血管通透因子对疾病调控的研究进展

徐洪全

(1.延边大学医学院人体解剖与组织胚胎学教研部,吉林 延吉 133002;2.吉化集团公司总医院，吉林 吉林 132000)

血管通透性因子(vascular permeability factor，VPF)又称血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)，属于分泌性糖蛋白。最初发现于1983年，具有较强的促进血管内皮细胞生长和迁移、增加血管通透性、促进血管构建等的生物学功能[1-2]，在促进单核细胞、血管平滑肌细胞趋化、移行方面也发挥积极作用。因此，在某些增殖性疾病的发生发展中，VEGF可发挥一定的生物学作用[3-4]。

1 VEGF的结构

1.1 VEGF基因与亚型

人类的VEGF基因定位于6p21.3染色体，由8个外显子和7个内含子组成。不同亚型的VEGF共同组成血管生成亚型、抗血管生成亚型家族，均为二聚体形式。不同亚型的VEGF外显子剪切的形式不同，所含氨基酸数目也不同。研究表明，VEGF家族存在于正常的组织、角膜、晶状体、巩膜、视网膜、虹膜和玻璃体液中。

血管生成亚型家族包括VEGF(121)、VEGF(165)、VEGF(189)和VEGF(206)，分别含121、165、189、206个氨基酸。抗血管生成亚型家族包括VEGF(165)b、VEGF(121)b、VEGF(145)b、VEGF(183)b和VEGF(189)b，分别含165、121、145、183、189个氨基酸。不同亚型的VEGF生物学功能不同，如VEGF(165)能通过自身结构中的肝素结合结构域，与肝素结合；VEGF(121)则没有该功能；VEGF(183)广泛分布于组织内，而VEGF(189)和VEGF(206)仅存在与细胞外基质中；VEGF(165)b可显著抑制视网膜新生血管形成，并能抑制肿瘤细胞生长。

1.2 VEGF受体的结构与功能

VEGF受体(VEGFR)有两种亚型，分别为VEGFR1和VEGFR2，分别具有不同的信号传导途径。VEGFR1与VEGF结合力最高，结合后发挥上调组织因子、纤维蛋白酶原激活剂及其抑制物在内皮细胞上表达的生物学作用。机体内不同细胞表面的VEGFR1与VEGF结合后发挥不同的生物学作用，如增加血管平滑肌细胞对基质金属蛋白酶的表达、趋化单核细胞、促进血管分支的形成等。有的组织或细胞中的VEGFR1与VEGF相结合后还可发挥抑制VEGF有丝分裂的负性调节作用。VEGFR2也属于VEGF的高亲和力受体，与VEGFR1不同的是，VEGFR2与VEGF相结合后能够发挥介导内皮细胞有丝分裂、增加微血管通透性等生物学作用。研究证实，敲除VEGFR2基因的小鼠无血管再形成现象[5]；而敲除VEGFR1基因的小鼠虽然可以形成血管内皮细胞，但新形成的血管结构紊乱，新生细胞分布异常[6]。

Neuropilin-1(NRP1)与Neuropilin-2(NRP2)也为VEGF受体，NRP1能结合VEGR(165)，是一种分子量(1.2～1.3)×106的糖蛋白。相关基础研究结果显示，NRP1的过表达能够引起小鼠体内发生血管过度增加、扩张及易于出血的倾向；NRP1与VEGF2若能共同表达于血管内皮细胞表面，VEGF(165)与VEGF2受体的结合力将大大增强，VEGF(165)所介导的趋化作用也将明显增强[7]。NRP1还具有促进造血的生物学作用[8]。

