血管內皮生長因子-B神經保護功能的研究進展

趙宏偉 黃一飛 胡蓮娜 朱彩霞 羅 靈

血管內皮生長因子-B神經保護功能的研究進展

趙宏偉1，2黃一飛1胡蓮娜2朱彩霞2羅 靈2

血管內皮生長因子-B（VEGF-B）隸屬于VEGF家族。鑒于其與VEGF-A高度同源，對其生物功能的研究，長期以來集中于血管生長方面。近年來，隨著對VEGF-B生物學功能研究的深入，發現其強大的神經保護功能才可能是其真正的價值歸宿。

血管內皮生長因子-B；神經保護；神經元

血管內皮生長因子-B（vascular endothelial growth facto-B，VEGF-B）和血管內皮生長因子-A（vascular endothelial growth facto-A，VEGF-A）有47%的同源序列〔1〕。因此，長期以來VEGF-B一直被認為存在類似VEGF-A一樣的促血管生成的作用。但曾令人困惑的是，多數的研究結果卻與此相?！?〕。對VEGF-B基因敲除鼠，定向過表達VEGF-B的轉基因鼠模型的研究顯示:VEGF-B的存在并不影響血管再生〔3-4〕，用VEGF-B進行干預治療后也不會增加局部血管的滲透性〔5〕。因此，長期以來，對VEGF-B的生物學功能存在廣泛爭議。近年來研究發現，VEGF-B存在獨特的神經保護作用。在腦皮質神經元、脊髓神經元、視網膜神經元以及外周神經元均已證實VEGF-B能夠提高其神經元的活力，起到保護神經元的功能。且外源性或內源性的VEGF-B干預可以部分逆轉或緩解神經元損傷所致的病變。本文就近年來有關VEGF-B在中樞及外周神經元保護方面的研究進展作一綜述。

1 VEGF-B的基本結構

VEGF-B屬于血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）的成員之一。于1996年由Grimmond S等人〔6-7〕發現并成功克隆。VEGF-B主要表達于心臟和神經組織〔8〕，也廣泛表達于各種腫瘤組織、胎盤組織和脂肪組織〔9-10〕。它有兩種異構型式〔11〕:VEGF-B167（42 kDa）和VEGF-B186（60 kDa）。VEGF-B167的羧基末端有肝素結合域，可以和細胞分子表面的硫酸乙酰肝素蛋白多糖結合，而VEGF-B186沒有這樣的肝素結合域，因此其存在方式更為游離〔1〕。VEGF-B主要通過與血管內皮生長因子受體-1（VEGFR-1）和神經氈蛋白-1（neuropilin-1，NRP-1）結合發揮作用〔8-12〕。

2 VEGF-B對腦皮質神經元作用的研究

SunY等〔13〕在大腦中動脈誘發卒中鼠模型中發現:VEGF-B基因敲除后的該模型鼠腦梗塞面積增加了40%，腦皮質神經元的損傷較野生型更為嚴重。Sun Y等〔14〕進一步的研究發現: VEGF-B基因敲除鼠在腦內海馬齒狀回顆粒下區（subgranular zone，SGZ）和側腦室室下區（subventricular zone，SVZ）區域的腦皮質神經元增殖活力明顯降低，出現了腦神經受損的情況。而SGZ和SVZ區域的神經元是腦內尚未成熟神經元的主要區域。當給予腦內注射VEGF-B后，這一狀況得到了部分改善。因此Sun Y等認為，VEGF-B有促進成年鼠大腦神經元分化的作用，且對于已經損傷的腦神經元也具有一定的保護作用。Soliman S等〔15〕和Xie L等〔16〕在大腦中動脈阻塞模型的研究中也證實，伴隨VEGF-B含量的升高，腦缺血和受損腦神經得以部分地改善。Yue X等〔17〕在帕金森疾病模型研究中證實，VEGF-B注射治療可以改善該疾病模型腦內黑質和紋狀體神經元的功能。Falk T等〔18〕也在帕金森疾病模型研究中證實，VEGF-B由于該模型的神經被損傷而激活，并進一步證實了外源性或內源性的VEGF-B表達升高有助于該模型引發的神經元變性的損傷修復。

