血管内皮细胞生长因子及其受体与肿瘤血管生成
作者：陈福进，宋文虎
单位：中山医科大学肿瘤防治中心头颈科(广州.510060)
关键词：血管内皮细胞生长因子，受体，肿瘤，血管生成
癌症99zk65
中图号：R7302.2 文献标识码：A
文章编号：1000467X(1999)s0-0142-02
实体瘤的生长亦和成熟组织的生长、重建、再生一样伴随着血管生成。肿瘤血管生成是肿瘤生长和转移的形态学基础，它不仅向肿瘤提供充足的营养，同时也向机体输出肿瘤细胞，导致肿瘤细胞的恶性性长和转移〔1，2〕。内皮细胞可以分化形成几种功能和形态性质完全不同的脉管内皮。在血管生成刺激作用下，内皮细胞可以重新进入细胞增殖周期，降解内皮细胞下的基底膜，形成毛细血管芽胞，然后通过芽生的方式向周围组织中形成毛细血管，这时处于增殖周期的内皮细胞退出增殖周期，分化形成新的血管，这个过程就叫血管生成。在这个过程中，血管生成受组织中细胞环境的影响，并受内皮细胞增殖、迁移、分化、生存的调控。反过来说，如果调控出现衰竭，机体就会出现很多疾病，如伤口愈合延迟、动脉硬化、出血等等。严重的是，血管生成过程导致肿瘤的生长和转移〔1〕。
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调节内皮细胞生长和分化主要靠多肽生长因子和它们的跨膜受体，大多数通过酪氨酸激酶受体调节，如FGFR(fibroblast growth factors)、PDGFRβ(platelet-derived growth factor-BB)、EGFR(epidermal growth factor receptor)等等〔3〕。
1989年Leung〔4〕从牛垂体的FC(FolliculoStellatecells)细胞中提纯了一种与肝素亲和的生长因子，发现它与活体血管内皮细胞特异性结合能导致血管生成。能过DNA测序的方法证实了血管内皮生长因子(VascularEndothelialGrowthFactor,VEGF)是一种血管分裂原，具有四种分子结构，分别为VEGF206、189、165、121(数字为氨基酸残基数目)。与此同时，Tischer〔5〕发现它是PDGF族中一员。VEGF也称血管渗透因子(VPF)，对血管内皮细胞的增殖、水解基底膜、迁移和血管构建的调控作用较强，且特异性高〔6〕。
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VEGF是一种肝素亲和的外分泌二聚体糖蛋白〔7〕，其分子量为34～42Kda〔8〕,对内皮细胞有促有丝分裂，并可引起血管通透性增加〔7，8〕。还与内皮细胞内Ca2+流动、纤维蛋白溶酶活、尿激酶受体的激活、纤维蛋白溶酶原激活子的失活、内皮细胞内已糖的运输、单核细胞的迁移有关。存在有四种VEGF异构体的原因在于翻译过程中翻译了不同性质的mRNA片段，均具有刺激内皮细胞的有丝分裂作用。但对内皮细胞表面的硫酸肝素多糖具有不同的亲和性〔9〕，由此导致VEGF的表达不同，这可能与正常血管系统的维持和肿瘤血管生成有关〔10、12〕。因此有学者推测，可能存在对VEGF反应不同的部位和组织细胞类型。
据文献报道已发现两种对VEGF具有高度亲和力的受体，即Flt-1(fms-like tyrosine kinase-1)〔13〕和Kdr/Flk-1(kinaseinse rtdomain containing receptor/fetal liver kinase-1)〔11〕。VEGF受体表达主要在血管内皮细胞，虽然也可以在一些造血细胞如单核细胞出现，也可出现于黑素瘤细胞，但只有在内皮细胞才会引起增殖反应，Flt1和Kdr/Flk1对VEGF的高度亲和浓度分别为1～20pmol和75～77pmol〔11，13〕，可见它们对VEGF的反应是非常敏感的。
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在结构上，Flt-1和Flk-1基因的产物与Flt4非常接近〔14，15〕，但在成人细胞只在淋巴细胞和一些成熟的静脉内皮细胞才有Flt4mRNA的表达。这点与静脉来源于淋巴管系的观点一致。VEGF对Flt4的特异性不高，也不导致受体自磷酸化，提示它另有特异性配体；它存在于中胚层血管母细胞、胚胎静脉内皮细胞和成人的淋巴管内皮细胞〔14〕。
VEGF表达的调控较为复杂，突变的ras癌基因可上调VEGF的表达，ras表达蛋白抑制剂可明显降低VEGF的活性〔16〕。还与缺氧、p53、激素的作用有关，有待进一步研究。
