VEGFA在肿瘤中的研究进展

　　作者：韩文峰,魏素菊　　作者单位：石家庄市，河北医科大学第四医院肿瘤内科

　　【关键词】 VEGF，A 血管生成，肿瘤

　　肿瘤的生长和存活依赖于生成的血管为它提供的氧气和营养物质，没有血管的生成，肿瘤最大也只能长至直径约1～2 mm大小。因此，早在1971年，Folkman等就提出可阻断肿瘤血管的生成来抑制肿瘤的生长及转移。因为在肿瘤的转移过程中，肿瘤血管的生成是必需的。研究肿瘤血管生成对了解恶性肿瘤的发生、发展、侵袭和转移的生物学特性和机理及抗肿瘤血管生成治疗有重要的理论意义和临床应用价值，这就使人们对于肿瘤血管生成和成熟有关的血管生成因子进行了大量的研究。目前，研究发现与肿瘤血管生成有关的因子有30余种。其中血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)也称为血管通透性因子(vascular permeability factor，VPF)及其受体(vascular endothelial growth factor receptor，VEGFR)能特异地促进细胞分裂、增殖及迁移，在肿瘤新生血管生成过程中起着至关重要的作用。VEGF是一个家族，包括VEGFA、VEGFB、VEGFC、VEGFD、VEGFE以及胎盘生长因子等。其中以对VEGFA研究地最多，应用也最广。本文就VEGFA及其在肿瘤中的研究进展综述如下。

　　1 VEGFA家族及其结构

　　VEGFA基因位于染色体的6p21，全长28kb，编码VEGFA的基因长约14kb，由8个外显子和7个内含子组成，经剪接后有5种不同的单体，根据氨基酸的数目分别命名为VEGF121、VEGF145、VEGF165、VEGF189、VEGF206。现在认为，外显子1～5是编码被VEGF受体识别的结构域，所以在VEGFA的所有单体中均有由外显子1～5编码的肽段。由外显子8编码的肽段也出现在所有的单体中。外显子6和7编码肽段的存在与否是VEGFA各单体的主要区别。VEGFA是一种高度保守的、由二硫键相连的同源二聚体糖蛋白，还原条件下同源二聚体分开成为单体，并丧失所有的生物学活性。VEGF121、VEGF145和VEGF165是分泌性蛋白质，都能有效地从细胞中分泌出去。VEGF189和VEGF206的信号肽尽管和VEGF121、VEGF145、VEGF165相同，但保留在细胞表面并与细胞表面的蛋白烯糖有较高的亲和性。VEGF121不能和肝素结合，VEGF145、VEGF165、VEGF189、VEGF206能和肝素结合。VEGF189比VEGF145、VEGF165亲和活性高。尽管VEGF145、VEGF165和肝素的亲和活性相似，但它们和肝素的结合域却不同。VEGF145和VEGF165一样，可和所有内皮细胞的KDR/flk1受体结合，却不能和人类脐静脉内皮细胞上除KDR/flk1之外较小的受体结合，这个特点和VEGF121相类似。VEGF145和VEGF121、VEGF165类似，能从相应细胞中分泌出来。但是VEGF121和VEGF165不能结合在由角膜内皮细胞产生的细胞外基质，VEGF145却能有效地结合在角膜内皮细胞的细胞外基质。由于cDNA扩增丰度中VEGF165最高，所以VEGF165是在临床和动物实验中应用最多的一种VEGF单体[1]。

　　2 VEGFA的受体

　　VEGFA的受体主要有VEGFR1、VEGFR2和VEGFR3。VEGFR1和VEGFR2主要分布于血管内皮细胞膜，VEGFR3主要存在于淋巴管内皮细胞，各单体与它们的亲和力不同，其中VEGF121只能与VEGFR2结合。VEGFR属于受体酪氨酸激酶超家族，是一种膜镶嵌蛋白，与血小板来源生长因子和成纤维生长因子同属一个家族。VEGFR的膜外部分大约有750个氨基酸残基，由7个与免疫球蛋白结构相似的免疫球蛋白结构域组成。其中VEGFR3的第五个免疫球蛋白结构域被二硫键所替代。膜外区紧接着是单跨膜片断和膜内区，膜内区属酪氨酸激酶区，被一个由70个氨基酸构成的激酶分开，最后是C末端。结构和功能研究表明这些区域在调节VEGFR的活性时起着不同的作用[2]。