3 VEGF-B對脊髓神經元作用的研究

Dhondt J等〔19〕在對VEGF-B基因敲除鼠原代培養的背根神經節（dorsal root ganglia，DRG）細胞研究中發現，體外培養的VEGF-B基因敲除鼠的DRG神經元細胞比野生型DRG神經元有著更強的細胞應激，且受紫杉醇誘導后更容易發生異常凋亡，這種基因敲除鼠更容易發生神經系統的退行性病變。用VEGF-B186分別對紫杉醇誘導的DRG神經元損傷進行了體外和體內的干預治療后發現，VEGF-B186可以對抗DRG的這種應激反應，促進DRG神經元的存活。并進一步研究證實VEGF-B186的這種神經元的保護功能是通過與VEGFR-1結合后發揮作用的。Poesen K等〔20〕對VEGF-B基因敲除鼠與過氧化物歧化酶（SOD1）基因突變所致的肌萎縮側索硬化（amyotrophic lateral sclerosis，ALS）雜交鼠發現，VEGF-B基因敲除鼠本身并不引起肌肉萎縮，但可以加重該模型的運動神經元變性，在給予VEGF-B腦內注射后發現，VEGF-B可以抑制運動神經元細胞的異常凋亡，并提高該模型鼠神經元的存活率，最終延長該模型鼠的存活時間。

4 VEGF-B對視網膜神經元作用的研究

Li Y〔21〕的研究小組對VEGF-B的視神經保護功能進行了多種模型的較為深入的研究。該研究小組發現VEGF-B基因敲除鼠可以導致更為嚴重的實驗性中風模型，在視神經夾持傷（optic nerve crush，ONC）鼠模型中表現為加速視網膜神經節細胞（RGCs）死亡。該研究小組在離體培養并用H2O2誘導的RGCs培養液中加入VEGF-B167治療后，發現可以減少50%的RGCs凋亡數量，而用胎盤生長因子（placental growth factor，PLGF）治療后卻沒有這樣的效果。該研究小組還發現: VEGF-B167可以大幅度提高血清缺失誘導的和BCL-2修飾因子（Bcl-2 modifying factor，Bmf）誘導的RGCs的存活率。在ONC鼠模型的研究中，該研究小組發現:在視神經夾持傷后6 h VEGF-B和VEGFR-1表達開始增強，前者主要在RGCs層和內核細胞層增強，后者在內叢狀層，部分在內核層和錐桿細胞層增強，1周后表達達到高峰。在給予玻璃體注射VEGF-B167及其抑制劑后RGCs存活率分別升高了1.7倍和降低了33%。玻璃體注射VEGFR-1的抑制劑后RGCs的存活率也降低了42%。Shan L〔22〕在對實驗性單眼形覺剝奪小鼠進行腦內注射VEGF-B發現，形覺剝奪眼獲得了更多的VEGF-B來改善該眼的形覺剝奪程度，該實驗認為VEGF-B的這種對優勢眼的阻止作用，可以看作是對視皮質中樞神經元的功能重建。

5 VEGF-B對周圍神經元作用的研究

Guaiquil VH等〔23〕研究發現在含有VEGF-B的培養液中，三叉神經節細胞的存活時間較對照組延長，且可以引起三叉神經節細胞神經元軸突廣泛的延長和分支形成。Guaiquil VH進一步用角膜上皮清創動物模型模擬角膜淺基質層的周圍神經損傷發現，VEGF-B表達水平明顯升高；在VEGF-B基因敲除鼠的上述模型用VEGF-B進行干預治療后，角膜神經損傷得到了明顯的改善。

