血管內(nèi)皮生長因子在缺血性腦卒中的研究進(jìn)展

楊 赫(綜述)，唐 強(qiáng)(審校)

(1.黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)，哈爾濱 150040； 2.黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)附屬第二醫(yī)院康復(fù)中心，哈爾濱 150001)

血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)自1983年首次由Senger等發(fā)現(xiàn)就被命名為血管通透因子，是兩條單鏈鏈接而成的二聚體糖蛋白，能夠自發(fā)地與肝素結(jié)合使血管內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生有絲分裂并誘使血管生成，具有增強(qiáng)內(nèi)皮細(xì)胞通透性、神經(jīng)保護(hù)作用、促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖分化的作用[1]。30多年來，VEGF調(diào)控血管生成的作用是炙手可熱的研究課題，新血管的生長和成熟是一個非常復(fù)雜的過程，其與腫瘤生長、轉(zhuǎn)移和炎性反應(yīng)關(guān)系密切，如中耳膽脂瘤、喉癌、鼻咽癌、膽管癌、乳腺癌等。因此，VEGF常被作為血管內(nèi)皮細(xì)胞必不可少的促生因子。

1 VEGF及其受體的概況

1.1VEGF和同源異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)特征 VEGF家族包括6種不同的同源二聚體蛋白，即VEGF-A、B、C、D、E以及胎盤生長因子[2]。人類VEGF編碼基因定位于染色體6p21.3,編碼區(qū)約含有14 kb。由于外顯子剪切的不同構(gòu)成多種亞型，包括VEGF(121)、VEGF(165)、VEGF(189)和VEGF(206)，分別含有121,165,189,206個氨基酸；還有較少見的變異亞型，如VEGF(145)、VEGF(183)和VEGF(162)構(gòu)成血管生成亞型家族[VEGF(XXX)]。VEGF(165)b、VEGF(121)b、VEGF(145)b、VEGF(183)b和VEGF(189)b[3]構(gòu)成抗血管生成亞型家族[VEGF(XXX)b]。各亞型都以二聚體的形式被分泌出來。VEGF(165)具有肝素結(jié)合活性,VEGF(121)不能與肝素結(jié)合。VEGF(183)在組織內(nèi)廣泛分布。

1.2VEGF受體 VEGF的產(chǎn)生方式有兩種：一種是旁分泌；另一種是自分泌[4]。必須與對應(yīng)的受體結(jié)合引起受體自身磷酸化，激活絲裂原活化的蛋白激酶，誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞的增殖才能產(chǎn)生促進(jìn)血管生成的效應(yīng)，VEGF-A、VEGF-B、胎盤生長因子與血管內(nèi)皮生長因子受體(vascular endothelial growth factor receptor，VEGFR)1結(jié)合；VEGF-A、VEGF-E與VEGFR-2結(jié)合；VEGF-C，VEGF-D既能與VEGFR-2結(jié)合也能與VEGFR-3結(jié)合，然而其結(jié)合效率遠(yuǎn)低于與VEGFR-3的結(jié)合效率[5]。VEGF是經(jīng)由蛋白激酶/磷酸肌醇3-激酶/絲裂原活化蛋白激酶等信號通路與VEGFR-1、VEGFR-2結(jié)合發(fā)揮促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞增殖、遷移和侵襲的作用。VEGFR-1對游離的單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞具有正調(diào)節(jié)作用，但對VEGFR-2的信號傳遞則起著雙向調(diào)控作用。與VEGFR-2相比，VEGFR-1競爭性結(jié)合VEGF的能力更強(qiáng)；VEGFR-3可調(diào)控淋巴管內(nèi)皮細(xì)胞的生長和功能。

2 VEGF的生物特性

2.1增加血管通透性 VEGF是迄今最強(qiáng)的可增加血管通透性的物質(zhì)之一，在濃度不足每升納摩爾的水平即可發(fā)揮作用，為組胺作用強(qiáng)度的5萬倍。VEGF主要通過增加內(nèi)皮細(xì)胞的間隙調(diào)控細(xì)胞通透性，一方面通過激活組織分泌降解酶，類似基質(zhì)金屬蛋白酶類，酶解微小血管，削弱血管壁完整性；另一方面，憑借增加獨(dú)立的微血管水流傳導(dǎo)系數(shù)，迫使Ca2+內(nèi)流使微血管滲透性增加，特別是微小靜脈的滲透性增高[6]。Levy等[7]將VEGF注射于動物局部心肌后觀察到小囊泡器的功能增強(qiáng)，提示VEGF可能通過開啟小囊泡器之間窗口的調(diào)節(jié)而達(dá)到增加血管通透性的目的。

2.2促進(jìn)血管生成 VEGF作為重要的有絲分裂原是血管生成過程不可或缺的。VEGF與其特有的受體進(jìn)行匹配式結(jié)合在內(nèi)皮細(xì)胞表面激活細(xì)胞內(nèi)的酪氨酸致活酶引發(fā)多重下游信號促使血管生成[8]。VEGFR-2介導(dǎo)了微血管一系列活動，包括管壁通透性，內(nèi)皮細(xì)胞增生、浸潤、遷移及重構(gòu)[9]。有報道描述，VEGFR調(diào)節(jié)血管幼芽形成，參與調(diào)節(jié)血管出芽與遷移[10]。大腦中動脈閉塞后2～14 d缺血邊緣區(qū)的VEGF表達(dá)呈現(xiàn)出一種逐步增加的態(tài)勢，故此新生血管可存活 7～28 d[11]。Sun等[12]證明，局灶性腦缺血后7～28 d給予紋狀體的VEGF治療組缺血半暗帶血管性血友病因子陽性血管密度增加。

