血管内皮生长因子的研究进展
【文献标识码】 A 【文章编号】 1609-6614(2003)20-1879-02
血管内皮生长因子(vascularendothelial growth factor，VEGF)，也称血管渗透因子(vascular permeability factor，VPF)，是在1989年由Ferrara N等在牛垂体滤泡星状细胞培养液中利用硫酸铵析出、肝素琼脂糖亲和层析法及两次反相高压液相色谱纯化得到的一种糖蛋白。它是内皮细胞的特异性丝裂原，也是一种有效的血管形成和血管通透性诱导因子 [1] 。现将VEGF的研究进展综述如下。
1 VEGF的结构与理化特性
VEGF是以二硫键相连的寡二聚体糖蛋白，分子量为35～45KD，有5种异构体(VEGF 121～206 )。各异构体与肝素及硫酸肝素的结合能力不同 [2，3] 。VEGF 121 不与肝素结合，为可溶性分泌蛋白;VEGF 145 少部分结合肝素;VEGF 165 是人体内含量最多的一种，有50%以分泌型存在，其余则与胞膜上含硫酸乙酰肝素的蛋白多糖结合;VEGF 189 和VEGF 206 与肝素结合活性很高，因其被阻隔在细胞表面的肝素、硫酸肝素及胞外基质中，在细胞外液无游离形式存在，体内活性弱于VEGF 121 、VEGF 165 。在诸多异构体中，VEGF 121、VEGF 145 和VEGF 165 均能诱导血管内皮细胞增殖和新生血管形成，但以VEGF 165 的活性最高。
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2 VEGF受体
VEGF受体(VEGFR)只存在于血管内皮细胞表面，具有酪氨酸激酶活性。目前已确认的VEGFR有2种，即fms样酪氨酸激酶-1(flt-1，VEGFR1)和胎肝激酶-1(flk-1/KDR，VEGFR2)。
KDR具有强烈的酪氨酸激酶活性，是血管形成的主要信号传递体 [4] ，它具有明显的趋化作用和促有丝分裂活性，活化后可引起血管内皮细胞的分裂、增殖和迁移。Habeck等人通过研究发现 [5] ，纯合子动物编码flk-1基因突变会减少已有的血管内皮细胞以出芽方式生成的血管及其功能(即血管形成)，而不影响间质原位细胞分化为成血管细胞(即血管发生)和血细胞生成。这提示KDR是血管形成的主要调控因子。
flt-1对VEGF的亲和力强于KDR10倍，但其酪氨酸激酶活性却大大弱于前者 [4] ，对生理条件下胚胎血管的形成具有负向调节作用。但是，Hiratsuka等人研究发现 [4] ，不同条件下，flt-1具有促进或抑制血管生成的双重活性。过度表达胎盘生长因子-2(一种flt-1特异性配体)的小鼠肺部路易斯肿瘤细胞，在野生小鼠体内生长速度和促肿瘤血管形成率均明显高于flt-1酪氨酸激酶活性区域缺陷者。这表明病理情况下，当flt-1特异性配体异常高度表达时，flt-1可通过其酪氨酸激酶活性区域正性调节血管生成。
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近年来，不断有新的VEGFR被发现。1996年Soker等 在内皮细胞(endothelial cell，EC)和肿瘤细胞上发现了一个特异性结合VEGF 165 的受体，命名为VEGF 165 R [6] 。它与VEGF 165 所特有的由外显子7编码的结构域结合，可增强VEGF 165 对EC的丝裂原活性。1998年Soker等发现VEGF 165 的又一受体———神经纤毛蛋白(neuropilin，NRP) [7] ，它表达于EC和肿瘤细胞表面并特异结合VEGF 165 ，包括NRP-1和NRP-2。NRP-1是一个新兴的血管系统调控因子，作为KDR的共受体，可增强VEGF 165 与KDR的亲和力及VEGF 165 介导的趋化作用。此外，可溶性NRP-1(sNRP-1)则是肿瘤组织血管形成的拮抗剂 [8] 。
3 VEGF的信号传导
VEGFR由7个胞外Ig样区、一个单一短链跨膜序列和一个含酪氨酸蛋白激酶(PTK)的胞内区组成 [3，9] ，其信号传导途径与PTK的级联反应有关。VEGF与受体胞外区结合后，受体二聚体化，进而诱导受体胞内区的酪氨酸残基自动磷酸化和细胞内信号蛋白的酪氨酸磷酸化，传导胞内信号，发挥生物学效应 [10] 。
