血管生成的研究進展

1、血管生成的研究進展    關(guān)鍵詞： 血管生成 血管生長因子 抗血管生成因子 基因治療 血管生成(Angiogenesis)1是從先存血管產(chǎn)生新血管的過程，血管生成可發(fā)生在傷口愈合、子宮內(nèi)膜周期性變化、腫瘤、心肌梗塞后和糖尿病。而血管再建(Revascula rization)2則包括人工和生物兩方面，其中有血管修復(fù)、再通和側(cè)支循環(huán)的形成，可見于冠狀動脈的溶栓、PTCA術(shù)和支架均屬于血管再建的范疇。血管新生(Neovasculariz ation or neoangiogenesis)3，4在血管生成的初始，首先是血管內(nèi)皮細胞去分化，在各種條件具備的情況下

2、，血管基底膜變薄或和消失，內(nèi)皮細胞游走并增殖，新基底膜形成，覆蓋以內(nèi)皮細胞和血管平滑肌細胞，最后形成新的血管。那么，目前對這一切的發(fā)生機制是怎么樣認識的? 1血管生成的機制 在腫瘤組織中新生血管的研究發(fā)現(xiàn)5：在血管內(nèi)皮細胞基底膜降解，具有血管攀的新內(nèi)皮細胞生長之前，有一系列的生化過程發(fā)生，如各種蛋白酶合成增加，血管滲漏纖維蛋白原和血漿酶原，組織因子被激活，局部高凝固性和血管外纖維素沉積，細胞粘附分子增加等。后來又離出許多血管生長因子，見表1，包括酸性和堿性纖維母細胞生長因子(Fi broblast growth factor,FGF)6，以及血管內(nèi)皮生長因子家族(Vascular endoth

3、 elial growth factor,VEGF)7。目前這兩個因子在血管生成研究中最受關(guān)注。VE gF是由低氧和低血糖誘導，并且與兩個酪氨酸激酶家族的特異性受體(KDR)和(FIT-1)結(jié)合，兩個受體對內(nèi)皮細胞具有正向調(diào)節(jié)作用。同時人們又發(fā)現(xiàn)體內(nèi)存在大量抑制正常血管生成的抗血管生成因子，需要“關(guān)閉”這些抗血管生成因子才能使血管生成發(fā)生，見表2。其中血管抑制素(Angiostatin)8和內(nèi)抑制素(Endostatin)9作用最重要。但目前尚不肯定它們的作用。Standker只是把內(nèi)抑制素從腫瘤組織中提純，證實是一種血漿纖溶酶原。 促血管生成因子和抗血管生成因子兩大系統(tǒng)之間是怎樣的關(guān)系?又是

4、怎樣獲得平衡?目前均不清楚?，F(xiàn)在僅僅是對這些因子進行深入的研究?，F(xiàn)就了解的情況作一總結(jié)如表1和表2。 表1主要的血管生成因子 名稱 受體組織 (可能)的作用 血管內(nèi)皮細胞生長因子7，10(VEGF) 血管內(nèi)皮細胞 促有絲分裂，增加血管通透性，舒張冠狀動脈 纖維母細胞生長因子11(FGF) 血管 促增殖和分化；促內(nèi)皮細胞 遷移和形成管腔；促蛋白激酶的釋放 胰島素樣生長因子-I12 (Insulin-like growth factor-1 ，IGF-1) 血管內(nèi)皮細胞 促內(nèi)皮細胞遷移和形成管腔；與血管生成的炎癥過 程有關(guān) 腫瘤壞死因子13(TNF) 血管生成的炎癥部位 降解細胞外 基質(zhì) 轉(zhuǎn)化生長

