血管內皮生長因子與糖尿病腎病研究進展

魏曉燕 黃 平 浙江中醫藥大學 杭州 310053

目前認為，多種因素參與了糖尿病腎病（DN）的發生發展，血管內皮生長因子（VEGF）是近年來研究的一個熱點。VEGF又稱血管通透因子，是血管內皮細胞特異性的絲裂原，有促進內皮細胞增生遷移、增加內皮細胞通透性、改變細胞外基質、促進血管生成和維持等作用，與DN的發生發展密切相關。現就兩者的研究進展綜述如下。

1 VEGF及其受體概述

VEGF 家族包括 VEGF-A、VEGF-B、VEGF-C、VEGF-D、VEGF-E 和胎盤生長因子（PIGF），通常情況下VEGF即指VEGF-A。VEGF是一種與血管內皮細胞特異性結合的肝素結合型二聚體糖蛋白，分子量34～46KD。人基因位于染色體的 6p21.3，全長 28kb，其編碼基因長14kb，由8個外顯子和7個內含子構成。目前已知 6 種 VEGF 亞型：VEGF121、VEGF145、VEGF165、VEGF183、VEGF189及VEGF206。其生物學效應通過與相應受體（VEGFR）結合而實現。

VEGFR包括：VEGFR-1即fms-樣酪氨酸激酶（Flt-1），VEGFR-2 即含激酶插入區受體（KDR）、VEGFR-3，以及神經纖毛蛋白-1（NRP-1）和神經纖毛蛋白-2（NRP-2）。另外，VEGFR-2 和 VEGFR-3 在鼠類中的同源產物分別是Flk-1和Flk-4。VEGFR-1是最早發現的受體，與VEGF結合可促進內皮細胞遷移，但對內皮增生無影響；VEGFR-2是主要功能受體，可誘導內皮細胞增生和血管生成，在結構上，VEGFR-1和VEGFR-2皆屬于酪氨酸激酶型受體，由含7個免疫球蛋白樣結構的細胞外區、跨膜區及胞內的酪氨酸激酶區組成；VEGFR-3位于5號染色體，編碼1298個氨基酸。NRP-1與NRP-2屬于非酪氨酸蛋白激酶家族，是VEGF165的特異性受體，表達于血管內皮細胞、神經元及某些腫瘤細胞。NRP-1單獨存在時無生物學活性，但可促進VEGF165與VEGFR-2結合，且能增強VEGF165介導的趨化性；NRP-2還可增強VEGF145的作用，參與血管發育。

2 VEGF在正常腎臟中的表達及作用

在人類腎臟中，生理狀態下VEGF的表達主要位于足細胞，集合管上皮細胞也可表達，而內皮細胞和系膜細胞則無表達。但在血管緊張素Ⅱ（AngⅡ）、胰島素樣生長因子（IGF-1）或其他生長因子刺激下系膜細胞也可以表達。另一方面，內皮細胞和系膜細胞上存在VEGFR。近年研究表明，足細胞也可表達VEGFR，其分泌的VEGF除了以旁分泌的方式作用于內皮細胞和基膜外，還以自分泌的方式作用于自身。

VEGF具有促進血管內皮細胞增殖、血管生成及維持的功能，在腎臟發育與血管生成尤其是腎小球形成中起著重要作用，是腎組織形成的基本因子，尤其是腎小球的形成。腎臟發育過程中，足細胞分泌的VEGF與內皮細胞表達的VEGFR-1結合，指導內皮細胞發育成腎小球。集合管上皮細胞分泌的VEGF與皮、髓質腎小管周毛細血管內皮細胞上的VEGFR結合，促使腎小管周毛細血管發生。

足細胞分泌的VEGF還可通過自分泌方式調節自身鈣離子平衡，降低細胞毒性，提高存活率。足細胞附著于腎小球基底膜（GBM）外側，與足突之間的裂孔隔膜共同構成腎小球濾過屏障的最外層。因此，VEGF對維持GBM的完整性及正常功能也有重要作用。另外，集合管上皮分泌的VEGF與腎小管周毛細血管的VEGFR結合，可能通過改變通透性，進而影響腎髓質的滲透壓梯度。

