(dá)；胰島素可增加大鼠心肌細(xì)胞上VEGF的表達(dá)，使血管內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)VEGF增加，但對(duì)VEGFR的表達(dá)無明顯影響。研究發(fā)現(xiàn)[9]，缺氧可導(dǎo)致大鼠視網(wǎng)膜發(fā)生病變，引起大鼠視網(wǎng)膜毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)色素上皮衍生因子水平增加，進(jìn)而發(fā)揮抑制VEGF與相應(yīng)受體結(jié)合的生物學(xué)效應(yīng)。在體外實(shí)驗(yàn)中得到證實(shí)，色素上皮衍生因子能與VEGF競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合VEGFR2；VEGF能夠顯著下調(diào)色素上皮衍生因子在視網(wǎng)膜上皮細(xì)胞中的表達(dá)[10]。

除此以外，多種生物學(xué)效應(yīng)分子均可調(diào)節(jié)VEGR的表達(dá)：血管生成素(angiopoietin,Ang)-2能夠明顯促進(jìn)VEGF表達(dá)增加。研究證實(shí)，糖尿病視網(wǎng)膜病變患者，玻璃體內(nèi)Ang-2濃度與VEGF表達(dá)水平呈顯著正相關(guān)[11]；Ang-1能夠調(diào)節(jié)視網(wǎng)膜上VEGF mRNA的表達(dá)趨于正常化[12]；視網(wǎng)膜上皮細(xì)胞中的肝配蛋白A1能夠抑制VEGF誘導(dǎo)的VEGFR2受體磷酸化，及其信號(hào)傳導(dǎo)過程[13]；結(jié)締組織生長(zhǎng)因子能夠促進(jìn)視網(wǎng)膜上皮細(xì)胞中VEGF基因的表達(dá)[14]；瘦素、亞砷酸鹽等化合物均可增加VEGF的轉(zhuǎn)錄，促進(jìn)VEGF蛋白的表達(dá)；內(nèi)皮素受體拮抗劑能夠抑制大鼠視網(wǎng)膜上皮細(xì)胞VEGF的表達(dá)[15-16]。

VEGF對(duì)VEGFR的表達(dá)也發(fā)揮一定的調(diào)節(jié)作用。研究證實(shí)，VEGF能夠上調(diào)VEGFR2 mRNA的表達(dá)，及細(xì)胞表達(dá)VEGFR2的水平；bFGF及TGF-β1能夠上調(diào)內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)VEGFR1、VEGFR2水平。某些細(xì)胞因子(TNF-α、TGF-β、TGF-α等)能抑制VEGFR2 mRNA的表達(dá)。激素對(duì)VEGF的表達(dá)也存在一定的調(diào)節(jié)作用，已經(jīng)證實(shí)，促甲狀腺激素、促腎上腺皮質(zhì)激素均能誘導(dǎo)VEGF的表達(dá)。體內(nèi)及體外實(shí)驗(yàn)也證實(shí)，促性腺激素能夠有效誘導(dǎo)VEGF轉(zhuǎn)錄；人絨毛膜促性腺激素能夠明顯增加VEGF mRNA轉(zhuǎn)錄和VEGF蛋白水平的表達(dá)[17]。在前列腺癌的小鼠動(dòng)物模型中，閹割后能夠引起VEGF mRNA表達(dá)下調(diào)，進(jìn)而導(dǎo)致腫瘤組織新生血管形成速度顯著降低。有學(xué)者的研究證實(shí)，雌二醇為VEGF轉(zhuǎn)錄的活化因子，能夠誘導(dǎo)子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞中黃體酮發(fā)揮誘導(dǎo)VEGF基因轉(zhuǎn)錄的生物學(xué)作用。

癌基因與抑癌基因?qū)EGF表達(dá)的調(diào)控作用近年來也為學(xué)者研究的熱點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn)ras癌基因突變或擴(kuò)增、Wnt信號(hào)途徑突變、raf或src的過度表達(dá)等均可引起VEGF表達(dá)上調(diào)。在小鼠良、惡性腸道腫瘤的動(dòng)物模型中，環(huán)氧合酶2的間質(zhì)表達(dá)能夠明顯增加前列腺素E2的表達(dá)水平，進(jìn)而誘導(dǎo)VEGF產(chǎn)生及新生血管的形成。

細(xì)胞分化與轉(zhuǎn)化對(duì)VEGF的表達(dá)也發(fā)揮一定的調(diào)控作用。在3t3前凋亡細(xì)胞向凋亡細(xì)胞的轉(zhuǎn)變或c2c12肌性細(xì)胞的分化的過程中，VEGF mRNA表達(dá)存在上調(diào)的現(xiàn)象。在嗜鉻細(xì)胞瘤細(xì)胞株P(guān)C12向良性類神經(jīng)元細(xì)胞轉(zhuǎn)化過程中，VEGF基因表達(dá)存在被明顯抑制的現(xiàn)象。

