脉络膜新生血管促进因子的研究进展

【摘要】 脉络膜新生血管(choroidal neovascularization，CNV)是危害视力的主要病变之一，为多种眼底疾病的最终结局，最终导致严重的视力丧失。脉络膜新生血管的产生与促进与血管内皮生长因子与促血管生成素有着密切的关系，我们就这两种细胞因子的来源与作用的研究进展进行综述。

【关键词】 脉络膜新生血管;血管内皮生长因子;促血管生成素

　　AbstractChoroidal neovascularization(CNV) is the important reason for a series of fundus oculi diseases which usually lead to vision loss. The forthing and developing of the CNV are regulated and controlled mainly by vascular endothelial growth factor(VEGF) and angiopoietin1/2. So we summarize the advance of research on the causation and the effect of the two factors.

　　KEYWORDS： choroidal neovascluarization;vascular endothelial growth factor;angiopoietin1/2

　　　0引言

　　脉络膜新生血管(choroidal neovascluarization， CNV)与许多眼底病有关，常最终致视力的丧失。CNV形成的具体机制目前尚未完全明了，现就其产生与促进生成的主要细胞因子VEGF与Ang的研究进展情况做一综述。

　　1血管内皮生长因子

　　1.1血管内皮生长因子来源及其家族 血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor， VEGF)是一种自分泌型碱性蛋白，CNV模型研究发现VEGF起源于巨噬细胞、RPE细胞、微血管内皮细胞、周细胞等，其中巨噬细胞是最主要来源[1]。不同形式的基因连接形成4种主要的同源多肽，分别由121，165，189，206个氨基酸组成，含有共有序列，不同形式的多肽连接方式决定它们与受体相关结构的相互作用能力[2]。后又发现一个新的变异连接家族，命名为VEGF×××b[3]，具有末端外显子8点，使得表达出的蛋白具有相同的长度，但是有不同C末端氨基酸序列。受体连接段与二聚体段是完整的，但是对于VEGF165b，它不但并不具有刺激血管生成的作用，相反具有抑制VEGF165的促血管扩张、增殖与移行的作用，这组VEGF分子的重要性尚有待研究[4]。VEGF的受体主要包括VEGFR1，2和3，VEGFR1的生物学效应表现为诱导内皮细胞的迁移。VEGFR2主要影响并介导VEGFA促有丝分裂。VEGFR3与其特异的配体VEGFC，D结合引起内皮细胞的增殖和迁移，对胚胎发育及肿瘤的生长和转移起重要调控作用[5]。VEGF还可与受体 NRP1/2结合，而后者与硫酸肝素蛋白多糖能够影响VEGFRs的活性[6]。研究表明在VEGFR2与NRP1共表达的细胞上，NRP1可以增强VEGFR2介导的信号通路的有效性，所以能结合NRP1的VEGFA165比不能结合的VEGFA121促有丝分裂活性高，但目前还未找到结合VEGFA165后NRP1/ NRP2介导的信号通路[7]。正常视网膜同时表达VEGF的mRNA与蛋白[8]。已证实VEGF是由RPE细胞旁分泌产生的，RPE细胞向基底膜也就是脉络膜毛细血管侧分泌的VEGF是向视网膜神经层的2～7倍，在缺氧的情况下的差异会更大[9]。根据对RPE细胞中VEGF受体的研究发现，VEGF发挥作用的机制除旁分泌后，还包括自分泌方式[10]，证实RPE与脉络膜毛细血管之间的关系是前者促进后者生成，后者缺乏前者则萎缩，这可能是脉络膜萎缩的一个重要原因。

　　1.2 VEGF促血管生成作用及其机制的研究进展 VEGF的促血管生成作用表现在可使EC中血管通透性增高，造成血浆蛋白渗漏，具有营养EC的作用，为其生长提供条件[11]。在缺氧或炎症等失衡状况时作用则相反：缺氧可上调其mRNA和蛋白质表达[12]，它成为眼内新生血管的刺激因子。它诱导尿激酶型和组织型纤维蛋白溶解酶激活物的表达，同时也诱导MMPs和胶原酶的表达，促进ECM降解，利于EC移行。在VEGF转基因鼠中VEGF mRNA和蛋白分子高水平表达，能引起CNV生成和牵拉性视网膜脱离。Leske等[13]在大鼠ROP模型中通过qRTPCR 可以检测到在新生血管化过程中VEGF mRNA的表达，抗VEGF疗法可明显抑制眼内CNV产生。VEGF启动视网膜新生血管形成的作用是血管扩张及通透性增加，然后经过血管壁基底膜酶的降解、内皮细胞的趋化与迁移有丝分裂和周细胞的相互作用，促进血管腔形成[14]。 VEGF与VEGFR结合后，VEGFR首先自磷酸化，继而激活磷脂酰胆碱特异性磷脂酶C(PLCr)，水解磷脂酰肌醇二磷酸(PIP2)，产生二脂酰甘油(DAG)和肌醇三磷酸(IP3)，其中DAG可激活胞质中蛋白激酶C(PKC)，并固定于膜上，然后诱导内皮细胞生长，增加血管渗透性。有研究认为缺氧在新生血管形成初始可能起双重作用。一方面是分子水平。视网膜内层缺氧引起VEGF的高表达，视网膜生成的VEGF不断上调引起其在视网膜和玻璃体液中积聚，为新生血管形成做准备。另一方面是细胞水平，星状细胞缺氧发生变性，其使视网膜血管附着于视网膜并保持完整的作用被破坏，视网膜血管增生或长入玻璃体，同时血管壁内皮细胞接触玻璃体中的VEGF，则向玻璃体内生长形成微动脉瘤和视网膜前新生血管[15]。

