血管内皮生长因子在缺血性脑血管病的应用前景
作者：覃天新 刘运广
单位：覃天新(广西南宁市第七人民医院，广西南宁530012)；刘运广(右江民族医学院附属医院，广西百色533000)
关键词：脑血管意外；脑缺血；血管内皮生长因子
右江民族医学院学报0004128 中图分类号：R743 文献标识码：A 文章编号：1001-5817(2000)04-0647-02
血管内皮生长因子(Vascular endothelial growth factor, VEGF)是新近发现的一种生长因子，具有促进内皮细胞分裂，促进血管的生长和侧支循环建立的作用，在动物实验中能有效地防治心肌梗塞和闭塞性血管病。VEGF为动物动脉缺血性疾病的治疗提供了广阔的前景，为将来应用到人体创造了基础。现对其分子结构特点、表达、生物学功能及应用作一简述。
, 百拇医药
1 VEGF的结构特点，受体及表达
1.1 VEGF的结构特点 人VEGF基因位于染色体6q21.3，全长14kb，由8个外显子，7个内含子组成，外显子7个编码长约44个氨基酸片段，内显子6个编码长约24个氨基酸片段。编码产物通过二硫键相连的同源二聚体糖蛋白。VEGF以四种不同的亚型存在，分别为VEGF121、165、189、206，各种细胞分泌VEGF以VEGF165为主。VEGF165一方面可溶，便于肌注或静脉使用，另一方面可与蛋白多糖结合，延长其作用时间，故实验和临床多为VEGF165[1]。
1.2 VEGF表达和VEGF受体的发现 VEGF在鼠脑发育过程中具有重要作用，有较高水平的表达，成年后表达逐渐减少，血管形成终止，在人胚胎发育过程中，VEGF呈广泛表达，在很多正常成年组织也呈低水平表达，脑发育过程中一过性表达，在脉络膜、肾毛细血管等有窗内皮附近的上皮细胞呈持续性表达[2]，在病理条件下特别是肿瘤细胞中，VEGF无论是在mRNA的水平还是在蛋白水平均有过量的表达，在缺血性心肌细胞中也观察到VEGF的过量表达，实验已证实缺血能明显诱导VEGF的生成[3]。
, 百拇医药
血管内皮细胞上具有与VEGF二种高度特异结合的受体，fms酪氨酸激酶(flt)和胎肝激酶-1(flk-1/KDR)，VEGF与这两种受体有极强的亲和力，诱发内皮细胞增殖。VEGF受体仅存在于血管内皮细胞中，正常情况下表达水平甚低，大多数组织不易检出，在病理过程中如人和动物的肿瘤细胞、牛皮癣的真皮细胞等，可在其血管的内皮中检测到受体的高水平表达[4]。flk-1/KDR和flt-1在血管发生和血管通透性的调节上发挥重要作用[5]。
2 VEGF的生物学作用
2.1 增加血管通透性，促进血管形成 VEGF增加血管通透性被认为是通过增加血管内皮细胞的间隙来实现的。目前在内皮细胞的超微结构中发现，小静脉的内皮细胞的胞质中有一些囊，系液泡组成的葡萄簇样结构，称为小囊叶泡器，每个小囊液泡器由12个囊液泡组成，跨度可从内皮细胞的腔面至基底膜面，囊液泡之间通过3层单位膜相连，此处有一个由膈膜组成的能够被开启和关闭的小窗，该窗打开时，血液中的大分子物质可以从一个个囊液泡中通过进入周围的组织间隙中。局部注射VEGF后可看到小囊液泡的功能增强，表明VEGF可能是通过窗口开启的调节而促使血管通透性增加[6]。VEGF增加血管通透性，使血浆蛋白溢出血管外导致血浆蛋白在血管外凝结，有利于血管形成[7]。
