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1、1血管内皮生长因子及其表达调控【关键词】 调控【摘要】 血管内皮生长因子（VEGF）特异性的促血管再生作用使其在临床应用有重要意义。本文对 VEGF 的分子生物学特性、对机体的作用、表达及生成的调节进行综述，并展望其临床应用。【关键词】 血管内皮生长因子；表达；调控血管内皮生长因子(VEGF)是 1989 年由 Ferrara 等在牛垂体滤泡星形胶质细胞体外培养液中分离纯化出来的,是作用于血管内皮细胞的生长因子,也是目前发现的最强烈的增加血管通透性物质之一1。1 VEGF 的生物学特性1.1 VEGF 的基因编码及种类 人的 VEGF 基因位于染色体的 6p21.3,编码VEGF 的基因长 1
2、4kb,由 8 个外显子和 7 个内含子交替组成。VEGF 基因经过转录水平的剪切,可以产生 5 种不同的转录子,即VEGF206、VEGF189、VEGF165、VEGF123、VEGF121。1.2 VEGF 的受体 VEGF 通过与其受体结合发挥生物学效应。目前已在血管内皮细胞膜上检出两种具有与 VEGF 高度特异结合的受体：flt1（fms-like lyrosine kinase）和 flk1（fetal liver kinase，亦称 KDR），属于型酪氨酸受体，另外 flt4 也被确认为是 VEGF 受体，其跨膜蛋白胞外区有 7 个类似免疫球蛋白功能区，但VEGF 对 flt4
3、特异性不高。1.3 VEGF 的分布 VEGF 在一般正常成人和动物中一般表达水平较低。一些代2谢旺盛、血供丰富的组织 VEGF 表达水平略高。在一些病理情况下可以过度表达。1.4 VEGF 的生物学作用1.4.1 细胞质的钙聚集作用 VEGF 选择性地、直接作用于 flt1 和 flk1 两种受体上后，最先看到的生物学效应是细胞质的钙离子增加，几秒钟之内可使钙离子浓度升高 4 倍以上。1.4.2 促进内皮细胞增殖 flk1 是一种内皮细胞特异性有丝分裂原，选择性地、直接作用于 flt1 和 flk1 两种受体，能诱导单核细胞生长。这主要是 VEGF 对血管内皮的生长刺激和趋化作用所致。1.4
4、.3 诱导血管生成 血管生成是原始血管丛或已存在的血管经芽生或其他方式形成新管的过程。VEGF 是特异性促进血管内皮细胞有丝分裂、调节血管生成的因子并可独自诱导新生血管形成。1.4.4 增加血管通透性 VEGF 具有很强的增加血管通透性的作用，主要增加毛细血管后静脉和小静脉的通透性，是目前发现的最强烈增加血管通透性的物质之一。研究表明，其增加血管通透性是通过增加内皮细胞的间隙实现的。1.4.5 血管保护作用 （1）抗血栓形成作用：VEGF 能保持内皮细胞的完整性，维持内皮细胞的正常生理功能，从而避免触发内源性或外源性凝血途径；增加一氧化氮（NO）和前列环素（PGI2）的生成，NO 可激活可溶性
5、鸟苷酸环化酶（sGC），增高细胞内 cGMP 水平，抑制血小板凝集、黏附。研究发现，VEGF 还可增加丝氨酸蛋白酶、纤维蛋白溶解酶、尿激酶和组织型纤溶酶原激活物的表达和活性，这些3酶可使血浆酶原成为关键性的血栓溶解酶血浆酶，从而发挥抗血栓形成的作用。 （2）抑制血管平滑肌细胞（SMC）的过度生长：VEGF 可刺激内皮细胞产生 NO和 PGI2，而 NO 和 PGI2 有对抗 SMC 分裂的作用，研究发现，H2O2 能促进 SMC增生，诱导内皮细胞凋亡，VEGF 可拮抗 H2O2 作用，抑制 SMC 增生，保护内皮细胞。 （3）抗内皮细胞损伤和凋亡：VEGF 可通过以下几种途径保护内皮细胞：诱导