6 VEGF-B神經保護機制的研究

VEGF-B通過與VEGFR-1和NRP-1結合發揮神經保護作用〔24-25〕。但二者結合是如何啟動，以及繼發下游的生物信息傳遞的分子生物學機制遠未闡明。Li等〔21〕在體外和體內神經元損傷模型研究中證實VEGF-B通過與VEGFR-1結合，抑制凋亡相關蛋白BH3的表達，最終提高神經元的存活率。該研究小組認為:VEGF-B在抑制腦皮質神經元凋亡中可能通過激活細胞外信號調節激酶（extracellular signal-regulated kinases，ERK1/2）信號通路活性發揮作用。在N-甲基-D-天冬氨酸（N-methyl-D-aspartic acid，NMDA）誘導的視網膜損傷模型中給予玻璃體注射VEGF-B167也證實了能夠抑制BH3蛋白家族成員（Bmf、Hrk、Bid、Bim）和其他的凋亡相關基因的表達（TNF-a、Trp53inp1、Casp8、Bak、Bax），從而抑制RGCs的凋亡。但是否VEGF-B抑制RGCs凋亡也通過ERK1/2信號通路并沒有給出明確的結論。Guaiquil VH〔23〕在用角膜基質神經損傷模型的研究中證實VEGF-B是通過與VEGFR-1結合后進一步通過PI3K-Akt信號通路實現對周圍神經的保護功能。

VEGF-B發揮神經保護作用的另一種解釋是VEGF-B可以提高細胞的能量代謝水平，直接提高細胞的生存能力〔26〕。Hagberg CE〔27〕研究小組發現在VEGF-B基因敲除的小鼠脂肪酸水平較低，導致在心臟、肌肉及棕色脂肪組織中脂肪酸的積累不足，進一步證實VEGF-B可以直接通過調節細胞的脂肪酸代謝來提高細胞能量代謝，從而增強細胞的存活能力。

7 VEGF-B神經保護的特點

VEGF是參與各種炎癥、缺血或外傷引起的視神經損傷修復的重要因子，以往的研究主要集中于VEGF-A。而VEGF-A在發揮神經保護作用的同時所導致的血腦屏障滲漏，血管形成及炎癥性水腫〔28〕，使其神經保護作用大打折扣。與VEGF-A不同的是，VEGF-B對新生血管形成作用較小。Li Y等〔21〕研究發現在給予視網膜神經元存活的有效治療劑量后，正常的視網膜血管并不受影響。上述研究小組在激光誘導的脈絡膜新生血管模型中證實VEGF-B的玻璃體腔注射也不會引起更為嚴重的病理性視網膜血管的形成。進一步用VEGF-B基因敲除鼠模型進行VEGF-B干預神經元的存活，發現治療劑量的VEGF-B和VEGF-B基因敲除鼠均未見到視網膜血管滲透性的異常增加。Louzier V等〔5〕在用腺病毒基因轉染VEGF-B的慢性低氧性肺動脈高壓肺組織發現，肺血管滲透性也無異常改變。Zhong X〔29〕對VEGF-B的兩種亞型VEGF-B186和VEGF-B186分別研究發現，VEGF-B186可以引起視網膜血管通透性增加，而VEGF-B167不會引起視網膜血管通透性增加。

VEGF-B盡管對血管新生，血管滲透性影響不大，但VEGF-B的存在有助于血管內皮細胞、周細胞和平滑肌細胞的存活〔2，30〕。可以通過抑制血管周細胞，平滑肌細胞及血管內皮細胞的凋亡，增加血管的存活質量。由此認為，VEGF-B對血管作用的貢獻主要在于增強其存活的能力，這一點是同VEGF-A的重要不同點。也就是說，在神經保護方面，VEGF-B不僅可以直接作用于損傷神經，通過抑制神經元凋亡起到神經保護作用，同時可以作用于營養神經的血管，改善血管存活質量，進一步加強其神經保護功能的效力。

