血管内皮生长因子及其受体在皮肤病中的研究进展

　　作者：梁雄安,曾慧明,邓斌 作者单位：海南医学院附属医院皮肤科，海南 海口 570102

　　【关键词】 血管 内皮生长因子 受体 生长因子 皮肤疾病 综述文献

　　新生血管生成存在于许多生理与病理的过程中。血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor， VEGF) 对于血管的生成是一个重要的因素，其促血管生成作用主要是通过与其特异性受体胎肝激酶 (kinase insert domain containing receptor， KDR)、fms样酪氨酸激酶1(fmslike tyrosine kinase， FLT1) 结合后引起血管内皮细胞的增殖，细胞外基质的降解，内皮细胞的迁移以及再黏附等一系列过程来完成的。作者就VEGF及其受体 KDR、 FLT1 的生物学特性、功能及在各类皮肤病中的表达情况作一综述。

　　1 VEGF 及其受体 KDR 、 FLT1的生物学特性

　　VEGF基因全长14 kb，有8个外显子和7个内含子，它是分子量为43 kD的二聚体糖蛋白[1]。由于VEGFmRNA的剪切拼接方式不同产生了7种蛋白异构，其中VEGF121和VEGF165是主要的异构体形式。

　　VEGF在正常成人体内分布广泛，多种细胞(如巨噬细胞、成纤维细胞、平滑肌细胞、内皮细胞及肿瘤细胞等)能表达VEGF。VEGF在正常人组织和血浆渗出液中呈低水平。在某些病理状态下，如在缺血的心肌组织和脑组织中以及许多肿瘤中，VEGFmRNA水平增高，这些情况表明VEGF介导生理性和病理性的血管形成。

　　VEGF通过与受体特异性结合而发挥作用。在内皮细胞上存在两种主要高亲合力的VEGF受体，即FLT1或VEGF受体1(VEGFR1)和KDR或VEGF受体2(VEGFR2)。

　　1.1 VEGFR1

　　VEGFR1是最早发现的VEGFR，是相对分子质量为180 000的糖蛋白，与VEGF、PIGF和VEGFB有较高的亲和力。PIGF和VEGFB只结合于VEGFR1，而不能与VEGFR2和VEGFR3结合。虽然VEGFR1属于最早发现的VEGFR，但是其介导的生物学效应仍有较大的争议，可能由于机体不同发育阶段及不同的细胞类型使VEGFR1处在不同的生物内环境中，从而对VEGF发挥双重效应：在生理情况下，主要起负向调控VEGF生物学作用[2] ;而在某些病理情况下发挥正向调控VEGF的作用。在一些自身表达VEGFRl的肿瘤细胞，VEGF能够通过VEGFR1促进肿瘤细胞的增殖及抗凋亡作用[3]。

　　1.2 VEGFR2

　　VEGF对内皮细胞的增殖、分化作用主要是由VEGFR2介导的，只能结合VEGFR2的VEGF突变体或者VEGFR2特异性的VEGFE在介导血管通透性增加方面的效能同野生型的VEGF165 相似[4]。VEGF结合到VEGFR2胞外区的Ig 结构域上，引起胞内激酶区特定酪氨酸残基的交叉磷酸化而活化，活化的受体进而被含有SH2结构域的适配子如Grb2等结合，通过级联反应活化一些信号蛋白。丝裂原活化蛋白激酶(mitogenactivated protein kinase，MAPK)作为转录因子可转运至细胞核内，启动特定基因的表达，完成VEGF相应的促增殖作用。VEGFR2介导的内皮细胞的增殖被认为与Ras/MEK/Erk信号通路的激活有关，而内皮细胞的迁移与磷脂酰肌醇三激酶(phosphatidylinositol3kinase，PI3K)和局部黏附激酶的激活有关。在表达VEGFR2的肿瘤细胞，外源性的VEGF165 可通过活化VEGFR2激活MEK/Erk及PI3K通路，促进肿瘤细胞本身的增殖和抗凋亡作用[5]。

