ＶＥＧＦ及其受體與瘢痕疙瘩的研究進展

瘢痕疙瘩(Keloid，K)又叫瘢痕瘤，發病機制不清，具有侵襲性生長和手術后容易復發的特點，是困擾整形外科醫生的難題。研究表明，腫瘤血管期的啟動是有瘤細胞產生的促內皮細胞增殖和遷移的血管生成因子所誘發，其中血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)在生理及病理血管再生中起關鍵性作用，本文探討VEGF及其受體與瘢痕疙瘩的關系，闡明瘢痕疙瘩的生成機制，為預防和治療瘢痕疙瘩提供一定的依據。

1 VEQF的特點

1．1 VEGF的概況：血管內皮生長因子又稱血管通透因子(Vascular permeability factor，VPF)或血管調理素(vasculotropin)，是1989年Ferrara等在牛垂體濾泡星狀細胞的體外培養液中首先純化出來的糖類蛋白質。隨后在鼠垂體前葉腫瘤細胞系AtT20、人單核細胞、豚鼠瘤、鼠神經膠質瘤細胞系等細胞培養液中也純化出了VEGF蛋白。已證明VEGF是唯一對血管形成具有特異性的重要生長因子，其他生長因子如成纖維細胞生長因子、血小板衍生性生長因子等能作用于包括血管內皮細胞在內的多種細胞，但不具特異性。也有研究顯示垂體細胞既是VEGF的來源又是其目標靶，這支持VEGF在腦下垂體的功能是作為自分泌／旁分泌因子的概念。VEGF是一類糖蛋白，廣泛分布于人和動物體內的腦、腎、肝、脾、肺、骨骼等組織中。多種細胞均可分泌，如Ec、EPC、骨髓基質細胞(marrow stromal cells，MSCs)、成纖維細胞等。增殖性瘢痕中的VEGF主要由角質形成細胞、成纖維細胞產生。

1．2 VEGF的家族、分類和結構特點：VEGF屬于血小板衍生生長因子(platelet derived growthfactor，PDGF)家族，其結構與PDGF-β鏈部分相同，其中有8個相同半胱氨酸為PDGF家族的標志。

人類VEGF基因定位于染色體6P21.3，包括8個外顯子和7個內含子，基因全長28kb，編碼區域約為14kb。VEGF是一種外分泌的同源二聚體糖蛋白，由兩條相同肽鏈通過二硫鍵構成二聚體，分子量為34～45ku，等電點為8.5，耐酸及耐熱能力很強。互補脫氧核糖核酸(cDNA)克隆研究表明，VEGF存在五種不同形式的異構體，分別由121、165、145、189、206氨基酸組成。VEGF 121為可溶性糖蛋白，無結合肝素的特性，可自由擴散；VEGF 165具有肝素結合活性，只有50％以可溶性形式分泌到細胞外，余下的部分和細胞膜或基膜上含有肝素或硫酸乙酰肝素的蛋白多糖緊密結合；VEGF189、VEGF145和VEGF206分泌后幾乎完全和含肝素的糖蛋白結合，測不出游離的部分。五種VEGF廣泛分布于人和動物多種組織內，其生物活性沒有發現顯著差異，人體內的VEGF165是主要的分泌形式，也是主要的效應分子，對內皮細胞的體外增殖和血管生成作用最強。

VEGF除了有五個亞型外，還存在五種同源性蛋白，包括胎盤生長因子(Placental growthfactor，PGF)，VEGF－B，VEGF－C，VEGF－D和口瘡病毒(orf vlrns VEGF，VEGF－E)。該五種同源性蛋白均在不同程度上具有促進血管生成的作用。

2 VEGF受體及信號傳導機制

2．1 VEGF受體：VEGF通過旁分泌和自分泌形式產生后，必需與相應的受體結合才能產生促進血管生成的效應，既往研究認為VEGF的受體分為三個亞型，包括VEGFR－1、VEGFR－2和VEGFR－3，分別有flt－1、flk－1／KDR、flt－4基因編碼。flt－1與VEGF結合引起內皮細胞的遷移和管樣結構的維持，而KDR與VEGF結合主要刺激內皮細胞的增生，VEGFR－3則主要與淋巴內皮細胞增殖有關。近年來研究認為除了VEGFR－1、VEGFR－2及VEGFR－3，還存在neuropilin(NRP)，前者均由結合VEGF的細胞外成分和細胞內催化區部分組成，而NRP主要位于細胞內，NRP－1不僅通過促進VEGFR－2的活性和促進與VEGF的結合，還是VEGF特異性的受體亞型，可增加有絲分裂原和VEGF165的趨化活性，但對VEGF121作用不明顯。

