VEGF與EGFR在鼻息肉發(fā)病機制中的研究進展

譚德重，閻艾慧※

(1.中國醫(yī)科大學，沈陽 110001； 2.中國醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院耳鼻咽喉科，沈陽 110001)

鼻息肉是鼻部常見的慢性炎癥性疾病之一，在人群中的患病率為1%～4%，兒童較少見[1]。鼻息肉的組織病理學特征為高度水腫、新生腺體形成以及上皮生長[2]。鼻息肉的病因學和發(fā)病機制尚不明確，現(xiàn)階段認為是多種致病因素作用于鼻黏膜引起炎癥反應、血管增生、組織水腫以及上皮破裂，進而導致息肉生成。血管內(nèi)皮生長因子(vascular endo-thelial growth factor,VEGF)是一種影響血管通透性，控制血管生成的多態(tài)性生長因子[3]；表皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor,EGFR)與上皮組織的修復與重建密切相關，在上皮重塑中發(fā)揮重要作用[4]。在多種組織中VEGF和EGFR均過表達，可作為協(xié)助診斷頭頸部腫瘤與判斷預后的因子[5]。鼻息肉的臨床表現(xiàn)與病理生理學變化密切相關，如多發(fā)、鼻塞、流涕與上皮增生、組織水腫，血管通透性改變等相關。VEGF和EGFR是控制血管生成和上皮重塑的兩種重要因子，研究表明，VEGF和EGFR與鼻息肉的發(fā)生發(fā)展密切相關[6-7]?，F(xiàn)就VEGF和EGFR的結構、功能、作用機制及其在鼻息肉中的表達和意義進行綜述。

1 VEGF與EGFR

1.1 VEGF的結構及作用機制 VEGF是一種由細胞產(chǎn)生的刺激血管生成的信號轉導蛋白，負責胚胎發(fā)育中的血管形成、損傷后的血管重建以及阻塞后的血管再通[8]。VEGF也可改變現(xiàn)有血管的通透性和周圍組織的組成成分，為上皮和腫瘤細胞的遷移提供環(huán)境條件[9]。VEGF在維系血管網(wǎng)絡平衡中發(fā)揮重要作用，是機體必需的生長因子，也是影響血管生成最重要的調(diào)節(jié)因子。在哺乳動物中VEGF以4種亞型(VEGF-A，B，C，D)和胎盤生長因子的形式存在[10]。VEGF亞型通過與不同VEGF受體(VEGF受體1、2、3)或共受體(包括神經(jīng)氈蛋白受體Nrp1和2)及硫酸乙酰肝素、整聯(lián)蛋白結合進行信號轉導[11]。缺氧是促進VEGF表達的因素之一，缺氧誘導的炎癥介質(zhì)釋放可進一步增強缺氧誘導因子與VEGF基因的結合程度，增加血管的通透性[12]。VEGF在多種組織中存在高表達，其表達水平影響腫瘤的生長、轉移及預后，高表達與預后不良密切相關[13]。研究表明，VEGF亞型的差異表達與易轉移有關，如VEGF-A的過表達傾向于發(fā)生血行轉移，VEGF-C高表達與易發(fā)生淋巴結遠處轉移有關[14]。針對VEGF分子生產(chǎn)出的單克隆抗體已被允許用于肺癌、乳腺癌及消化道腫瘤的治療，并取得了長期顯著的療效[14-15]。

1.2 EGFR的結構及作用機制 1975年有學者通過125I-表皮生長因子在A431細胞的胞膜上發(fā)現(xiàn)了EGFR，1982年確定其分子量約為170 000，具有激酶活性[16]。EGFR是一種細胞膜受體，是由c-ernB-1原癌基因編碼的跨膜蛋白，屬于具有酪氨酸激酶活性的人類表皮生長因子受體(human epidermal growth factor receptor,HER/ErbB)家族，在人的表皮細胞廣泛表達[17]。與配體-表皮生長因子或轉化生長因子α結合后，EGFR與Erb家族的其他成員(ErbB2、ErbB3或ErbB4)形成同二聚體或異二聚體，并通過絲裂原激活的蛋白激酶級聯(lián)反應或磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白途徑進行信號轉導，激活細胞核中部分重要基因，進一步促進血管生成和腫瘤細胞生長、黏附、侵襲以及轉移等,并抑制腫瘤細胞的凋亡,導致預后不良[18]。在頭頸部鱗狀細胞癌中EGFR呈高表達，其高表達可增加腫瘤的大小，降低放射敏感性，并增加復發(fā)風險[19]。Veronese和O′Dwyer[20]對結直腸癌的研究發(fā)現(xiàn)，以EGFR基因作為靶點進行特異性靶向治療可阻斷腫瘤細胞信號轉導通路，增加腫瘤細胞凋亡，減少癌組織中血管生成，從而達到有效治療的目的。

