血管內(nèi)皮生長因子與動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的研究進(jìn)展

岑團(tuán) 黃照河 劉燕

【關(guān)鍵詞】 血管內(nèi)皮生長因子;血管生成;動(dòng)脈粥樣硬化

中圖分類號(hào)：R543. 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： DOI：10.3969/j.issn.10031383.2021.06.012

動(dòng)脈粥樣硬化（atherosclerosis，AS）是冠心病、腦梗死、外周血管病的主要原因。AS的病理特征主要有脂質(zhì)沉著、炎癥反應(yīng)、平滑肌細(xì)胞增生及泡沫細(xì)胞形成和內(nèi)膜增厚等，其過程是受累動(dòng)脈病變從內(nèi)膜開始，一般先有脂質(zhì)和復(fù)合糖類積聚、出血及血栓形成，進(jìn)而纖維組織增生及鈣質(zhì)沉著，并有動(dòng)脈中層的逐漸蛻變和鈣化，導(dǎo)致動(dòng)脈壁增厚變硬、血管腔狹窄。AS是多因素共同作用引起的，發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，目前尚未完全闡明。血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）是FERRARA等[1]1989年首次在以牛垂體濾泡細(xì)胞為條件的培養(yǎng)基中鑒定出來的一種促有絲分裂原，具有多種功能，對血管內(nèi)皮細(xì)胞具有獨(dú)特的特異性，主要調(diào)節(jié)人體血管的生理和病理形成過程。VEGF作為一種高度特異性的促血管內(nèi)皮細(xì)胞生長因子，能促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞分裂、增殖、遷移以及促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)變性、增加血管通透性，還具有促進(jìn)炎癥反應(yīng)、抗凋亡等作用。研究發(fā)現(xiàn)[2]，動(dòng)脈粥樣硬化斑塊一旦有新生血管形成，VEGF及其受體在動(dòng)脈粥樣硬化斑塊內(nèi)則存在顯著表達(dá)，由此推測VEGF在動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的發(fā)生發(fā)展中起重要調(diào)節(jié)作用。因此，本文就VEGF對動(dòng)脈粥樣硬化斑塊穩(wěn)定性的影響作一綜述。

1 VEGF的概述

1.1 VEGF的結(jié)構(gòu)

VEGF是一個(gè)家族，包括VEGFA、VEGFB、VEGFC、VEGFD、VEGFE和胎盤生長因子（placental growth factor，PGF）六種類型，主要由半胱氨酸組成，它們分子空間結(jié)構(gòu)相似，能與肝素結(jié)合，活性形式為蛋白二聚體。VEGF通常指VEGFA，分子結(jié)構(gòu)由2個(gè)相同亞基以二硫鍵共價(jià)連接，形成反平行同分異構(gòu)體的二聚體糖蛋白，分子量為46 kD，其基因位點(diǎn)在6p21.1號(hào)染色體上，全長28 kb，7個(gè)內(nèi)含子將8個(gè)外顯子區(qū)域隔開，編碼區(qū)跨度約為14 kb，每個(gè)位點(diǎn)都有其特定的功能，其中外顯子1是轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)（TSS）和翻譯起始位點(diǎn)（ATG），外顯子6和7編碼肝素結(jié)合域，外顯子8是替代終止密碼子（TGA1和TGA2）[3]。在人體組織內(nèi)，由于mRNA對外顯子6、7、8中交替的5'和3'剪接位點(diǎn)的選擇性剪切，VEGFA可產(chǎn)生六種亞型結(jié)構(gòu)，包括VEGF121、VEGF145、VEGF165、VEGF183、VEGF189和VEGF206，其中VEGF165是主要的存在形式。VEGF121、VEGF145、VEGF165屬于分泌型可溶性蛋白，能形成具有活性的蛋白二聚體，通過旁分泌和自分泌方式作用于細(xì)胞表面相關(guān)受體來發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)，VEGF183、VEGF189和VEGF206屬于細(xì)胞膜結(jié)合型蛋白[4]。