2．2 信號傳導機制：VEGF受體介導的信號傳導與其他酪氨酸激酶受體非常相似。VEGF信號傳導的第一步是活化受體，使其具有酪氨酸激酶活性。這是通過VEGF結合受體，引起受體分子在細胞膜上的二聚化，并使受體胞內激酶區特定的酪氨酸殘基交叉磷酸化而實現的。活化的受體進而可激活一系列下游信號分子，如磷脂酶、蛋白激酶、磷脂酰肌醇3激酶、絲裂原活化的蛋白激酶(MAPK)等，并晟終傳遞至細胞核內，通過特定基因的表達實現VEGF的生物學效應。與其他酪氨酸激酶類受體一樣，VEGF的胞內信號傳導可能涉及多條途徑。VEGF與受體結合后，細胞內最初表現ca濃度升高，1摩爾濃度的VEGF在幾秒鐘內可使Ca濃度升高4倍。這是目前檢測VEGF活性最為敏感的方法。VEGF增加內皮細胞的Ca濃度通過其受體發生作用。

3 VEGF在瘢痕疙瘩中的生物學效應

3．1 促進內皮細胞的增殖：VEGF是血管內皮細胞的特異性有絲分裂原，具有能夠刺激血管內皮細胞的分裂增殖和趨化作用。VEGF對內皮細胞的直接作用是VEGF與血管內皮細胞表面的受體結合，誘導受體自身和細胞內蛋白質的酪氨酸磷酸化，激活細胞上的磷酯酶c和水解磷酸肌醇，誘導鈣離子的釋放。它能誘導細胞表達纖維蛋白溶酶原激活因子、膠原酶和尿激酶纖維蛋白溶酶原激活因子受體，在介導內皮細胞向組織遷移及組織修復中起重要作用。其中VEGF165與其他4種形式的VEGF相比，既有可溶性，又具有與受體特異性結合的位點，因此具有最強的有絲分裂活性。同時VEGF與bFGF有著協同作用，在相同條件下，兩者同時刺激內皮細胞所產生的細胞數目比采用單獨任何一種多2～8倍。

3．2 增加血管的通透性：VEGF能夠增加血管的通透性，主要作用于毛細血管后靜脈和小靜脈，使大量血漿蛋白和纖維蛋白原滲出到血管間隙，外滲的纖維蛋白原沉積形成蛋白凝膠，改變了細胞外基質，為促進血管生成和支撐新生血管提供暫時性基質；VE6F、bFGF、PDGF誘導血管內皮細胞增殖、遷移和趨化，最終從母血管長出新生血管，通過腫瘤基質逐漸向腫瘤內生長。VEGF對血管具有極強的通透性，其效應比組胺強5 000倍，這種快速(5min)而短暫(僅持續30min)的通透作用不伴有肥大細胞的顆粒減少，也不能被抗組胺類藥物所阻斷。一般認為，VEGF增加血管通透性的作用可能是通過增強血管內皮細胞中的囊泡小體(vesiculo－vacuolal organelie)功能而產生的。VEGF的血管通透作展機制與Ca依賴性通道、血小板活化因子的合成、誘導內皮細胞穿孔、NO及前列環素、內皮細胞膜表面小凹介導等有關。因此，瘢痕疙瘩的膠原結節常常圍繞血管分布，VEGF的增多還可能與瘢痕疙瘩瘤樣增長有關。

3．3 促進血管形成：不論在生理還是病理情況下，VEGF對血管生成都起非常重要的作用。腫瘤生長和轉移都離不開血管生成，而VEGF是目前已知活性最強、專屬性最高的血管生成因子，其他血管生成因子大都通過增強VEGF的表達產生血管生成作用。

3．4 血管維持功能：VEGF可以刺激人或動物的內皮細胞產生NO并使其濃度呈劑量依賴性增加，從而起到一個血管維持功能。Dot認為VEGF不僅促進血管生成，而且能保護新生血管存活，直到血管被周細胞包被后，血管才可不依賴VEGF而存活，說明VEGF在血管生成及成熟過程中起重要作用。

4 VEGF在瘢痕疙瘩中的表達

瘢痕疙瘩多繼發于皮膚損害，表現為在原皮損部位瘢痕增生的同時，不斷向周圍正常皮膚侵襲性生長，且多較原病損范圍擴大，故有人又稱為愈合的人體皮膚創傷反應或視為易感性個體在異常創傷愈合過程中形成的良性真皮腫瘤。姜篤銀等研究發現瘢痕疙瘩組織學微血管呈現內膜過度增生和血管閉塞，伴有淺層血管過度擴張和出血征象。在瘢痕疙瘩浸潤部肌成纖維細胞強表達VEGF和VEGF／KDR復合物，在老化部及正常皮膚有弱表達。VEGF在健康成人皮膚低表達有維持正常血管密度及其滲透功能，以滿足低水平營養運輸和新陳代謝需要；在瘢痕疙瘩部位呈現侵襲性生長的肌成纖維細胞持續過表達VEGF，可能是瘢痕疙瘩具有侵襲生長和異常瘢痕增生的分子病理基礎。瘢痕疙瘩和早期增生性瘢痕組織中殘留的腺體及其上皮細胞對bFGF和VEGF的異常表達可能是瘢痕增生的重要因素，對解釋腺體豐富的部位好發增生性瘢痕和瘢痕疙瘩可能具有重要意義。不僅如此，血管內膜增生性閉塞還嚴重影響真皮、表皮連接區結構的再生和維持，最終喪失正常的表皮釘、真皮乳頭和基底膜結構以及皮膚附屬器，從而瘢痕疙瘩也由浸潤部最終發展成為老化部。研究顯示，VEGF比bFGF能更特異地促進血管再生和細胞間質形成，VEGF表達水平可能是瘢痕疙瘩瘤性增生的良好標志物。