1.3 VEGF與EGFR的相互作用 VEGF與EGFR在多種疾病的發(fā)生、發(fā)展中通過相互作用影響信號轉導通路，進而影響疾病進程。在惡性腫瘤中關于VEGF與EGFR相關性的研究較多。研究發(fā)現(xiàn)，在非小細胞肺癌、胃癌、結腸癌以及頭頸部腫瘤中VEGF和EGFR均高表達，且表達程度與癌癥細胞的分化、轉移密切相關[21-22]，臨床上也有針對兩者的靶向治療藥物。有研究指出，在非小細胞肺癌中引起VEGF高表達的因素之一是EGFR的過表達，腫瘤組織通過表達EGFR促進上皮細胞增生，上調(diào)VEGF促進腫瘤內(nèi)新生血管生成，過度的上皮生長和血管生成為腫瘤的形成提供了必要的物質(zhì)基礎，進而促使癌細胞生長及轉移[23]。這一作用在胃癌中也得到了證實，且在胃癌組織中VEGF和EGFR的差異表達同TNM分期一樣,也是判斷胃癌根治術后是否可獲得長期生存的獨立預后指標[24]。EGFR與VEGF有共同的細胞信號轉導通路，可單獨或共同作用于細胞，EGFR是腫瘤形成過程中血管發(fā)生的受體，在腫瘤血管形成的內(nèi)皮細胞高表達，EGFR的過表達可加強VEGF在腫瘤發(fā)生發(fā)展中血管生成的作用[25]，此相互作用在多種研究中得到證實。EGFR與VEGF現(xiàn)已成為影響多種腫瘤預后的重要因子，針對其靶向治療的單克隆抗體已投入使用，并在臨床中取得初步療效[15]。

關于腫瘤的研究已證實EGFR的高表達能促進VEGF的形成，但目前國內(nèi)有關鼻息肉中EGFR與VEGF表達的相關性研究較少，兩者在鼻息肉發(fā)生發(fā)展中的作用還需要進一步研究證實。

2 鼻息肉的病因學及發(fā)病機制

鼻息肉是一種多因素致病的鼻部常見疾病。目前已知的鼻息肉致病因素有以下幾種。①遺傳因素。Oakley等[26]認為，慢性鼻-鼻竇炎伴息肉患者的一級親屬患鼻息肉的風險增加4.1倍。②感染因素。細菌、病毒以及真菌感染[27]通常通過炎癥反應在息肉的發(fā)病中起作用[28]。③免疫相關因素。息肉在組織病理學上表現(xiàn)為增生或鱗狀上皮化生，上皮覆蓋著黏液以及以嗜酸粒細胞等炎癥細胞浸潤為主的水腫基質(zhì)[29]。而變態(tài)反應在鼻息肉的發(fā)病中起重要作用，王鴻等[30]的研究表明，變應性因素與鼻息肉的病變程度、范圍以及疾病復發(fā)密切相關。鼻息肉常與過敏、哮喘、阿司匹林不耐受以及囊性纖維化等疾病并存[31]。哮喘等變應性疾病嚴重程度的加重也會增加鼻腔病變的炎癥反應程度[32]。多種細胞因子如白細胞介素-5、白細胞介素-6、白細胞介素-13、VEGF等參與鼻息肉的形成，在鼻息肉組織中的表達升高，并相互作用。炎癥細胞如嗜酸粒細胞可在息肉固有層活化、浸潤，并導致血管擴張、組織水腫以及上皮增生[33]，炎癥反應可能是鼻息肉形成的關鍵因素。嗜酸粒細胞是主要的炎癥細胞，分泌白三烯、嗜酸性陽離子蛋白、主要堿性蛋白、血小板活化因子和嗜酸粒細胞過氧化物酶等多種血管活性物質(zhì)，可引起黏膜損傷、嗜酸粒細胞大量浸潤，在鼻息肉的形成過程中起重要作用[34]。有研究顯示，息肉病的嚴重程度與外周血和組織嗜酸粒細胞增多呈正相關[29]。前瞻性研究表明，以嗜酸粒細胞為主要浸潤細胞的鼻息肉的發(fā)病率逐年升高，且預后不佳，特別是在城市地區(qū)，患者的臨床癥狀及體征更嚴重，且易復發(fā)，進而發(fā)展為難治性鼻竇炎[35-36]。嗜酸粒細胞的數(shù)量已成為慢性鼻-鼻竇炎伴息肉分類的新指標。

