血管内皮生长因子在缺血性脑卒中的研究进展

杨 赫(综述)，唐 强(审校)

(1.黑龙江中医药大学，哈尔滨 150040； 2.黑龙江中医药大学附属第二医院康复中心，哈尔滨 150001)

血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)自1983年首次由Senger等发现就被命名为血管通透因子，是两条单链链接而成的二聚体糖蛋白，能够自发地与肝素结合使血管内皮细胞产生有丝分裂并诱使血管生成，具有增强内皮细胞通透性、神经保护作用、促进血管内皮细胞增殖分化的作用[1]。30多年来，VEGF调控血管生成的作用是炙手可热的研究课题，新血管的生长和成熟是一个非常复杂的过程，其与肿瘤生长、转移和炎性反应关系密切，如中耳胆脂瘤、喉癌、鼻咽癌、胆管癌、乳腺癌等。因此，VEGF常被作为血管内皮细胞必不可少的促生因子。

1 VEGF及其受体的概况

1.1VEGF和同源异构体的结构特征 VEGF家族包括6种不同的同源二聚体蛋白，即VEGF-A、B、C、D、E以及胎盘生长因子[2]。人类VEGF编码基因定位于染色体6p21.3,编码区约含有14 kb。由于外显子剪切的不同构成多种亚型，包括VEGF(121)、VEGF(165)、VEGF(189)和VEGF(206)，分别含有121,165,189,206个氨基酸；还有较少见的变异亚型，如VEGF(145)、VEGF(183)和VEGF(162)构成血管生成亚型家族[VEGF(XXX)]。VEGF(165)b、VEGF(121)b、VEGF(145)b、VEGF(183)b和VEGF(189)b[3]构成抗血管生成亚型家族[VEGF(XXX)b]。各亚型都以二聚体的形式被分泌出来。VEGF(165)具有肝素结合活性,VEGF(121)不能与肝素结合。VEGF(183)在组织内广泛分布。

1.2VEGF受体 VEGF的产生方式有两种：一种是旁分泌；另一种是自分泌[4]。必须与对应的受体结合引起受体自身磷酸化，激活丝裂原活化的蛋白激酶，诱导内皮细胞的增殖才能产生促进血管生成的效应，VEGF-A、VEGF-B、胎盘生长因子与血管内皮生长因子受体(vascular endothelial growth factor receptor，VEGFR)1结合；VEGF-A、VEGF-E与VEGFR-2结合；VEGF-C，VEGF-D既能与VEGFR-2结合也能与VEGFR-3结合，然而其结合效率远低于与VEGFR-3的结合效率[5]。VEGF是经由蛋白激酶/磷酸肌醇3-激酶/丝裂原活化蛋白激酶等信号通路与VEGFR-1、VEGFR-2结合发挥促进内皮细胞增殖、迁移和侵袭的作用。VEGFR-1对游离的单核细胞和巨噬细胞具有正调节作用，但对VEGFR-2的信号传递则起着双向调控作用。与VEGFR-2相比，VEGFR-1竞争性结合VEGF的能力更强；VEGFR-3可调控淋巴管内皮细胞的生长和功能。

2 VEGF的生物特性

2.1增加血管通透性 VEGF是迄今最强的可增加血管通透性的物质之一，在浓度不足每升纳摩尔的水平即可发挥作用，为组胺作用强度的5万倍。VEGF主要通过增加内皮细胞的间隙调控细胞通透性，一方面通过激活组织分泌降解酶，类似基质金属蛋白酶类，酶解微小血管，削弱血管壁完整性；另一方面，凭借增加独立的微血管水流传导系数，迫使Ca2+内流使微血管渗透性增加，特别是微小静脉的渗透性增高[6]。Levy等[7]将VEGF注射于动物局部心肌后观察到小囊泡器的功能增强，提示VEGF可能通过开启小囊泡器之间窗口的调节而达到增加血管通透性的目的。

2.2促进血管生成 VEGF作为重要的有丝分裂原是血管生成过程不可或缺的。VEGF与其特有的受体进行匹配式结合在内皮细胞表面激活细胞内的酪氨酸致活酶引发多重下游信号促使血管生成[8]。VEGFR-2介导了微血管一系列活动，包括管壁通透性，内皮细胞增生、浸润、迁移及重构[9]。有报道描述，VEGFR调节血管幼芽形成，参与调节血管出芽与迁移[10]。大脑中动脉闭塞后2～14 d缺血边缘区的VEGF表达呈现出一种逐步增加的态势，故此新生血管可存活 7～28 d[11]。Sun等[12]证明，局灶性脑缺血后7～28 d给予纹状体的VEGF治疗组缺血半暗带血管性血友病因子阳性血管密度增加。

