人血管內皮生長因子研究進展

羅美蓉 王正偉 安志星 (重慶大學生物工程學院，重慶 400000)

人血管內皮生長因子研究進展

羅美蓉 王正偉 安志星 (重慶大學生物工程學院，重慶 400000)

血管內皮生長因子;血管內皮生長因子受體;腫瘤

血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)為血管內皮細胞特異性肝素結合生長因子，在體內外均可誘導新生血管形成。人VEGF蛋白于1989年分別由美國兩個生物科技公司的科學家成功純化與鑒定，并且其基因序列被成功克隆及測定，證實了VEGF與血管通透因子(VPF)為同一基因編碼的同一種蛋白。VEGF為同源二聚體糖蛋白，高度保守，二聚體由分子量各為24 kD的單鏈以二硫鍵組成。其單體無活性，N2糖基對其生物效應無影響，但可能在細胞分泌中起作用。近年來關于VEGF的研究較多，研究顯示，腫瘤的生長和轉移依賴于血管的形成，而VEGF為腫瘤血管生成最有效的促進因子。

1 VEGF結構

VEGF基因位于6號染色體短臂，其基因結構包括8個外顯子和7個內含子，基因全長28 Kb，編碼基因占1/2。基因編碼時由于 mRNA發生不同的剪切，因此產生 VEGF121、VEGF145、VEGF165、VEGF185、VEGF206 等至少 5 種蛋白形式，不同的蛋白具有不同的生物學功能，例如VEGF121不與肝素結合，而VEGF165與肝素親和力較低，二者分泌的形式為可溶性、擴散性，因此易于到達靶細胞;而VEGF145、VEGF185、VEGF206則與肝素親和力較高，分泌后可結合與細胞表面或細胞基質。VEGF基因啟動區含有多種結構，如激活蛋白-1、激活蛋白-2以及缺氧反應元件，這表明了VEGF基因轉錄受多種因素的影響。VEGF是高度保守的同源二聚體糖蛋白，N-末端存在6個極性氨基酸組成的疏水性基團，本身由分子量各為24 kD的單鏈以二硫鍵組成二聚體。

2 VEGF受體

VEGF必須與相應的受體結合后才能發揮相應的生物學功能，因此對于其受體的研究具有重要的生物學意義。研究發現，VEGF受體為膜鑲嵌蛋白，主要包括2類，VEGF受體-1和VEGF受體-2。受體的膜外部分大約含有750個氨基酸，組成7個與免疫球蛋白相似的Ig結構域，而其膜內部分為酪氨酸，膜內部分與膜外部分連接為單片跨膜區。不同的結構區域存在不同的生物學功能，VEGF受體-1第二個Ig結構域為與配體結合部位，而VEGF受體-2與配體結合區域為第三個Ig結構域，二者在結構上存在明顯的相似性。VEGF受體-1主要表達于血管內皮細胞和其他的非血管內皮細胞，如造血肝細胞、巨噬細胞和單核細胞。VEGF受體-2主要表達于早期中胚層區域，為內皮細胞上主要的信號肽受體，介導大部分的生物學功能。因此VEGF受體-2是血管內皮形成的標志性生物學分子。觀察發現，盡管多種組織均能表達VEGF受體-2，但是不同淶源的內皮細胞對于VEGF發揮的作用不同，表明不同的組織VEGF受體存在一定的差異，VEGF受體-1多見于胎盤組織、心、腦和肺中，而VEGF受體-2則多見于心、肺、脾、腎中。雖然二者在結構上存在明顯的相似性，但是二者信號轉導途徑和功能卻各自不同〔1〕。

3 VEGF分布、理化特性和生物學功能

VEGF廣泛分布于自身的各種組織中。研究顯示，VEGF亞型在不同組織中表達各不相同，大多數組織能表達兩種以上的VEGF，最常見的亞型為 VEGF121、VEGF165，VEGF121常見于胎盤組織;而VEGF165則多見于除胎盤以外的其他各種組織中〔2〕。引起VEGF表達增加的因素較多，其中常見的包括以下幾種〔3，4〕:①血氧濃度，缺氧時，VEGF 表達顯著增加;②癌基因和抑癌基因對VEGF進行調節;③細胞因子和其他介質對VEGF的影響;④其他因素。不同亞型的VEGF具有不同的理化性，引起差異的原因為差異的原因為蛋白C-末端是否存在外顯子7和8編碼的氨基酸。研究顯示，VEGF121不具有外顯子6和7編碼的氨基酸，因此其不能與肝素結合，極易擴散。VEGF145只有外顯子6編碼的氨基酸，不具有外顯子7編碼的氨基酸，因此其存在部分與肝素結合能力。而其他亞型存在外顯子7編碼的氨基酸，因此均能與肝素結合。VEGF的功能主要為促進血管內皮細胞增殖，因此其最終的目的是促進血管的血管生成，分析顯示，VEGF與血管密度和新生血管密切相關。主要的作用機制為其本身為一種促內皮細胞分裂素，在體內外均能促進內皮細胞分裂、增殖和血管形成。各項分析顯示〔5，6〕，其除了促進血管內皮增殖、血管形成外，還具有增加血管通透性、維持血管功能、影響血流動力學和組織愈合。VEGF為目前最強的血管通透劑，主要作用的血管為毛細血管后靜脈和小靜脈，其發揮作用的特點為快速但是短暫，效果較組胺強5 000倍。