　　VEGF与细胞表面受体(FLT1或KDR/FLK1)结合，激活了称为内皮小囊泡(vesiclevacuolar organelles， VVO)细胞成分，触发一系列的细胞内变化[6]。产生效应的机制即受体自身磷酸化或二聚化—酪氨酸激酶活化—底物酪氨酸磷酸化—磷脂酰肌醇—3酶。或磷脂酶C7水解磷脂酰肌醇二磷酸，产生三磷酸肌醇和甘油二酯刺激钙释放，激活蛋白激酶C。用KDR转染的细胞呈现趋化和促有丝分裂作用。这些VVO跨越整个内皮细胞的宽度，为血浆蛋白转出血管腔提供一种运输的途径。血浆蛋白一旦到达细胞外间隙，则促使纤维蛋白原的凝集和纤维蛋白凝胶的沉积。这种细胞外凝胶有利于成纤维细胞和内皮细胞迁移，促进新血管生长。VEGF另一直接作用是提高葡萄糖转入内皮细胞的能力，从而使血管形成期细胞所需的高能量得到相应补充。

　　2 VEGF的生物学功能

　　2.1 促血管生成和血管发生

　　VEGF是一种血管内皮细胞特异性有丝分裂原，在体外能促进内皮细胞生长，在体内可诱导内皮细胞的移行从而促进血管发生。其主要通过Ras信号通路，实现对血管内皮细胞的促分化作用，过程包括如下几部分：①细胞外生长因子与受体偶联;②受体二聚化激活;③MAPK级联反应;④核内活化蛋白(AP1)激活;⑤基因的转录和表达。VEGF改变EC的某些基因表达、促使EC分泌组织因子、胶原酶等，从而改变内皮细胞的细胞外基质，有利于血管生成。VEGF促进EC迁移的作用是通过提高EC运动性，增加基质蛋白水解酶、基质分子和基质受体及缝隙连接子43(connexin)的表达而实现的。这些功能使VEGF具有在生理和病理条件下起到调节血管新生的主要作用。

　　2.2 增加血管通透性

　　VEGF增加血管内皮的通透性，使血浆蛋白溢出血管外，致纤维蛋白凝结，形成血管生成的临时基质;同时促间质细胞进一步形成成熟的血管基质，从而促血管生成。实验证明VEGF可使血管对美蓝的通透性增加。此作用比组织胺强5万倍[7]。其机制为VEGF增加血管通透性的效应不伴有肥大细胞脱颗粒、内皮细胞损伤及炎性细胞浸润。Roberts等[8]发现，VEGF作用致内皮细胞间产生空隙，同时内皮细胞上出现穿孔，此作用发生于毛细血管后静脉(与组织胺相同)及毛细血管和肌肉静脉水平，提示了VEGF致血管通透性作用不能被组织胺抑制剂阻断的原因。

　　2.3 血管维持功能

　　VEGF作为一种局部内源性调节剂，起着维护血管正常状态及完整性的作用。VEGF可刺激内皮细胞产生一氧化氮，并使其浓度呈剂量依赖性升高，从而起到血管维持作用[9]。

　　2.4 VEGF表达的调节

　　正常情况下，内皮细胞本身并不表达VEGF。缺氧能迅速诱导VEGFmRNA的表达。在正常氧状态下，VEGF蛋白质半衰期大约是30～45 min，转变为低氧状态，其半衰期延长到6～8 h[10]。国外的最新研究发现，低氧可以通过HIF1(受低氧诱导产生的因子)与VEGFmRNA5 端侧一个区域的结合提高VEGF蛋白水平翻译的速度，并且可能通过作用于VEGFmRNA结合的蛋白来提高VEGF的稳定性。除此之外，在低氧的状态下可以提高VEGF蛋白水平翻译的有效成功率，从而加快和提高VEGF的分泌。低氧对VEGF的诱导以及与其受体结合进行信号传导，涉及到酪氨酸激酶的参与。目前已证实，诱导酪氨酸激酶级联反应的低氧环境通过对PP60CSrc激酶活力的影响而实现对VEGF的调控。Levy等[11,12]用放线菌素D和放线菌酮分别阻断转录和蛋白合成，证实了VEGFmRNA表达的调节是发生在转录和转录后水平。Erdmann等[13]发现，在严重缺血缺氧的皮肤组织中VEGF的表达反而下降。另外，VEGF可能与促红细胞生成素有相同的氧敏感机制。