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VEGF信号传导途径的具体机制尚未阐明。Eliceiri等人提出由VEGF激活的Src激酶介导局灶粘连激酶(focal adhesion kinase，FAK)第861位酪氨酸磷酸化，后者进而耦联整合素αυβ 5 ，形成FAK/αυβ 5 复合体，该复合体的形成对VEGF诱导的信号传导具有重要意义[11] 。Issbrucker等人提出，p38MAP激酶(p38MAPK)信号分子对于VEGF诱导的血管形成和血管通透性增高具有相反的效应 [12] 。这种双重性质不仅可用于治疗与血管形成有关的疾病，还可减少水肿的形成以及促进缺血性疾病的组织修复。
4 VEGF的生物学活性
VEGF可通过诱导EC表达整合素αυβ 3 和αυβ 5 及其配体并分泌多种组织蛋白酶，介导EC迁移和浸润，诱导新生血管形成 [13] ;通过与EC内的囊泡小体结合，在细胞膜上形成通道，允许蛋白质等生物大分子通过，增加血管的通透性 [14] 。
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4.1 VEGF与肿瘤 若把生长中的肿瘤看作正在发育的新器官，则VEGF诱导的血管形成和血管通透性增加对于肿瘤的生长、转移是必需的。若能抑制或阻断VEGF的信号传导则能达到治疗肿瘤的目的，近年来有关这方面的研究报道层出不穷。糜军等人[15] 研究发现可溶性VEGF受体基因sflt-1与反义VEGF核苷酸均能有效抑制新生血管的形成，在抗肿瘤的临床治疗上具有广阔的发展空间。
4.2 VEGF与生殖调节 Anastic等人已证实，在卵泡颗粒细胞(GC)、卵泡膜细胞、卵丘及黄体细胞中存在VEGFmRˉNA并合成分泌VEGF，且卵泡液(FF)中有高于血清浓度10～100倍的VEGF存在 [16] 。因此，高浓度的VEGF被认为与卵泡的发育、黄体形成、子宫内膜增生、胚胎着床等生殖过程有关 [17] 。Luo等人 [18] 在检测VEGF对牛卵母细胞的成熟、受精、生长发育能力的影响时，进一步证实了VEGF对生殖过程的积极作用。
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Yamashita等人发现 [19] ，在重度子宫内膜异位症患者中，因GC低表达VEGF，不利于卵母细胞的发育和成熟，提示子宫内膜异位症与VEGF之间的相关性。
此外，生理条件下，女性生殖道的周期性血管形成受到血管生成活化因子和抑制因子的协调作用，暗示可利用VEGF等相关因子进行治疗内分泌生殖系统紊乱疾病的新尝试 [20] 。
参考文献
1 Plouet J，Moro F，Bertagnolli S，et al.Extracellular cleavage of the vasˉcular endothelial growth factor189-amino acid form by urokinase is reˉquired for its mitogenic effect.J Biol Chem，1997，272:13390-13396.
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2 Hyder S，Murthy L，Stancel G.Progestin regulation of vascular endotheˉlial growth factor in human breast cancer cells.Cancer Res，1998，58(2):392-395.
3 Leung D W，Cachianes G，Sanzo W J，et al.Vascular endothelial growth factor is a secreted angiogenic mitogen.Science，1989，246(4935):1306-1309.
