VEGFR2在血管新生與重塑中的調控作用

王師英 孫博云 林 江 胡鴻毅

(上海中醫(yī)藥大學附屬龍華醫(yī)院消化科，上海 200032)

VEGFR2在血管新生與重塑中的調控作用

王師英 孫博云 林 江1胡鴻毅1

(上海中醫(yī)藥大學附屬龍華醫(yī)院消化科，上海 200032)

血管新生；VEGFR2；信號通路

血管的新生與重塑作為血管發(fā)生，損傷與修復過程中的重要病理變化，在維護機體血管的結構與功能正常方面具有重要作用。尤其是在機體血管發(fā)生損傷情況下，血管的新生與重塑往往成為影響機體損傷發(fā)展及修復的重要影響因素。在機體損傷的急性期，相應損傷因子或炎癥因子可通過促進損傷部位周圍血管結構損傷或者重塑，從而改變局部的血液流變學特性，從而促進損傷組織炎癥反應的發(fā)生，進而加重組織的損傷〔1〕；而在恢復期，血管新生及新生血管結構重塑又是機體損傷修復的重要特征及必要過程〔2〕。由此可見，血管新生與重塑的發(fā)生對機體的影響，在不同狀態(tài)下，其具有完全不同的生理或病理作用。同時也說明血管新生及重塑在維持機體穩(wěn)態(tài)，調控機體損傷發(fā)生及修復過程中具有重要的調控作用。

在以往的研究中發(fā)現(xiàn)，在血管新生及重塑的過程中，血管內皮細胞及其胞外基質，炎癥細胞以及炎癥因子等調控因子3者之間具有極其復雜的相互作用，均參與血管新生及重塑的發(fā)生〔3,4〕。其中，血管內皮細胞的生長增殖在此過程中具有極其重要的作用。其中，血管內皮細胞的生長增殖與分化是機體血管新生與重塑的基礎〔5〕；而相關影響因子，如白介素(IL)，血管內皮生長因子(VEGF)等，亦是通過調控血管內皮細胞的生長增殖，分化與凋亡等，進而發(fā)揮調控血管新生與重塑的作用〔6〕。其中，VEGF是參與調控血管內皮細胞生長增殖最為重要因子之一。VEGF以特異性作用于內皮細胞的糖基化細胞有絲分裂素，在增強血管的滲透性，同時可以調控血管內皮細胞生長、促進細胞遷移、抑制細胞凋亡，進而調控血管新生與重塑〔7〕。但在VEGF調控血管新生與重塑過程中，VEGF作用的發(fā)揮有賴于其與血管內皮細胞特異性受體結合，進而激活體內信號傳導發(fā)揮其生物學效應〔8〕。在以往的研究中還發(fā)現(xiàn)，人體組織細胞分泌的VEGF有VEGF-A，VEGF-B，VEGF-C等多個蛋白亞型。其中VEGFA是機體組織中最主要的基因產物，其已有多個成分組成，如VEGF121、VEGF165等。其他VEGF蛋白亞型亦有多個成分組成。故而從VEGF角度研究其作用則較為復雜，且具有一定的難度。而血管內皮生長因子受體(VEGFR)主要有VEGFR1，VEGFR2與VEGFR3 3種，分型相對較少，因而從VEGFR角度研究VEGF在調控血管新生與重塑過程中的作用以及作用機制具有較強的可行性與針對性。但以往的研究也發(fā)現(xiàn)，一個VEGFR可以被一個或多個VEGFA蛋白分子激活，且可能發(fā)揮不同的生物學效應：例如VEGFR1可以被VEGF165與VEGF145激活〔9,10〕，從而參與促進機體內血管新生的發(fā)生；VEGFR2則可以被VEGF121-VEGF165融合體靶向調控VEGFR2，進而激活下游PI3K/AKT信號通路抑制血管新生與重塑〔11〕。