目前，已知许多肿瘤血管内皮细胞高度表达VEGFR，如大肠癌、乳癌、卵巢癌、口腔癌、喉鳞癌、膀胱癌、宫颈癌等等。用VEGF的单克隆抗体可抑制实体瘤在裸鼠体上生长〔17〕。用转染了VEGFcDNA的MCF7细胞种植于兔角膜上，然后再用三羧氨基喹啉(Linomide)抑制内皮细胞的复制，达到了抑制血管生成〔18〕。用人工的Flt1类似物加入细胞培养基中，发现有丝分裂受到抑制〔19〕。
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VEGF在肿瘤组织中的过度表达可用为肿瘤预后的一个指标，尽管正常组织在特殊情况下也表达VEGF，但表达水平极低，因此检测表达水平比检测表达本身更具实际意义。此外，免疫组化和原位杂交能够确定VEGF及其受体在肿瘤组织中的分布，为推测肿瘤增殖和转移提供参考。
针对VEGF及其受体的抗血管治疗已经从试验走向临床。1992年有人开始把烟曲霉醇(fumagillol)的衍生物TNP470(又名AGM-1470，化学名为O-氯乙酰-氨甲酰基烟曲霉醇)应用于临床治疗各种人类癌症，抑制肿瘤血管形成，标志着抗血管生成治疗的开端。苏拉明(Suramin)可选择性结合亲肝素血管生长因子，并抑制其余受体的结合，从而抑制VEGF诱导的血管内皮细胞的增殖和迁移，目前已进入Ⅰ期临床试验〔20〕。LavendustinA为一种酪氨酸激酶受体抑制剂，治疗神经胶质瘤，明显抑制肿瘤血管生成〔21〕。
综上所述，针对VEGF、受体、VEGF与受体的结合，可以抑制VEGF对内皮细胞的刺激增殖作用，从而抑制血管生成过程，达到抑制癌瘤生长和转移目的，必将提高临床恶性肿瘤的诊治水平。
, 百拇医药
〔参考文献〕
1 Folkman J. Angiogenesis in cancer, vascular, rheumatoid and other disease 〔J〕 . Nature Med， 1995,1:27～ 31.
2 Lohn E, Liotta L. Molecular insights into cancer invasion: strategies for prevention and intervention 〔J〕 . Cancer Res, 1995,55:1865.
3 Van der Geer P, Hunter T Lindberg RA. Receptor protein tyrosine kinases and their signal transduction pathways 〔J〕 . Annu, Rev, Cell Biol. 1994,10:251～ 337.
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4 Leung DW, Cachianes G, Kuang WJ, et al. Vascular endothelial growth factor is a secreted angiogenic mitogen 〔J〕 .Science, 1989,246(4935):1306.
5 Tischer E, Gospodarowicz D., Mitchell R, et al. Vascular endotheliar growthfactor:a new member of the platelet derived growth factor gene family 〔J〕 . Brochem Biophys Res Commun， 1989, 165(3):1198～ 1206
6 Dvorak HF, Brown LF, Detmar M, et al. Vascular permeability factor/vascular endothelial growth factor, microvascular hyperpermeability and angiogenesis 〔J〕 . Am J Path. 1995, 146:1029～ 1039.
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7 Ferrara N, Houck K, Jakeman L, et al. Molecular and biological properties of the vascular endothelial growth factor family of proteins 〔J〕 .Endocr Rev,1992， 3:18～ 32.