1.2 VEGF的生物學(xué)效應(yīng)

血管內(nèi)皮生長因子受體（VEGFR）主要包括VEGFR1（flt1）、VEGFR2（flk1/KDR）、VEGFR3（flt4）三種類型，它們屬于受體酪氨酸激酶（receptors tyrosine kinase，RTK），由胞外配體結(jié)合區(qū)和胞質(zhì)區(qū)的Ig樣結(jié)構(gòu)域、跨膜結(jié)構(gòu)域和酪氨酸激酶（proteintyrosine kinases，PTK）結(jié)構(gòu)域3個(gè)部分組成，配體和受體結(jié)合后激活PTK，使RTK結(jié)構(gòu)域的酪氨酸殘基發(fā)生磷酸化，磷酸酪氨酸和周圍的氨基酸殘基構(gòu)成銜接分子的結(jié)合位點(diǎn)，繼而啟動(dòng)細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)傳導(dǎo)通路。在人體組織中，VEGFR1和VEGFR2主要在血管內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)，VEGFR3主要在淋巴內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)。此外，單核細(xì)胞/巨噬細(xì)胞、滋養(yǎng)層細(xì)胞和腎間質(zhì)細(xì)胞等也表達(dá)VEGFR1，造血干細(xì)胞及巨核細(xì)胞等也表達(dá)VEGFR2，二者都在腫瘤細(xì)胞高表達(dá)[5]。

血管新生來源于組織源性的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)，其中最重要的是VEGFVEGFR信號(hào)傳導(dǎo)通路，VEGF與其受體結(jié)合后激活PTK，引發(fā)一系列的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，在血管系統(tǒng)發(fā)育、重塑及成熟過程中起著非常重要的調(diào)控作用[6]。VEGF與其受體結(jié)合的親和力不同，VEGFA與VEGFR1結(jié)合力比VEGFR2強(qiáng)10倍，但血管生成中的主要信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)受體是VEGFR2，主要參與血管生成的調(diào)控，如腫瘤和糖尿病血管形成視網(wǎng)膜病變等。VEGFC、VEGFD與VEGFR3結(jié)合緊密，主要參與淋巴管生成的調(diào)控[7]。研究表明，VEGFA與VEGFR2結(jié)合后通過PLCγ1信號(hào)通路調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮細(xì)胞的分裂和增殖，通過Src、FAK信號(hào)通路調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮細(xì)胞的遷移，通過JAK2、Akt信號(hào)通路調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮細(xì)胞的分裂、增殖、遷移及生存[8]。并且，VEGFA與其受體結(jié)合后，通過PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路增強(qiáng)內(nèi)皮細(xì)胞源性一氧化氮合成酶（nitrogen monoxide synthetase，eNOS）的活性，促進(jìn)新生血管的重塑、成熟[9～10]。VEGFA與VEGFR1結(jié)合主要引起單核細(xì)胞/巨噬細(xì)胞的活化和遷移[11]。此外，VEGFA與VEGFR2結(jié)合可通過PI3K/Akt通路，提高抗凋亡蛋白Bcl2表達(dá)及降低凋亡蛋白Bad表達(dá)[12]。

2 VEGF與AS

2.1 VEGF與穩(wěn)定型動(dòng)脈粥樣硬化斑塊

斑塊中血管生成不是動(dòng)脈粥樣硬化形成的必要條件，可能是對動(dòng)脈壁病理狀態(tài)的生理反應(yīng)。在正常的血管壁中，內(nèi)膜需氧是由氧氣經(jīng)管腔擴(kuò)散而提供，而中膜和外膜則由脈管血管滋養(yǎng)，同時(shí)經(jīng)過一系列代謝清除廢物并維持血管代謝穩(wěn)態(tài)。當(dāng)內(nèi)膜形成動(dòng)脈粥樣硬化斑塊時(shí)，內(nèi)膜變厚，內(nèi)膜深層與血管腔表面之間的距離增加，最終超過氧擴(kuò)散閾值（250～500 mm），導(dǎo)致低氧張力引起氧氣供應(yīng)減少。并且，炎癥反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致氧氣需求的增加，最終破壞了血氧供需之間的平衡，從而導(dǎo)致血管壁的局部缺氧[13]。冠狀動(dòng)脈外膜由于具有營養(yǎng)血管而成為引起炎癥的原因，ITO等[14]評估了新鮮尸體附近心外膜脂肪組織的局部炎癥與冠狀動(dòng)脈粥樣硬化之間的聯(lián)系，發(fā)現(xiàn)在富含脂類的相鄰心外膜脂肪組織中可觀察到炎癥分子（即VEGFA和VEGFB）的表達(dá)高于貧脂病變。同時(shí)，活化的炎癥細(xì)胞可產(chǎn)生促血管生成因子，包括白介素8（interleukin 8，IL8）、缺氧誘導(dǎo)因子1a （hypoxia inducible factor1a，HIF1a）、E26轉(zhuǎn)錄因子1（Ets1）和VEGF等，它們也誘導(dǎo)斑塊內(nèi)血管生成[15]。有研究發(fā)現(xiàn)，VEGF、HIF1a和Ets1在斑塊深層共存，并且在同一細(xì)胞中（包括新生血管內(nèi)皮細(xì)胞、炎癥細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞）HIF1a/VEGF/Ets1級(jí)聯(lián)上調(diào)，說明動(dòng)脈粥樣硬化中的缺氧誘導(dǎo)性血管生成因子可促進(jìn)斑塊內(nèi)血管生成[16]。