2.3神經(jīng)保護(hù)作用 當(dāng)發(fā)生缺血損傷時，腦內(nèi)VEGF的表達(dá)水平顯著上調(diào)以產(chǎn)生腦保護(hù)效應(yīng)[13-14]。人們普遍認(rèn)為，VEGF通過外周和腦神經(jīng)元細(xì)胞甚至膠質(zhì)細(xì)胞來表達(dá)，越來越多的線索提示其在中樞神經(jīng)系統(tǒng)和周圍神經(jīng)系統(tǒng)指揮血管化的作用也十分重要。VEGF刺激一些神經(jīng)元來保護(hù)神經(jīng)營養(yǎng)活動，包括增殖星形膠質(zhì)細(xì)胞、施萬細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞、皮質(zhì)神經(jīng)元；保護(hù)海馬、皮質(zhì)，多巴胺和周邊的感覺神經(jīng)元以及一些由缺氧所導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞株細(xì)胞死亡；免受血清回撤或興奮毒性刺激影響[15]。

2.4促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞的增殖 VEGF可以誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)整合αvβ3、αvβ5及其配體，以此介導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生酶和分子，促使內(nèi)皮細(xì)胞繁殖和增生[16]。來自日本的一項(xiàng)研究表明，促血管生成因子VEGF除了使內(nèi)皮細(xì)胞增殖外還趨化著微血管密度的表達(dá)[17]。Ohno-Matsui等[18]利用轉(zhuǎn)基因小鼠模型觀察到不論血管床發(fā)育成熟與否，VEGF的表達(dá)增加均可導(dǎo)致血管形成。

3 VEGF對缺血性腦卒中的治療作用

3.1保護(hù)神經(jīng)元 VEGF刺激軸突的生長并且提高體外培養(yǎng)小鼠的上頸椎和背根神經(jīng)節(jié)的生存[19-20]。VEGF增強(qiáng)了離體器官內(nèi)培養(yǎng)的中腦神經(jīng)元存活[21]。Hao等[22]研究認(rèn)為，神經(jīng)細(xì)胞營養(yǎng)應(yīng)激下VEGF及受體(VEGFR-1、VEGFR-2、神經(jīng)纖毛蛋白1)表達(dá)有所增加，同時增強(qiáng)VEGFR-2的磷酸化水平。此外，VEGF可以抑制胱天蛋白酶3的活化，降低神經(jīng)元的凋亡，減輕軸突變性[23]。

3.2促進(jìn)新生血管形成 VEGF可以促進(jìn)缺血區(qū)側(cè)支循環(huán)的建立，增加缺血組織的血液供應(yīng),改善其缺血狀況。黃越芳等[24]對新生大鼠缺血缺氧腦病模型研究，可見模型組的梗死灶周圍腦組織神經(jīng)元胞質(zhì)中VEGF表達(dá)顯著；模型組梗死灶周圍毛細(xì)血管密度從第3日開始顯著多于假手術(shù)組；到第7日達(dá)到高峰；VEGF在不同的中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭械难苄律饔米顝?qiáng)，局灶性腦缺血治療作用最明顯[25]。一項(xiàng)多中心二期80例冠狀動脈缺血患者雙盲試驗(yàn)證實(shí)，VEGF基因治療有良好的抗心肌缺血作用，改善了左心室功能和臨床癥狀[26]。

3.3增強(qiáng)血管通透性 VEGF使微血管系統(tǒng)呈現(xiàn)高滲透性令大分子循環(huán)，此種效能大約是組胺的50 000倍[27]。體現(xiàn)在小鼠短暫性局灶性腦缺血再灌注模型梗死區(qū)有腦水腫[28]。其他一些實(shí)驗(yàn)可證實(shí)，把含有VEGF的藥物注入腦表面會不同程度地降低腦水腫和減小梗死體積[29]。

3.4抑制細(xì)胞凋亡 VEGF參與調(diào)節(jié)生理和某些病理?xiàng)l件下的細(xì)胞數(shù)，拮抗細(xì)胞凋亡同時刺激內(nèi)皮細(xì)胞增殖。研究結(jié)果表明，VEGF阻礙了胱天蛋白酶3 mRNA的表達(dá)，抑制其活化[30]且VEGF可通過多個信號通路誘導(dǎo)抗凋亡基因及蛋白逆轉(zhuǎn)細(xì)胞凋亡[31]。

3.5參與腦內(nèi)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn) 當(dāng)大腦缺血、缺氧時導(dǎo)致葡萄糖向大腦轉(zhuǎn)輸失敗，啟動了一系列應(yīng)激反應(yīng)，VEGF mRNA激活參與葡萄糖攝取和糖酵解過程[32-33]。維持腦內(nèi)血糖的水平，以達(dá)到調(diào)節(jié)血糖水平、血管新生及神經(jīng)保護(hù)的作用。

4 問題與展望

缺血性卒中的發(fā)生、發(fā)展、康復(fù)與VEGF有天然不可分割的關(guān)系，隨著對VEGF及VEGFR結(jié)構(gòu)和功能等方面的深入研究，可以預(yù)見以 VEGF為靶點(diǎn)治療缺血性卒中策略將是今后亟需解決的問題。并有望成為今后人類攻克缺血性腦卒中這一課題的突破口。這不僅有助于研發(fā)新的藥物，而且可以指導(dǎo)臨床用藥，提高臨床療效。

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