血管內皮生長因子及其與類風濕性關節炎關系的研究進展

[摘要] 血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）可由成纖維細胞﹑角朊細胞﹑血管內皮細胞和巨噬細胞等表達，在促進血管內皮細胞分裂與增殖、誘導血管生成、胚胎發育、創傷愈合、腫瘤生長與轉移過程中起重要作用。類風濕性關節炎（rheumatoid arthritis，RA）的發病機制和病理改變與VEGF密切相關，RA患者滑膜液中VEGF高表達，活動期滑膜液中VEGF的表達量要高于穩定期的表達量，阻斷VEGF表達作為選擇治療RA的靶點有潛在意義。

[關鍵詞] 血管內皮生長因子；類風濕性關節炎；血管生成

[中圖分類號] R593.22 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-9701（2013）12-0024-04

血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）又名血管滲透性因子（vascular permeability factor，VPF），屬于血小板源性生長因子家族的成員，廣泛存在于機體組織并能作用于血管內皮細胞的表面受體，維持血管正常的形態和完整性，促進血管生成和誘導血管發生[1]。VEGF 是1989年Ferrara等率先從牛垂體濾泡星狀細胞體外培養液中首先分離純化出來的一類糖蛋白，隨后在鼠垂體前葉腫瘤細胞系AtT20、人單核細胞、豚鼠神經膠質瘤細胞系等細胞培養液中也純化出了VEGF蛋白。它具有增加微靜脈、小靜脈通透性、促進血管內皮細胞分裂與增殖、使細胞質鈣聚集、誘導血管生成的作用，在胚胎發育、創傷愈合、類風濕性關節炎（rheumatoid arthritis，RA）、腫瘤生長與轉移過程中起重要作用。本文就VEGF及其與RA的研究進展進行綜述。

1 VEGF的生物學特性

VEGF是正常和異常血管新生的重要調節因子，在生理和病理性血管新生中有重要作用。

1.1 VEGF的基因及表達

人類VEGF基因位于6號染色體的短臂上，在小鼠該基因位于17號染色體上，全長14 kb，共由7個內含子和8個外顯子組成，其產物是由兩條多肽鏈通過二硫鍵交聯形成的同源二聚體糖蛋白，分子量為34～35 kDa，根據不同的剪切位點可將產物分為6個成員：VEGF-A、VEGF-B、VEGF-C、VEGF-D、VEGF-E和胎盤生長因子（placenta growth factor，PIGF）。VEGF-A即通常我們所說的VEGF，根據剪切方式可以分為7種不同的亞型：VEGF121、VEGF145、VEGF165、VEGF183、VEGF189和VEGF206等，VEGF-B基因定位在11號染色體上[2]，主要在心肌細胞中表達；VEGF-C基因定位在染色體4q34，主要在心臟和胎盤中表達，VEGF-B和VEGF-C被認為與淋巴管的發育有關，但也有研究報道和血管形成有關；VEGF-D基因位于染色體Xp22.31，VEGF-D作為誘導內皮細胞的分裂劑，在成人心臟﹑肺臟和結腸中均呈現高表達的狀態；VEGF-E結構與VEGF121相似，但缺乏肝素結合區和堿性區[3]；PIGF基因位于染色體2p16～21，其產物可分為PIGF-1和PIGF-2，目前尚缺乏具體研究。

VEGF可由成纖維細胞﹑角朊細胞﹑血管內皮細胞和巨噬細胞等表達，VEGF在代謝旺盛﹑血供豐富的組織中如胚胎組織﹑胎盤和增殖期的子宮內膜等會呈現高表達[4]，主要是在月經周期變化中對子宮內膜修復和卵巢、黃體生成過程中對生育功能的影響。此外，在某些病理情況下如腫瘤形成﹑生長﹑轉移，糖尿病視網膜病變，動脈粥樣硬化和類風濕性關節炎等也多伴有VEGF高表達。VEGF通過作用于血管內皮細胞誘導血管生成，并能調節成纖維細胞的活性而影響膠原的代謝[5]，利于腫瘤的轉移和生長。對血管生成具有特異性促進作用的VEGF已經成為腫瘤研究的熱點。