8 Collins PD, Connlolly DT Williams TJ. Characterization of ther increase in vas cular permeability induced by vascular permeability factor in vivp 〔J〕 . Br J Pharmacol, 1993, 109:195～ 199.
9 Neufeld G, Tessier S, Gitay Goren H, et al. Vascular endothelial growth factor and its receptors 〔J〕 . Prog Growth Fact Res, 1994, 5:89～ 97.
, 百拇医药
10 Berse B,Brown LF,Van Der Water L,et al. Vascular permeability factor (vascular endothelial growth factor) gene is expressed differentially in normal tissues, macrophages and tumors 〔J〕 . Mol Biol Cell, 1992,3:211～ 220.
11 Millauer B, Wizigmann Voos S, Schnurch H, et al. High affinity VEGF binding and developmental expression suggest Flt 1 as a major regulator of vasculogenesis and angiogenesis 〔J〕 . Cell, 1993,72:835～ 846.
, 百拇医药 12 Shweiki D, Hin A, Soffer D, et al. Vascular endotheliar growth factor induced by hypoxia may mediate hypoxia initiated angiogenesis 〔J〕 . Nature, 1992,359:843～ 845.
13 de Vries C, Escobedo JA, Ueno H, et al. The fms-like tyrosine kinase, a receptor for vascular endothelial growth factor 〔J〕 . Science, 1992,255:989～ 991.
14 Kaipainen A, Korhonen J, Mustoner T, et al. Expression of the Flt 4 receptor tyrosine venules during development 〔J〕 . Proc Natl Acad Sci. USA, 1995,92:3566～ 3570.
, 百拇医药
15 Kaipainen A, Korhonen J, Pajusola K, et al. The related Flt4, Flt1 and Kdr receptor tyrosine kinases show distinct expression patterns in human fetal endothelial cells 〔J〕 . J Exp Med,1993, 178:2077～ 2088.
16 Rak J, Mitsuhashi Y, Bayko L, et al. Mutant ras oncogenes upregulate VEGF/VPF expression:implications for induction and inhibition of tumor angiogenesis 〔J〕 . Cancer Res, 1995,55:4575～ 4580.
17 Kim KJ, Li B, Winer J, et al. Inhibition of vascular endothelial growth factor induced angiogenesis suppresses tumro growth in vivo 〔J〕 . Nature , 1993, 362:841～ 844.
, http://www.100md.com
18 Ziche M, Donnini S, Morbidelli L, et al. Linomide blocks angiogenesis by breast carcinoma vascular endothelial growth factor transfectants 〔J〕 . Br J Cancer, 1998,77(7):1123～ 1129。
19 Kendall RL,Thomas KA. Inhibition of vascular endothelial cell growth factor activity by an endogenously encoded soluble receptor 〔〕 . Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1993,90:10705～ 10709.
20 Hu DE,Fan TPD. Suramin inhibits the angiogenic activity of vascular endothelial growth factor in vivo 〔J〕 . Br J Pharmacol,1994,112:581～ 584.
21 Plate KH, Breier G, Herbert A, et al. Vascular endothelial growth factor is a potential tumour angiogenesis factor in human gliomas in vivo 〔J〕 .Nature, 1992,359:845～ 847.