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VEGF是一种内皮细胞有丝分裂原和血管源性因子，以旁分泌形式形成，与血管内皮细胞表面存在的VEGF受体结合，促进血管内皮细胞增殖、诱导血管形成。Ferrara等[8]对胎鼠脑组织切片进行原位杂交研究发现，VEGF表达与组织中血管形成有相关关系，在血管增殖高峰时，VEGF表达呈强阳性，脑发育和血管形成停止时，VEGF及受体flk mRNA呈低水平表达。一般认为在血管生成过程中，内皮细胞需要表现出一系列特殊、复杂的行为，包括增殖、迁移、细胞间互相粘着、排成直线以及形成开放的腔样结构等。目前认为细胞外基质在基因的调节，翻译和血管结构之间起重要作用，而血管通透性的改变对细胞外基质成分又具有重要的影响。有人发现内皮细胞在具有韧性的支持物上运动时，可使其产生皱缩，内皮细胞即接种在一种凝胶样的基底膜的基质上，同时由于运动的牵拉，使得每一个内皮细胞作为一个张力中心持续地将基质牵向自己，在其周围产生放射状牵引域，相邻细胞牵引域互相重叠，在基质平面上产生棋盘格状结构，随着牵引张力的不断增加，最后使基质由平面结构转为立体的索网状结构，为内皮细胞的方向性提供了条件[3]。
, 百拇医药
2.2 改变细胞外质、促进内皮细胞增殖 VEGF可诱导内皮细胞表达血浆蛋白溶酶原激活物及血浆溶酶原激活物抑制剂-1，并诱导组织因子、基质胶原酶等在内皮细胞的表达，激发Ⅷ因子从内皮细胞中释放，这些作用可以改变细胞外基质，使其更利于血管的生长[9]。同时，VEGF的表达与组织中微血管的密度及新生血管的密度密切相关，它作为内皮细胞的特异性有丝分裂原，在体外可促进内皮细胞生长，在体内可诱导血管发生，这种作用主要是由于VEGF对血管内皮细胞的生长刺激作用和趋化作用，可能是通过激活细胞上的磷脂酶C短暂地诱导Ca2+离子而发生的[10]。
3 VEGF的应用前景
由于VEGF的特异生物学作用，为人类治疗动脉缺血性疾病提供了极为诱人的前景。VEGF基因可以促进血管的新生和侧支循环的建立，可以代替血管重建和搭桥术，使血流迅速恢复，防止组织缺血和坏死，因此把VEGF基因治疗称为“分子搭桥术”[11]，可应用于断肢再植、创伤愈合、冠状动脉狭窄等疾病的治疗。有实验证明，冠状动脉内持续滴注高剂量的重组VEGF可防治心肌梗死，使梗塞面积缩小2/3[12]。能否对脑梗塞的病人采用VEGF基因治疗，改善缺血周围区的血液供应、缩小梗塞面积是未来研究的关键，在脑梗塞的病理生理过程中，中心缺血区在一定时间后神经细胞将发生不可逆的损伤，而缺血周围区的神经细胞转归则受多种因素的影响，其中血供的恢复是重要因素，VEGF强烈的促血管生成的功能，提示采用VEGF基因治疗促进脑缺血区的血管增生，改善该区微循环的血流供应，减少梗塞面积，达到分子搭桥术的目的成为可能[13]。
, http://www.100md.com
参考文献：
[1] De Vries, Escobedo JA, Ueno H, et al. The fms-like tyrosine kinase, a receptor for VEGF [J]. Science，1992；255：989.
[2] Breier G, Albrecht U, Sterrev S, et al. Expression of vascular endothelial growth factor during embryonic angiogenesis and endothelial cell differentiation [J]. Development，1992；114：521.
[3] Brogi E, Wu T, Namiki A, et al. Indirect angiogenic cytokines upregulate VEGF and bFGF gene expression in vascular smooth muscle cell whereas hypoxia upregulates VEGF expression only [J]. Circulation，1994；90：649.