　　3 VEGFA的分布

　　生理情况下，VEGFA及其受体的表达水平均很低，且只有在内皮细胞才会有增殖效应。在血供丰富、代谢旺盛的组织，如胚胎组织、增殖期子宫内膜，由于血管生长需要，血管内皮细胞的VEGFA表达水平较高。VEGF及其受体和VEGFmRNA存在于多种肿瘤中，在肿瘤细胞和血管内皮细胞均有较高水平的表达，其表达量与肿瘤恶性程度呈正相关。多种实体瘤尤其是转移瘤患者的血清VEGF均显著升高，因而血清VEGF的水平被认为是肿瘤转移的生物学标志。免疫组化显示，VEGF的mRNA在瘤细胞中可以检测的到，在肿瘤的脉管系统内皮细胞上最丰富，揭示VEGF作为一个分泌生长因子，在血管生长中起重要作用。

　　4 VEGFA表达的调控

　　4.1 缺血缺氧

　　缺血缺氧是VEGFA最强有力的调控因素。VEGFA基因的启动子序列中含有一个缺氧诱导因子(hypoxiainducible factor1，HIF1)序列，缺氧时可诱导VEGFA mRNA的表达。体外细胞培养中发现胚胎致死异常视觉结合蛋白可在缺氧条件下与VEGFA mRNA的非翻译区结合，特异地增加了VEGFA mRNA的稳定性。故缺氧诱导VEGFA基因表达是在转录激活和增加mRNA的稳定性两方面进行的[3]。缺氧可直接上调VEGFR1基因表达，该基因启动子区域中存在一个40 bp的片段，含HIF1结合位点，在缺氧条件下起转录增强子作用。VEGFR2的调节机制更为复杂。缺氧时人脐静脉内皮细胞中VEGFR2水平上升，而VEGFR2 mRNA仍保持稳定甚至有所下降。这说明可能存在某种转录后调节机制。

　　4.2 癌基因和抑癌基因

　　癌基因和抑癌基因也影响VEGFA的表达。野生型p53能够抑制VEGFA的表达和刺激抑血管生成分子血小板反应蛋白1的产生，而p53突变或缺失则引起VEGFA的上调，促进肿瘤血管生成[4]。调控凋亡的基因改变也影响VEGF表达;高酸和(或)葡萄糖缺乏的微环境，可能对VEGF表达分泌以及血管生成有调节作用;某些离子及过渡金属离子(如钴和锰)也可使VEGF表达上调。也有研究发现某些肿瘤细胞可以直接激活VEGF基因启动子，促进VEGF的合成。由此可见诱导VEGF分泌的因素是多方面的[5]。

　　4.3 细胞因子

　　许多细胞因子通过调节VEGF的表达而达到促血管生成和抗血管生成的效应。在加入了白介素6、血小板衍生生长因子、表皮生长因子β等的培养细胞中，VEGFmRNA含量明显增多。碱性成纤维细胞生长因子可上调VEGF的表达，间接促进血管增生;而白介素10、白介素13等可以抑制VEGF的合成。肿瘤坏死因子2α可抑制2～3倍VEGF诱导的血管内皮细胞DNA合成，使VEGF受体mRNA表达减少，表明TNF2α抗血管生成作用与VEGF受体mRNA表达下调有关。干扰素2α可抑制VEGF增强子的活性，降低VEGF转录及VEGF血浆水平，降低肿瘤组织中血管密度。

　　4.4 激素

　　黄体酮、孕激素、促甲状腺素释放激素等激素均可使VEGF的表达增强。Lam等[6]在实验中发现VEGF在生殖系统不同组织中的调节情况，子宫内膜中VEGF受雌孕激素的调节，卵巢颗粒细胞中，VEGF则受人绒毛膜促性腺激素调节。