VEGFR2作為重要的血管生長因子受體之一，在調控血管新生及重塑過程中發(fā)揮著重要的調控作用。機體相應細胞因子通過調控血管內皮細胞表面的VEGFR2的活化及表達，進而激活或抑制其下游相關信號傳導通路的信號傳導，從而發(fā)揮調控血管內皮生長增殖與機體血管形成的作用〔12,13〕。同時發(fā)現(xiàn)相關藥物可通過靶向性調控VEGFR2的活性與表達水平，進而參與調控機體血管新生與重塑的發(fā)生〔14〕。由此可知，VEGFR2的活化狀態(tài)以及表達水平的變化在調控血管內皮細胞生長增殖，凋亡以及血管新生的發(fā)生與重塑方面具有重要的作用。

近年來，VEGFR2在調控血管新生與重塑過程的作用機制研究又再一次引起相關研究者的關注，并取得一定的進展。其中發(fā)現(xiàn)VEGFR2調控血管新生與重塑作用的發(fā)揮與調控細胞內相關信號分子的信號傳導，進而影響血管生長增殖與分化等相關細胞因子與蛋白的活性或表達水平有關〔15〕。相關文獻報道，VEGFR2調控血管新生與重塑功能發(fā)揮與通過調控VEGF信號通路，IKKs/IκBα/NF-κB信號通路，Src/FAK/ERK1/2 信號通路與Akt 信號通路等多條信號通路有關。

1 經典的信號通路——AKT信號通路

AKT信號通路是細胞內調控生長增殖，凋亡及自噬等生物學行為的經典信號通路。近年來，相關文獻報道，在血管新生與重塑的調控過程中，AKT信號通路同樣發(fā)揮著重要的調控作用，可被VEGFR2激活，通過調控血管內皮細胞的生長增殖與分化，從而促進血管新生與重塑〔14,16〕。在此過程中，PI3K/AKT/mTOR信號通路作為最重要的調控因素，發(fā)揮著極其重要的作用〔16〕；此外，相關因素可通過靶向調控VEGFR2，進而激活PI3K/AKT/mTOR信號通路，使得血管內皮細胞內調控細胞增殖與分化相關基因P70S6K 、eNOS等表達變化，從而促進血管內皮細胞生長增殖，從而發(fā)揮調控血管新生與重塑的作用〔17,18〕；同時PI3K/AKT信號通路的激活，還可影響細胞間質MMP-2/uPA系統(tǒng)進而影響血管細胞外基質，從而影響組織血管新生的發(fā)生〔19〕。此外，AKT信號通路的激活還可參與調控其他信號通路信號傳導，從而共同調控組織血管新生的發(fā)生，如AKT信號通路可參與調控NF-κB信號通路的信號傳導，從而調控機體血管新生的發(fā)生〔20〕；此外，在斑馬魚試驗中，當血管內皮細胞中AKT/MAPK信號通路激活后，內皮細胞的增殖明顯受到抑制，血管新生的發(fā)生明顯減少〔21〕。由此可見，AKT信號通路可通過調控血管內皮細胞增殖相關基因的表達從而調控血管新生的發(fā)生。

2 NF-κB信號通路

NF-κB信號通路作為機體內調控細胞增殖與自噬發(fā)生的重要信號通路，在調控血管新生過程中同樣具有重要的調控作用。相關研究發(fā)現(xiàn)，相關影響因子，如VEGF、TNF-α等細胞因子或藥物激活血管內皮細胞的VEGFR2后可激活NF-κB信號通路，從而進一步調控影響血管內皮細胞增殖相關基因 E-selectin,plasminogen和 t-PA 等的表達，從而調控血管內皮細胞的增殖與血管新生〔15,22,23〕。此外，在NF-κB信號通路調控血管新生的過程，依然存在與其他信號通路之間的相互作用，如VEGFR2激活血管內皮細胞Src/ERK信號通路的同時可調控NF-κB信號通路，共同參與調控血管內皮細胞的增殖以及微環(huán)境炎癥狀態(tài)，從而影響組織中血管新生的發(fā)生〔15〕。由此可知，NF-κB信號通路在血管新生過程同樣存在重要調控作用。