燒、創傷組織修復過程中，當局部微環境發生變化，如持續低氧、嚴重感染、組織長期的高代謝反應以及異物的存留均可以使皮膚角質形成細胞、成纖維細胞分泌的促血管生長因子(如VEGF)增多；同時還可提高內皮細胞對促血管生成因子的反應，從而使新生血管的生長異常增多。新生的血管可為成纖維細胞合成膠原提供豐富的前體物質，而膠原的大量合成和沉積又可以壓迫微血管使得局部氧濃度更加低下，故缺氧既可作為最重要的血管生成刺激因素，又能引起血管的增生，使之形成惡性循環。據此推測，這可能是增生性瘢痕和瘢痕疙瘩血管異常生成的病理機制。VEGF基因的表達調控受細胞因子、瘤基因、抑瘤基因產物及缺氧等多種因素的調節，缺氧上調VEGF基因的表達水平已為眾多研究所證實，并且其作用與缺氧誘導因子－1a(HIF 1a)密切相關。VEGF是較早發現的HIF－la的下游調節基因之一。VEGF基因5端增強予存在有與HIF－la結合的序列一缺氧反應元件(HRE)。缺氧時HIF-la積聚并且與DNA結合活性增加，HIE－la與VEGF基因的HRE結合后，促進VEGF表達。因此認為瘢痕內缺氧環境誘導HIF－la表達，HIF－la通過上調VEGF表達，促進血管生成、改善供氧，從而減輕瘢痕內缺氧狀況。組織細胞受缺血缺氧刺激將上調VEGF等生長因子mRNA表達。

5 展望

綜上所述，VEGF及其受體過表達可能與瘢痕疙瘩侵襲生長有關，異質性肌成纖維細胞異常表達VEGF和VEGF／KDR復合物可能通過旁分泌方式刺激血管內皮細胞增殖分裂來體現瘢痕疙瘩腫瘤侵襲性生長特性，阻斷其生物學作用可能對臨床治療有積極意義。

腫瘤的生長離不開血管生成，抑制腫瘤新生血管可能成為治療腫瘤的一種有效方法。能否通過抑制血管新生來達到治療瘢痕疙瘩是值得研究的課題，根據文獻報道對這方面的研究較少。目前針對VEGF及其受體進行抑制腫瘤新生血管治療主要分三類：①是利用抗體中和VEGF，降低血液中VEGF濃度。Kim將橫紋肌肉瘤、平滑肌肉瘤及多形性惡性神經膠質瘤接種于裸鼠，然后注入VEGF單克隆抗體，瘤體顯著減小；②則針對VEGF受體，阻斷信號傳導，從而抑制腫瘤新生血管生成。如Millauer等利用無生物活性的flk－1／KDR片段，與有功能的flk－1競爭，抑制信號傳導。該實驗中，對人卵巢腺癌SK－OV－3、肺癌calu－6、膠質母細胞癌U－87T、表皮樣瘤A－431的抑制率分別達到84％、91％、86％及93％；③利用與毒素結合的VEGF，通過配體受體結合，選擇性殺傷表達VEGF受體的內皮細胞。Ramakrish nan等將白喉毒素(DT385)與VEGF結合形成復合體，在體外該復合體可抑制flk－1陽性的內皮細胞株(Py－4－1)：在體內該復合體可抑制堿性成纖維細胞生長因子誘導的絨毛尿囊膜的血管生成。因此在其他療法難以奏效的情況下，干擾腫瘤的旁分泌途徑可提供一個新的治療腫瘤手段。

VEGF及其相關受體的深入研究有助于人們清楚了解血管形成的基本過程，為腫瘤及組織增生的預后開辟新途徑，而監測血清中VEGF的變化可為實施基因治療提供生物學指標。VEGF作為一種特異的作用于血管內皮細胞的多功能細胞因子，與內皮細胞的Fld、KDR及Flt4受體具有高度的親和力，在調節血管生成及治療應用方面起一定作用，針對其促進血管生成的特點，開發利用某種外源性干預因素，在需要抑制血液供應的腫瘤及組織增生等疾病中，使其低水平表達甚至完全不表達。充分利用其特性，完善其生理功能，更好地應用于臨床，將是目前和今后研究的方向。