4 Hiratsuka S，Maru Y，Okada A，et al.Involvement of flt-1tyrosine kiˉnase(vascular endothelial growth factor receptor-1)in pathological angiogenesis.Cancer Res，2001，61(3):1207-1213.
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5 Habeck H，Odenthal J，Walderich B，et al.Analysis of a zebrafish VEGF receptor mutant reveals specific of angiogenesis.Curr Biol，2002，12(16):1405-1412.
6 Soker S，Gollamudi-Payne S，Fidder H，et al.Inhibition of vascular enˉdothelial growth factor(VEGF)-induced endothelial cell proliferation by a peptidecorresponding to the exon7-encoded domain of VEGF165.J Biol Chem，1997，272:31582-31588.
7 Soker S，Takashima S，Miao HQ，et al.Neuropilin-1is expressed by endothelial and tumor cells as an isoform-specific receptor for vascular endothelial growth factor.Cell，1998，92:734-745.
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8 KlagsbrunM，Takashima S，Mamluk R.The role of neuropilin in vascular and tumor biology.Adv Exp Med Biol，2002，515:33-48.
9 Neufeld G，Cohen T，Gengrinovitch S，et al.Vascular endothelial growth factor(VEGF)and its receptors.FASEB J，1999，13(1):9-22.
10 Zur Hausen H.Human papillomaviruses in the pathogenesis of anogeniˉ tal cancer.Virology，1991，184(1):9-13.
11 Eliceiri P，Puente S，Hood D，et al.Src-mediated coupling of focal adhesion kinase to integrin alpha(v)beta5in vascular endothelial growth factor signaling.J-Cell-Biol，2002，157(1):149-160.
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12 Issbruker K，Marti H，Hippenstiel S，et al.p38MAP kinase-a molecˉular switch between VEGF-induced angiogenesis and vascular hyperˉpermeability.FASEB-J，2003，17(2):262-264.
13 Senger DR，Ledlbetter SR，Claffey KP，et al.Stimulation of endothelial cell migration by vascular permeability factor/vascular endothelial growth factor through cooperative mechanisms involving the alphavbeta3integrin，osteopontin，and thrombin.Am J Pathol，1996，149(1):293-305.
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14 Oku T，Tjuvajev J，Miyagawa T，et al.Tumor growth modulation by sense andantisense vascular endothelial growth factor gene expression:effects on angiogenesis，vascular permeability，blood volume，blood flow，flurodeoxyglucose uptake，and proliferation，blood human melanoma intracerbral xenografts.Cancer Res，1998，58(18):4185-4192.
15 糜军.可溶性VEGF受体基因sflt-1与反义VEGF核苷酸对新生血管形成的影响.癌症，2002，21(5):464-468.
16 Anasti JN，Kalantaridou SN，Kimzey LM，et al.Human follicle fluid vascular endothelial growth factor concentrations are correlated with luteinization in spontaneously developing follicles.Hum Reprod，1998，13(5):1144-1147.
, 百拇医药
17 徐键.VEGF及其生殖调节功能.国外医学·妇产科学分册，2002，28(3):131-133.
18 Luo I，Kimura K，Aoki M，et al.Effect of vascular endothelial growth factor on matuation，fertilization and developmental competence of bovine oocytes.J-Vet-Med-Sci，2002，64(9):803-806.
19 Yamashita Y，Ueda M，Takehara M，et al.Influence of severe enˉdometriosis on gene expression of vascular endothelial growth factor and interleukin-6in granulosa cells from patients undergoing controlled oˉvarian hyperstimulation for in vitro fertilization-embryo transfer.Fertil-Steril，2002，78(4):865-871.
20 Goth M，Hubim E，Raptis S，et al.Physiogical and pathological angioˉgenesis in the endocrime system.Microsc-Res-Tech，2003，60(1):98-106.