1.3 VEGF及其受体的表达调控

缺氧可发生于多种病理生理情况下，为临床常见症状，研究证实：病理状态下的缺氧能够诱导VEGF mRNA表达增加。基因组学研究证实，VEGF的缺氧相关反应元件位于基因上游，结合区与缺氧诱导因子相同。基础研究证实，缺氧(急性/慢性)能够引起鼠类肺血管上皮细胞VEGFR1、VEGFR2表达上调；组织缺氧后可释放高于正常水平的肾上腺素，发挥上调VEGF表达的作用。多种细胞因子及生长因子(TNF-α、TGF-α、TGF-β、PDGF、FGF-4、IL-1、IL-6、IGFs-1等)对VEGF及其受体的表达也发挥积极的作用，可上调VEGF mRNA的合成，或促进VEGF释放量的增加。已经证实，低血糖状态能够上调牛视网膜色素上皮细胞VEGF的表达；胰岛素可增加大鼠心肌细胞上VEGF的表达，使血管内皮细胞表达VEGF增加，但对VEGFR的表达无明显影响。研究发现[9]，缺氧可导致大鼠视网膜发生病变，引起大鼠视网膜毛细血管内皮细胞表达色素上皮衍生因子水平增加，进而发挥抑制VEGF与相应受体结合的生物学效应。在体外实验中得到证实，色素上皮衍生因子能与VEGF竞争性结合VEGFR2；VEGF能够显著下调色素上皮衍生因子在视网膜上皮细胞中的表达[10]。

除此以外，多种生物学效应分子均可调节VEGR的表达：血管生成素(angiopoietin,Ang)-2能够明显促进VEGF表达增加。研究证实，糖尿病视网膜病变患者，玻璃体内Ang-2浓度与VEGF表达水平呈显著正相关[11]；Ang-1能够调节视网膜上VEGF mRNA的表达趋于正常化[12]；视网膜上皮细胞中的肝配蛋白A1能够抑制VEGF诱导的VEGFR2受体磷酸化，及其信号传导过程[13]；结缔组织生长因子能够促进视网膜上皮细胞中VEGF基因的表达[14]；瘦素、亚砷酸盐等化合物均可增加VEGF的转录，促进VEGF蛋白的表达；内皮素受体拮抗剂能够抑制大鼠视网膜上皮细胞VEGF的表达[15-16]。

VEGF对VEGFR的表达也发挥一定的调节作用。研究证实，VEGF能够上调VEGFR2 mRNA的表达，及细胞表达VEGFR2的水平；bFGF及TGF-β1能够上调内皮细胞表达VEGFR1、VEGFR2水平。某些细胞因子(TNF-α、TGF-β、TGF-α等)能抑制VEGFR2 mRNA的表达。激素对VEGF的表达也存在一定的调节作用，已经证实，促甲状腺激素、促肾上腺皮质激素均能诱导VEGF的表达。体内及体外实验也证实，促性腺激素能够有效诱导VEGF转录；人绒毛膜促性腺激素能够明显增加VEGF mRNA转录和VEGF蛋白水平的表达[17]。在前列腺癌的小鼠动物模型中，阉割后能够引起VEGF mRNA表达下调，进而导致肿瘤组织新生血管形成速度显著降低。有学者的研究证实，雌二醇为VEGF转录的活化因子，能够诱导子宫内膜癌细胞中黄体酮发挥诱导VEGF基因转录的生物学作用。

癌基因与抑癌基因对VEGF表达的调控作用近年来也为学者研究的热点。研究发现ras癌基因突变或扩增、Wnt信号途径突变、raf或src的过度表达等均可引起VEGF表达上调。在小鼠良、恶性肠道肿瘤的动物模型中，环氧合酶2的间质表达能够明显增加前列腺素E2的表达水平，进而诱导VEGF产生及新生血管的形成。

细胞分化与转化对VEGF的表达也发挥一定的调控作用。在3t3前凋亡细胞向凋亡细胞的转变或c2c12肌性细胞的分化的过程中，VEGF mRNA表达存在上调的现象。在嗜铬细胞瘤细胞株PC12向良性类神经元细胞转化过程中，VEGF基因表达存在被明显抑制的现象。