3 VEGF與DN

闞春婷等[1]檢測鏈脲佐菌素（STZ）誘導的DM大鼠，發現其腎皮質VEGF蛋白及mRNA表達均較正常組明顯升高。Cha等[2]觀察血肌酐低于176.8μmol/L的2型DM患者，發現血和尿中VEGF水平均隨尿蛋白的增加而增加。而在DN晚期出現嚴重系膜硬化和彌漫性腎小球硬化時，VEGF表達明顯下調或消失。因此，DN時腎臟VEGF的表達與其病情進展、蛋白尿程度及腎功能損害度等緊密關聯。

3.1DN中VEGF的調控

3.1.1 缺氧與VEGF 缺氧是VEGF的最強刺激因子，周次利等[3]證明缺氧是引起VEGF表達上調的主要原因。高糖可直接致紅細胞內血紅蛋白糖化增加、2，3-二磷酸甘油酸（2，3-DPG）產生減少以及血紅蛋白與氧的結合力增強，引起組織缺氧。王潔敏等[4]培養大鼠腎成纖維細胞（NRK細胞），發現缺氧條件下其VEGF蛋白含量明顯升高，并呈劑量依賴性。但其具體作用機制目前尚不明確，可能是缺氧狀態下VEGFmRNA自身穩定性的增加促進了VEGF的表達，也可能因為低氧誘導因子-1（HIF-1）的形成，它與VEGF基因5’上游區28個堿基對的促進子結合，促進VEGF轉錄增加。

3.1.2 高糖與VEGF 高糖可通過直接激活蛋白激酶C（PKC），使一定的轉錄因子磷酸化增加VEGF基因轉錄，從而增加腎小球系膜細胞VEGF的表達。實驗發現，高糖培養介質中的大鼠系膜細胞可通過PKC依賴機制暫時增加VEGFmRNA表達和蛋白合成，且其表達程度跟血糖濃度呈正相關。而PKC抑制劑或下調劑則可阻斷高糖引起的VEGF合成增加[2，5]。體外培養足突細胞也發現高糖可通過PKC、細胞外信號調節激酶（ERK）介導的PKC-ERK機制促進足突細胞VEGFmRNA及蛋白的表達[6]。Kim等[7]培養腎小管上皮細胞證實高糖可迅速上調VEGF表達，且對其可溶性受體Flt-1無任何影響。

3.1.3 晚期糖基化終末產物（AGEs）及其受體（RAGE）與VEGF DN中，高糖和氧化應激反應均可導致AGEs的蓄積，它在腎臟的沉積是DN病理改變的原因之一。在AGEs中培養系膜細胞，VEGFmRNA表達增加，VEGF蛋白產量也相應增多[6]。研究表明，AGEs促進VEGF表達依賴于ERK途徑，AGEs通過ERK機制促進低氧誘導因子-1α（HIF-1α）的表達、積聚，進而激活HIF-1以促進VEGF的表達，同時AGEs與胰島素對VEGFmRNA的表達有協同作用。

RAGE是AGEs的特異性受體，與其結合后，激活多種信號通路，誘導細胞功能紊亂。DN時AGEs增加，足細胞RAGE活力增強可引起VEGF表達增多。Wendt等[8]發現DM小鼠的足細胞RAGE表達增多時VEGF表達也增多；使用RAGE抑制劑阻斷RAGE后，VEGF表達也降低。因此推測，RAGE可能促進了VEGF的表達增多。

3.1.4 AngⅡ與VEGF AngⅡ可通過激活AngⅠ和AngⅡ受體，增加二酰基甘油（DAG）水平，活化蛋白激酶β亞型促進VEGF基因表達，刺激腎小球系膜細胞合成和分泌VEGF。Kang等[9]發現AngⅡ能夠刺激足細胞合成VEGF。另有1型DM大鼠的研究表明，實驗第4周時VEGF、AngⅡ蛋白和mRNA表達均上調，第8周時其表達水平仍較正常組上調[10]。唐萬欣等[11]將DN大鼠分為DN組、纈沙坦干預組和對照組，結果顯示，纈沙坦干預組相對DN組而言，腎小球肥大較輕，尿白蛋白排泄也較少，同時，腎臟VEGF與Flk-1mRNA和蛋白表達雖有上調，但與DN組相比仍顯著降低。說明AngⅡ受體拮抗劑纈沙坦能抑制VEGF及受體Flk-1的異常表達，減輕DN病變。AngⅡ能促進血管成熟與穩定，并維持血管的完整性，可增加毛細血管管徑、重建基膜、促進內皮細胞增生與遷移，刺激新生血管出芽，可協同VEGF共同參與血管形成和維持。

