VEGF及其受体调节造血细胞生长的作用
作者：孙岚 刘文励
单位：同济医科大学附属同济医院内科 武汉，430030
关键词：
临床血液学杂志000623
血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)亦称血管通透因子(VPF)，具有多种功能。它通过与其特异性的受体结合刺激内皮细胞的增殖、移行，增加血管通透性，促进血管形成。VEGF不但在血管新生、骨折愈合及炎症等过程中发挥重要作用，而且与造血系统疾病的发生、发展也密切相关。本文将对此方面的研究进展作一简述。
1 VEGF及其受体〔1〕
VEGF是一种高度特异的内皮细胞丝裂原，属于血小板源生长因子家族。通过编码VEGF的基因选择性剪切形成五种亚型，分别含有121、145、165、189和206个氨基酸，均以二聚体形式存在。各亚型间在生物特性上的一个很大区别是与肝素有不同的结合力，VEGF与细胞表面及细胞外基质中的硫酸乙酰肝素蛋白多糖结合，可以调节VEGF与其相应受体间的作用，从而影响VEGF的生物活性。多种细胞均可产生VEGF，缺氧、癌基因活化及许多细胞因子均可增强VEGF在特定细胞上的表达，如FGF-4、PDGF、TNF-α、TGF-β、KGF、IL-6等可促进VEGF产生。VEGF通过诱导内皮细胞增殖、移行，在调控血管生成中发挥中心作用。它的表达失控，将导致许多肿瘤的发生、发展及与病理性血管新生相关疾病的发生。
, 百拇医药
VEGF至少有3个高亲和力受体：VEGFR-1(flt-1)、VEGFR-2(flk-1/KDR)和VEGFR-3(flt-4)，属于TPK受体超家族。其结构特点是胞内区段具有TPK活性区域，当受体与细胞因子结合时，受体的TPK可被激活，即受体本身可介导信号传递。VEGFR主要在内皮细胞上表达，当然在其它少数细胞上也有表达，如滋养层细胞、单核细胞和肾小球细胞上有VEGFR-1的表达，在造血干细胞、巨核细胞上有VEGFR-2的表达，在某些瘤细胞上也有VEGFR-1或VEGFR-2的表达。不同的VEGFR被VEGF活化后产生的效应不同，活化VEGFR-1缺陷的细胞上的VEGFR-2，可产生细胞增殖的效应，而活化VEGFR-2缺陷的细胞上的VEGFR-1，则产生细胞移行的效应，说明由VEGFR-1和VEGFR-2介导的信号传导不同，但其机制尚不清楚。新发现的Neuropilin-1是另一独立的VEGFR，其与VEGF165特异性结合，可促进VEGF与KDR的结合，发挥更有效的生物学作用。缺氧和VEGF均可上调VEGFR的表达。
, 百拇医药
2 VEGF及其受体调节造血细胞生长
2.1 内皮细胞在维持造血中的作用
造血微环境是支持和调节造血细胞生长发育的内环境，其中的基质细胞(内皮细胞、成纤维细胞、网状细胞、单核细胞、破骨细胞和脂肪细胞等)通过分泌细胞因子，并直接与造血细胞接触，调控造血。内皮细胞是骨髓微环境的主要成分，它可以分泌IL-6、G-CSF、GM-CSF等多种造血刺激因子，支持造血祖细胞的增殖、分化〔2〕。
Bussolino等(1991)和Colotta等(1993)指出，在胚胎发育过程中，血管内皮细胞的分化与原始造血细胞的出现紧密相联，二者有共同的祖细胞——成血管细胞；且曾认为对造血细胞有特异作用的G-CSF、GM-CSF、IL-3、IL-6和IL-8等细胞因子，同样可以影响内皮细胞的功能，这也反映出内皮细胞与造血细胞在发生上的共同点。已证实前体内皮细胞的异常，将导致造血微环境的缺陷，而这种缺陷可部分地被外源性VEGF纠正〔3〕，同时说明了造血与血管生成的密切关系。
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2.2 VEGF及其受体与正常造血
VEGF在调节血管新生中起关键作用〔4〕。在细胞培养中观察到，正常骨髓的粒系、红系、巨核系细胞和基质细胞克隆均可分泌VEGF〔5〕，这就可以作为血管新生的信号，以利于为造血活跃区供氧，对胚胎发生中造血岛的形成也起重要作用。VEGF还可抑制由放射和化疗引起的造血细胞的凋亡——通过提高抗凋亡基因MCL1的表达实现〔6，7〕。
Fouad等(1995)报道，在VEGF的受体中，flk-1在内皮的发育和造血中起关键作用，在胚胎期的血管发生和肿瘤的血管新生中均可观察到flk-1的高表达，flk-1缺陷的小鼠因造血细胞和内皮细胞的发育缺陷而在胚胎8.5～9.5 d死于宫内，在实验中不能观察到卵黄囊造血岛和血管形成，且造血细胞严重减少。Fouad等(1997)的实验证实flk-1参与细胞移行至早期造血点，是原始造血和血管发生所必需。
