孫 俊，余 歡，黃守約

（上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院眼科，上海 200025）

血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）是一種通過二硫鍵結(jié)合的同型二聚體糖蛋白，因其具有誘導(dǎo)血管形成、增加血管通透性、調(diào)節(jié)淋巴管生成和促進神經(jīng)發(fā)生并保護神經(jīng)等多種作用，已成為了目前心血管、腫瘤、神經(jīng)系統(tǒng)和眼科等領(lǐng)域的研究熱點[1]。青光眼是以視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞（retinal ganglion cell,RGC）變性及典型的視盤改變?yōu)樘卣鞯耐诵行砸暽窠?jīng)病變，病理性高眼壓為其主要危險因素，最終將導(dǎo)致不可逆性眼盲。

2015年的研究報道顯示，我國罹患青光眼的人數(shù)約為1 312 萬，預(yù)計到2050年，患者人數(shù)將增長到約2 516 萬，嚴(yán)重?fù)p害人群的健康，并顯著增加了公共衛(wèi)生成本和社會經(jīng)濟負(fù)擔(dān)[2]。

青光眼的發(fā)病機制可能涉及眼壓的增高、供血不足、組織缺氧、氧化應(yīng)激、神經(jīng)膠質(zhì)細胞的免疫應(yīng)答及自噬相關(guān)機制，但仍尚未完全闡明[3]。采用藥物、激光和手術(shù)等方式控制眼壓，是目前臨床僅有的可有效延緩青光眼病程進展的方法，但仍有很多患者，即使眼壓控制良好，其青光眼視神經(jīng)病變導(dǎo)致的視覺功能惡化也無法減緩。可見，視神經(jīng)保護策略一直是青光眼治療中的重點和難點。近年來，體外實驗及動物實驗研究發(fā)現(xiàn)，VEGF 可維持軸突運輸、抑制炎癥反應(yīng)和減輕氧化應(yīng)激等，從而抑制青光眼動物模型中的RGC 凋亡，提示VEGF 可能具有視神經(jīng)保護作用，表明其在青光眼治療領(lǐng)域有一定的應(yīng)用潛力。本文總結(jié)近年來國內(nèi)外關(guān)于VEGF 對青光眼的神經(jīng)保護作用的研究進展及相關(guān)背景，旨在為基礎(chǔ)和臨床研究提供參考。

VEGF 的分類和功能

一、VEGF 分類

1983年，Senger 在培養(yǎng)有豚鼠腫瘤細胞系的培養(yǎng)液中發(fā)現(xiàn)一種能強力誘導(dǎo)血管生成的物質(zhì)，并將其命名為血管通透因子。1989年，F(xiàn)errara 等[4]從牛垂體濾泡細胞中分離了一種促有絲分裂的肝素結(jié)合蛋白，命名為VEGF。cDNA 和蛋白質(zhì)序列分析結(jié)果顯示，血管通透因子與VEGF 是同一種物質(zhì)。目前已發(fā)現(xiàn)的VEGF 家族成員包括VEGF-A、VEGF-B、VEGF-C、VEGF-D、胎盤生長因子（placenta growth factor，PIGF）、VEGF-E（由副痘病毒屬基因編碼）和VEGF-F（在蛇毒中發(fā)現(xiàn)）[5]。

VEGF 可與血管內(nèi)皮生長因子受體（vascular endothelial growth factor receptor，VEGFR）特異性結(jié)合而發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)。VEGFR 包括其同源受體酪氨酸激酶受體（VEGFR-1、VEGFR-2、VEGFR-3）、神經(jīng)纖毛蛋白（Neuropilin，NRP）-1 和NRP-2，及非酪氨酸激酶受體（硫酸乙酰肝素和整聯(lián)蛋白）。

二、VEGF 家族成員及功能

1.VEGF-A：在很多文獻中，VEGF-A 也被直接稱為VEGF[6]，其在生理性和病理性血管生成過程中占主導(dǎo)地位。根據(jù)轉(zhuǎn)錄過程中外顯子剪接的不同，VEGF-A 被分為VEGFA 121、VEGF-A 165、VEGF-A 189 和VEGF-A 206 等多種亞型[1]，這些亞型間的主要區(qū)別為它們與肝素的結(jié)合能力不同。VEGF-A 可與VEGFR-1、VEGFR-2 結(jié)合。VEGFR-1 與VEGF-A 結(jié)合后，可增強炎癥細胞（巨噬細胞等）的吸引和遷移。與VEGFR-1 相比，VEGFR-2 與VEGF-A 的親和力較低，但其與VEGF-A 結(jié)合后的血管生成作用約為VEGFR-1 與VEGF-A 結(jié)合后的10 倍，因此VEGFR-2 其實是主要的信號受體。VEGFR-2 主要在血管內(nèi)皮細胞中表達，促進內(nèi)皮細胞增殖、遷移和血管生成。