總之，DN相關因素如高糖、缺氧、AGEs、RAGE、胰島素、AngⅡ、機械牽拉等均可影響VEGF的表達。

3.2 DN與VEGF

3.2.1 VEGF與DN蛋白尿 蛋白尿是DN早期的主要癥狀之一。VEGF在蛋白尿形成中可能的作用機制：VEGF可直接引起血漿外滲，還可增強血管通透性，且其所致的通透性增加伴隨著內皮細胞形態改變，如質膜囊泡和囊泡狀小體的形成和聚集等；它們可能通過影響細胞信號轉導、胞間轉運（內吞或內飲作用）、組織因子的調節影響蛋白尿形成；VEGF還能誘導內皮細胞金屬蛋白酶、間質膠原酶表達，增加纖溶酶原激活物、尿激酶型纖溶酶原激活物、組織型纖溶酶原激活物的表達和活性，使毛細血管基底膜蛋白分解，有利于蛋白濾過。

Hoshi等[12]研究高糖導致的足細胞損傷與蛋白尿、腎小球硬化的關系時，發現在DN最早期腎小球濾過率增加時就伴隨著蛋白尿，而損傷的足細胞會大量釋放胞內儲存的VEGF，使腎小球濾過膜通透性增加，導致濾過率增高，最終導致蛋白尿的發生。葉仁群等[13]觀察早期DN患者發現其血清VEGF及受體Flt-1的蛋白與24h尿蛋白水平呈正相關（P＜0.05），提示VEGF及受體Flt-1參與了微血管的病變，其異常的表達可能加重了微血管的滲漏和尿蛋白的漏出，從而導致腎的損傷。

3.2.2 VEGF與腎臟肥大及硬化 DN的特征性病理變化是腎小球、腎小管肥大和GBM增厚、腎動脈硬化以及腎間質纖維化。DN中，VEGF與系膜細胞表面的VEGFR結合，活化細胞內絲裂原活化蛋白激酶信號傳遞系統，可促進系膜細胞合成膠原，導致腎臟肥大。同時，VEGF還可改善腎小球毛細血管內皮功能，增加血管通透性，血漿中的蛋白、單核細胞、細胞因子和生長因子，如轉化生長因子（TGF-β）等可從血漿中濾出，沉積于腎小球系膜區，刺激腎臟肥大，產生毒性反應，最終導致腎小球硬化。此外，VEGF還可導致腎小球內的單核巨噬細胞遷移/活性增加，系膜細胞活化，轉化生長因子-β1產生增加，促進腎小球硬化。Senthil等[14]發現STZ誘導的1型DM大鼠和db/db自發性2型DM大鼠腎臟皮質中，VEGF的表達顯著高于正常對照組，且VEGF明顯誘導其遠端腎小管上皮細胞肥大，同時促進蛋白合成。從而表明，VEGF介導了DN早期腎小球和腎小管的肥大。3.2.3 VEGF與新生血管的生成與維持 就目前所知，VEGF是選擇性最強的血管內皮細胞促有絲分裂劑。另外，VEGF還可刺激內皮細胞產生NO，并使其濃度呈劑量依賴性增加，起到血管維持作用。Min[15]等對DN患者用計算機三維圖像進行分析，發現腎小球有新生血管形成。Ichinose等[16]也發現2型DM db/db小鼠腎臟中存在內皮細胞數目增加及腎小球毛細血管生長。

4 展望

綜上所述，腎臟微血管變化對進行性腎臟疾病的進程有著很大的影響，而VEGF在調節腎臟微血管變化中起了重要的作用，極有可能參與了DN復雜病理過程的某一環節。因此及早控制DM的一些相關因素，如高糖、缺氧等，或者針對性地對高表達的VEGF進行拮抗性干預均有望降低DN患者的VEGF水平，保護應激下的內皮細胞，刺激血管生成，穩定腎功能，修復腎臟病理改變，減少DN發生，減緩DN進展。關于VEGF的研究較多，但VEGF阻斷藥何時真正應用于臨床治療DN還不確定，如何發揮其抗VEGF的治療作用，避免其過度抑制血管自我修復，及阻斷VEGF途徑后機體的代償機制等還有待研究。目前，治療DN的理想方法還在研究中，抗VEGF能否引領DN的治療邁入一個新時代值得期待。