3 ERK信號通路

在VEGFR2調控血管新生與重塑過程中，ERK信號通路同樣具有重要的調控作用。其可被VEGF靶向的VEGFR2激活，激活后通過調控血管內皮細胞的生長增殖，改善組織微環(huán)境，從而發(fā)揮調控組織中血管新生的作用〔24〕。此調控作用在腫瘤以及炎癥介導的血管新生調控過程中尤其具有重要意義。相關研究發(fā)現(xiàn)，當ERK信號通路被激活后，血管內皮細胞的生長增殖明顯增強，同時組織中新生血管血管密度明顯增加〔25〕。此外，ERK信號通路的激活常伴隨其他信號通路的激活，且在調控血管新生過程存在著明顯的相互作用。如ERK信號通路的激活，其常伴隨NF-κB信號通路的激活，從而共同發(fā)揮調控血管新生與重塑的作用〔15〕。

4 MAPK信號通路

MAPK信號通路作為細胞內重要的信號傳導通路，其在調控細胞增殖，凋亡等方面具有重要作用。在調控組織內血管新生與重塑，尤其是腫瘤組織中血管新生與重塑的調控過程中具有重要作用。其中低氧狀態(tài)下，VEGFR2+轉基因斑馬魚血管內皮細胞中Rho A 蛋白可通過激活LKB1-AMPK信號通路，進而促進內皮細胞骨架重構，從而影響內皮細胞的生長增殖與血管重塑〔26〕；同時，相關藥物，如厚樸酚等可通過促進小鼠肝細胞向血管內皮細胞的分化，從而促進肝組織中血管內皮細胞的分化及血管重塑〔27〕。相反，相關干預因素可抑制血管內皮細胞中MAPK通路信號傳導，從而抑制組織中的血管新生的發(fā)生〔28〕。且在此過程同樣存在MAPK信號通路與AKT信號通路等信號通路之間的相互作用〔21〕。由此可知，MAPK信號通路在調控血管內皮細胞分化以及血管新生與重塑過程中具有重要的調控作用。但現(xiàn)階段對MAPK信號通路在血管內皮細胞分化的調控機制以及其與相關信號通路之間相互作用及作用機制的研究尚不充分。

5 VEGF信號通路

VEGF信號通路是VEGF調控血管內皮細胞生長增殖，分化的重要信號通路的總稱。其是有多條信號通路形成的復雜調控網絡，其中包括PI3K/AKT信號通路，ERK信號通路以及MAPK信號通路等。其中，VEGFR2調控的相關信號通路在調控血管內皮細胞生長增殖，凋亡以及分化的過程中具有不可替代的作用。但相關調控機制尚不明確，可能與上述信號通路有關，同時也可能存在更為復雜的信號傳導調控機制。但近年來發(fā)現(xiàn)，在此通路中，眾多基因與蛋白可參與血管新生與重塑的調控，如Thioredoxin相互作用蛋白可以通過維持血管內皮細胞內VEGFR2信號通路的信號傳導從而調控血管新生〔29〕；Ephrin-a4 基因參與視網膜微血管細胞內VEGF信號通路的傳導，并參與調控視網膜血管的新生與重塑的發(fā)生〔30〕。

此外，相關研究還發(fā)現(xiàn)：rap1〔31〕，Notch〔32〕等信號分子在調控血管內皮細胞增殖，侵襲以及成管過程中同樣具有重要作用，可參與血管新生的調控；Roundabout4可通過激活FAK信號通路以抑制膠質瘤誘導血管內皮細胞的增殖，侵襲與成管的發(fā)生，從而抑制血管新生的發(fā)生〔33〕。此外，p53/Rb〔34〕與雙孔通道-2-依賴的Ca2+信號通路〔35〕在發(fā)揮調控其相應生物學作用的同時，對血管新生的發(fā)生具有一定的調控作用?？傊?，血管新生與重塑的調控是一個復雜的調控網絡，VEGFR2可調控調控血管內皮細胞內多條相關信號通路，進而調控細胞增殖，凋亡及分化相關基因的表達，從而調控血管新生與重塑的發(fā)生。

此外，在VEGFR2在調控血管新生與重塑中的調控作用過程中，VEGFR2與VEGFR1，VEGFR3存在一定的相互作用〔36,37〕，同時，VEGF與TNF-α，EGR，F(xiàn)GF等存在明顯的交互性作用〔15,38〕，從而調控血管新生與重塑的正常有序的發(fā)生。由此可見，VEGFR2在此過程中的調控機制的復雜性。