3 VEGF及EGFR與鼻息肉的關系

3.1 VEGF與鼻息肉

3.1.1 VEGF在鼻息肉中的表達 VEGF在鼻息肉中有廣泛表達。早在2001年李華斌等[37]通過一系列研究發(fā)現(xiàn)，與正常鼻黏膜組織相比，鼻息肉中VEGF呈過表達的特征及趨勢，而息肉病的生物學及臨床行為特征與VEGF的過表達有某種相關性和對應性。Gosepath等[38]發(fā)現(xiàn)，VEGF在鼻息肉的微血管內(nèi)皮細胞、基膜以及上皮細胞中高表達可能會導致內(nèi)皮或細胞膜通透性改變，并提出高表達的VEGF在重度組織水腫的形成和鼻息肉的生長中起關鍵作用。Muluk等[6]的研究揭示，鼻息肉是由上皮和間質(zhì)組成的具有廣泛細胞外液和炎癥細胞(主要為嗜酸粒細胞)浸潤的病變，其血管內(nèi)皮細胞骨架缺乏由正常神經(jīng)支配的緊密連接，且伴有組織水腫及血管通透性改變，提示異常血管生成是息肉的特征之一，而VEGF的差異性表達與血管異常生成有關，間接證實VEGF在鼻息肉中的表達。Lee和Kim[39]成功檢測出原代培養(yǎng)的人鼻腔黏膜上皮細胞中VEGF基因及其受體家族的差異性表達。

3.1.2 VEGF在鼻息肉中的作用及調(diào)節(jié)機制 VEGF在鼻息肉的發(fā)病中起關鍵作用。馬曉峰等[40]研究VEGF與微血管密度在鼻息肉形成中的作用發(fā)現(xiàn)，VEGF是一種高度特異的血管內(nèi)皮細胞有絲分裂素，可刺激內(nèi)皮細胞增殖，進而產(chǎn)生新生血管。該研究也揭示了鼻息肉形成的物質(zhì)基礎：在某些因素的刺激下，VEGF高表達，刺激內(nèi)皮細胞基因突變、細胞增殖、微血管大量形成，這種過量血管形成對鼻息肉的發(fā)生發(fā)展具有雙重促進意義，一方面提供水分加速了間質(zhì)水腫，另一方面為炎癥細胞的進一步浸潤提供了環(huán)境場所，在息肉早期的形成中起重要作用[40]。Lee和Kim[39]通過體外培養(yǎng)觀察到不同亞型的VEGF高表達，VEGF及相關受體家族的高表達可通過旁路途徑促進炎癥反應中氣道上皮細胞的生長。

調(diào)節(jié)VEGF表達的機制目前還不明確，多種因素(如外傷、激素等)均能刺激VEGF的生成。局部氧濃度是調(diào)節(jié)VEGF分泌最為重要的因素，缺氧為最強的誘發(fā)因素，可促進VEGF基因表達上調(diào)，VEGF的表達影響缺氧誘導因子的差異性表達。人鼻黏膜上皮炎癥細胞可在炎癥因子或缺氧刺激下合成缺氧誘導因子,增加炎癥介質(zhì)的釋放，增強與VEGF基因結合的緊密程度，形成缺氧與炎癥反應的惡性循環(huán)，產(chǎn)生最初的息肉[12]。高英等[41]認為，息肉早期形成與中鼻道黏膜缺氧誘導VEGF的產(chǎn)生和分泌相關,VEGF的生成導致血管通透性增加,血漿滲出增多,局部組織水腫加重,組織張力增加,進而對上皮產(chǎn)生擠壓作用，而缺氧使上皮更易破裂,最終導致息肉形成。VEGF主要通過VEGF受體1和VEGF受體2激活內(nèi)皮細胞：VEGF受體1在血管生成中具有抑制和促進雙重作用，而VEGF受體2促進內(nèi)皮細胞的有絲分裂和運動。除血管生成和組織水腫外，其他關于組織穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)的基本機制如增殖與凋亡可能也在鼻息肉形成過程中存在，并受VEGF的調(diào)節(jié)[42]。VEGF-B基因啟動子在鼻息肉組織中的甲基化水平較低，而VEGF-B基因的甲基化調(diào)控VEGF-B的表達，在息肉的發(fā)病中起重要作用[43]。Azizzadeh Delshad等[42]通過比較慢性鼻-鼻竇炎伴息肉與不伴息肉中VEGF表達的水平提出，局部調(diào)節(jié)VEGF的表達可能是治療鼻竇炎性疾病，特別是鼻息肉的一種新的可行的治療策略。