　　2促血管生成素

　　促血管生成素(angiopoietin，Ang)分子家族是一类由血管内皮周围细胞分泌的糖蛋白，调控VEGF诱导的新生血管生成，其中最重要的是Ang1与Ang2。

　　2.1 Ang1的促血管生成作用 人类Ang1主要由血管旁细胞包括周细胞、血管平滑肌细胞和肿瘤细胞分泌表达[16]。Ang1与Tie2结合后，在VEGF等生长因子的存在下，能够抑制内皮细胞凋亡，提高细胞存活力。Angl吸引血管周细胞和内皮平滑肌细胞聚集并相互作用，从而增强血管内皮细胞间连接从而有利于维持血管壁完整，促进血管重塑、成熟并在血管生成过程中促进出芽及分支的作用[17]。缺乏Ang1基因表达的小鼠其胚胎血管发育异常[18]，血管网生成简单血管重塑缺陷，管径无明显区别，且周细胞缺如，胶原纤维样细胞分散，纤维丝短缩，而这些是维持血管稳定的关键因素。9d就出现心脏发育缺陷，心室内仅有内皮细胞衬而缺少心肌小粱，12d出现胚胎死亡。过度表达Ang1的转基因小鼠，血管管腔增大，血管基底膜连接更为完整，这提示Ang1可能增加血管管径而不增加萌出分支，Ang1与VEGF协调互补，VEGF诱导血管内皮细胞增殖形成管腔，Ang1则增强细胞间的连接、稳定血管壁的完整。Ang1还可以通过细胞整合素发挥作用引起细胞迁移。Kim等[19]证实Ang1可以诱导血管内皮细胞分泌纤维蛋白酶和MMP2，同时还能抑制MMP抑制剂2的分泌，从而降解细胞外基质，为细胞迁移创造条件。Ang1还能够下调与炎症发生相关的E选择素基因表达，从而保持血管内皮层稳定、降低血管通透性[20]。VEGF与Ang1联合应用[21，22]在时间、空间和剂量等方面协调和互补，能更有效形成小动脉血管，有助于改善缺血组织的血液供应。联合VEGF和Ang1基因治疗[23]可有效促进大鼠下肢缺血组织新生血管形成和侧支循环建立，恢复闭塞部位的血供，并减少了单纯VEGF治疗引起的血管通透性增高而造成的一过性局部水肿等。

　　2.2 Ang1的促血管生成作用 Ang2主要以同源二聚体的形式存在，氨基酸序列分析表明人鼠同源性为85%，显示出其进化保守性[24]。Ang2可竞争性的抑制Ang1，破坏血管内皮细胞与周围细胞的相互作用，使内皮细胞处于激活状态，形成不稳定渗漏性的血管[25]。Ang2转基因小鼠在9.5～10.5d死亡[26]。Ang2通过破坏现有的脉管系统，促进缺氧和VEGF诱导的新生血管的生成[27]。在鼠视网膜缺血诱导新生血管生成模型中缺氧和VEGF可以上调EC中Ang2的表达，而不能上调Ang1的表达，Ang1的表达是稳定不变的[28]。故推测Ang1与TEK受体的结合是维持血管静息状态所必需，Ang2则竞争性拮抗Ang1的作用，打破稳定，使血管处于可重建的不稳定状态。Hackett[29]发现在视网膜的血管发生过程中，Ang2缺陷小鼠视网膜表层血管床发育延迟，发育不完整，玻璃样血管退行障碍，在血管形成起作用的中间和深层血管床完全缺如，产生与婴儿持续性胎儿血管(persistent fetal vasculature，PFV)较为类似的表型。Umeda等[30]发现早产儿视网膜疾病的视网膜纤维血管膜中Ang2，Tie2高表达;而转基因Ang2缺陷鼠不能诱导视网膜新生血管形成[31]，而 sTie2Fc阻断Ang2/Tie2受体途径可以抑制低氧所致的视网膜新生血管形成，以上都提示Ang2与视网膜新生血管形成有关。在体外的细胞培养中发现Ang1和Ang2都可以单独使牛视网膜血管内皮细胞(BRECs)形成管状结构，且Ang1，Ang2均可增强VEGF促BRECs形成管状结构的作用[32]。