2.3神经保护作用 当发生缺血损伤时，脑内VEGF的表达水平显著上调以产生脑保护效应[13-14]。人们普遍认为，VEGF通过外周和脑神经元细胞甚至胶质细胞来表达，越来越多的线索提示其在中枢神经系统和周围神经系统指挥血管化的作用也十分重要。VEGF刺激一些神经元来保护神经营养活动，包括增殖星形胶质细胞、施万细胞、小胶质细胞、皮质神经元；保护海马、皮质，多巴胺和周边的感觉神经元以及一些由缺氧所导致神经细胞株细胞死亡；免受血清回撤或兴奋毒性刺激影响[15]。

2.4促进内皮细胞的增殖 VEGF可以诱导内皮细胞表达整合αvβ3、αvβ5及其配体，以此介导内皮细胞产生酶和分子，促使内皮细胞繁殖和增生[16]。来自日本的一项研究表明，促血管生成因子VEGF除了使内皮细胞增殖外还趋化着微血管密度的表达[17]。Ohno-Matsui等[18]利用转基因小鼠模型观察到不论血管床发育成熟与否，VEGF的表达增加均可导致血管形成。

3 VEGF对缺血性脑卒中的治疗作用

3.1保护神经元 VEGF刺激轴突的生长并且提高体外培养小鼠的上颈椎和背根神经节的生存[19-20]。VEGF增强了离体器官内培养的中脑神经元存活[21]。Hao等[22]研究认为，神经细胞营养应激下VEGF及受体(VEGFR-1、VEGFR-2、神经纤毛蛋白1)表达有所增加，同时增强VEGFR-2的磷酸化水平。此外，VEGF可以抑制胱天蛋白酶3的活化，降低神经元的凋亡，减轻轴突变性[23]。

3.2促进新生血管形成 VEGF可以促进缺血区侧支循环的建立，增加缺血组织的血液供应,改善其缺血状况。黄越芳等[24]对新生大鼠缺血缺氧脑病模型研究，可见模型组的梗死灶周围脑组织神经元胞质中VEGF表达显著；模型组梗死灶周围毛细血管密度从第3日开始显著多于假手术组；到第7日达到高峰；VEGF在不同的中枢神经系统疾病实验模型中的血管新生作用最强，局灶性脑缺血治疗作用最明显[25]。一项多中心二期80例冠状动脉缺血患者双盲试验证实，VEGF基因治疗有良好的抗心肌缺血作用，改善了左心室功能和临床症状[26]。

3.3增强血管通透性 VEGF使微血管系统呈现高渗透性令大分子循环，此种效能大约是组胺的50 000倍[27]。体现在小鼠短暂性局灶性脑缺血再灌注模型梗死区有脑水肿[28]。其他一些实验可证实，把含有VEGF的药物注入脑表面会不同程度地降低脑水肿和减小梗死体积[29]。

3.4抑制细胞凋亡 VEGF参与调节生理和某些病理条件下的细胞数，拮抗细胞凋亡同时刺激内皮细胞增殖。研究结果表明，VEGF阻碍了胱天蛋白酶3 mRNA的表达，抑制其活化[30]且VEGF可通过多个信号通路诱导抗凋亡基因及蛋白逆转细胞凋亡[31]。

3.5参与脑内葡萄糖转运 当大脑缺血、缺氧时导致葡萄糖向大脑转输失败，启动了一系列应激反应，VEGF mRNA激活参与葡萄糖摄取和糖酵解过程[32-33]。维持脑内血糖的水平，以达到调节血糖水平、血管新生及神经保护的作用。

4 问题与展望

缺血性卒中的发生、发展、康复与VEGF有天然不可分割的关系，随着对VEGF及VEGFR结构和功能等方面的深入研究，可以预见以 VEGF为靶点治疗缺血性卒中策略将是今后亟需解决的问题。并有望成为今后人类攻克缺血性脑卒中这一课题的突破口。这不仅有助于研发新的药物，而且可以指导临床用药，提高临床疗效。

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