作者单位:1300162天津武警医学院免疫学教研室
2武警医学院附属医院心血管病介入治疗中心
(编 辑 亦平), 百拇医药(牛秀珑)
血管内皮生长因子(vascularendothelial growth factor，VEGF)，也称血管渗透因子(vascular permeability factor，VPF)，是在1989年由Ferrara N等在牛垂体滤泡星状细胞培养液中利用硫酸铵析出、肝素琼脂糖亲和层析法及两次反相高压液相色谱纯化得到的一种糖蛋白。它是内皮细胞的特异性丝裂原，也是一种有效的血管形成和血管通透性诱导因子 [1] 。现将VEGF的研究进展综述如下。
1 VEGF的结构与理化特性
VEGF是以二硫键相连的寡二聚体糖蛋白，分子量为35～45KD，有5种异构体(VEGF 121～206 )。各异构体与肝素及硫酸肝素的结合能力不同 [2，3] 。VEGF 121 不与肝素结合，为可溶性分泌蛋白;VEGF 145 少部分结合肝素;VEGF 165 是人体内含量最多的一种，有50%以分泌型存在，其余则与胞膜上含硫酸乙酰肝素的蛋白多糖结合;VEGF 189 和VEGF 206 与肝素结合活性很高，因其被阻隔在细胞表面的肝素、硫酸肝素及胞外基质中，在细胞外液无游离形式存在，体内活性弱于VEGF 121 、VEGF 165 。在诸多异构体中，VEGF 121、VEGF 145 和VEGF 165 均能诱导血管内皮细胞增殖和新生血管形成，但以VEGF 165 的活性最高。
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2 VEGF受体
VEGF受体(VEGFR)只存在于血管内皮细胞表面，具有酪氨酸激酶活性。目前已确认的VEGFR有2种，即fms样酪氨酸激酶-1(flt-1，VEGFR1)和胎肝激酶-1(flk-1/KDR，VEGFR2)。
KDR具有强烈的酪氨酸激酶活性，是血管形成的主要信号传递体 [4] ，它具有明显的趋化作用和促有丝分裂活性，活化后可引起血管内皮细胞的分裂、增殖和迁移。Habeck等人通过研究发现 [5] ，纯合子动物编码flk-1基因突变会减少已有的血管内皮细胞以出芽方式生成的血管及其功能(即血管形成)，而不影响间质原位细胞分化为成血管细胞(即血管发生)和血细胞生成。这提示KDR是血管形成的主要调控因子。
flt-1对VEGF的亲和力强于KDR10倍，但其酪氨酸激酶活性却大大弱于前者 [4] ，对生理条件下胚胎血管的形成具有负向调节作用。但是，Hiratsuka等人研究发现 [4] ，不同条件下，flt-1具有促进或抑制血管生成的双重活性。过度表达胎盘生长因子-2(一种flt-1特异性配体)的小鼠肺部路易斯肿瘤细胞，在野生小鼠体内生长速度和促肿瘤血管形成率均明显高于flt-1酪氨酸激酶活性区域缺陷者。这表明病理情况下，当flt-1特异性配体异常高度表达时，flt-1可通过其酪氨酸激酶活性区域正性调节血管生成。
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近年来，不断有新的VEGFR被发现。1996年Soker等 在内皮细胞(endothelial cell，EC)和肿瘤细胞上发现了一个特异性结合VEGF 165 的受体，命名为VEGF 165 R [6] 。它与VEGF 165 所特有的由外显子7编码的结构域结合，可增强VEGF 165 对EC的丝裂原活性。1998年Soker等发现VEGF 165 的又一受体———神经纤毛蛋白(neuropilin，NRP) [7] ，它表达于EC和肿瘤细胞表面并特异结合VEGF 165 ，包括NRP-1和NRP-2。NRP-1是一个新兴的血管系统调控因子，作为KDR的共受体，可增强VEGF 165 与KDR的亲和力及VEGF 165 介导的趋化作用。此外，可溶性NRP-1(sNRP-1)则是肿瘤组织血管形成的拮抗剂 [8] 。
3 VEGF的信号传导
VEGFR由7个胞外Ig样区、一个单一短链跨膜序列和一个含酪氨酸蛋白激酶(PTK)的胞内区组成 [3，9] ，其信号传导途径与PTK的级联反应有关。VEGF与受体胞外区结合后，受体二聚体化，进而诱导受体胞内区的酪氨酸残基自动磷酸化和细胞内信号蛋白的酪氨酸磷酸化，传导胞内信号，发挥生物学效应 [10] 。