2.VEGF-B 和PIGF：VEGF-B 和PIGF 只能特異性結(jié)合VEGFR-1。VEGF-B 在血管生成調(diào)節(jié)方面的作用不大，其在維持心肌和冠狀動脈系統(tǒng)正常功能方面發(fā)揮重要作用。近年來有研究發(fā)現(xiàn)，VEGF-B 能直接作用于神經(jīng)元，通過抗氧化應(yīng)激發(fā)揮神經(jīng)保護作用[7]。PIGF 則可直接與VEGFR-1 結(jié)合，也能以置換VEGF-A 和形成PIGF/VEGF-A 復(fù)合物的形式影響內(nèi)皮細胞的生長、遷移和存活[8]。

3.VEGF-C 和VEGF-D：VEGF-C、VEGF-D 與VEGFR-3、NRP-2 親和力高，因此它們組成VEGF-C/D-VEGFR3/NRP2軸，可調(diào)節(jié)費林蛋白酶、接觸蛋白1 和趨化因子受體4 等信號分子產(chǎn)生級聯(lián)效應(yīng)，在淋巴管生成和腫瘤細胞的淋巴轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用[9]。施萊姆管的發(fā)育及其屏障結(jié)構(gòu)和功能的完整性都依靠VEGF-C/VEGFR3 的誘導(dǎo)和維持，是房水流出通道發(fā)生、發(fā)育的關(guān)鍵因素，與眼壓高低密切相關(guān)[10]。

VEGF 在青光眼患者中的視神經(jīng)保護作用機制

青光眼視神經(jīng)損害的機制尚未完全闡明，眼壓升高、視神經(jīng)頭的供血不足和神經(jīng)退行性變是目前的主流學(xué)說[11]，其機制也涉及視神經(jīng)軸突運輸障礙、內(nèi)源性和外源性凋亡信號通路的激活、線粒體功能障礙、氧化應(yīng)激和神經(jīng)炎癥等[3]。

一、促神經(jīng)發(fā)生及促血管生成

關(guān)于VEGF 神經(jīng)保護機制的研究目前集中于其通過增加血流灌注以促進神經(jīng)細胞存活、抑制細胞凋亡和促進神經(jīng)再生等方面，在神經(jīng)系統(tǒng)疾病和眼部疾病的相關(guān)研究中均有體現(xiàn)[12]。VEGF 可直接作用于視神經(jīng)元，刺激神經(jīng)干細胞增殖并促進神經(jīng)發(fā)生[13]，也可通過促血管生成作用間接促進神經(jīng)發(fā)生。在神經(jīng)損傷的病理情況下，巨噬細胞可遷移到軸突間隙中，分泌VEGF 誘導(dǎo)血管形成，從而使施萬細胞（Schwann cell）能利用這些血管遷移到軸突間隙中，實現(xiàn)軸突再生[14]。在人眼內(nèi)，血管內(nèi)皮細胞、周細胞、視網(wǎng)膜神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細胞、米勒細胞、小膠質(zhì)細胞、視網(wǎng)膜色素上皮細胞和睫狀體非色素上皮細胞均能產(chǎn)生VEGF[1,15]。目前的研究認(rèn)為，VEGF 一般局限于其產(chǎn)生的部位發(fā)揮作用，而不會擴散到其他部位[16-19]。

二、VEGF-A 可維持視神經(jīng)軸突運輸來保護視神經(jīng)