, 百拇医药
[4] Lachgar S, Moukdiri H, Jonca F, et al. VEGF is and antocrine growth factor for hair dermal papilla cell [J]. J Invest Dermatol，1996；106：17.
[5] Kourembanas S, Mcouillan LP, Leung GK, et al. Nitric oxide regulates the expression of vasoconstrictors and growth factors by vascular endothelium under both normoxia and hypoxia [J]. J Clin Invest，1993；92：99.
[6] Andrew P, Levy NS, Loscalzo J, et al. Regulation of VEGF in cardiac myocytes [J]. Girculation，1995；76：758
, 百拇医药
[7] Gitay GH, Halaban R, Neufeld G. Human melanma cell but not normal melanocytes express vascular endothelial growth factor receptors [J]. Biochem Biophys Res Commun，1993；190：702.
[8] Ferrara N, Henzel WJ. Pituitary follicular cells secrete a novel heparin-binding growth factor specific for vascular endothelial cells [J]. Biochen Biophys Res Commun，1989；161：851.
[9] Unemori EN, Ferrara N, Bauer EA, et al. VEGF induces interstitial collagenase expression in human endothelial cells [J]. J Cellphsiol，1992；153：557
, 百拇医药
[10] Maeda K, Chung Y, Ogawa Y, et al. Prognostic value of vascular endothelial growth factor expression in gastric carcinoma [J]. Cancer，1996；77：858
[11] Satoshi T, Zheng LP, Isner JM. Therapeutic angiogenesis a single intra-arterial bolus of vascular enothelial growth factor arguments revascularization in a rabbit ischemic hind limb model [J]. J Clin Invest，1994；93：662.
[12] Banai S, Jaklitsch MT, Shou M, et al. Angiogenic induced endancement of collateral bloodflow to ischemic myocardium by VEGF in dogs [J]. Circulation，1994；89：2183
[13] Zsombor K, Kiyonobu I. Ken samoto VEGF and flt expression time kinetics in rat brain infart [J]. Stroke，1996；27：1865.
收稿日期：2000-01-19, http://www.100md.com
单位：覃天新(广西南宁市第七人民医院，广西南宁530012)；刘运广(右江民族医学院附属医院，广西百色533000)
关键词：脑血管意外；脑缺血；血管内皮生长因子
右江民族医学院学报0004128 中图分类号：R743 文献标识码：A 文章编号：1001-5817(2000)04-0647-02
血管内皮生长因子(Vascular endothelial growth factor, VEGF)是新近发现的一种生长因子，具有促进内皮细胞分裂，促进血管的生长和侧支循环建立的作用，在动物实验中能有效地防治心肌梗塞和闭塞性血管病。VEGF为动物动脉缺血性疾病的治疗提供了广阔的前景，为将来应用到人体创造了基础。现对其分子结构特点、表达、生物学功能及应用作一简述。
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1 VEGF的结构特点，受体及表达
1.1 VEGF的结构特点 人VEGF基因位于染色体6q21.3，全长14kb，由8个外显子，7个内含子组成，外显子7个编码长约44个氨基酸片段，内显子6个编码长约24个氨基酸片段。编码产物通过二硫键相连的同源二聚体糖蛋白。VEGF以四种不同的亚型存在，分别为VEGF121、165、189、206，各种细胞分泌VEGF以VEGF165为主。VEGF165一方面可溶，便于肌注或静脉使用，另一方面可与蛋白多糖结合，延长其作用时间，故实验和临床多为VEGF165[1]。