　　5 VEGFA的功能

　　5.1 促进血管内皮细胞增殖

　　VEGF作为特异性的血管内皮细胞分裂素，能够刺激体外培养的血管内皮细胞发生有丝分裂和迁移，作用于体内血管内皮细胞，引起内皮细胞分裂增殖，诱导血管形成，是目前已知的作用最强的促血管生成因子。VEGF是血管生成过程最重要的正向调控因子，与多种肿瘤的生长、转移和预后密切相关。目前，已经明确的能促进内皮细胞增殖的主要是VEGFA121和VEGFA165。

　　5.2 增加血管通透性

　　VEGF可以增加血管的通透性，尤其是微小血管的通透性，引起血浆蛋白渗漏到细胞外基质，在细胞外基质中沉着，为成纤维细胞和血管内皮细胞的迁入提供条件基质，为肿瘤细胞的生长和新生毛细血管网的建立提供营养[7]。

　　5.3 促进血管支持物的生成

　　VEGF能诱导内皮细胞表达尿激酶型纤溶酶原激活因子、组织型纤溶酶原激活因子及尿激酶型纤溶酶原激活因子受体等，增加释放明胶酶A和减少金属蛋白酶组织抑制剂的释放，增强血管内皮细胞表达间质胶原酶及整合素，加快基底膜降解，诱导基底膜成窗，促使渗透到血管外区域的血浆蛋白形成血浆蛋白凝块，作为血管新生的支持物[8]。

　　6 VEGFA与肿瘤的关系

　　目前研究认为血管的发生过程对于肿瘤的生长和转移起着重要作用，由于VEGF这种血管内皮细胞特异性生长因子在血管发生中起着重要的调节作用，在肿瘤组织内、外都可以大量分泌VEGF，肿瘤组织内的血管内皮细胞表达VEGFR明显高于正常内皮细胞。

　　6.1 VEGF在乳腺癌中的表达

　　Jobim等[9]研究发现，VEGF在乳腺癌组织中高表达。用RTPCR方法观察VEGFmRNA在乳腺癌中的表达情况，结果显示乳腺癌组织中的VEGFmRNA表达亚型有4种：VEGF165、VEGF189、VEGF145和VEGF121，并且肿瘤组织的VEGFmRNA表达水平比癌旁组织高，VEGF165和VEGF121两个低分子量的亚型表达水平最高。免疫组化法分析发现VEGF在乳腺癌组织中主要位于肿瘤细胞的胞浆中。张慧娟等[10]发现VEGF在乳腺癌中阳性表达率随病理学分级的升高而升高，发生淋巴结转移乳腺癌组阳性表达率明显高于未发生转移组，提示VEGF的表达与乳腺癌的侵袭和转移能力有关。VEGF的阳性表达率可作为乳腺癌病理学分级之辅助诊断指标。Iovino等[11]通过检测乳腺癌患者血清发现，其VEGF水平明显高于对照组。

　　6.2 VEGF在肺癌中的表达

　　研究发现，无论是把肺癌细胞接种于裸鼠形成荷瘤裸鼠动物模型中，抑或是在人体肺癌组织中均有VEGF的高表达。原位杂交显示VEGFmRNA主要分布在肿瘤细胞中，而肿瘤细胞外缺乏VEGFmRNA，这提示VEGF是由肿瘤细胞产生的。免疫组化染色显示VEGF在肺癌细胞和癌旁的新生血管上都有阳性表达，提示VEGF是通过旁分泌机制促进血管生长的[12]。VEGF在肺癌的不同组织学类型中表达程度有明显差异，即腺癌组织中VEGF表达程度比鳞癌组织显著增高。VEGF的表达与肺癌的淋巴结和远处转移有密切联系，VEGF表达阳性者，淋巴结和远处转移明显增高。VEGF的表达与肿瘤的分化程度亦密切相关，低分化者的表达明显高于高分化者。多数研究显示VEGF的表达与肺癌的预后有明显相关，高表达者预后较差。一般认为在肺癌组织中VEGF的表达与性别、年龄及肿瘤分期无明显相关。VEGF参与了肺癌血管生成并促进肿瘤转移。非小细胞肺癌和小细胞肺癌患者的血清VEGF水平显著高于支气管、肺良性病变组和健康对照组，且VEGF水平随肺癌TNM分期增加而升高。不同性别、病理类型和分化程度的非小细胞肺癌患者之间血清的VEGF水平差异无统计学意义[13]。