RGC 凋亡是青光眼發(fā)病機制中公認(rèn)的病理基礎(chǔ)。RGC的細胞體位于內(nèi)側(cè)視網(wǎng)膜，軸突位于視神經(jīng)中。VEGF 可維持軸突運輸、抑制炎癥反應(yīng)和減輕氧化應(yīng)激等來抑制青光眼動物模型中的RGC 凋亡，達到對青光眼動物的視神經(jīng)保護作用。張水華等[17]發(fā)現(xiàn)，視神經(jīng)擠壓傷小鼠模型中視網(wǎng)膜組織的內(nèi)源性VEGF 表達增多，且在玻璃體腔內(nèi)注射重組人VEGF 治療后，存活的RGC 數(shù)量可顯著增加，提示VEGF 對受損的小鼠視神經(jīng)具有保護作用。內(nèi)源性VEGF-A 能抑制青光眼RGC 的凋亡[18]。Nishijima 等[19]的研究則發(fā)現(xiàn)，補充外源性VEGF-A 亦能有效抵抗缺血-再灌注損傷導(dǎo)致的視網(wǎng)膜神經(jīng)元凋亡，而在玻璃體腔注射抗VEGF 藥物后，RGC 數(shù)量隨VEGF 濃度的降低而減少，且呈劑量依賴性，神經(jīng)元軸突運輸?shù)慕M成及VEGF-A 的作用如下。

1.神經(jīng)元軸突運輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)組成和功能：神經(jīng)元軸突運輸包括微管、馬達蛋白和運輸?shù)纳窠?jīng)營養(yǎng)物質(zhì)[20]。微管是道路，馬達蛋白則是運載物質(zhì)的交通工具。馬達蛋白分為兩類，一類是負(fù)責(zé)將細胞器、囊泡等從神經(jīng)元胞體運往軸突末端，即參與順向軸突運輸過程的驅(qū)動蛋白家族；另一類是負(fù)責(zé)將物質(zhì)從軸突末端運往神經(jīng)元胞體，即參與逆向軸突運輸過程的動力蛋白[21]。微管異常的原因包括年齡等因素導(dǎo)致的微管數(shù)量減少，以及Tau 樣蛋白和α-synuclein 突觸前蛋白等導(dǎo)致的微管裝配解離失衡。微管、馬達蛋白或運輸?shù)纳窠?jīng)營養(yǎng)物質(zhì)異常均可影響正常的軸突運輸，從而損害正常神經(jīng)功能。

2.VEGF-A 維持生理性軸突運輸：神經(jīng)元軸突運輸障礙是青光眼疾病進程中的早期病理改變，其先發(fā)生于遠端軸突終止的上丘，再逐漸向近端發(fā)展[22]。Foxton 等[23]研究發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用抗VEGF 藥物可導(dǎo)致部分軸突運輸能力喪失，該作用發(fā)生于RGC 數(shù)量減少前。楊平等[24]發(fā)現(xiàn)，VEGF 可以由神經(jīng)元囊泡釋放，與驅(qū)動蛋白1B 結(jié)合后實現(xiàn)順行軸突運輸，發(fā)揮維持神經(jīng)元活性和促進軸突生長的作用。因此，VEGF-A 在細胞的正常生理機制中可能起著維持突觸結(jié)構(gòu)和軸突運輸功能的作用。

（1）調(diào)節(jié)P38/熱休克蛋白27（heat shock protein 27，Hsp27）維持軸突運輸：結(jié)合VEGF-A 后，VEGFR-2 會自磷酸化，其中一個自磷酸化位點結(jié)合cdc42,調(diào)節(jié)下游的P38 和Hsp27 信號通路，從而影響到軸突運輸。Foxton 等[23]發(fā)現(xiàn)，小鼠玻璃體腔注射抗VEGF 藥物后，磷酸化的p38 和Hsp27在整個內(nèi)層視網(wǎng)膜的表達顯著增多。p38 是絲裂原激活蛋白激酶家族中的一員，在青光眼動物模型的視網(wǎng)膜中，特別是RGC 中表達增多，如其在大鼠青光眼模型增中加了2～3 倍，在小鼠青光眼模型中則增加約3 倍[25]。Hsp27 是熱休克蛋白家族的一員，通常被認(rèn)為具有維持蛋白穩(wěn)態(tài)、抗細胞凋亡和神經(jīng)保護的作用。但研究發(fā)現(xiàn)，向大鼠眼部玻璃體內(nèi)注射Hsp27 能導(dǎo)致RGC及其軸突變性，提示Hsp27 參與了青光眼的發(fā)病[26]。