綜上所述，VEGFR2在調控血管新生與重塑過程中發(fā)揮著重要的調控作用，且存在著極其復雜的信號調控網絡。其中AKT信號通路、ERK信號通路、MAPK信號通路與VEGF信號通路在VEGFR2調控血管新生與重塑過程中均有重要作用。同時，VEGFR2可以被VEGF、TGF-α與TNF-α等多種細胞因子所激活，且VEGFR2激活后的信號傳導也往往是多條信號傳導通路共同參與調控的過程。VEGFR2激活后通過調控相關信號傳導通路的信號傳導，從而影響血管內皮細胞內生長增殖，凋亡及分化相關基因的表達，進而調控血管內皮細胞的生長增殖以及分化，從而影響血管新生與重塑的發(fā)生。

其中，相關研究已經證實：VEGFR2是血管新生與重塑的重要正調控因素：當相關因子或藥物抑制VEGFR2后，血管新生與重塑被有效地減少或抑制，從而發(fā)揮抗炎癥，抗腫瘤侵襲轉移以及抗血管病變的作用。因此在此基礎上進一步研究在不同疾病階段VEGFR2受體的激活狀態(tài)，并且探索其不同疾病狀態(tài)下的調控機制對促進炎癥恢復，抗腫瘤侵襲轉移及促進血管新生等方面的作用均具有重要意義。同時進一步研究與開發(fā)VEGFR2的靶向性調控藥物，根據其在不同機體狀態(tài)下的活化狀態(tài)，采取有針對性的治療，不僅可以明顯地提高藥物的療效，提高其對疾病治療的針對性。

1Sansbury BE,Spite M.Resolution of acute inflammation and the role of resolvins in immunity,thrombosis,and vascular biology〔J〕.Circul Res,2016;119(1):113-30.

2Rodrigues-Diez R,Gonzalez-Guerrero C,Ocana-Salceda C,etal.Calcineurin inhibitors cyclosporine a and tacrolimus induce vascular inflammation and endothelial activation through tlr4 signaling〔J〕.Sci Rep,2016;6:27915.

3Zhang Y,Davis C,Shah S,etal.Ⅱ-33 promotes growth and liver metastasis of colorectal cancer in mice by remodeling the tumor microenvironment and inducing angiogenesis〔J〕.Mol Carcinogen,2017;56(1):272-87.

4Gilcy GK,Kuttan G.Evaluation of antiangiogenic efficacy of emilia sonchifolia(l.) DC on tumor-specific neovessel formation by regulating MMPS,VEGF,and proinflammatory cytokines〔J〕.Integr Cancer Ther,2016;15(4):NP1-2.

5Pan L,Liu C,Kong Y,etal.Phentolamine inhibits angiogenesis in vitro:Suppression of proliferation migration and differentiation of human endothelial cells〔J〕.Clin Hemorheol Microcir,2017;65(1):31-4.

6Lee SI,Lee ES,El-Fiqi A,etal.Stimulation of odontogenesis and angiogenesis via bioactive nanocomposite calcium phosphate cements through integrin and VEGF signaling pathways〔J〕.J Biomed Nanotech,2016;12(5):1048-62.

7Chamorro-Jorganes A,Lee MY,Araldi E,etal.Vegf-induced expression of mir-17-92 cluster in endothelial cells is mediated by erk/elk1 activation and regulates angiogenesis〔J〕.Circ Res,2016;118(1):38-47.

8Shibuya M.Vegf-vegfr system as a target for suppressing inflammation and other diseases〔J〕.Endocrine Metab Immun Disord Drug Targ,2015;15(2):135-44.

9Bagnard D,Vaillant C,Khuth ST,etal.Semaphorin 3a-vascular endothelial growth factor-165 balance mediates migration and apoptosis of neural progenitor cells by the recruitment of shared receptor〔J〕.J Neurosci,2001;21(10):3332-41.

10Neufeld G,Kessler O,Herzog Y.The interaction of Neuropilin-1 and Neuropilin-2 with tyrosine-kinase receptors for VEGF〔J〕.Adv Exp Med Biol,2002;515(1):81-90.