收稿日期：1998-11-14；修回日期：1999-01-04, http://www.100md.com
单位：中山医科大学肿瘤防治中心头颈科(广州.510060)
关键词：血管内皮细胞生长因子，受体，肿瘤，血管生成
癌症99zk65
中图号：R7302.2 文献标识码：A
文章编号：1000467X(1999)s0-0142-02
实体瘤的生长亦和成熟组织的生长、重建、再生一样伴随着血管生成。肿瘤血管生成是肿瘤生长和转移的形态学基础，它不仅向肿瘤提供充足的营养，同时也向机体输出肿瘤细胞，导致肿瘤细胞的恶性性长和转移〔1，2〕。内皮细胞可以分化形成几种功能和形态性质完全不同的脉管内皮。在血管生成刺激作用下，内皮细胞可以重新进入细胞增殖周期，降解内皮细胞下的基底膜，形成毛细血管芽胞，然后通过芽生的方式向周围组织中形成毛细血管，这时处于增殖周期的内皮细胞退出增殖周期，分化形成新的血管，这个过程就叫血管生成。在这个过程中，血管生成受组织中细胞环境的影响，并受内皮细胞增殖、迁移、分化、生存的调控。反过来说，如果调控出现衰竭，机体就会出现很多疾病，如伤口愈合延迟、动脉硬化、出血等等。严重的是，血管生成过程导致肿瘤的生长和转移〔1〕。
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调节内皮细胞生长和分化主要靠多肽生长因子和它们的跨膜受体，大多数通过酪氨酸激酶受体调节，如FGFR(fibroblast growth factors)、PDGFRβ(platelet-derived growth factor-BB)、EGFR(epidermal growth factor receptor)等等〔3〕。
1989年Leung〔4〕从牛垂体的FC(FolliculoStellatecells)细胞中提纯了一种与肝素亲和的生长因子，发现它与活体血管内皮细胞特异性结合能导致血管生成。能过DNA测序的方法证实了血管内皮生长因子(VascularEndothelialGrowthFactor,VEGF)是一种血管分裂原，具有四种分子结构，分别为VEGF206、189、165、121(数字为氨基酸残基数目)。与此同时，Tischer〔5〕发现它是PDGF族中一员。VEGF也称血管渗透因子(VPF)，对血管内皮细胞的增殖、水解基底膜、迁移和血管构建的调控作用较强，且特异性高〔6〕。
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VEGF是一种肝素亲和的外分泌二聚体糖蛋白〔7〕，其分子量为34～42Kda〔8〕,对内皮细胞有促有丝分裂，并可引起血管通透性增加〔7，8〕。还与内皮细胞内Ca2+流动、纤维蛋白溶酶活、尿激酶受体的激活、纤维蛋白溶酶原激活子的失活、内皮细胞内已糖的运输、单核细胞的迁移有关。存在有四种VEGF异构体的原因在于翻译过程中翻译了不同性质的mRNA片段，均具有刺激内皮细胞的有丝分裂作用。但对内皮细胞表面的硫酸肝素多糖具有不同的亲和性〔9〕，由此导致VEGF的表达不同，这可能与正常血管系统的维持和肿瘤血管生成有关〔10、12〕。因此有学者推测，可能存在对VEGF反应不同的部位和组织细胞类型。
据文献报道已发现两种对VEGF具有高度亲和力的受体，即Flt-1(fms-like tyrosine kinase-1)〔13〕和Kdr/Flk-1(kinaseinse rtdomain containing receptor/fetal liver kinase-1)〔11〕。VEGF受体表达主要在血管内皮细胞，虽然也可以在一些造血细胞如单核细胞出现，也可出现于黑素瘤细胞，但只有在内皮细胞才会引起增殖反应，Flt1和Kdr/Flk1对VEGF的高度亲和浓度分别为1～20pmol和75～77pmol〔11，13〕，可见它们对VEGF的反应是非常敏感的。
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在结构上，Flt-1和Flk-1基因的产物与Flt4非常接近〔14，15〕，但在成人细胞只在淋巴细胞和一些成熟的静脉内皮细胞才有Flt4mRNA的表达。这点与静脉来源于淋巴管系的观点一致。VEGF对Flt4的特异性不高，也不导致受体自磷酸化，提示它另有特异性配体；它存在于中胚层血管母细胞、胚胎静脉内皮细胞和成人的淋巴管内皮细胞〔14〕。
VEGF表达的调控较为复杂，突变的ras癌基因可上调VEGF的表达，ras表达蛋白抑制剂可明显降低VEGF的活性〔16〕。还与缺氧、p53、激素的作用有关，有待进一步研究。
目前，已知许多肿瘤血管内皮细胞高度表达VEGFR，如大肠癌、乳癌、卵巢癌、口腔癌、喉鳞癌、膀胱癌、宫颈癌等等。用VEGF的单克隆抗体可抑制实体瘤在裸鼠体上生长〔17〕。用转染了VEGFcDNA的MCF7细胞种植于兔角膜上，然后再用三羧氨基喹啉(Linomide)抑制内皮细胞的复制，达到了抑制血管生成〔18〕。用人工的Flt1类似物加入细胞培养基中，发现有丝分裂受到抑制〔19〕。
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VEGF在肿瘤组织中的过度表达可用为肿瘤预后的一个指标，尽管正常组织在特殊情况下也表达VEGF，但表达水平极低，因此检测表达水平比检测表达本身更具实际意义。此外，免疫组化和原位杂交能够确定VEGF及其受体在肿瘤组织中的分布，为推测肿瘤增殖和转移提供参考。