1.2 VEGF表达和VEGF受体的发现 VEGF在鼠脑发育过程中具有重要作用，有较高水平的表达，成年后表达逐渐减少，血管形成终止，在人胚胎发育过程中，VEGF呈广泛表达，在很多正常成年组织也呈低水平表达，脑发育过程中一过性表达，在脉络膜、肾毛细血管等有窗内皮附近的上皮细胞呈持续性表达[2]，在病理条件下特别是肿瘤细胞中，VEGF无论是在mRNA的水平还是在蛋白水平均有过量的表达，在缺血性心肌细胞中也观察到VEGF的过量表达，实验已证实缺血能明显诱导VEGF的生成[3]。
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血管内皮细胞上具有与VEGF二种高度特异结合的受体，fms酪氨酸激酶(flt)和胎肝激酶-1(flk-1/KDR)，VEGF与这两种受体有极强的亲和力，诱发内皮细胞增殖。VEGF受体仅存在于血管内皮细胞中，正常情况下表达水平甚低，大多数组织不易检出，在病理过程中如人和动物的肿瘤细胞、牛皮癣的真皮细胞等，可在其血管的内皮中检测到受体的高水平表达[4]。flk-1/KDR和flt-1在血管发生和血管通透性的调节上发挥重要作用[5]。
2 VEGF的生物学作用
2.1 增加血管通透性，促进血管形成 VEGF增加血管通透性被认为是通过增加血管内皮细胞的间隙来实现的。目前在内皮细胞的超微结构中发现，小静脉的内皮细胞的胞质中有一些囊，系液泡组成的葡萄簇样结构，称为小囊叶泡器，每个小囊液泡器由12个囊液泡组成，跨度可从内皮细胞的腔面至基底膜面，囊液泡之间通过3层单位膜相连，此处有一个由膈膜组成的能够被开启和关闭的小窗，该窗打开时，血液中的大分子物质可以从一个个囊液泡中通过进入周围的组织间隙中。局部注射VEGF后可看到小囊液泡的功能增强，表明VEGF可能是通过窗口开启的调节而促使血管通透性增加[6]。VEGF增加血管通透性，使血浆蛋白溢出血管外导致血浆蛋白在血管外凝结，有利于血管形成[7]。
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VEGF是一种内皮细胞有丝分裂原和血管源性因子，以旁分泌形式形成，与血管内皮细胞表面存在的VEGF受体结合，促进血管内皮细胞增殖、诱导血管形成。Ferrara等[8]对胎鼠脑组织切片进行原位杂交研究发现，VEGF表达与组织中血管形成有相关关系，在血管增殖高峰时，VEGF表达呈强阳性，脑发育和血管形成停止时，VEGF及受体flk mRNA呈低水平表达。一般认为在血管生成过程中，内皮细胞需要表现出一系列特殊、复杂的行为，包括增殖、迁移、细胞间互相粘着、排成直线以及形成开放的腔样结构等。目前认为细胞外基质在基因的调节，翻译和血管结构之间起重要作用，而血管通透性的改变对细胞外基质成分又具有重要的影响。有人发现内皮细胞在具有韧性的支持物上运动时，可使其产生皱缩，内皮细胞即接种在一种凝胶样的基底膜的基质上，同时由于运动的牵拉，使得每一个内皮细胞作为一个张力中心持续地将基质牵向自己，在其周围产生放射状牵引域，相邻细胞牵引域互相重叠，在基质平面上产生棋盘格状结构，随着牵引张力的不断增加，最后使基质由平面结构转为立体的索网状结构，为内皮细胞的方向性提供了条件[3]。
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2.2 改变细胞外质、促进内皮细胞增殖 VEGF可诱导内皮细胞表达血浆蛋白溶酶原激活物及血浆溶酶原激活物抑制剂-1，并诱导组织因子、基质胶原酶等在内皮细胞的表达，激发Ⅷ因子从内皮细胞中释放，这些作用可以改变细胞外基质，使其更利于血管的生长[9]。同时，VEGF的表达与组织中微血管的密度及新生血管的密度密切相关，它作为内皮细胞的特异性有丝分裂原，在体外可促进内皮细胞生长，在体内可诱导血管发生，这种作用主要是由于VEGF对血管内皮细胞的生长刺激作用和趋化作用，可能是通过激活细胞上的磷脂酶C短暂地诱导Ca2+离子而发生的[10]。
3 VEGF的应用前景
由于VEGF的特异生物学作用，为人类治疗动脉缺血性疾病提供了极为诱人的前景。VEGF基因可以促进血管的新生和侧支循环的建立，可以代替血管重建和搭桥术，使血流迅速恢复，防止组织缺血和坏死，因此把VEGF基因治疗称为“分子搭桥术”[11]，可应用于断肢再植、创伤愈合、冠状动脉狭窄等疾病的治疗。有实验证明，冠状动脉内持续滴注高剂量的重组VEGF可防治心肌梗死，使梗塞面积缩小2/3[12]。能否对脑梗塞的病人采用VEGF基因治疗，改善缺血周围区的血液供应、缩小梗塞面积是未来研究的关键，在脑梗塞的病理生理过程中，中心缺血区在一定时间后神经细胞将发生不可逆的损伤，而缺血周围区的神经细胞转归则受多种因素的影响，其中血供的恢复是重要因素，VEGF强烈的促血管生成的功能，提示采用VEGF基因治疗促进脑缺血区的血管增生，改善该区微循环的血流供应，减少梗塞面积，达到分子搭桥术的目的成为可能[13]。
, http://www.100md.com
参考文献：
