人血管內(nèi)皮生長因子研究進(jìn)展

羅美蓉 王正偉 安志星 (重慶大學(xué)生物工程學(xué)院，重慶 400000)

人血管內(nèi)皮生長因子研究進(jìn)展

羅美蓉 王正偉 安志星 (重慶大學(xué)生物工程學(xué)院，重慶 400000)

血管內(nèi)皮生長因子;血管內(nèi)皮生長因子受體;腫瘤

血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)為血管內(nèi)皮細(xì)胞特異性肝素結(jié)合生長因子，在體內(nèi)外均可誘導(dǎo)新生血管形成。人VEGF蛋白于1989年分別由美國兩個生物科技公司的科學(xué)家成功純化與鑒定，并且其基因序列被成功克隆及測定，證實(shí)了VEGF與血管通透因子(VPF)為同一基因編碼的同一種蛋白。VEGF為同源二聚體糖蛋白，高度保守，二聚體由分子量各為24 kD的單鏈以二硫鍵組成。其單體無活性，N2糖基對其生物效應(yīng)無影響，但可能在細(xì)胞分泌中起作用。近年來關(guān)于VEGF的研究較多，研究顯示，腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移依賴于血管的形成，而VEGF為腫瘤血管生成最有效的促進(jìn)因子。

1 VEGF結(jié)構(gòu)

VEGF基因位于6號染色體短臂，其基因結(jié)構(gòu)包括8個外顯子和7個內(nèi)含子，基因全長28 Kb，編碼基因占1/2。基因編碼時由于 mRNA發(fā)生不同的剪切，因此產(chǎn)生 VEGF121、VEGF145、VEGF165、VEGF185、VEGF206 等至少 5 種蛋白形式，不同的蛋白具有不同的生物學(xué)功能，例如VEGF121不與肝素結(jié)合，而VEGF165與肝素親和力較低，二者分泌的形式為可溶性、擴(kuò)散性，因此易于到達(dá)靶細(xì)胞;而VEGF145、VEGF185、VEGF206則與肝素親和力較高，分泌后可結(jié)合與細(xì)胞表面或細(xì)胞基質(zhì)。VEGF基因啟動區(qū)含有多種結(jié)構(gòu)，如激活蛋白-1、激活蛋白-2以及缺氧反應(yīng)元件，這表明了VEGF基因轉(zhuǎn)錄受多種因素的影響。VEGF是高度保守的同源二聚體糖蛋白，N-末端存在6個極性氨基酸組成的疏水性基團(tuán)，本身由分子量各為24 kD的單鏈以二硫鍵組成二聚體。

2 VEGF受體

VEGF必須與相應(yīng)的受體結(jié)合后才能發(fā)揮相應(yīng)的生物學(xué)功能，因此對于其受體的研究具有重要的生物學(xué)意義。研究發(fā)現(xiàn)，VEGF受體為膜鑲嵌蛋白，主要包括2類，VEGF受體-1和VEGF受體-2。受體的膜外部分大約含有750個氨基酸，組成7個與免疫球蛋白相似的Ig結(jié)構(gòu)域，而其膜內(nèi)部分為酪氨酸，膜內(nèi)部分與膜外部分連接為單片跨膜區(qū)。不同的結(jié)構(gòu)區(qū)域存在不同的生物學(xué)功能，VEGF受體-1第二個Ig結(jié)構(gòu)域?yàn)榕c配體結(jié)合部位，而VEGF受體-2與配體結(jié)合區(qū)域?yàn)榈谌齻€Ig結(jié)構(gòu)域，二者在結(jié)構(gòu)上存在明顯的相似性。VEGF受體-1主要表達(dá)于血管內(nèi)皮細(xì)胞和其他的非血管內(nèi)皮細(xì)胞，如造血肝細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和單核細(xì)胞。VEGF受體-2主要表達(dá)于早期中胚層區(qū)域，為內(nèi)皮細(xì)胞上主要的信號肽受體，介導(dǎo)大部分的生物學(xué)功能。因此VEGF受體-2是血管內(nèi)皮形成的標(biāo)志性生物學(xué)分子。觀察發(fā)現(xiàn)，盡管多種組織均能表達(dá)VEGF受體-2，但是不同淶源的內(nèi)皮細(xì)胞對于VEGF發(fā)揮的作用不同，表明不同的組織VEGF受體存在一定的差異，VEGF受體-1多見于胎盤組織、心、腦和肺中，而VEGF受體-2則多見于心、肺、脾、腎中。雖然二者在結(jié)構(gòu)上存在明顯的相似性，但是二者信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑和功能卻各自不同〔1〕。