2 VEGF的生物學(xué)作用

2.1 促有絲分裂作用

VEGF為有效的促有絲分裂原。體外研究證實(shí)，VEGF能夠通過誘導(dǎo)微血管內(nèi)皮細(xì)胞侵入膠原，形成毛細(xì)血管結(jié)構(gòu)，進(jìn)而有效促進(jìn)血管形成；VEGF還可以誘導(dǎo)植入膠原的大鼠主動(dòng)脈弓發(fā)生顯著的血管反應(yīng)。有時(shí)，VEGF還能誘導(dǎo)小鼠淋巴管的形成。另有研究發(fā)現(xiàn)，VEGF對(duì)視網(wǎng)膜色素膜細(xì)胞、胰腺導(dǎo)管細(xì)胞存在明顯的促進(jìn)有絲分裂作用；VEGF還可刺激肺泡上皮細(xì)胞對(duì)表明活性物質(zhì)的分泌；在哺乳動(dòng)物的毛發(fā)生成中，VEGF也發(fā)揮有效的促有絲分裂作用。在體外，VEGF也是內(nèi)皮細(xì)胞的有效存活因子，能抑制內(nèi)皮細(xì)胞凋亡，誘導(dǎo)抗凋亡蛋白(Bcl-2、A1,X連鎖凋亡抑制蛋白,存活素等)在內(nèi)皮細(xì)胞中的表達(dá)。

2.2 VEGF對(duì)骨髓細(xì)胞和紅細(xì)胞的生成作用

VEGF能夠促進(jìn)單核細(xì)胞的趨化與遷移過程，對(duì)紅細(xì)胞的生成也發(fā)揮積極作用。VEGF能誘導(dǎo)粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞祖細(xì)胞的成熟亞型集落形成(在集落刺激因子的作用下)。研究證實(shí)，成年大鼠體內(nèi)樹突狀細(xì)胞的發(fā)育過程中，VEGF發(fā)揮明顯的負(fù)調(diào)控作用，并能增加B淋巴細(xì)胞的產(chǎn)生，促進(jìn)骨髓細(xì)胞由不成熟發(fā)育至成熟。

2.3 增加血管通透性和血流動(dòng)力學(xué)效應(yīng)

在體外實(shí)驗(yàn)中，VEGF能夠明顯增加微血管上皮細(xì)胞的遷移，增加微血管的通透性；VEGF水平越高，血管舒張現(xiàn)象越明顯。有研究中，給予大鼠靜脈注射VEGF后，能夠明顯引起短暫性的心動(dòng)過速、低血壓及心輸出量減低。在相關(guān)人體實(shí)驗(yàn)中，VEGF導(dǎo)致的低血壓呈劑量依賴性。提示VEGF具有維持血壓穩(wěn)定的作用，但具體作用機(jī)制尚不清楚。

2.4 改變細(xì)胞外基質(zhì)

VEGF能夠誘導(dǎo)絲氨酸蛋白酶尿激酶型和組織型纖維蛋白溶酶原激活劑及其抑制劑1的表達(dá)；能夠增加人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞金屬蛋白酶間質(zhì)膠原酶的表達(dá)[18]。VEGF還具有誘導(dǎo)骨橋蛋白、血管發(fā)生蛋白表達(dá)的生物學(xué)作用，參與細(xì)胞-基質(zhì)的相互作用，改變細(xì)胞外基質(zhì)微環(huán)境，使其更易于血管生長(zhǎng)。

2.5 上調(diào)ICAM-1基因表達(dá)

研究證實(shí)，VEGF能明顯增加視網(wǎng)膜血管上皮細(xì)胞中ICAM-1 mRNA和蛋白質(zhì)的表達(dá)，促進(jìn)VCAM-1和ICAM-1在內(nèi)皮細(xì)胞中的表達(dá)。體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)，牛視網(wǎng)膜內(nèi)皮細(xì)胞的培養(yǎng)基中加入VEGF能夠增加單核細(xì)胞的黏附作用及ICAM-1的表達(dá)水平，加入抗-VEGF抗體后的作用則恰恰相反[18]。臨床相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，糖尿病視網(wǎng)膜病變患者玻璃體內(nèi)VCAM-1水平與VEGF呈顯著正相關(guān)關(guān)系，VEGF受體拮抗劑能夠阻斷ICAM-1的表達(dá)[19]。

2.6 增加葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)

VEGF還可增加蛋白激酶C(PKC)介導(dǎo)的視網(wǎng)膜內(nèi)皮細(xì)胞中葡萄糖的轉(zhuǎn)運(yùn)，這種葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)的增加是葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白-1從胞漿向細(xì)胞膜位移所致。

2.7 恢復(fù)心肌的功能與活力

有研究證實(shí)，當(dāng)糖尿病引起大血管病變發(fā)生時(shí)，VEGF表達(dá)急劇增加，促進(jìn)了冠狀動(dòng)脈硬化晚期側(cè)枝血管的形成，降低了心肌缺血的程度，有助于心肌功能與活力的恢復(fù)。研究還發(fā)現(xiàn)此類患者外周血單核細(xì)胞VEGF表達(dá)增加且與糖尿病顯著相關(guān)[20]。

3 小 結(jié)

由于VEGF作為有效的促有絲分裂原，目前，以VEGF為靶點(diǎn)，醫(yī)藥研究向兩個(gè)方向跨步發(fā)展：通過抑制VEGF作用機(jī)制的腫瘤治療藥物，以及通過對(duì)人體VEGF濃度的測(cè)定，為疾病的監(jiān)測(cè)和健康篩查提供依據(jù)。目前關(guān)于此類治療的效果還有待進(jìn)一步研究。

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