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VEGF信号传导途径的具体机制尚未阐明。Eliceiri等人提出由VEGF激活的Src激酶介导局灶粘连激酶(focal adhesion kinase，FAK)第861位酪氨酸磷酸化，后者进而耦联整合素αυβ 5 ，形成FAK/αυβ 5 复合体，该复合体的形成对VEGF诱导的信号传导具有重要意义[11] 。Issbrucker等人提出，p38MAP激酶(p38MAPK)信号分子对于VEGF诱导的血管形成和血管通透性增高具有相反的效应 [12] 。这种双重性质不仅可用于治疗与血管形成有关的疾病，还可减少水肿的形成以及促进缺血性疾病的组织修复。
4 VEGF的生物学活性
VEGF可通过诱导EC表达整合素αυβ 3 和αυβ 5 及其配体并分泌多种组织蛋白酶，介导EC迁移和浸润，诱导新生血管形成 [13] ;通过与EC内的囊泡小体结合，在细胞膜上形成通道，允许蛋白质等生物大分子通过，增加血管的通透性 [14] 。
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4.1 VEGF与肿瘤 若把生长中的肿瘤看作正在发育的新器官，则VEGF诱导的血管形成和血管通透性增加对于肿瘤的生长、转移是必需的。若能抑制或阻断VEGF的信号传导则能达到治疗肿瘤的目的，近年来有关这方面的研究报道层出不穷。糜军等人[15] 研究发现可溶性VEGF受体基因sflt-1与反义VEGF核苷酸均能有效抑制新生血管的形成，在抗肿瘤的临床治疗上具有广阔的发展空间。
4.2 VEGF与生殖调节 Anastic等人已证实，在卵泡颗粒细胞(GC)、卵泡膜细胞、卵丘及黄体细胞中存在VEGFmRˉNA并合成分泌VEGF，且卵泡液(FF)中有高于血清浓度10～100倍的VEGF存在 [16] 。因此，高浓度的VEGF被认为与卵泡的发育、黄体形成、子宫内膜增生、胚胎着床等生殖过程有关 [17] 。Luo等人 [18] 在检测VEGF对牛卵母细胞的成熟、受精、生长发育能力的影响时，进一步证实了VEGF对生殖过程的积极作用。
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Yamashita等人发现 [19] ，在重度子宫内膜异位症患者中，因GC低表达VEGF，不利于卵母细胞的发育和成熟，提示子宫内膜异位症与VEGF之间的相关性。
此外，生理条件下，女性生殖道的周期性血管形成受到血管生成活化因子和抑制因子的协调作用，暗示可利用VEGF等相关因子进行治疗内分泌生殖系统紊乱疾病的新尝试 [20] 。
参考文献
1 Plouet J，Moro F，Bertagnolli S，et al.Extracellular cleavage of the vasˉcular endothelial growth factor189-amino acid form by urokinase is reˉquired for its mitogenic effect.J Biol Chem，1997，272:13390-13396.
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2 Hyder S，Murthy L，Stancel G.Progestin regulation of vascular endotheˉlial growth factor in human breast cancer cells.Cancer Res，1998，58(2):392-395.
3 Leung D W，Cachianes G，Sanzo W J，et al.Vascular endothelial growth factor is a secreted angiogenic mitogen.Science，1989，246(4935):1306-1309.