[1]闞春婷，吳晨光，張明，等.吡格列酮對糖尿病大鼠腎皮質血管內皮生長因子表達的影響[J].江蘇大學學報（醫學版），2009，19（2）：143-156.

[2]Cha DR，Kim NH，Yoon JW，et al.Role of vascular endothelial growth factor in diabetic nephropathy[J].Kidney Int，2000，58（77）：104-112.

[3]周次利，陳邦國，毛慶菊，等.電針對局灶性腦缺血再灌注大鼠腦內血管內皮生長因子及內皮抑素的影響[J].湖北中醫雜志，2007，29（5）：8-9.

[4]王潔敏，李競.缺氧對體外培養的大鼠腎成纖維細胞PEDF和 VEGF表達的影響[J].西北國防醫學雜志，2009，30（1）：14-17.

[5]Kim NH，Jung HH，Cha DR，et al.Expression of vascular endothelial growth factor in response to high glucose in rat mesangial cells[J].J Endocrinol，2000，165（3）：617-624.

[6]Yamagishi S，Inagaki Y，Okamoto T，et al.Advanced glycation end product-induced apoptosis and overexpression of vascular endothelial growth factor and monocyte chemoattractant protein-1 in human-cultured mesangial cells[J].J Biol Chem，2002，277（23）：20309-20315.

[7]Kim NH，Oh JH，Seo JA，et al.Vascular endothelial growth factor（VEGF） and soluble VEGF receptor Flt-1 in diabetic nephropathy[J].Kidney Int，2005，67（1）：167-177.

[8]Wendt TM，Tanji N，Guo J，et al.RAGE drives the development of glomerulosclerosis and implicates podocyte activation in the pathogenesis of diabetic nephropathy[J].Am J Pathol，2003，162（4）：1123-1137.

[9]Kang YS，Park YG，Kim BK，et al.AngiotensinⅡstimulates the synthesis ofvascular endothelialgrowth factor through the p38mitogen activated protein kinase pathway in cultured mouse podocytes[J].J Mol Endocrinol，2006，36（2）：377-388.

[10]Rizkalla B，Forbes JM，Cao Z，et al.Temporal renal expression of angiogenic growth factors and their receptors in experi mental 1 diabetes：role of the rennin-angiotensin system[J].J Hypertens，2005，23（1）：153-164.

[11]唐萬欣，陳澤君，黃頌敏，等.纈沙坦對糖尿病鼠腎血管內皮生長因子及其受體Flk-1的影響[J].四川大學學報（醫學版），2008，39（2）：223-226.

[12]Hoshi S，Shu Y，Yoshida F，et al.Podocyte injury promotes progressive nephropathy in zucker diabetic fatty rats[J].Lab Invest，2002，82（1）：25-35.

[13]葉仁群，謝嘉嘉，林國彬，等.補陽還五湯對早期糖尿病腎病患者血管內皮生長因子及其受體Flt-1的影響[J].中國中西醫結合腎病雜志，2009，10（2）：137-139.

[14]Senthil D，Choudhury GG，McLaurin C，et al.Vascular endothelial growth factor induces protein synthesis in renal epithelial cells：a poten-tial role in diabetic nephropathy[J].Kidney Int，2003，64（2）：468-479.

[15]Min W，Yamanaka N.Three-dimensional analysis of increased vasculature around the glomerular vascular pole in diabetic nephropathy[J].Virchows Arch A Pathol Anat Histopathol，1993，423（3）：201-207.

[16]Ichinose K，Maeshima，Yamamoto Y，et al.2-（8-hydroxy-6-methoxy-1-oxo-1h-2-benzopyran-3-yl）propionic acid，an inhibitor of angiogenesis，ameliorates renal alterations in obese type 2 diabetic mice[J].Diabetes，2006，55（5）：1232-1242.