VEGF基因的表達受到多種因素的調控，例如缺氧﹑細胞因子﹑類固醇激素﹑癌基因﹑一氧化碳和其他小分子物質等都能誘導VEGF基因的表達，從而介導VEGF的生成。缺血或缺氧是誘導VEGF表達刺激血管重塑﹑改變細胞通透性和介導血管再生的重要因素[6]。低氧轉錄因子（hypoxia-specific transcription factor，HIF-1）作為VEGF的主要上調因子，在缺氧時能與VEGF基因上的缺氧反應元件作用，促進VEGF轉錄及其受體表達增加，并能通過抑制VEGF mRNA降解酶增加VEGF mRNA的穩定性[7，8]。此外，細胞因子如成纖維細胞生長因子﹑腫瘤壞死因子﹑TGF﹑IL-1和表皮生長因子等也能促進VEGF的表達，而IL-10和IL-13則抑制VEGF的合成。最新的研究證實TNF-α 能激活核轉錄激活蛋白（activator protein-1，AP-1）﹑NF-кB﹑蛋白激酶B和細胞外信號調節激酶（extracellular signal-regulated kinase，ESK）介導VEGF的高表達[9]。

1.2 VEGF受體及信號傳導

VEGF的生物學效應主要是通過與血管內皮細胞表面受體（vascular endothelial growth factor receptor，VEGFR）結合介導下游信號通路實現的。VEGFR主要在內皮細胞上表達，按結構和功能可分為四種：①fms樣酪氨酸激酶受體1（fms-like tyrosine kinase receptor， Flt-1）；②含激酶插入功能區受體/胎肝激酶1（kinase insert domain-containing receptor/fetal liver kinase-1， KDR/Flk-1）；③fms樣酪氨酸激酶受體（Flt-4）；④神經纖毛蛋白（neuropilin， NRP）[10]，以前兩種受體研究最為深入。Flt-1主要表達在造血干細胞﹑單核細胞和巨噬細胞，Flt-1激活后能調節內皮細胞間﹑內皮細胞和基膜間的相互作用；KDR/Flk-1 主要表達在血管內皮細胞和腫瘤細胞，KDR/Flk-1激活后能引起內皮細胞的分裂﹑增殖和遷移。Flt-1和KDR/Flk-1均具有酪氨酸激酶活性，兩型受體協同作用，共同介導了血管的新生和發生。Flt-4分布于成人的淋巴內皮細胞，是VEGF-C和VEGF-D的受體，NRP可在淋巴內皮細胞和新生血管中表達，通過與VEGF-A165﹑VEGF-B結合增強VEGF與Flt-1﹑KDR/Flk-1的相互作用[11]。

1.3 VEGF的生物學功能

目前研究最清楚的是VEGF-A，在組織和細胞中表達最為豐富，功能最強[12]。其中6種異型體在血管生成方面發揮著各自的不同作用，VEGF121和VEGF165作為分泌性的蛋白，進入血液循環能促進新生血管形成，與VEGF的生物學活性最為密切相關。VEGF189和VEGF206與帶有肝素的蛋白多糖具有高度的親和力，大部分與細胞和細胞外基質結合發揮作用。VEGF145屬于部分可溶性分泌蛋白，它能部分與角膜內皮細胞產生的細胞外基質結合進而促進內皮細胞的增殖[13]。VEGF183和VEGF189相似，它可借助自身的堿性氨基酸殘基肽段錨定在細胞外基質的硫酸乙酰肝素蛋白聚糖上，在機體需要時借助酶的水解以旁分泌方式釋放出來在局部發揮作用[14]。

VEGF能提高內皮細胞中葡萄糖轉運蛋白（glucouse transporters 1，GluT-1）的葡萄糖運輸能力達到促進內皮細胞的分化﹑生長和轉移的目的，同時VEGF也能直接作用于內皮細胞，激活細胞上磷脂酶C誘導Ca2+離子發生而促進內皮細胞的增殖，誘導血管生成。體外研究表明，VEGF121和VEGF165在體外能促進牛毛細血管內皮細胞的增殖[15]。Maeda等[16]研究結果顯示，VEGF的表達與組織中微血管的密度及新生血管的數量呈正相關，從而進一步證明了VEGF與血管新生﹑內皮細胞增殖有著密切的聯系。