针对VEGF及其受体的抗血管治疗已经从试验走向临床。1992年有人开始把烟曲霉醇(fumagillol)的衍生物TNP470(又名AGM-1470，化学名为O-氯乙酰-氨甲酰基烟曲霉醇)应用于临床治疗各种人类癌症，抑制肿瘤血管形成，标志着抗血管生成治疗的开端。苏拉明(Suramin)可选择性结合亲肝素血管生长因子，并抑制其余受体的结合，从而抑制VEGF诱导的血管内皮细胞的增殖和迁移，目前已进入Ⅰ期临床试验〔20〕。LavendustinA为一种酪氨酸激酶受体抑制剂，治疗神经胶质瘤，明显抑制肿瘤血管生成〔21〕。
综上所述，针对VEGF、受体、VEGF与受体的结合，可以抑制VEGF对内皮细胞的刺激增殖作用，从而抑制血管生成过程，达到抑制癌瘤生长和转移目的，必将提高临床恶性肿瘤的诊治水平。
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〔参考文献〕
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9 Neufeld G, Tessier S, Gitay Goren H, et al. Vascular endothelial growth factor and its receptors 〔J〕 . Prog Growth Fact Res, 1994, 5:89～ 97.
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10 Berse B,Brown LF,Van Der Water L,et al. Vascular permeability factor (vascular endothelial growth factor) gene is expressed differentially in normal tissues, macrophages and tumors 〔J〕 . Mol Biol Cell, 1992,3:211～ 220.
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, 百拇医药 12 Shweiki D, Hin A, Soffer D, et al. Vascular endotheliar growth factor induced by hypoxia may mediate hypoxia initiated angiogenesis 〔J〕 . Nature, 1992,359:843～ 845.
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14 Kaipainen A, Korhonen J, Mustoner T, et al. Expression of the Flt 4 receptor tyrosine venules during development 〔J〕 . Proc Natl Acad Sci. USA, 1995,92:3566～ 3570.
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15 Kaipainen A, Korhonen J, Pajusola K, et al. The related Flt4, Flt1 and Kdr receptor tyrosine kinases show distinct expression patterns in human fetal endothelial cells 〔J〕 . J Exp Med,1993, 178:2077～ 2088.
16 Rak J, Mitsuhashi Y, Bayko L, et al. Mutant ras oncogenes upregulate VEGF/VPF expression:implications for induction and inhibition of tumor angiogenesis 〔J〕 . Cancer Res, 1995,55:4575～ 4580.
17 Kim KJ, Li B, Winer J, et al. Inhibition of vascular endothelial growth factor induced angiogenesis suppresses tumro growth in vivo 〔J〕 . Nature , 1993, 362:841～ 844.
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19 Kendall RL,Thomas KA. Inhibition of vascular endothelial cell growth factor activity by an endogenously encoded soluble receptor 〔〕 . Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1993,90:10705～ 10709.
20 Hu DE,Fan TPD. Suramin inhibits the angiogenic activity of vascular endothelial growth factor in vivo 〔J〕 . Br J Pharmacol,1994,112:581～ 584.
21 Plate KH, Breier G, Herbert A, et al. Vascular endothelial growth factor is a potential tumour angiogenesis factor in human gliomas in vivo 〔J〕 .Nature, 1992,359:845～ 847.
收稿日期：1998-11-14；修回日期：1999-01-04, http://www.100md.com