（2）調(diào)節(jié)磷酸肌醇-3 激酶/蛋白激酶信號通路促進軸突生長：VEGF-A/VEGFR-2 復(fù)合物可以結(jié)合Src 蛋白和Src 同源蛋白β，從而激活下游的磷酸肌醇-3 激酶/蛋白激酶信號通路。該信號通路能抑制bcl 相關(guān)死亡蛋白質(zhì)和胱天蛋白酶9，從而抑制青光眼模型中RGC 的凋亡，同時也能激活內(nèi)皮型一氧化氮合酶和叉頭框蛋白O1，促進細胞存活和軸突生長[27-28]。Shen 等[18]設(shè)計了2 種新的VEGF 變異體——eVEGF-38 和eVEGF-53，其能上調(diào)NRP-1 和微管相關(guān)蛋白質(zhì)1B 等基因表達，促使RGC 軸突增長約12 倍，同時也能提高胚胎干細胞向RGC 轉(zhuǎn)化的效率，有望成為RGC 和視神經(jīng)損傷的潛在治療方法。

關(guān)于VEGF-A 在視神經(jīng)軸突運輸中的作用及其相關(guān)信號通路的具體調(diào)節(jié)機制，目前尚未完全明確，需要進一步行更詳盡和深入的研究。

三、VEGF-B 保護視神經(jīng)的作用機制

1.抑制細胞凋亡：線粒體功能障礙、蛋白質(zhì)折疊異常以及蛋白酶體降解系統(tǒng)的缺陷等因素均可導(dǎo)致活性氧水平升高，并進一步通過DNA 損傷和蛋白質(zhì)修飾等方式促使RGC凋亡[29]，而在青光眼動物模型中應(yīng)用葉黃素和玉米黃素等抗氧化劑能，減輕高眼壓引起的視網(wǎng)膜損傷[30]。Li 等[31]在視神經(jīng)擠壓損傷小鼠模型中觀察到內(nèi)源性VEGF-B 表達增多，并進一步在視神經(jīng)擠壓損傷、N-甲基天冬氨酸誘導(dǎo)的視網(wǎng)膜損傷和腦缺血中風(fēng)的動物模型中，應(yīng)用外源性VEGF-B 補充治療，結(jié)果發(fā)現(xiàn)VEGF-B 可與VEGFR1 結(jié)合，從而抑制唯BH3蛋白基因和其他凋亡相關(guān)基因的表達，進而抑制神經(jīng)元的凋亡。其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)唯BH3 蛋白，是Bcl-2 蛋白家族中的一類僅含有BH3 同源區(qū)域的促凋亡分子，是啟動細胞凋亡的關(guān)鍵上游調(diào)節(jié)因子，其活性主要在轉(zhuǎn)錄水平上調(diào)節(jié)[32]。

2.上調(diào)關(guān)鍵抗氧化基因：導(dǎo)致青光眼RGC 死亡的機制復(fù)雜多樣，由活性氧與抗氧化劑之間的失衡引起的氧化應(yīng)激是其中的關(guān)鍵因素之一。VEGF-B 可上調(diào)的抗氧化基因，包括谷胱甘肽過氧化酶、家族、超氧化物歧化酶、硫氧還原蛋白過氧化物酶類、硫氧還蛋白還原酶家族和含MYND 結(jié)構(gòu)域的鋅指蛋白17 等[7]。VEGF-B 能上調(diào)這些重要抗氧化基因的表達水平，保護RGC 免受氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的損傷。

VEGF 相關(guān)青光眼研究的內(nèi)容及方向展望

青光眼是多因素、多機制共同作用引起的視神經(jīng)退行性疾病，其導(dǎo)致視神經(jīng)損傷的機制可能涉及眼壓增高、血液循環(huán)不足、組織缺氧、神經(jīng)營養(yǎng)物質(zhì)的丟失、興奮性中毒、氧化應(yīng)激、神經(jīng)膠質(zhì)細胞的免疫應(yīng)答及自噬相關(guān)機制等。VEGF對青光眼的視神經(jīng)保護作用即是對青光眼病程中視神經(jīng)損害相關(guān)綜合因素的拮抗，上述機制均有待進一步的研究。