3.2 EGFR與鼻息肉

3.2.1 EGFR在鼻息肉中的表達 EGFR廣泛存在于上下氣道的上皮細胞中，在變應性鼻炎、變應性哮喘以及慢性鼻-鼻竇炎伴息肉等疾病中的表達均上調(diào)[44]。正常鼻腔黏膜由可分化的基底細胞、不可分化的杯狀細胞、纖毛柱狀及非纖毛柱狀上皮細胞組成。一旦上皮組織受損，可分化的基底細胞行為改變，增殖并分化為健康的杯狀或柱狀細胞，并遷移到損傷區(qū)域進行修復，而EGFR與上皮損傷的修復有關[45]。楊小敏等[46]發(fā)現(xiàn)，鼻息肉組織中EGFR的表達高于正常鼻黏膜組織。Duan等[47]檢測表皮生長因子與EGFR在息肉中的表達水平發(fā)現(xiàn)，表皮生長因子的表達下降，而EGFR的表達升高。

3.2.2 EGFR在鼻息肉中的作用機制 EGFR在鼻息肉中的表達與基底細胞增生的一致性表明，EGFR可能在介導疾病上皮形成中的異常生長信號轉導中起作用。在鼻息肉中EGFR在蛋白水平和基因水平表達的升高或降低表明，鼻息肉中上皮修復功能的下調(diào)或缺失可能導致鼻息肉的發(fā)生[7]，在下氣道疾病中的研究結果與此一致[47]。鼻息肉顯著的病理學特點是上皮重塑、上皮細胞異常增生、鱗狀上皮化生以及杯狀細胞增生[48]。上皮重塑這一病理生理學行為在下氣道疾病，如慢性阻塞性肺疾病和哮喘的發(fā)病中起關鍵作用[49-50]，而聯(lián)合氣道疾病是近年來新提出的一個概念，其是指解剖學和免疫學相關的上下氣道形成的單一器官[51]，上氣道和下氣道疾病通常是共存的，它們反映了呼吸道不同部位單一基礎疾病的表現(xiàn)，慢性阻塞性肺疾病、哮喘、變應性鼻炎、慢性鼻-鼻竇炎均為聯(lián)合氣道疾病[51]。盡管上皮重塑在上氣道疾病中的作用未被明確證實，但“聯(lián)合氣道疾病”概念的提出，可以合理推測上皮重塑在上氣道疾病如鼻息肉中存在與上皮重塑相類似的發(fā)病機制。EGFR是上皮重塑過程的重要因子，可能參與鼻息肉的發(fā)病。Shimizu等[52]研究表明，EGFR的激活在嗜酸粒細胞氣道炎癥中起重要作用，在鼻內(nèi)滴注EGFR抑制劑可能是治療上呼吸道難治性嗜酸粒細胞炎癥的新方法，且全身不良反應較小，實施起來方便，經(jīng)濟負擔較小。目前關于EGFR在鼻息肉發(fā)病機制中作用研究的較少，其影響上皮重塑的機制，發(fā)病過程中對上皮細胞的影響，與炎癥因子的相互作用等需要進一步探究。

4 結 語

鼻息肉是一種復雜難治且常見的鼻部炎癥反應疾病，而VEGF、EGFR是影響息肉中血管生成和上皮組織重塑的關鍵因素，與息肉組織中的血管增生、組織水腫、上皮化生等密切相關。雖然有研究發(fā)現(xiàn)EGFR、VEGF在鼻息肉中高表達，但兩者在息肉發(fā)病機制中的交互作用以及是否與關鍵的炎癥反應進程有關需進一步探討。深入了解VEGF在鼻息肉形成中對于血管生成的作用及EGFR在正常鼻腔黏膜組織上皮修復中的生理作用,進一步探尋鼻息肉的發(fā)病及上皮病理變化的分子學機制，有利于更好地理解發(fā)病機制，為預防和治療鼻息肉病提供理論依據(jù)。