5、因子14(TGF) 單核細胞；細胞外基質(zhì) 誘導TNF生成 ；刺激纖維蛋白酶原激活抑制劑的產(chǎn)生 血小板源性生長因子15白介素-816(IL-8) 血管平滑肌及成纖維細胞體內(nèi)廣泛存在 促有絲分裂，促毛細血管形成與血管生成的炎癥過程有關(guān) 表2主要的抗血管生成因子 名稱 成份 (可能)的作用 血管抑制素17 內(nèi)源性纖 溶酶原片段 抑制內(nèi)皮細胞遷移，誘導內(nèi)皮細胞凋亡 內(nèi)抑制素18 膠原18溶解的片段 抑制內(nèi)皮細胞增殖 白介素-1，1219(IL-1，12) 蛋白質(zhì) 參與血管生成的炎癥反應(yīng)血 管生成的啟動 上述促、抑調(diào)節(jié)因子的平衡效應(yīng)是血管生成“啟動”的源泉。那么是什么導致了血管生成的激活?是否存在許多其

6、它機制涉及因子的缺失(凋亡)和通過血管生成因子的釋放。有研究發(fā)現(xiàn)在腫瘤休眠控制中細胞凋亡發(fā)生率很高20。VEGF調(diào)節(jié)途徑涉及一種在缺氧狀態(tài)下激活轉(zhuǎn)錄因子(缺氧誘導因子1，hif 1)，VEGF產(chǎn)生增加。    最早在研究胎兒血管形成期的內(nèi)皮細胞及成熟機體血管新生部位發(fā)現(xiàn)內(nèi)皮細胞中存在大量轉(zhuǎn)錄因子-ETS-1，日本佐藤靖史等人20用ETS-1研究了血管新生的機制。他們用血管形成促進因子(aFGF,bFGF,VEGF,EGF)刺激人大網(wǎng)膜微血管內(nèi)皮(HOME)培養(yǎng)細胞、HU vE細胞株和ECV-304細胞等三種細胞，均有ETS-mRNA表達。為了弄清ETS-

7、1蛋白在血管殂成中的意義，利用反義寡核苷酸方法進行了研究；在型膠原凝膠上培養(yǎng)來自微血管的HOME細胞，如用血管形成促進因子刺激人內(nèi)皮培養(yǎng)細胞，可誘導mRNA產(chǎn)生，但ETS-1反意核苷酸有明顯抑制蛋白酶的誘導作用。對內(nèi)皮細胞游走也同樣具有抑制作用。但目前還不清楚ETS-1是如何通過基因表達對細胞游走進行調(diào)節(jié)的。2血管生成的基因治療 縱觀近年研究的重點集中在血管內(nèi)皮生長因子上。1989年Ferra等在牛垂體濾泡細胞體外培養(yǎng)中首次純化出VEGF (46KD熱穩(wěn)定的二聚體多肽)，與胎盤生長因子有53%氨基酸相同，在眾多生長因子中僅特異地作用于血管內(nèi)皮細胞。VEGF通過與內(nèi)皮細胞跨膜酶氨酸激酶特異受體K

8、DR/FIK-1相互作用，經(jīng)正反饋的信號通路。另外，缺血、缺氧可上調(diào)VEGF的反應(yīng)明顯高于正常組織；1994年Takeshita等21通過血管內(nèi)注射VEGF，促使兔缺血肢體側(cè)支循環(huán)生成，因作用時間短，且存在排斥反應(yīng)，其結(jié)果令人置疑。1996年Asahara22開發(fā)利用裸覆DNA載體，將VEGF基因直接注射肌肉以及水凝膠覆蓋BEGF cDNA于血管成形 球囊，但未獲肯定效果。1997年Asahara22研究人員將編碼頭65氨然酸分泌型VEG f裸質(zhì)粒DNA(hVEGF-165)直接肌肉注射重兔缺血后肢得以表達成功，局部毛細血管密度增加。1998年Mack7將VEGF121 cDNA直接注入豬的缺

9、血心肌，明顯改善心肌灌注和功能。但迄今為止，仍存在基因治療所面臨的共同問題：表達不穩(wěn)定，時間短暫；病毒載體具有潛在危險性，目前難以控制。 3臨床應(yīng)用血管生成治療存在的問題及展望 縱觀研究現(xiàn)狀，血管生成機制仍不清楚，所分離出的各種生長因子功能尚未完全明了，現(xiàn)在開展的基因治療只是集中在VEGF和FGF等少數(shù)生長因子上，并且在技術(shù)上遠不成熟。如這類肽的給予途徑、濃度-效果關(guān)系、促增生的安全性以及是否加重動脈粥樣硬化等問題。在血管生成的啟動研究方面，僅限于ETS-1的發(fā)現(xiàn)，亦未有充分的研究。臨床上應(yīng)用“生物搭橋”技術(shù)還有相當?shù)木嚯x，需要我們從血管生成的啟動著手，有可能實現(xiàn)突破。 參考文獻 1Nikol