VEGF作為最強的血管滲透因子，其作用是組胺的5萬倍，VEGF提高血管通透性主要是通過作用于毛細血管后靜脈和小靜脈，引起血漿蛋白外滲引起的。外滲的纖維蛋白可凝集于血管外基質，形成纖維蛋白，造成血管的高度結締組織化。VEGF能增強小靜脈內皮細胞質中的小囊液泡器的功能，從而增加血管的通透性。VEGF能增強纖維蛋白酶和間質膠原酶的活性，引發血管基質膜和間質纖維的溶解，利于VEGF的釋放和血管的新生。此外，血漿蛋白溶酶原激活物（PA）﹑血漿溶酶原激活物抑制劑-1（PAI-1）以及組織因子﹑基質膠原酶也能被VEGF誘導激活，進而激活下游的尿激酶型血漿纖溶酶原激活劑（uPA）和組織型纖溶酶原激活劑（tPA），uPA/uPAR/PAI-1體系能介導蛋白的水解和細胞間的黏附作用，改變細胞外基質，利于血管的發生和生長。

此外，VEGF還能降低血管外周阻力，增加心率和心輸出量，VEGF能劑量依賴性地降低平均動脈壓，但此作用可以被NOS抑制劑L-硝基-精氨酸甲酯減弱[17]。VEGF165還能刺激卵巢癌中單核細胞及巨噬細胞的遷移和浸潤[18]，VEGF還可促進血管內皮細胞的愈合，使內膜內皮化，間接起到抗血栓形成的作用[19]。另有研究報道，VEGF與其受體結合后能增加內皮細胞胞漿鈣離子的濃度，刺激IP3的形成，介導下游信號通路的傳導，引發細胞內一系列的反應。

2 VEGF與類風濕性關節炎

類風濕性關節炎（rheumatoid arthritis）是一種以關節滑膜炎為特征的慢性全身性自身免疫病。滑膜炎持久反復發作，可導致關節內軟骨和骨的破壞，關節功能障礙；主要病變部位在關節滑膜，滑膜細胞類腫瘤樣增生、炎性細胞浸潤、新生血管生成，增生的滑膜細胞和新生的血管使滑膜進一步增厚形成血管翳，是造成關節的畸形和功能的喪失的核心問題之一。

2.1 VEGF在RA中的病理作用

隨著研究的不斷深入，人們逐漸認識到多種細胞因子參與了RA的發病過程。VEGF作為血管新生的重要誘導劑，在介導RA滑膜血管新生時炎癥病理發展過程中具有十分重要的作用，同時也為RA臨床病理診斷和治療提供了重要的參考。Sone H等[20]的研究表明血清VEGF濃度在RA發病的早期比后期和穩定要高，提示血清和滑液中VEGF的水平可以作為判斷RA早期病情活動的一個指標。程琦等[21]臨床病例分析結果表明RA患者滑膜液中VEGF的表達水平比正常人和骨性關節炎患者滑膜組織中的VEGF都要高，且RA活動期滑膜液中VEGF的表達量要高于穩定期的表達量，這為VEGF作為治療RA的新靶點提供了很好的臨床依據。

RA的發生是多種因子相互協調﹑共同作用的結果，VEGF在RA發病起始階段和維持階段介導了血管的新生。VEGF與其受體結合，啟動信號轉導通路，導致內皮細胞的遷移和增殖。Byzova等[22]的體外模型研究表明VEGF-D能誘導內皮細胞的增殖和遷移。同時，VEGF還能激活PA和PAI-1，促進蛋白酶和間質膠原酶的分泌，導致細胞基質的降解，利于血管的新生和分化，形成血管翳，血管翳能引起骨﹑軟骨和關節的破壞，導致不可逆的關節功能喪失。VEGF增強血管通透性，血漿纖維蛋白原的外滲能形成纖維蛋白凝膠，暫時性地允許和支持新生血管的內向性生長，利于血管形成[23]。同時外滲的血管收縮因子和凝血因子能侵蝕軟骨基質，造成關節的破壞和慢性炎癥的形成，加重RA的臨床癥狀，導致關節畸形和強直。VEGF表達量已經成為RA骨質破壞的標志性指標。