　　组织因子及IL113、血小板衍化生长因子(plate derive dgrow factor， PDGF)、碱性成纤维细胞生长因子(basis fibroblast growth factor， bFGF)等细胞因子能上调VEGFmRNA的表达。肿瘤坏死因子a (TNFa)下调VEGF;而aνβ5整合素能介导VEGF诱导的血管新生[14]。体外一氧化氮对培养的内皮细胞无影响，体内可促进血管生成。但也有人认为一氧化氮在体内抑制血管生成。1997年Ziche等[15]给兔应用NO合酶抑制剂后发现VEGF介导的血管生成作用被完全抑制，由此推算NO及其合酶途径可能是VEGF促血管生成的下游通道和介质。

　　3 VEGF 及其受体 KDR 、 FLT1在皮肤和皮肤病中的表达情况

　　3.1 VEGF 及VEGFR在正常皮肤的表达

　　梁雄安.血管内皮生长因子及其受体在皮肤病中的研究进展 朱凡等[16]研究显示，在正常人的皮肤角质形成细胞、毛囊细胞及皮脂腺细胞均有VEGFR1、VEGFR2的表达。另有研究显示，VEGFR1以及NRP1在人正常角质形成细胞表达[17,18]，并在VEGF介导的角质形成细胞的增殖和迁移过程中起一定的作用。近期研究显示，在人正常表皮中，VEGF受体，包括VEGFR1、VEGFR2、VEGFR3及NRP1、NRP2均有表达[19]。VEGFR主要为角质形成细胞膜分布，而NRP1和NRP2不仅分布于细胞膜，在细胞浆中也有表达。VEGFR1和VEGFR2主要分布在基底细胞层和邻近基底细胞层的棘层角质形成细胞，而VEGFR3和NRP则弥散分布于除角质层以外的表皮各层。在角质层，VEGFR和NRP均无表达。VEGF通过VEGFR2促进角质形成细胞的增殖、迁移和黏附[19,20] 。因此，VEGFR及NRP在正常表皮角质形成细胞的生物学行为中发挥重要作用。

　　3.2 VEGF 及VEGFR在皮肤外伤修复中的表达

　　一般认为，外伤后局部炎症能够促进角质形成细胞分泌VEGF，从而能通过旁分泌作用于血管内皮细胞上的VEGFR，促进血管增生及通透性增强，促进成纤维细胞和角质形成细胞增殖。Ko等[21]在外伤小鼠模型上使用VEGFR2的拮抗剂ZD6474能减少局部微血管形成密度，降低成纤维细胞和角质形成细胞的增殖能力，从而降低外伤后小鼠愈合创口的抗断裂能力。而在愈合不良的慢性伤口的VEGF也较新鲜伤口的VEGF降解显著[22]，这可能与慢性伤口愈合较差有关。然而，Wilgus等[17]研究显示小鼠角质形成细胞表达VEGFR1，VEGFR1的中和抗体能降低外伤小鼠模型角质形成细胞的增殖能力，从而延缓伤口的再上皮化。因此，在皮肤外伤修复过程中，角质形成细胞分泌的VEGF除了通过旁分泌作用外，还可能通过自分泌的作用促进上皮细胞增殖及伤口愈合。