2 VEGF的生物学作用

2.1 促有丝分裂作用

VEGF为有效的促有丝分裂原。体外研究证实，VEGF能够通过诱导微血管内皮细胞侵入胶原，形成毛细血管结构，进而有效促进血管形成；VEGF还可以诱导植入胶原的大鼠主动脉弓发生显著的血管反应。有时，VEGF还能诱导小鼠淋巴管的形成。另有研究发现，VEGF对视网膜色素膜细胞、胰腺导管细胞存在明显的促进有丝分裂作用；VEGF还可刺激肺泡上皮细胞对表明活性物质的分泌；在哺乳动物的毛发生成中，VEGF也发挥有效的促有丝分裂作用。在体外，VEGF也是内皮细胞的有效存活因子，能抑制内皮细胞凋亡，诱导抗凋亡蛋白(Bcl-2、A1,X连锁凋亡抑制蛋白,存活素等)在内皮细胞中的表达。

2.2 VEGF对骨髓细胞和红细胞的生成作用

VEGF能够促进单核细胞的趋化与迁移过程，对红细胞的生成也发挥积极作用。VEGF能诱导粒细胞-巨噬细胞祖细胞的成熟亚型集落形成(在集落刺激因子的作用下)。研究证实，成年大鼠体内树突状细胞的发育过程中，VEGF发挥明显的负调控作用，并能增加B淋巴细胞的产生，促进骨髓细胞由不成熟发育至成熟。

2.3 增加血管通透性和血流动力学效应

在体外实验中，VEGF能够明显增加微血管上皮细胞的迁移，增加微血管的通透性；VEGF水平越高，血管舒张现象越明显。有研究中，给予大鼠静脉注射VEGF后，能够明显引起短暂性的心动过速、低血压及心输出量减低。在相关人体实验中，VEGF导致的低血压呈剂量依赖性。提示VEGF具有维持血压稳定的作用，但具体作用机制尚不清楚。

2.4 改变细胞外基质

VEGF能够诱导丝氨酸蛋白酶尿激酶型和组织型纤维蛋白溶酶原激活剂及其抑制剂1的表达；能够增加人脐静脉内皮细胞金属蛋白酶间质胶原酶的表达[18]。VEGF还具有诱导骨桥蛋白、血管发生蛋白表达的生物学作用，参与细胞-基质的相互作用，改变细胞外基质微环境，使其更易于血管生长。

2.5 上调ICAM-1基因表达

研究证实，VEGF能明显增加视网膜血管上皮细胞中ICAM-1 mRNA和蛋白质的表达，促进VCAM-1和ICAM-1在内皮细胞中的表达。体外实验证实，牛视网膜内皮细胞的培养基中加入VEGF能够增加单核细胞的黏附作用及ICAM-1的表达水平，加入抗-VEGF抗体后的作用则恰恰相反[18]。临床相关研究发现，糖尿病视网膜病变患者玻璃体内VCAM-1水平与VEGF呈显著正相关关系，VEGF受体拮抗剂能够阻断ICAM-1的表达[19]。

2.6 增加葡萄糖转运

VEGF还可增加蛋白激酶C(PKC)介导的视网膜内皮细胞中葡萄糖的转运，这种葡萄糖转运的增加是葡萄糖转运蛋白-1从胞浆向细胞膜位移所致。

2.7 恢复心肌的功能与活力

有研究证实，当糖尿病引起大血管病变发生时，VEGF表达急剧增加，促进了冠状动脉硬化晚期侧枝血管的形成，降低了心肌缺血的程度，有助于心肌功能与活力的恢复。研究还发现此类患者外周血单核细胞VEGF表达增加且与糖尿病显著相关[20]。

3 小 结

由于VEGF作为有效的促有丝分裂原，目前，以VEGF为靶点，医药研究向两个方向跨步发展：通过抑制VEGF作用机制的肿瘤治疗药物，以及通过对人体VEGF浓度的测定，为疾病的监测和健康筛查提供依据。目前关于此类治疗的效果还有待进一步研究。

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