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近来有学者报道，flk-1(KDR)为造血干细胞(HSC)的一个关键性标志，将HSC限定为CD34+KDR+，以区别于CD34+KDR-的造血祖细胞(HPC)〔8〕。与此相反，flt-1在造血细胞中的表达随造血细胞的成熟程度而增加，它在成熟的红系、粒单系及基质细胞上均有表达。无血清培养CD+34祖细胞，发现VEGF对其克隆形成无明显促进作用，考虑是VEGFR在造血祖细胞上不表达或表达很低，与RT-PCR测得结果一致〔5〕。
2.3 VEGF及其受体与血液系恶性肿瘤
血管新生在实体瘤的发生、发展中的重要作用已得到证实。在血液系统肿瘤的发生中，血管新生的角色也日渐受到重视。Ribatti等(1996)研究了88例B-cell NHL患者，发现其淋巴结中的微血管密度增加，且与病情相关。在儿童ALL的研究中揭示，骨髓中的微血管密度比正常对照组显著增加〔9〕。Vacca等(1994)在MM患者中也有类似的发现，提示了血管生成因子与血液肿瘤的发生有关。由于VEGF对内皮细胞的生长及微血管通透性的影响，被认为是一种重要的血管生成递质。许多恶性肿瘤均可分泌VEGF〔10，11〕，且VEGF最初是从人白血病细胞系HL-60中克隆出的〔12〕，这进一步说明了探讨VEGF在血液肿瘤发病中的作用的必要性。
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近来Bellamy等〔13〕对VEGF及其受体在造血系肿瘤中的表达作了系统研究。实验采用了分别代表白血病、淋巴瘤和多发性骨髓瘤的12种细胞系，用RT-PCR、Nothern blot和免疫组化等技术，测得VEGF在所测细胞系中均有表达，且白血病细胞分泌VEGF远高于正常细胞。在所测细胞中，有5种细胞其flt-1中至高水平表达，提示可能存在一种自分泌途径，即瘤细胞通过VEGF刺激自身生长。若用VEGF作用于内皮细胞，可测得M-CSF、G-CSF和IL-6等细胞因子的表达增加，这就可以作用于白血病细胞，促进其增殖，说明VEGF在血液肿瘤的发生中还存在旁分泌途径。这与Fiedler等(1997)的报道相符。
总之，VEGF通过自分泌或旁分泌机制在血液系肿瘤的发生中起着重要作用。
3 展望
随着对骨髓血管新生与造血细胞的增殖、生长发育关系了解的深入，治疗相关疾病的策略也将有所突破。
, 百拇医药
如前所述，内皮细胞的增殖和血管新生在血液肿瘤的发生中发挥很大作用，而VEGF为其主要递质，那么就可以此为突破点，在治疗白血病时同时针对白血病细胞和新生的内皮，既可克服传统化疗引起的耐药，又增强了药效。抑制血管新生可采用VEGF单抗、反义VEGFmRNA、VEGF-毒素偶合剂及VEGFR功能抑制剂等。这在实体瘤的治疗中已得到证实，在血液肿瘤中的疗效尚需实践观察。
另外，KDR作为HSC的一个关键标志的发现，对于HSCT和基因治疗也具有非常重要的意义。
刘文励:审校者
参考文献
1，Neufeld G, Cohen T,Gengrinovitch S,et al.VEGF and its receptors.FASEB J，1999,13:9～22
, 百拇医药 2，Rafii S,Shapiro F,Pettengell R,et al.Human bone morrow microvascular endothelial cells support long-term proliferation and differentiation of myeloid and megakaryocytic progenitors.Blood,1995,86:3353～3363
3，Oike Y,Takakura N, Hata A, et al. Mice homozygous for a truncated form of CREB-Binding protein exhibit defects in hematopoiesis and vasculo-angiogenesis. Blood，1999，93:2271～2279
4，Ferrara N. Role of VEGF in the regulation of angiogenesis. Kindey Int，1999，56:794～814
, http://www.100md.com