正常生理條件下，VEGF-B并不顯示其明顯的作用。這一點可以從VEGF-B基因敲除鼠的研究中得以證實。多數研究〔4，31〕認為VEGF-B基因敲除鼠及轉基因鼠在正常情況下，各組織器官的血管通透性及血管組織結構均沒有明顯變化。Aase K〔32〕的研究顯示:VEGF-B基因敲除鼠具有與正常野生型鼠一樣的表型特征，有著正常的生活、生育能力和與正常野生型鼠一樣數量的紅細胞，血小板和白細胞。進一步深入研究后Aase K發現VEGF-B基因敲除鼠在心臟重量、形態和組織結構甚至心臟大血管的平滑肌肌動蛋白、心臟本身的毛細血管密度及毛細血管間隙均無明顯異常。VEGF-B基因敲除鼠有著正常的心臟節律，心電圖顯示正常的QRS波，但P-Q間期普遍延長10%～15%，尚不清楚這種異常更多的意義。該研究還對VEGF-B基因敲除鼠在肌肉組織和腎臟進行了觀察，也沒有發現該組織血管方面的異常。Aase K還將能夠緩慢釋放VEGF或堿性成纖維細胞生長因子（basic fibroblast growth factor，bFGF）的藥物顆粒植入角膜層間，試圖檢測VEGF-B基因敲除鼠對血管生成的反應，結果也沒有發現與正常野生型鼠之間明顯的區別。VEGF-B基因敲除鼠盡管在神經系統方面的研究顯示可能存在潛在的不良影響，如神經疾患的易感性等，但尚未發現引起直接的神經系統損害。

8 問題與展望

盡管VEGF-B的神經保護作用已在多種動物模型研究中顯現出令人鼓舞的結果，如中風模型〔14，21〕、肌萎縮側索硬化模型〔20〕以及帕金森模型〔18，33〕，但尚未進行人類神經損傷疾病的臨床試驗。VEGF-B神經保護功能的臨床應用仍待探索。另外，VEGF-B的兩種異構型式分別在神經保護方面的貢獻大小尚不明確，研究者對此依然存在分歧。

VEGF-B主要通過與VEGFR-1和NRP-1結合發揮神經保護作用。VEGFR-1存在兩種異構形式:膜性VEGFR-1和可溶性VEGFR-1。已經證實，在血管形成中，可溶性VEGFR-1與VEGF的高效率結合可以競爭性抑制膜性VEGFR-1與VEGF的結合，通過降低膜性VEGFR-1與VEGF的結合效率，抑制新生血管再生。也就是說，膜性VEGFR-1和可溶性VEGFR-1在血管新生中的作用相反〔34〕。而在神經保護方面，VRGF-B通過與它的兩種受體mbVEGFR-1與sbVEGFR-1結合發揮作用，這兩種受體是否也存在類似在血管方面的功能傾向，目前依然是尚待揭開的謎團。

VEGF-B具有神經保護功能已經得到廣泛證實，但VEGF-B在機體應激情況下是如何啟動，與受體結合后是如何激發下游的信息鏈以及在該生物信號的傳遞過程中與其他內源性因素的網絡交互效應仍待深入探索。

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Advance research of neuroprotective function of VEGF-B

ZHAO Hongwei，HUANG Yifei，HU Lianna，et al.OphthalmologyDepartment，the General Hospital of PLA，Beijing 100853，China

Vascular endothelial growth factor-B（VEGF-B）belongs to the VEGF family.Given its high degree of homology with VEGF-A，the study in biological function was focused on the aspect of angiogenesis for long time.In recent years，with the further study of VEGF-B biology function，it was found that the powerful neuroprotective function of VEGF-B is likely to be the real value.

VEGF-B；neuroprotection；neurons

R774.6

A

1002-4379（2015）04-0293-04

10.13444/j.cnki.zgzyykzz.2015.04.019

國家自然科學基金（81271016）

1解放軍總醫院眼科，北京100853

2解放軍第306醫院眼科，北京100101

羅靈，ling.luoling1208@gmail.com