　　2.3 Ang1/Ang2比值的研究 Ang1是内皮生存因子，支持内皮细胞形成完整的血管壁，促进血管成熟与稳定，可以抑制在体血管的血浆渗漏和下调离体内皮细胞渗透性[33]。Ang2触发血管新生的发生，但新生的血管结构不完整，需要Ang1去加固、稳定，才能形成正常的血管形态。所以Ang2主要在血管新生的早期起作用，Ang1在血管新生中、后阶段起效。在生理性血管新生过程中，Ang1/Ang2的比值是在有机的微环境调节下逐渐升高。但是是什么调控Ang1与Ang2两者之间的平衡变化并不清楚。有研究[34]显示外源性Ang2同样可以激活Tie2受体，促进内皮细胞迁移和存活;推测Ang1与Ang2分别是Tie2受体的完全激动剂与部分激动剂。所以Ang1与Ang2同时刺激内皮细胞时，Ang2削弱Ang1的内皮保护，起到拮抗作用。故血管稳定依赖于Ang1/Tie2信号通路，并且在生理条件下，正常人循环系统中Ang1的浓度普遍高于Ang2，以抵消系统性释放的Ang2的毒性[35]。Ang1/Ang2的比值倾于Ang1时，有利于血管稳定的维持。Ang1/Ang2比值倾向于Ang2，则增加血管渗出[3032]。高表达Ang2 可以增加内皮细胞的血管细胞黏附分子1(VCAM1)和细胞间黏附分子1(ICAM1)的表达，加重TNF诱导的炎症反应。故Ang1与Ang2是协同调节血管稳态平衡，Ang1/ng2比值可能需要维持在一定范围才最有利于血管功能维护，但这一比值具体范围还有待更深入研究。

参考文献

　1 Grant MB， Afzal A. The role of growth factors in the pathogenesis of diabetic retinopathy. Exp Opin Invest Drugs 2004;13( 10):12751293

　　2 Lee YC. The involvement of VEGF in endothelial permeability: a target for antiinflammatory therapy. Curr Opin Investing Drugs 2005;6(11):11241130

　　3 Bates DO， Cui TG. VEGF16Sb， an inhibitory splice variant of vascular endothelial growth factor， is downregulated in renal cell carcinoma.Cancer Res 2002;62:41234131

　　4 Woolard I， Wang WY， Bevan HS， et al. VEGF16Sb， an inhibitory vascular endothelial growth factor splice variant: mechanism of action，in vivo effect on angiogenesis and endogenous protein expression. CancerRes 2004;64(21):78227835

　　5 Takahashi H， Shibuya M. The vascular endothelial growth factor (VEGF)/VEGF receptor system and its role under physiological and pathological conditions. Clin Sci(Lond) 2005;109(3):227241

　　6 Das A， McGuire PG. Retinal and choroidal angiogenesis pathophysiology and strategies for inhibition. Prog Retin Eye Res 2003;22(6):721748

　　7 Tammela T. The biology of vascular endothelial growth factors. CardiovascRes 2005;65(3): 550563

　　8 Nishijima K， Ng YS， Zhong L. Vascular endothelial growth factorA is a survival factor for retinal neurons and a critical neuroprotectant during the adaptive response to ischemic injury. Am I Pathol 2007;169(7):1418

　　9 Sydorova M， Lee MS. Vascular endothelial growth factor levels in vitreous and serum of patients with either proliferative diabetic retinopathy or proliferative vitreoretinopathy. Ophthalmic Res 2005;37(4):188190

　　10 McLeod DS， Taomoto M， Otsuji T， et al. Quantifying changes in RPE and choroidal vasculature in eyes with agerelated macular degeneration. Invest Ophthalmol Vis Sci 2002;43(6):19861993

　　11 Ambati J， Ambati BK. Agerelated macular degeneration: etiology， pathogenesis， and therapeutic strategies. Surv Ophthalmol 2003;48(3):257293

　　12 SchmidBmnclik N， BurgiTaboada C. A strocyte responses to injury: VEGF simultaneously modulates cell death and proliferation. Am J PhysiolRegul lntegr Comp Physiol 2008;295(3):864873