2.2 VEGF在RA中的調節

VEGF在RA中的高表達已經被證實，Ikeda等[24]研究發現RA中的巨噬樣滑膜襯里層細胞和梭形襯里內層細胞能表達VEGF；Hitchon等[25]進一步發現活動期RA患者滑液中中性粒細胞VEGF表達量比RA穩定期滑液和外周血中的VEGF都要高，說明VEGF與RA的發生有著密切的關系。RA患者滑液和外周血中的VEGF表達受多種因素調節，多種細胞因子和生長因子（IL-1﹑IL-6﹑TNF﹑PGE2和PDGFβ等）都在類風濕性關節炎中呈現高表達狀態，都能誘導VEGF的表達。在RA中，IL-4和IL-10能下調VEGF表達；而堿性成纖維細胞生長因子（basic fibroblast growth factor，bFGF）﹑表皮生長因子（epidermal growth factor，EGF）﹑TNFα和TGFβ能上調VEGF表達。在類風濕性關節炎滑膜組織和成纖維樣滑膜細胞中發現P53 基因突變或缺失可以上調VEGF表達，導致血管新生。

此外，缺血缺氧﹑酸中毒等其他因素也構成了VEGF高表達的重要刺激因素，類風濕性關節炎滑膜組織中的VEGF表達與組織缺氧有密切關系。Levy的研究證明缺氧可以通過增加VEGF基因轉錄率和VEGF mRNA穩定性引起VEGF基因表達的上調，RA關節腔的低氧環境促使低氧誘導因子（hypoxia-inducible factor-1，HIF-1）高表達，HIF-1與VEGF的順式作用元件EPO3增強子結合后，能增加VEGF mRNA的穩定性和轉錄能力，介導VEGF的高表達。VEGF被認為是血管生成中刺激微血管內皮細胞分裂和增殖的最主要因素，在RA發病過程中起著最關鍵的作用，它的調節受到多種因素的影響，這些因素相互作用，共同介導了RA發病過程中炎癥的發展和血管的新生。

2.3 VEGF與RA治療

利用各細胞因子在RA發病過程中的變化，通過阻斷細胞因子在RA中的作用來治療RA患者已經成為一種新的治療思路。有實驗證實，向關節腔內注射VEGF抗體或其受體拮抗劑可有效抑制滑膜血管翳的形成，減輕RA的發病癥狀[26]。研究發現重組人內抑素可通過有效抑制佐劑性關節炎大鼠滑膜組織中VEGF的水平逆轉RA的病情。另有研究報道CD147，一種細胞外基質蛋白酶誘導劑（extracellular matrix metalloproteinase inducer，EMMPRIN）在RA中呈現高表達狀態，通過siRNA干擾CD147可以降低RA患者滑膜液中VEGF和HIF-1α的表達水平，進而減緩RA臨床癥狀，因此，通過CD147抑制VEGF的表達也成為RA治療的一種新型方案[27]。我國各種中藥制劑如麝香烏龍丸﹑加味犀角地黃湯和姜黃素佐劑等用來治療RA的機理也是通過抑制VEGF的表達來達到緩解臨床癥狀的效果。由此可見，抑制VEGF的表達已經成為治療RA的一個靶點。

綜上，VEGF在多種細胞中表達，其受體主要在血管內皮細胞中表達，VEGF與其受體結合后能介導酪氨酸激酶的下游信號通路的激活，引起一系列的反應，在生理和病理性血管新生中起發揮多種生物學作用。VEGF在RA中介導血管新生的病理過程中起著重要的作用，VEGF作為最強有力的促血管生成因子，能誘導血管新生，促使血管翳的形成，引起血管內皮細胞的增殖和遷移，提高血管的通透性。通過阻斷VEGF在RA中的病理作用來治療RA患者有望成為一種新的治療思路。

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（收稿日期：2013-01-04）