3 VEGF分布、理化特性和生物學(xué)功能

VEGF廣泛分布于自身的各種組織中。研究顯示，VEGF亞型在不同組織中表達(dá)各不相同，大多數(shù)組織能表達(dá)兩種以上的VEGF，最常見的亞型為 VEGF121、VEGF165，VEGF121常見于胎盤組織;而VEGF165則多見于除胎盤以外的其他各種組織中〔2〕。引起VEGF表達(dá)增加的因素較多，其中常見的包括以下幾種〔3，4〕:①血氧濃度，缺氧時，VEGF 表達(dá)顯著增加;②癌基因和抑癌基因?qū)EGF進(jìn)行調(diào)節(jié);③細(xì)胞因子和其他介質(zhì)對VEGF的影響;④其他因素。不同亞型的VEGF具有不同的理化性，引起差異的原因?yàn)椴町惖脑驗(yàn)榈鞍證-末端是否存在外顯子7和8編碼的氨基酸。研究顯示，VEGF121不具有外顯子6和7編碼的氨基酸，因此其不能與肝素結(jié)合，極易擴(kuò)散。VEGF145只有外顯子6編碼的氨基酸，不具有外顯子7編碼的氨基酸，因此其存在部分與肝素結(jié)合能力。而其他亞型存在外顯子7編碼的氨基酸，因此均能與肝素結(jié)合。VEGF的功能主要為促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖，因此其最終的目的是促進(jìn)血管的血管生成，分析顯示，VEGF與血管密度和新生血管密切相關(guān)。主要的作用機(jī)制為其本身為一種促內(nèi)皮細(xì)胞分裂素，在體內(nèi)外均能促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞分裂、增殖和血管形成。各項(xiàng)分析顯示〔5，6〕，其除了促進(jìn)血管內(nèi)皮增殖、血管形成外，還具有增加血管通透性、維持血管功能、影響血流動力學(xué)和組織愈合。VEGF為目前最強(qiáng)的血管通透劑，主要作用的血管為毛細(xì)血管后靜脈和小靜脈，其發(fā)揮作用的特點(diǎn)為快速但是短暫，效果較組胺強(qiáng)5 000倍。

VEGF為一種內(nèi)生的血管完整和功能維持劑，其發(fā)揮作用的主要機(jī)制是刺激內(nèi)皮細(xì)胞合成和釋放一氧化氮〔7〕。靜脈注射VEGF可以顯著降低患者血壓，發(fā)揮作用的主要機(jī)制是降低心率及外周阻力，而對心肌收縮力影響較小。VEGF在組織損傷愈合過程中也發(fā)揮了一定的作用，創(chuàng)傷發(fā)生后，VEGF參與了其血管通透性增大，并且參與了肉芽組織的形成。研究表明，創(chuàng)傷部位VEGF濃度顯著升高，并且能夠促進(jìn)肝臟組織的再生，其機(jī)制為VEGF能促進(jìn)創(chuàng)傷部位血液循環(huán)，為組織的再生提供充足的營養(yǎng)〔8〕。

4 VEGF與腫瘤血管生成

血管生成在腫瘤的發(fā)生與發(fā)展過程中都發(fā)揮著重要的作用，腫瘤部位血管形成機(jī)制非常復(fù)雜，具體包括以下幾個方面的內(nèi)容〔9，10〕:(1)血管周圍細(xì)胞基質(zhì)的降解;(2)血管內(nèi)皮細(xì)胞出現(xiàn)遷移、增殖;(3)毛細(xì)血管出現(xiàn)分化、吻合。VEGF參與了整個過程，腫瘤組織快速生長，導(dǎo)致營養(yǎng)供應(yīng)不足，在缺氧狀態(tài)下，細(xì)胞表達(dá)VEGF顯著增加，VEGF局部濃度的升高可以促進(jìn)新生血管的形成，促進(jìn)腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。VEGF參與腫瘤血管形成主要與其自身的生物學(xué)功能具有顯著的相關(guān)性，VEGF與其特異性受體結(jié)合后，引起受體發(fā)生二聚化，膜內(nèi)部分為酪氨酸激酶區(qū)構(gòu)象改變，激酶活性增加導(dǎo)致底物蛋白發(fā)生磷酸化，最終通過信號傳導(dǎo)分子的級聯(lián)反應(yīng)產(chǎn)生一系列生物學(xué)效應(yīng)。VEGF可以顯著增加血管的通透性，因而血漿蛋白外溢，凝結(jié)后形成細(xì)胞外基質(zhì)，并且可以促進(jìn)間質(zhì)細(xì)胞形成促進(jìn)血管成熟的細(xì)胞基質(zhì);VEGF的功能主要為促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖，尤其見于實(shí)體腫瘤。新生的血管其通透性顯著增大，利于腫瘤細(xì)胞獲取相應(yīng)的營養(yǎng)物質(zhì)，也有利于腫瘤細(xì)胞通過血管壁，隨著血液循環(huán)發(fā)生轉(zhuǎn)移。許多研究均顯示了VEGF與腫瘤的發(fā)生和發(fā)展存在密切關(guān)系，并且在病變早期即可發(fā)現(xiàn)，在多種腫瘤中均檢測到了VEGF的表達(dá)，新生血管密度越高，其預(yù)后越差，因此VEGF對于腫瘤良惡性以及惡性程度的評價具有重要的臨床意義。腫瘤發(fā)生后，VEGF表達(dá)顯著增加，而增加的VEGF又反過來促進(jìn)腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移。在臨床實(shí)踐中，對進(jìn)行VEGF干預(yù)可能是治療腫瘤的手段之一，對于控制腫瘤的生長以及抑制轉(zhuǎn)移均具有重要的意義。

綜上所述，VEGF為一種細(xì)胞合成和分泌的細(xì)胞因子，主要的功能通過各種不同的機(jī)制促進(jìn)新生血管的形成;腫瘤組織中VEGF表達(dá)水平顯著增加，而增加VEGF水平又反過來促進(jìn)腫瘤組織的生長和轉(zhuǎn)移。

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〔2012-02-14收稿 2012-04-18修回〕

(編輯 袁左鳴)

R34

A

1005-9202(2012)17-3835-03;

10.3969/j.issn.1005-9202.2012.17.124

國家自然科學(xué)基金(No.30870570);重慶市科技攻關(guān)重點(diǎn)項(xiàng)目(No.CSTC2009AB5202)

羅美蓉(1985-)，女，在讀碩士，主要從事細(xì)胞三維培養(yǎng)和生物傳感器的研究工作。