一、VEGF 與缺氧刺激間的關(guān)系

生理情況下，VEGF 呈低水平表達，而低氧等刺激因素可誘導(dǎo)缺氧誘導(dǎo)因子1α及其下游靶基因（一氧化氮合酶等）的轉(zhuǎn)錄激活，從而提高VEGF 表達水平，以改善氧氣和營養(yǎng)供應(yīng)[33]。RGC 等神經(jīng)元在缺氧時可分泌堿性成纖維細胞生長因子和血小板源性生長因子等，調(diào)節(jié)VEGF 的分泌，從而刺激血管生長，以滿足組織的代謝需求，并實現(xiàn)內(nèi)環(huán)境平衡。缺氧是青光眼發(fā)病機制中的一個重要環(huán)節(jié)，因此有理由相信在青光眼病理狀態(tài)下，VEGF 的表達水平會受到缺氧因素誘導(dǎo)而增加，但是否會同時加強引入VEGF 的視神經(jīng)保護功能尚不明確，需待進一步研究明確。

二、VEGF 與小膠質(zhì)細胞間的關(guān)系

在青光眼等慢性神經(jīng)炎癥性病變中，小膠質(zhì)細胞的激活通常被認(rèn)為是有害的，因其具有促炎作用。目前已知的研究一般公認(rèn)，小膠質(zhì)細胞的激活發(fā)生在青光眼RGC 損傷之前,其激活后造成RGC 損傷的機制可能包括促炎因子的釋放、氧化應(yīng)激、多種補體分子表達升高等[34]。VEGF 能與小膠質(zhì)細胞上的VEGFR 特異性結(jié)合，從而激活小膠質(zhì)細胞，神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細胞表面亦分布有VEGFR，且神經(jīng)細胞自身便具有合成VEGF 的功能。小膠質(zhì)細胞分泌的腫瘤壞死因子α 則能夠增加VEGF 的表達，也能通過p38 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑、c-Jun 氨基末端激酶和核因子κB 發(fā)揮促炎和增加血管生成活性的作用[35]。小膠質(zhì)細胞分泌的白細胞介素（interleukin，IL）-1β 也可經(jīng)Src 蛋白依賴性途徑和絲裂原激活蛋白激酶、胞外信號調(diào)節(jié)激酶信號途徑誘導(dǎo)VEGF 表達上調(diào)，而VEGF 和IL-1β 均能促血管生成和血管通透性增加[36]。另外，也有研究報道，小膠質(zhì)細胞直接產(chǎn)生的VEGF-B 能激活星形膠質(zhì)細胞上的VEGFR-1，從而促進神經(jīng)炎癥的發(fā)生、發(fā)展[37]。上述研究結(jié)果提示，VEGF 極有可能通過小膠質(zhì)細胞間接參與了青光眼視神經(jīng)病變的進程，但其具體機制如何，有待未來進行深入的研究發(fā)掘。

結(jié) 語

盡管VEGF 的神經(jīng)保護作用在多種動物模型中得以驗證，但在青光眼領(lǐng)域的相關(guān)研究成果很少，且目前研究局限于VEGF-A 和VEGF-B，仍需大量基礎(chǔ)實驗探究青光眼動物模型中VEGF 的神經(jīng)保護作用機制?？紤]到VEGF 是一個具有多重功能的生長因子，其有促進新生血管生成和血管通透性增加等的作用不容忽視，如何在特異性地發(fā)揮其神經(jīng)保護作用的同時，弱化其促血管生成功能，仍需要進行大量實驗研究探索。相比其他VEGF 家族成員，VEGF-B 的血管生成作用更弱，可能有望作為該研究方向的潛在突破口。

目前，直接阻斷VEGF 作用的抗VEGF 藥物，如雷珠單抗、康柏西普和阿柏西普等已，廣泛應(yīng)用于新生血管性年齡相關(guān)性黃斑變性、糖尿病視網(wǎng)膜病和新生血管性青光眼等眼科疾病的治療。部分研究發(fā)現(xiàn)，接受抗VEGF 藥物治療后患者存在持續(xù)性高眼壓、視神經(jīng)損害等病理現(xiàn)象，但抗VEGF 藥物的安全性仍被大部分臨床醫(yī)師認(rèn)可[15,38]。如未來以VEGF 作為神經(jīng)保護因子應(yīng)用于臨床眼科疾病的治療，將會對眼科醫(yī)師對疾病機制的理解和藥物使用指征的把握提出更高的要求，需在臨床實踐中進一步完善和提高。隨著更詳盡和深入的研究，相信VEGF 未來能夠在青光眼的視神經(jīng)保護治療領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。