6、抗凋亡蛋白 Bcl-2 和 A-1 的表达；诱导产生存活蛋白（survivin）和 X-连锁凋亡抑制蛋白（X-linked inhibitor of apoptosis protein，XIAP）抑制内皮细胞凋亡；引起衰变加速因子（decay accelerating factor，DAF）表达上调，使内皮细胞免受补体介导的损伤。 （4）抗炎：炎症是以循环血白细胞和血浆蛋白渗出到组织损伤部位为特征的防御反应，而白细胞黏附于血管内皮表面是其趋化游走、穿过血管壁而进入炎症灶的始动环节。VEGF 可使白细胞和内皮之间的作用减弱，具有抗炎症的效应。 （5）改变细胞外基质（ECM）：VEGF 可诱导内皮
7、细胞表达纤溶酶原激活物及纤溶酶原激活物抑制剂-1，还可以诱导组织因子、基质胶原酶等在内皮细胞的表达，激发 V因子从内皮细胞释放。这些作用可以改变细胞外基质，有利于血管以出芽方式向周围生长2,3。2 VEGF 的调控2.1 缺氧及缺氧诱导因子 缺氧可通过控制基因转录，上调 VEGF 基因表达。缺氧条件下，VEGF mRNA 明显增加。另外，缺氧情况下，细胞会产生缺氧诱导因子（HIF-1），VEGF 基因 s端启动子中有一 28kb 的增强子片段，内含缺氧诱导因子-1（HIF-1）结合位点，该片段与缺氧时 VEGF 基因转录率增加有关。HIF-1 与相应的 DNA 结合，进而激活了 HIF-1a
8、羧基端转录活性区，这些变化增加了 HIF-1a4羧基端与 P300/CBP-CH1 的结合力，后者为核磷酸蛋白，是 HIF-1 调控 DNA 的重要信号传导蛋白。激活的 HIF-1a 通过该核。磷酸蛋白将转录信号传给 VEGF，开始发挥其转录活性46。 2.2 细胞因子 VEGF 基因的转录可受多种细胞因子如血小板源生长因子（PDGF）、碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）、胰岛素样生长因子、角化细胞生长因子、表皮生长因子、肿瘤坏死因子-（TNF-）、转化生长因子（TGF）、IL-1、IL-6 等所调节2。在研究人神经胶质瘤细胞中 VEGF 基因启动子序列中发现相对于转录起始位点的-50-96b
9、p 区域为 C-G 丰富区，位于其内的 4 个 SP-1/SP-3 结合位点与 TNF- 和 bFGF 对 VEGF 表达的诱导作用密切相关，能促进 VEGF 表达。TGF-b 可诱导 VEGF 在平滑肌细胞、成纤维细胞、表皮细胞中表达，还可诱导PDGF 和 bFGF 表达，为 VEGF 的增效剂。在神经胶质瘤细胞中，TGF-、EGF 可诱导 VEGF 表达，这两种生长因子通过 EGF 受体传递信号，诱导酪氨酸磷酸化并激活 Ras，促进 VEGF 表达，牛皮癣引起皮肤损伤与该机制有关。PDGF 在人血管平滑肌细胞中可诱导 VEGF mRNA 表达，这效应通过 PKC 实现6。2.3 细胞内介质
10、2.3.1 AP-1 转录因子对 VEGF 表达起关键作用 AP-1 是蛋白激酶（PKC）的经典核内靶分子。AP-1 与 VEGF 基因转录启动子区域 4 个 AP-1 结合位点结合，促进 VEGF 转录。2.3.2 信号通路活化 Ras 蛋白和酪氨酸蛋白激酶可诱导信号通路持续活化，引起 VEGF 转录增加，VEGF mRNA 的量上升。根据研究，在肝细胞癌术后应用5P13K（为一类脂类激酶）抑制剂，VEGF 转录明显受到抑制，VEGF 产生明显减少，提示 P13K 参与了内皮细胞中 VEGF 的转录调控6，7。2.3.3 肿瘤抑制蛋白（VHL）可调控 VEGF 表达 VHL 抑制蛋白通过体内