　　13 Leske DA， Wu J. The relationship of retinal VEGF and retinal IGF1 mRNA with neovascularizationinanacidosisinduced model of retinopathy of prematurity. Curr Eye Res 2006;31(2):163169

　　14 Distler H， Hirth A. Angiogenic and angiostatic factors in the molecular control of angiogenesis. Q J Nucl Med 2003;47(3):149161

　　15 Watanabe D. Transcription factor Ets1 mediates ischemia and vascular endothelial growth factordependent retinal neovascularization.　Am J Pathol 2004;164(5):18271835

　　16 Kim I， Kim HG， So IN. AngiopoietinI regulates endothelial cell survival through the phosphatidylinositol 3'kinase/Akt signal transduction pathway. Circ Res 2000;86(1):2429

　　17 Pizurki L， Zhou ZG. Angiopoietin1 inhibits endothelial permeability neutrophil adherence and IL8 production. Br J Phamacol 2003;139(2):329336

　　18 Papapetropoulos A， Fulton D， Mahboubi K， et al. Angiopoietinl inhibits endothelial cell apoptosis via the Akt/ surviving pathway. J BiolChem 2000;275:9102 9105

　　19 Kim I， Kim HG. AngiopoietinI induces endothelial sproutin through the activation of facal adhesion kinase and plasmin secretion. Circ Res 2000;86(9):952959

　　20 Kastrup J， Jurgensen E. Direct intramyocardial plasmid vascular endothelial growth factorA165 gene therapy in patients with stable severe angina pectoris A randomized double blind placebo controlled study: the euroinject one trial. J Am Coll Cardiol 2005;45(7):982988

　　21 Benest AV， Salmon AH. VEGF and angiopioetin I stimulate different angiogenic phenotypes that combine to enhance functional neovascularization in adult tissue. Microcirculation 2006;13(6):423437

　　22 Kutryk MJ， Stewart DJ. Angiogenesis of the heart. Microsc Res Tech 2003;60(2):138158

　　23 Jiang J， Jiang N， Gao W. Augmentation of revascularization and prevention of plasma leakage by angiopoietin1 mad vascular endothelial growth factor cotransfection in rats with experimental limb ischaemia.Acta Cardiol 2006;61(2):145153

　　24 Hellstrom A， Perruzzi C. Low IGF1 suppress VEGFsurvival signaling in retinal endothelial cells: direct correlation with clinical retinopathy of prematurity. Proc Natl Acad Sci USA 2001;98(10):58045808

　　25 Lambooij AC. Insulinlike growth factor1 and its receptor in neovascular agerelated macular degeneration. Invest Ophthalmol Vis Sci 2003;44(5):21922198

　　26 EspinosaHeMmann DG， Caieedo A， Hernamtez EP. Cousinsl bone marrowderived progenitor cells contribute to experimental ehoroMal neovascularization. Invest Ophthalmol Vis Sci 2003;44(11):49144919

　　27 Nagineni CN. Transforming growth factorl induces expression of vascular endothetial growth factor in human retinal pigment epithelial cells: involvement of mitogenactivated protein kinases. J Cell Physiol 2003;197(3):453462

　　28 Ambati J， Ambati BK. Agerelated macular degeneration: etiology， pathogenesis， and therapeutic strategies. Surv Ophthalmol 2003;48(3):257293

　　29 Hackett SF. Angiopoietin2 plays an important role in retinal angiogenesis. J Cell Physiol 2002;192(2):182 187

　　30 Umeda N， Ozaki H. Colocalization of Tie2， angiopoietin2， and vascular endothelial growth factor in fibrovascular membrane from patients with retinopathy of prematurity . Ophthalmic Res 2003;35(4):217223

　　31 Joussen AM， Poulaki V. Suppression of diabetic retinopathy with angiopoietin1. Am J Pathol 2002;160(5):16831693

　　32 Takagi H， Koyama S， Seike H. Potential role of the angiopoietin/Tie2 system in ischemiainduced retinal neovascularization. Invest Ophthalmol VisSci 2003;44(1):393402

　　33 Yuan HT. Angiopoietin2 is a partial agonist/antagonist of tie2 signaling in endothelium. Mol Cell Biol 2009;29(8):20112022

　　34 Fiedler U， Augustin HG. Angiopoietin is a link between angiogenesis and inflammation. Trends Immunol 2006;27(12):552558

　　35 Deng ZH， Liu SZ， Tan J. IGF1R/ IGF2R mRNA expression in the posterior sclera of chicken formdeprivation myopia. Int J OphthalmolGuoji Yanke Zazhi) 2005;5(5):929937