4 Hiratsuka S，Maru Y，Okada A，et al.Involvement of flt-1tyrosine kiˉnase(vascular endothelial growth factor receptor-1)in pathological angiogenesis.Cancer Res，2001，61(3):1207-1213.
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5 Habeck H，Odenthal J，Walderich B，et al.Analysis of a zebrafish VEGF receptor mutant reveals specific of angiogenesis.Curr Biol，2002，12(16):1405-1412.
6 Soker S，Gollamudi-Payne S，Fidder H，et al.Inhibition of vascular enˉdothelial growth factor(VEGF)-induced endothelial cell proliferation by a peptidecorresponding to the exon7-encoded domain of VEGF165.J Biol Chem，1997，272:31582-31588.
7 Soker S，Takashima S，Miao HQ，et al.Neuropilin-1is expressed by endothelial and tumor cells as an isoform-specific receptor for vascular endothelial growth factor.Cell，1998，92:734-745.
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8 KlagsbrunM，Takashima S，Mamluk R.The role of neuropilin in vascular and tumor biology.Adv Exp Med Biol，2002，515:33-48.
9 Neufeld G，Cohen T，Gengrinovitch S，et al.Vascular endothelial growth factor(VEGF)and its receptors.FASEB J，1999，13(1):9-22.
10 Zur Hausen H.Human papillomaviruses in the pathogenesis of anogeniˉ tal cancer.Virology，1991，184(1):9-13.
11 Eliceiri P，Puente S，Hood D，et al.Src-mediated coupling of focal adhesion kinase to integrin alpha(v)beta5in vascular endothelial growth factor signaling.J-Cell-Biol，2002，157(1):149-160.
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12 Issbruker K，Marti H，Hippenstiel S，et al.p38MAP kinase-a molecˉular switch between VEGF-induced angiogenesis and vascular hyperˉpermeability.FASEB-J，2003，17(2):262-264.
13 Senger DR，Ledlbetter SR，Claffey KP，et al.Stimulation of endothelial cell migration by vascular permeability factor/vascular endothelial growth factor through cooperative mechanisms involving the alphavbeta3integrin，osteopontin，and thrombin.Am J Pathol，1996，149(1):293-305.
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14 Oku T，Tjuvajev J，Miyagawa T，et al.Tumor growth modulation by sense andantisense vascular endothelial growth factor gene expression:effects on angiogenesis，vascular permeability，blood volume，blood flow，flurodeoxyglucose uptake，and proliferation，blood human melanoma intracerbral xenografts.Cancer Res，1998，58(18):4185-4192.
15 糜军.可溶性VEGF受体基因sflt-1与反义VEGF核苷酸对新生血管形成的影响.癌症，2002，21(5):464-468.
16 Anasti JN，Kalantaridou SN，Kimzey LM，et al.Human follicle fluid vascular endothelial growth factor concentrations are correlated with luteinization in spontaneously developing follicles.Hum Reprod，1998，13(5):1144-1147.
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17 徐键.VEGF及其生殖调节功能.国外医学·妇产科学分册，2002，28(3):131-133.
18 Luo I，Kimura K，Aoki M，et al.Effect of vascular endothelial growth factor on matuation，fertilization and developmental competence of bovine oocytes.J-Vet-Med-Sci，2002，64(9):803-806.
19 Yamashita Y，Ueda M，Takehara M，et al.Influence of severe enˉdometriosis on gene expression of vascular endothelial growth factor and interleukin-6in granulosa cells from patients undergoing controlled oˉvarian hyperstimulation for in vitro fertilization-embryo transfer.Fertil-Steril，2002，78(4):865-871.
20 Goth M，Hubim E，Raptis S，et al.Physiogical and pathological angioˉgenesis in the endocrime system.Microsc-Res-Tech，2003，60(1):98-106.
作者单位:1300162天津武警医学院免疫学教研室
2武警医学院附属医院心血管病介入治疗中心
(编 辑 亦平), 百拇医药(牛秀珑)