缺氧和炎癥可以相互影響，兩種刺激都可能引發(fā)動(dòng)脈粥樣硬化中的血管生成級(jí)聯(lián)反應(yīng)。在起始階段，VEGF表達(dá)水平的增加促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖，導(dǎo)致不成熟的新生血管。同時(shí)，基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)的重塑，并增加細(xì)胞外基質(zhì)螯合VEGF的生物利用度。在新生血管的建立和灌注過程中，VEGF表達(dá)水平下降，緊接的是血小板衍生生長因子（platelet derived growth factor，PDGF）、血管生成素（Ang）和轉(zhuǎn)化生長因子β1（transforming growth factorβ1，TGFβ1）表達(dá)水平上升，從而募集周細(xì)胞和血管平滑肌細(xì)胞到血管內(nèi)皮細(xì)胞周圍，促進(jìn)基底膜形成，由此形成穩(wěn)定成熟的血管[17]。

在穩(wěn)定期斑塊中，VEGF和血管抑制因子之間的平衡處于良好的協(xié)調(diào)控制中，使血管增生維持在正常生理范圍內(nèi)。斑塊內(nèi)新生血管是抵抗缺氧的關(guān)鍵防御機(jī)制，同時(shí)有助于單核細(xì)胞/巨噬細(xì)胞逆向轉(zhuǎn)運(yùn)膽固醇，是斑塊消退所必需的[18]。上述兩種機(jī)制均有利于血管內(nèi)膜的修復(fù)，隨著血管壁侵害的減少，血管壁功能的恢復(fù)，動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的發(fā)展便趨于穩(wěn)定狀態(tài)。

2.2 VEGF與不穩(wěn)定型動(dòng)脈粥樣硬化斑塊

在進(jìn)展期斑塊中，血管生成級(jí)聯(lián)反應(yīng)的失敗會(huì)導(dǎo)致病理性血管生成。目前研究發(fā)現(xiàn)，動(dòng)脈粥樣硬化不穩(wěn)定斑塊的主要病理特征就是大量病理性新生血管形成[19]。這些新生血管通常發(fā)育不成熟，僅是由內(nèi)皮細(xì)胞圍成的簡單管道，缺乏周細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞等支撐細(xì)胞，沒有基底膜，也沒有感受血流或血壓的受體。而且，人動(dòng)脈粥樣硬化斑塊中的新生血管結(jié)構(gòu)不完整，發(fā)現(xiàn)血管內(nèi)皮細(xì)胞異常，出現(xiàn)膜泡、胞漿內(nèi)液泡，血管內(nèi)皮細(xì)胞之間開放連接且與基底膜分離。研究顯示，VEGF可破壞糖尿病伴動(dòng)脈粥樣硬化的內(nèi)皮屏障和緊密連接完整性，導(dǎo)致細(xì)胞間間隙的形成，并且還可通過融合的單層顯著提高低密度脂蛋白（low density lipoprotein，LDL）滲透性[20]。因此，缺乏周細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞等支撐細(xì)胞可能是新生血管發(fā)育不成熟的重要原因。PELISEK等[2]對56例行頸動(dòng)脈斑塊切除術(shù)（CEA）的高度頸動(dòng)脈狹窄（>70%）患者進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)定斑塊中高表達(dá)的VEGF可能增加炎癥細(xì)胞的積累，低表達(dá)的血管生成素1（Ang1）和高水平的血管生成素2（Ang2）可能促進(jìn)新生血管的通透性和不穩(wěn)定性。因此，斑塊內(nèi)新生血管發(fā)育不成熟的重要原因可能與相關(guān)因子及VEGF作用不協(xié)調(diào)有關(guān)。

