徐洪全

(1.延邊大學醫(yī)學院人體解剖與組織胚胎學教研部,吉林 延吉 133002;2.吉化集團公司總醫(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，具有較強的促進血管內(nèi)皮細胞生長和遷移、增加血管通透性、促進血管構(gòu)建等的生物學功能[1-2]，在促進單核細胞、血管平滑肌細胞趨化、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個外顯子和7個內(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個氨基酸。抗血管生成亞型家族包括VEGF(165)b、VEGF(121)b、VEGF(145)b、VEGF(183)b和VEGF(189)b，分別含165、121、145、183、189個氨基酸。不同亞型的VEGF生物學功能不同，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，并能抑制腫瘤細胞生長。

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傳導途徑。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)皮細胞上表達的生物學作用。機體內(nèi)不同細胞表面的VEGFR1與VEGF結(jié)合后發(fā)揮不同的生物學作用，如增加血管平滑肌細胞對基質(zhì)金屬蛋白酶的表達、趨化單核細胞、促進血管分支的形成等。有的組織或細胞中的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)揮介導內(nèi)皮細胞有絲分裂、增加微血管通透性等生物學作用。研究證實，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)皮細胞，但新形成的血管結(jié)構(gòu)紊亂，新生細胞分布異常[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的過表達能夠引起小鼠體內(nèi)發(fā)生血管過度增加、擴張及易于出血的傾向；NRP1與VEGF2若能共同表達于血管內(nèi)皮細胞表面，VEGF(165)與VEGF2受體的結(jié)合力將大大增強，VEGF(165)所介導的趨化作用也將明顯增強[7]。NRP1還具有促進造血的生物學作用[8]。

1.3 VEGF及其受體的表達調(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：病理狀態(tài)下的缺氧能夠誘導VEGF mRNA表達增加?；蚪M學研究證實，VEGF的缺氧相關(guān)反應(yīng)元件位于基因上游，結(jié)合區(qū)與缺氧誘導因子相同?；A(chǔ)研究證實，缺氧(急性/慢性)能夠引起鼠類肺血管上皮細胞VEGFR1、VEGFR2表達上調(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表達的作用。多種細胞因子及生長因子(TNF-α、TGF-α、TGF-β、PDGF、FGF-4、IL-1、IL-6、IGFs-1等)對VEGF及其受體的表達也發(fā)揮積極的作用，可上調(diào)VEGF mRNA的合成，或促進VEGF釋放量的增加。已經(jīng)證實，低血糖狀態(tài)能夠上調(diào)牛視網(wǎng)膜色素上皮細胞VEGF的表達；胰島素可增加大鼠心肌細胞上VEGF的表達，使血管內(nèi)皮細胞表達VEGF增加，但對VEGFR的表達無明顯影響。研究發(fā)現(xiàn)[9]，缺氧可導致大鼠視網(wǎng)膜發(fā)生病變，引起大鼠視網(wǎng)膜毛細血管內(nèi)皮細胞表達色素上皮衍生因子水平增加，進而發(fā)揮抑制VEGF與相應(yīng)受體結(jié)合的生物學效應(yīng)。在體外實驗中得到證實，色素上皮衍生因子能與VEGF競爭性結(jié)合VEGFR2；VEGF能夠顯著下調(diào)色素上皮衍生因子在視網(wǎng)膜上皮細胞中的表達[10]。

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

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

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

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

2 VEGF的生物學作用

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，VEGF能夠通過誘導微血管內(nèi)皮細胞侵入膠原，形成毛細血管結(jié)構(gòu)，進而有效促進血管形成；VEGF還可以誘導植入膠原的大鼠主動脈弓發(fā)生顯著的血管反應(yīng)。有時，VEGF還能誘導小鼠淋巴管的形成。另有研究發(fā)現(xiàn)，VEGF對視網(wǎng)膜色素膜細胞、胰腺導管細胞存在明顯的促進有絲分裂作用；VEGF還可刺激肺泡上皮細胞對表明活性物質(zhì)的分泌；在哺乳動物的毛發(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)皮細胞的有效存活因子，能抑制內(nèi)皮細胞凋亡，誘導抗凋亡蛋白(Bcl-2、A1,X連鎖凋亡抑制蛋白,存活素等)在內(nèi)皮細胞中的表達。

2.2 VEGF對骨髓細胞和紅細胞的生成作用

VEGF能夠促進單核細胞的趨化與遷移過程，對紅細胞的生成也發(fā)揮積極作用。VEGF能誘導粒細胞-巨噬細胞祖細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，成年大鼠體內(nèi)樹突狀細胞的發(fā)育過程中，VEGF發(fā)揮明顯的負調(diào)控作用，并能增加B淋巴細胞的產(chǎn)生，促進骨髓細胞由不成熟發(fā)育至成熟。

2.3 增加血管通透性和血流動力學效應(yīng)

在體外實驗中，VEGF能夠明顯增加微血管上皮細胞的遷移，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過速、低血壓及心輸出量減低。在相關(guān)人體實驗中，VEGF導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，但具體作用機制尚不清楚。

2.4 改變細胞外基質(zhì)

VEGF能夠誘導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；能夠增加人臍靜脈內(nèi)皮細胞金屬蛋白酶間質(zhì)膠原酶的表達[18]。VEGF還具有誘導骨橋蛋白、血管發(fā)生蛋白表達的生物學作用，參與細胞-基質(zhì)的相互作用，改變細胞外基質(zhì)微環(huán)境，使其更易于血管生長。

2.5 上調(diào)ICAM-1基因表達

研究證實，VEGF能明顯增加視網(wǎng)膜血管上皮細胞中ICAM-1 mRNA和蛋白質(zhì)的表達，促進VCAM-1和ICAM-1在內(nèi)皮細胞中的表達。體外實驗證實，牛視網(wǎng)膜內(nèi)皮細胞的培養(yǎng)基中加入VEGF能夠增加單核細胞的黏附作用及ICAM-1的表達水平，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[19]。

2.6 增加葡萄糖轉(zhuǎn)運

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

2.7 恢復心肌的功能與活力

有研究證實，當糖尿病引起大血管病變發(fā)生時，VEGF表達急劇增加，促進了冠狀動脈硬化晚期側(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。研究還發(fā)現(xiàn)此類患者外周血單核細胞VEGF表達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，醫(yī)藥研究向兩個方向跨步發(fā)展：通過抑制VEGF作用機制的腫瘤治療藥物，以及通過對人體VEGF濃度的測定，為疾病的監(jiān)測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一步研究。

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