　　6.3 VEGF在食管癌中的表达

　　林丹霞等[14]应用免疫组织化学SP法检测60例食管鳞癌组织、20例食管癌旁组织及10例正常食管黏膜上皮组织中VEGF表达情况，结果显示VEGF蛋白在食管鳞癌、癌旁组织和正常食管鳞状上皮阳性表达率分别为45.0%、15.0%和10.0%，差异均有统计学意义。VEGF蛋白阳性表达与肿瘤浸润深度有关，T3、T4期显著高于T1、T2期。VEGF蛋白阳性表达与淋巴结转移有关，有淋巴结转移者显著高于无淋巴结转移者。表明VEGF在食管上皮鳞癌的发生、发展中占有重要作用。Nomiya等[15]研究表明，在食管癌组织中VEGF明显的高表达，进一步分析VEGF高表达与食管癌淋巴结转移的呈正相关，其机制主要通过VEGF刺激血管内皮细胞增殖，诱导产生蛋白水解酶、间质胶原酶和组织因子来促进血管形成，进而为新生毛细血管网的建立、肿瘤浸润及转移提供基础。在肿瘤血管形成早期VEGF就可诱导内皮细胞产生组织因子和基质金属蛋白酶，使凝血酶原转化成凝血酶，从而激活明胶酶原A降解原来的基膜，使细胞增殖。

　　6.4 VEGF在胃癌中的表达

　　Wang等[16]报道VEGF在胃癌中呈高表达，微血管密度与肿瘤血管浸润范围呈正相关。VEGF过度表达与胃癌内血管形成和远处转移有关。VEGF阳性的胃癌患者比VEGF阴性的预后差。Oh等[17]应用ELISA法对37例原发性胃癌患者与10例健康人血清及血浆VEGF水平测定，结果表明胃癌患者血浆VEGF明显高于正常人水平，VEGF水平与原发肿瘤的大小、血管侵犯、病理类型、淋巴结受累情况密切相关，但与患者性别、年龄、病灶部位等因素无关。因此，认为术前检测血清VEGF水平对预测胃癌的侵袭和转移，指导治疗具有重要意义。

　　6.5 VEGF在大肠癌中的表达

　　Bendardaf等[18]用高灵敏性ELISA法检测大肠癌患者血清VEGF水平，结果显著高于正常对照组，并且与Dukes分期和血清CEA显著相关。有肝、淋巴结转移的患者血清VEGF水平比无转移者高。无论术前有无转移，手术后血清VEGF水平明显降低，这从一个侧面说明肿瘤细胞产生的VEGF可能是大肠癌血清VEGF的主要来源。Zafirellis等[19]报道VEGF阳性大肠癌患者复发率达50%，而VEGF阴性者复发率仅为11.7%，且复发者VEGF呈强阳性染色，提示VEGF表达可预测大肠癌患者有无复发。

　　VEGFA及其家族成员是近年来被认为在调节肿瘤血管生成中起重要作用的因子，临床治疗中的应用亦受到越来越多的关注。但目前还有许多问题尚未解决，首先VEGF家族是影响新生血管生成的主要因子但不是唯一因子，临床发现成纤维细胞生长因子、转化生长因子、肿瘤坏死因子等也与血管生成关系密切，而VEGF家族与其他生长因子的关系有待进一步的研究，其次，VEGF家族中的部分成员的特性，如作用机制、信号传导等仍然不十分清楚。在未来的一段时间，VEGFA及其家族成员仍将是多个学科研究的热点问题之一。

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