VEGF可通過病理性血管新生和炎癥浸潤等機(jī)制促進(jìn)斑塊的易損性和不穩(wěn)定性。病理性新生血管通常發(fā)育不成熟，其特征是結(jié)構(gòu)不完整、內(nèi)皮脆性大、通透性增加，這就為血脂沉積于斑塊提供了重要途徑。同時(shí)，VEGF與VEGFR1結(jié)合可介導(dǎo)單核細(xì)胞/巨噬細(xì)胞的趨化作用，使炎癥細(xì)胞、炎癥因子聚集在病變處，加劇斑塊內(nèi)的炎癥反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞進(jìn)行缺氧誘導(dǎo)后炎癥表型增加，腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factorα，TNFα）、ICAM1、VCAM1、IL6和IL1β分泌增多，血管通透性增加，并促進(jìn)炎癥細(xì)胞向炎癥區(qū)域遷移[21]。E選擇素是白細(xì)胞跨上皮遷移所必需的黏附分子，單獨(dú)的VEGF不能誘導(dǎo)ICAM1、VCAM1和E選擇素的表達(dá)，但它協(xié)同增強(qiáng)了TNFα誘導(dǎo)E選擇素的表達(dá)，而E選擇素的上調(diào)使內(nèi)皮細(xì)胞對細(xì)胞因子敏感，導(dǎo)致選擇性促炎反應(yīng)增強(qiáng)[22]。這些高表達(dá)的黏附分子（VCAM1、ICAM1和E選擇素）是單核/巨噬細(xì)胞向病變部位遷移的重要調(diào)節(jié)因素，從而形成了一個(gè)促進(jìn)病變部位血管發(fā)生的正反饋調(diào)節(jié)機(jī)制。不成熟的病理性新生血管也易于紅細(xì)胞外滲導(dǎo)致斑塊內(nèi)出血，使斑塊增大，加重斑塊負(fù)荷，增加斑塊破裂的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也提供紅細(xì)胞衍生的磷脂和游離膽固醇[23]。當(dāng)脆弱的斑塊內(nèi)毛細(xì)血管破裂時(shí)，可導(dǎo)致斑塊內(nèi)出血、氧化應(yīng)激、炎性反應(yīng)增強(qiáng)、缺氧加重等，特別是具有Hp22基因型的糖尿病患者受到的影響更大[24]。缺氧導(dǎo)致巨噬細(xì)胞的死亡和壞死核心的形成，巨噬細(xì)胞吞噬富含脂質(zhì)的碎片，變成泡沫細(xì)胞，最終擴(kuò)大斑塊的脂質(zhì)核心。同時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)VEGF能上調(diào)炎癥細(xì)胞表達(dá)MMP，使細(xì)胞外基質(zhì)降解，導(dǎo)致纖維帽變薄，最終引起斑塊破裂出血[25]。繼而激活組織因子（tissue factor，TF），通過TF途徑使表面形成血栓或刺激血管痙攣，引起冠脈完全阻塞，導(dǎo)致急性心肌梗死等嚴(yán)重的心血管事件。因此，從內(nèi)皮功能障礙到斑塊破裂出血，VEGF在動(dòng)脈粥樣硬化的各個(gè)階段直接或間接地起重要作用。

3 總結(jié)和展望VEGF在動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展中具有雙重作用，既有利于血管內(nèi)膜的修復(fù)，又降低動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的穩(wěn)定性，只有深入研究VEGF在動(dòng)脈粥樣硬化斑塊中的分子機(jī)制，才能正確評價(jià)VEGF對動(dòng)脈粥樣硬化斑塊發(fā)生發(fā)展的作用。

參 考 文 獻(xiàn)

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（收稿日期：2020-11-19 修回日期：2020-12-04）

（編輯：潘明志）