11Tsai JL,Lee YM,Pan CY,etal.The novel vegf121-vegf165 fusion attenuates angiogenesis and drug resistance via targeting vegfr2-hif-1alpha-vegf165/lon signaling through pi3k-akt-mtor pathway〔J〕.Curr Cancer Drug Targets,2016;16(3):275-86.

12Bento LW,Zhang Z,Imai A,etal.Endothelial differentiation of shed requires mek1/erk signaling〔J〕.J Dent Res,2013;92(1):51-7.

13Stepanova V,Jayaraman PS,Zaitsev SV,etal.Urokinase-type plasminogen activator(UPA) promotes angiogenesis by attenuating proline-rich homeodomain protein(PRH) transcription factor activity and de-repressing vascular endothelial growth factor(VEGF) receptor expression〔J〕.J Biol Chem,2016;291(29):15029-45.

14Kumar R,Deep G,Wempe MF,etal.Procyanidin b2 3,3''-di-o-gallate inhibits endothelial cells growth and motility by targeting vegfr2 and integrin signaling pathways〔J〕.Curr Cancer Drug Targets,2015;15(1):14-26.

15Kumar A,Sunita P,Jha S,etal.Daphnetin inhibits TNF-alpha and VEGF-induced angiogenesis through inhibition of the IKKs/iκBα/NF-κB,Src/FAK/ERK1/2 and Akt signaling pathways〔J〕.Clin Exp Pharmacol Physiol,2016;43(10):939-50.

16Kim JW,Jung SY,Kwon YH,etal.Ginsenoside rg3 inhibits endothelial progenitor cell differentiation through attenuation of VEGF-dependent AKT/MENOS signaling〔J〕.Phytother Res,2012;26(9):1286-93.

17Kim GD,Cheong OJ,Bae SY,etal.6"-debromohamacanthin a,a bis(indole) alkaloid,inhibits angiogenesis by targeting the vegfr2-mediated pi3k/akt/mtor signaling pathways〔J〕.Marine Drug,2013;11(4):1087-103.

18Saraswati S,Kumar S,Alhaider AA.Alpha-santalol inhibits the angiogenesis and growth of human prostate tumor growth by targeting vascular endothelial growth factor receptor 2-mediated AKT/MTOR/p70s6k signaling pathway〔J〕.Mol Cancer,2013;12:147.

19Chen ML,Lin YH,Yang CM,etal.Lycopene inhibits angiogenesis both in vitro and in vivo by inhibiting MMP-2/upa system through VEGFR2-mediated PI3K-AKT and ERK/p38 signaling pathways〔J〕.Mol Nutr Food Res,2012;56(6):889-99.

20Lee TH,Jung H,Park KH,etal.Jaceosidin,a natural flavone,promotes angiogenesis via activation of VEGFR2/FAK/PI3K/AKT/NF-kappab signaling pathways in endothelial cells〔J〕.Exp Biol Med,2014;239(10):1325-34.

21Tang JY,Li S,Li ZH,etal.Calycosin promotes angiogenesis involving estrogen receptor and mitogen-activated protein kinase(mapk) signaling pathway in zebrafish and huvec〔J〕.PloS one,2010;5(7):e11822.

22Negrao R,Duarte D,Costa R,etal.Isoxanthohumol modulates angiogenesis and inflammation via vascular endothelial growth factor receptor,tumor necrosis factor alpha and nuclear factor kappa b pathways〔J〕.Biol Factor,2013;39(6):608-22.

23Simard B,Ratel D,Dupre I,etal.Shark cartilage extract induces cytokines expression and release in endothelial cells and induces e-selectin,plasminogen and t-pa genes expression through an antioxidant-sensitive mechanism〔J〕.Cytokine,2013;61(1):104-11.

24Saraswati S,Kanaujia PK,Kumar S,etal.Tylophorine,a phenanthraindolizidine alkaloid isolated from tylophora indica exerts antiangiogenic and antitumor activity by targeting vascular endothelial growth factor receptor 2-mediated angiogenesis〔J〕.Mol Cancer,2013;12:82.