[1] De Vries, Escobedo JA, Ueno H, et al. The fms-like tyrosine kinase, a receptor for VEGF [J]. Science，1992；255：989.
[2] Breier G, Albrecht U, Sterrev S, et al. Expression of vascular endothelial growth factor during embryonic angiogenesis and endothelial cell differentiation [J]. Development，1992；114：521.
[3] Brogi E, Wu T, Namiki A, et al. Indirect angiogenic cytokines upregulate VEGF and bFGF gene expression in vascular smooth muscle cell whereas hypoxia upregulates VEGF expression only [J]. Circulation，1994；90：649.
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[4] Lachgar S, Moukdiri H, Jonca F, et al. VEGF is and antocrine growth factor for hair dermal papilla cell [J]. J Invest Dermatol，1996；106：17.
[5] Kourembanas S, Mcouillan LP, Leung GK, et al. Nitric oxide regulates the expression of vasoconstrictors and growth factors by vascular endothelium under both normoxia and hypoxia [J]. J Clin Invest，1993；92：99.
[6] Andrew P, Levy NS, Loscalzo J, et al. Regulation of VEGF in cardiac myocytes [J]. Girculation，1995；76：758
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[7] Gitay GH, Halaban R, Neufeld G. Human melanma cell but not normal melanocytes express vascular endothelial growth factor receptors [J]. Biochem Biophys Res Commun，1993；190：702.
[8] Ferrara N, Henzel WJ. Pituitary follicular cells secrete a novel heparin-binding growth factor specific for vascular endothelial cells [J]. Biochen Biophys Res Commun，1989；161：851.
[9] Unemori EN, Ferrara N, Bauer EA, et al. VEGF induces interstitial collagenase expression in human endothelial cells [J]. J Cellphsiol，1992；153：557
, 百拇医药
[10] Maeda K, Chung Y, Ogawa Y, et al. Prognostic value of vascular endothelial growth factor expression in gastric carcinoma [J]. Cancer，1996；77：858
[11] Satoshi T, Zheng LP, Isner JM. Therapeutic angiogenesis a single intra-arterial bolus of vascular enothelial growth factor arguments revascularization in a rabbit ischemic hind limb model [J]. J Clin Invest，1994；93：662.
[12] Banai S, Jaklitsch MT, Shou M, et al. Angiogenic induced endancement of collateral bloodflow to ischemic myocardium by VEGF in dogs [J]. Circulation，1994；89：2183
[13] Zsombor K, Kiyonobu I. Ken samoto VEGF and flt expression time kinetics in rat brain infart [J]. Stroke，1996；27：1865.
收稿日期：2000-01-19, http://www.100md.com