11、作用于转录延长因子与亚单位 A 竞争性结合亚单位 B、C，破坏延长因子的功能而对VEGF 基因的转录延长起负调节作用。另有学者发现其作用仅在体内才能实现，故其作用需依赖细胞间或细胞基质间的相互作用才能实现5，6。2.3.4 COX-2 可使 VEGF 表达上调，抑制 COX-2 可抑制 VEGF 的表达 转染COX-2 基因的 CaCo-2 结肠癌细胞株，在体外使 VEGF 的生成量比未转染的细胞株增加了 48 倍，而 COX-2 抑制剂可使 VEGF 量恢复到正常水平。将 PC-3 前列腺癌细胞株接种于裸鼠，用选择性 COX-2 抑制剂 NS-398 处理后，VEGF 表达明显下降8。2.4
12、 类固醇激素 作为血管生成的生理性介质，有血管生成的器官中 VEGF mRNA 及其蛋白的表达增加。在灵长类动物子宫内膜上 VEGF mRNA 水平受类固醇激素调节，而抗孕激素可抑制 VEGF 表达。VEGF 启动子缺乏类固醇反应元件，因此雌激素往往通过非直接方式诱导 VEGF 表达，其途径：雌激素可诱导 c-jun 和 c-fos 基因转录，加强 AP-1 转录因子复合体形成，最终激活 VEGF 转录。另外，雌激素和孕酮可以促进乳癌细胞产生磷酸肌醇和卵磷脂，这些物质是包括DG 在内的多种第二信使的前体，磷脂总量的增加可使 PKC 更易被激活，从而激活信号传导通路6。许多因素可调节 VEGF
13、的表达。缺氧及 HIF、细胞因子（包括 PDGF、bFGF、胰6岛素样生长因子、角化细胞生长因子、表皮生长因子、TNF-、TGF、IL-1、IL-6 等）、细胞内介质（包括 AP-1 转录因子、Ras 蛋白和酪氨酸蛋白激酶、VHL、COX-2 等）、类固醇激素等均对 VEGF 的调控产生影响。VEGF 在血管有关的疾病病理过程中发挥着重要的作用：例如心肌缺血，可以利用 VEGF 诱导血管生成的能力促进血管内皮细胞的分裂，并诱导新生血管形成，提高血流灌注，改善心肌缺血情况；又如动脉粥样硬化，可利用 VEGF 血管保护作用抗血栓形成，抗内皮细胞损伤及凋亡，从而可以保护血管及保持血管通畅；另外由于抑
14、制 VEGF 表达调控能抑制肿瘤血管生成从而抑制肿瘤细胞生长，减少肿瘤发生及转移，能使肿瘤的治疗更具可行性和针对性。因此临床上根据 VEGF 的生物学特性，在掌握其表达调控机制的基础上，针对性地通过抑制或激活控制其表达调控的因素，从而上调或降低VEGF 的表达，通过抑制 VEGF 的血管生成作用和应用 VEGF 促进血管生成来治疗疾病，使得这些疾病的治疗能有新的分子水平上的突破。【参考文献】1 张微微，周小英.血管内皮生长因子与缺血性脑血管病.国外医学脑血管疾病分册，2004，12：933.2 初同伟，王正国，朱佩芳.血管内生长因子的基础及临床应用研究.中国临床康复，2002，2：570-57
15、1.3 杨涛，吴成中.VEGF 的作用及其在腹部外科中的应用前景.中国中西医结合外科杂志,2003,6:236-237.4 高勇.肿瘤血管生长和缺氧诱导因子.国外医学肿瘤学分册,2001,2:4-7.75 陈治，张莉.VEGF 基因表达调控机制的研究进展.国外医学生理、病理科学与临床分册，2000，6：190-192.6 王争.VEGF 及其受体基因表达的调控机制.国外医学免疫学分册,2002,25(2):129-133.7 黄耿文，杨连粤，鲁伟群，等.肝癌细胞 VEGF 转录调控的信号传导通路.中华肝胆外科杂志,2005,1:24-26.8 李红霞，苌新明，和水祥，等.COX-2、VEGF 的表达和胃癌血管生成的关系.西安交通大学学报（医学版）,2003,10:471-473，483.