　　3.3 VEGF 及VEGFR在皮肤肿瘤中的表达

　　皮肤肿瘤的恶性程度和转移与肿瘤的血管新生和血管通透性密切相关，皮肤肿瘤中VEGF及其受体研究比较多的是黑色素瘤。黑色素瘤的微血管密度与肿瘤的发展及愈后呈正相关，而微血管密度与VEGFR1、VEGFR2密切相关，因此，VEGFR1和VEGFR2与黑色素瘤的预后可能密切相关。利用1磷酸鞘氨醇受体的阻滞剂FTY720能够显著阻断VEGF介导的肿瘤血管新生及血管通透性增强，降低黑色素瘤细胞生长速度，促进肿瘤细胞凋亡[23]。近年较多的研究证据表明黑色素瘤细胞本身高表达VEGFR，外源性的VEGF通过作用于黑色素瘤细胞的VEGFR2激活MEK/MAPK及PI3K/Akt磷酸化途径，促进肿瘤细胞增殖及向细胞外基质浸润，而VEGFR酪氨酸激酶抑制剂能够抑制肿瘤细胞的增殖及浸润 [24]。

　　肿瘤细胞的淋巴结转移与VEGFR3的表达有关，研究表明发生淋巴转移的黑色素瘤细胞往往较原发部位的瘤细胞表达更多VEGFC和VEGFR3，二者在肿瘤细胞的淋巴转移过程中发挥关键性的作用。利用重组腺病毒载体表达的可溶性VEGFR3(soluble VEGFR3 decoy receptor， sVEGFR3Fc)能够有效抑制肿瘤相关的淋巴管增生及肿瘤细胞的淋巴结转移，黑色素瘤细胞分泌的VEGFC越高，达到有效抑制效果所需的sVEGFR3Fc浓度就越高[25]。其他皮肤肿瘤细胞如皮肤鳞状上皮细胞癌和Kaposi肉瘤的肿瘤细胞也发现VEGFR的表达，多种鳞状上皮细胞癌的细胞株可以检测到VEGFR2[25]。VEGFR2受体阻滞剂AEE788能有效抑制鳞状上皮细胞癌细胞株的增殖，并能够抑制移植到裸鼠上的鳞癌生长[26]。

　　3.4 VEGF 及VEGFR在炎症性皮肤病中的表达

　　一般认为，炎症性皮肤病如特应性皮炎、银屑病患者皮损部位角质形成细胞较非皮损部位角质形成细胞VEGF分泌显著增多，真皮层血管增生及血管通透性增强与分泌的VEGF呈正相关[27]，提示在炎症性皮肤病中角质形成细胞分泌的VEGF可以通过旁分泌作用于局部的微血管，使局部微血管增生、血管渗透性增强，从而进一步促进角质形成细胞的增殖。赖桂梅等[28]研究表明，VEGFmRNA在正常皮肤和尖锐湿疣组织均有表达。但VEGFmRNA在尖锐湿疣组织中表达水平高于正常皮肤组织。尖锐湿疣组织VEGFmRNA的表达与患者病程没有相关性，并没有随病程的进展而表达量有明显的改变。提示HPV的存在与感染组织血管再生的增加，尖锐湿疣组织血管增生的可能机制为VEGF促使血管通透性增加及血管内皮细胞增生、迁移，最终导致新生血管形成，进而促进尖锐湿疣组织生长。董巍[29]等人发现活动期SLE血清中VEGF水平明显升高;国外Kikuchi K[30]与 Harada M[31]也发现同样结果;而稳定期内VEGF及VEGF受体与SLE的相关性都没有报道。

　　综上，在皮肤科学领域，VEGFR的研究尚处于起始阶段，VEGFR除在增殖性皮肤病中的表达增加以外 ，与其他炎症性皮肤病有无相关性、VEGFR在增殖性皮肤病中究竟发挥多大的作用、VEGFVEGFR信号传导通路能否成为治疗这些皮肤疾病的靶点等都需要更深入的研究。

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