10、ic L J. angiogenesis. Srp Arc Celok Lek,1996,124(56) ：147 2Lewis B S, Flugelman M Y, Weisz A, et al. Angiogenesis by gene ther apy: a new horizon for myocardial revascularization? Cardiovasc Res,1997,35(3):4 90    3Battegay E J. Angiogenesis: Mechanistic insights, neovascular dis

11、ease, and therapeutic prospects. J Mol Med,1995,73(7):333 4Schumacher B, Pecher P, Von Specht B V, et al. Induction of neoangi ogenesis in ischemic myocardium by human growth factors:first clinical results o f a new treatment of coronary heart disease. Circulation,1998,97(7):645 5Zetter B R. Angioge

12、nesis and tumor metastasis. Annu Rev Med,1998,49:4 07    6Sellke F W, Li J, Stamler A, et al. Angiogenesis induced by acidic fibroblast growth factor as an alternative method of revascularization for chron ic myocardial ischemia. Surgery,1996,120(2):182 7Mack C A, Patel S R, Schw

13、arz E A, et al. Biologic bypass with the u se of adenov irus-mediated gene transfer of the complementary deoxyribonucleic acid for vasc ular endothelial growth factor 121 improves myocardial perfusion and function in the ischemic porcine heart. J Thorac Cardiovasc Surg,1998,115(1):168 8Ji W R, Barri

14、entos L G, Llinas M, et al. Selective inhibition by kr ingle 5 of h uman plasminogen on endothelial cell migration, and important process in angioge nesis. Biochem. Biophys Res Commun,1998,247(2):414 9Standker L, Schrader M, Kanse S M, et al. Isolation and characteriz ation of the circulating form o

15、f human endostatin. FEBS Lett,1997,420(23)：129 10Asabara T, Bauters C, Zheng L P, et al. Synergistic effect of vascular endothelial growth factor and basic fibroblast growth factor on ang iogenesis in vivo. Circulation,1995,92(9 Suppl):11365 11Chen C H, Nguyen H H, Weibaecher D, et al. Basic fibrobl

16、ast growth factor reverses atherosclerotic impairment of human coronary angiogenesis-like responses in vitro. Atherosclerosis,1995,116(2):261 12Spallarossa P, Brunelli C, Minuto F, et al. Insulin-like growth f actor-1 and angiographically documented coronary artery disease. Am J Cardiol,1996,77(2):2

17、02 13Pandey A, Shao H, Marks R M, et al. Role of B61 the ligand for the Eck receptor tyrosine kinase, in TNF-alpha-induced angiogenesis. Science,1995,268(5210):567 14Rayment N B, Moss E, Faulkner L, et al. Synthesis of TNF alpha and TGF beta mRNA in the different micro-environments within atheromato

18、us plaques. Cardiovasc res,1996,32(6):1123    15Mehta D, George S J, Jeremy J Y, et al. External sten-ting reduces long-term medial and neointimal thickening and platelet derived grow th factor expression in a pig model of arteriovenous bypass grafting. Nat med,1998,4(2):235 16St

19、rieter R M, Kunkel S L, Elner V M, et al. Interleukin-8, a c orneal factor that induces neovascularization. Am J Pathol,1992,141(6):1279 17Harris A L, Are angiostatin and endostatin cures for cancer? Lancet,1998,351(9116):1598 18Hohenester E, Sasaki T, Olsen B R, et al. Crystal structure of the angiogenesis inhibitor endostatin at 1.5 A resolution. EMBO J,1998,17(6):16 56 19Sgadari C, Angiolillo A L,Tosato G. Inhibition of angiogenesis by i nterleukin-12 is mediated by the interferon-indu