VEGF為一種內生的血管完整和功能維持劑，其發揮作用的主要機制是刺激內皮細胞合成和釋放一氧化氮〔7〕。靜脈注射VEGF可以顯著降低患者血壓，發揮作用的主要機制是降低心率及外周阻力，而對心肌收縮力影響較小。VEGF在組織損傷愈合過程中也發揮了一定的作用，創傷發生后，VEGF參與了其血管通透性增大，并且參與了肉芽組織的形成。研究表明，創傷部位VEGF濃度顯著升高，并且能夠促進肝臟組織的再生，其機制為VEGF能促進創傷部位血液循環，為組織的再生提供充足的營養〔8〕。

4 VEGF與腫瘤血管生成

血管生成在腫瘤的發生與發展過程中都發揮著重要的作用，腫瘤部位血管形成機制非常復雜，具體包括以下幾個方面的內容〔9，10〕:(1)血管周圍細胞基質的降解;(2)血管內皮細胞出現遷移、增殖;(3)毛細血管出現分化、吻合。VEGF參與了整個過程，腫瘤組織快速生長，導致營養供應不足，在缺氧狀態下，細胞表達VEGF顯著增加，VEGF局部濃度的升高可以促進新生血管的形成，促進腫瘤的發生、發展。VEGF參與腫瘤血管形成主要與其自身的生物學功能具有顯著的相關性，VEGF與其特異性受體結合后，引起受體發生二聚化，膜內部分為酪氨酸激酶區構象改變，激酶活性增加導致底物蛋白發生磷酸化，最終通過信號傳導分子的級聯反應產生一系列生物學效應。VEGF可以顯著增加血管的通透性，因而血漿蛋白外溢，凝結后形成細胞外基質，并且可以促進間質細胞形成促進血管成熟的細胞基質;VEGF的功能主要為促進血管內皮細胞增殖，尤其見于實體腫瘤。新生的血管其通透性顯著增大，利于腫瘤細胞獲取相應的營養物質，也有利于腫瘤細胞通過血管壁，隨著血液循環發生轉移。許多研究均顯示了VEGF與腫瘤的發生和發展存在密切關系，并且在病變早期即可發現，在多種腫瘤中均檢測到了VEGF的表達，新生血管密度越高，其預后越差，因此VEGF對于腫瘤良惡性以及惡性程度的評價具有重要的臨床意義。腫瘤發生后，VEGF表達顯著增加，而增加的VEGF又反過來促進腫瘤的生長和轉移。在臨床實踐中，對進行VEGF干預可能是治療腫瘤的手段之一，對于控制腫瘤的生長以及抑制轉移均具有重要的意義。

綜上所述，VEGF為一種細胞合成和分泌的細胞因子，主要的功能通過各種不同的機制促進新生血管的形成;腫瘤組織中VEGF表達水平顯著增加，而增加VEGF水平又反過來促進腫瘤組織的生長和轉移。

1 宋姍姍，劉明華.血管內皮生長因子與腫瘤血管生成的研究進展〔J〕.四川生理科學雜志，2010;32(4):167-9.

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3 劉 蘭.血管內皮生長因子對腫瘤血管生成影響的研究進展〔J〕.中國病理生理雜志，2010;26(10):2013-4.

4 趙忠澤.血管內皮生長因子(VEGF)及其受體在膠質瘤血管生成及侵襲中的作用〔J〕.中國醫藥導報，2008;5(3):18-20.

5 Nishibe T，Dardik A，Kondo Y，et al.Expression and localization of vascular endothelial growth factor in normal abdominal aorta and abdominal aortic aneurysm〔J〕.Int Angiol，2010;29(3):260-5.

6 張 濤，徐惠綿，趙宜良.胃癌組織中VEGF、MMP-9和PCNA表達與胃癌生物學行為的關系〔J〕.實用癌癥雜志，2008;23(3):242-5.

7 Patruno R，Arpaia N，Gadaleta CD，et al.VEGF concentration from plasma-activated platelets rich correlates with microvascular density and grading in canine mast cell tumour spontaneous model〔J〕.J Cell Mol Med，2009;13(3):555-61.

8 任洪軍，張全安，趙 偉.血管內皮生長因子及其受體與肝癌治療的研究進展〔J〕.腫瘤研究與臨床，2008;20(1):70-2.

9 楊新杰，雷德林，張 圃，等.CD147和MMP-2、VEGF在腺樣囊性癌侵襲轉移中的作用〔J〕.實用口腔醫學雜志，2009;25(3):372-6.

10 Besig S，Voland P，Baur DM，et al.Vascular endothelial growth factors，angiogenesis，and survival in human ileal enterochromaffin cell carcinoids〔J〕.Neuroendocrinology，2009;90(4):402-15.

〔2012-02-14收稿 2012-04-18修回〕

(編輯 袁左鳴)

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A

1005-9202(2012)17-3835-03;

10.3969/j.issn.1005-9202.2012.17.124

國家自然科學基金(No.30870570);重慶市科技攻關重點項目(No.CSTC2009AB5202)

羅美蓉(1985-)，女，在讀碩士，主要從事細胞三維培養和生物傳感器的研究工作。