25Jin J,Yuan F,Shen MQ,etal.Vascular endothelial growth factor regulates primate choroid-retinal endothelial cell proliferation and tube formation through pi3k/akt and mek/erk dependent signaling〔J〕.Mol Cell Biochem,2013;381(1-2):267-72.

26Wang Y,Wang B,Guerram M,etal.Deoxypodophyllotoxin suppresses tumor vasculature in huvecs by promoting cytoskeleton remodeling through lkb1-ampk dependent rho a activatio〔J〕.Oncotarget,2015;6(30):29497-512.

27Kim GD,Bae SY,Park HJ,etal.Honokiol inhibits vascular vessel formation of mouse embryonic stem cell-derived endothelial cells via the suppression of pecam and mapk/mtor signaling pathway〔J〕.Cell Physiol Biochem,2012;30(3):758-70.

28Shen K,Ji L,Lu B,etal.Andrographolide inhibits tumor angiogenesis via blocking VEGFA/VEGFR2-mapks signaling cascade〔J〕.Chem Biol Interac,2014;218:99-106.

29Park SY,Shi X,Pang J,etal.Thioredoxin-interacting protein mediates sustained vegfr2 signaling in endothelial cells required for angiogenesis〔J〕.Arterioscler,Thromb Vascul Biol,2013；33(4):737-43.

30Du W,Yu W,Huang L,etal.Ephrin-a4 is involved in retinal neovascularization by regulating the vegf signaling pathway〔J〕.Invest Ophthalmol Vis Sci,2012；53(4):1990-8.

31Lakshmikanthan S,Zheng X,Nishijima Y,etal.Rap1 promotes endothelial mechanosensing complex formation,no release and normal endothelial function〔J〕.Embo Rep,2015；16(5):628-37.

32Fatima A,Culver A,Culver F,etal.Murine notch1 is required for lymphatic vascular morphogenesis during development〔J〕.Developm Dynam,2014；243(7):957-64.

33Cai H,Xue Y,Li Z,etal.Roundabout4 suppresses glioma-induced endothelial cell proliferation,migration and tube formation in vitro by inhibiting VEGFR2-mediated PI3K/AKT and fak signaling pathways〔J〕.Cell Physiol Biochem,2015;35(5):1689-705.

34Tong Q,Zhao Q,Qing Y,etal.Deltonin inhibits angiogenesis by regulating vegfr2 and subsequent signaling pathways in endothelial cells〔J〕.Steroids,2015;96:30-6.

35Favia A,Desideri M,Gambara G,etal.Vegf-induced neoangiogenesis is mediated by naadp and two-pore channel-2-dependent Ca2+signaling〔J〕.Proceed Nat Acad Sci USA,2014;111(44):E4706-15.

36Zarkada G,Heinolainen K,Makinen T,etal.VEGFR3 does not sustain retinal angiogenesis without VEGFR2〔J〕.Proceed Nat Acad Sci USA,2015;112(3):761-6.

37Sun Q,Zhou J,Zhang Z,etal.Discovery of fruquintinib,a potent and highly selective small molecule inhibitor of VEGFR1,2,3 tyrosine kinases for cancer therapy〔J〕.Cancer Biol Ther,2014;15(12):1635-45.

38Gao F,Vasquez SX,Su F,etal.L-5f,an apolipoprotein aimimetic,inhibits tumor angiogenesis by suppressing VEGF/basic FGF signaling pathways〔J〕.Int,2011;3(4):479-89.

〔2017-01-25修回〕

(編輯 李相軍)

R543.7

A

1005-9202(2017)19-4924-04；

10.3969/j.issn.1005-9202.2017.19.105

國家自然科學基金(No:81373616)

1 上海中醫(yī)藥大學附屬龍華醫(yī)院脾胃病科

林 江(1969-)，男，博士，主任醫(yī)師，博士生導師，主要從事消化道疾病的中醫(yī)藥治療研究。 胡鴻毅(1968-)，男，博士，主任醫(yī)師，博士生導師，主要從事消化道疾病的中醫(yī)藥治療研究。

王師英(1985-)，男，博士，主要從事消化道疾病的中醫(yī)藥治療研究。