5，Ratajczak M Z，Ratajczak J,Machalinski B,et al. Role of VEGF and PIGF in regulating human haemopoietic cell growth.Br J Haematol,1998,103:969～979
6，Katoh O,Tauchi H,Kawaishi K,et al.Expression of the VEGF receptor gene,KDR,in hematopoietic cells and inhibitory effect of VEGF on apoptotic cell death caused by ionizing radiation.Cancer Res,1995,55:5687～5692
7，Katoh O,Takahashi T,Oguri T, et al. VEGF inhibits apoptotic death in hematopoietic cells after exposure to chemotherapeutic drugs by inducing MCL1 acting as an antiapoptotic factor. Cancer Res,1998,58:5565～5569
, 百拇医药
8，Ziegler B L,Valtieri M,Porada G A,et al.KDR receptor:A key marker defining hematopoietic stem cells.Science,1999,285:1533～1558
9，Perez-Atagde A R,Sallan S E,Tedrow U,et al.Spectrum of tumor angiogenesis in the bone marrow of children with ALL.Am J Pathol,1997,150:815～521
10，Ohta Y,Endo Y,Tanaka M,et al.Significance of VEGF messenger RNA expression in primary lung cancer.Clin Cancer Res,1996,2:1411～1416
, http://www.100md.com
11，Joseph I,Nelson J B,Denmeade S R,et al.Androgens regulate VEGF content in normal and malignant prostatic tissue.Clin Cancer Res,1997,3:2507～2511
12，Leung D W,Cachianes G,Kuang W J,et al.VEGF is a secreted angiogenic mitogen.Science,1989,246:1306～1309
13，Bellamy W T,Richter L,Frutiger Y,et al.Expression of VEGF and its receptors in hematopoietic malignancies.Cancer Res,1999,59:728～733
(收稿 2000-01-03), 百拇医药
单位：同济医科大学附属同济医院内科 武汉，430030
关键词：
临床血液学杂志000623
血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)亦称血管通透因子(VPF)，具有多种功能。它通过与其特异性的受体结合刺激内皮细胞的增殖、移行，增加血管通透性，促进血管形成。VEGF不但在血管新生、骨折愈合及炎症等过程中发挥重要作用，而且与造血系统疾病的发生、发展也密切相关。本文将对此方面的研究进展作一简述。
1 VEGF及其受体〔1〕
VEGF是一种高度特异的内皮细胞丝裂原，属于血小板源生长因子家族。通过编码VEGF的基因选择性剪切形成五种亚型，分别含有121、145、165、189和206个氨基酸，均以二聚体形式存在。各亚型间在生物特性上的一个很大区别是与肝素有不同的结合力，VEGF与细胞表面及细胞外基质中的硫酸乙酰肝素蛋白多糖结合，可以调节VEGF与其相应受体间的作用，从而影响VEGF的生物活性。多种细胞均可产生VEGF，缺氧、癌基因活化及许多细胞因子均可增强VEGF在特定细胞上的表达，如FGF-4、PDGF、TNF-α、TGF-β、KGF、IL-6等可促进VEGF产生。VEGF通过诱导内皮细胞增殖、移行，在调控血管生成中发挥中心作用。它的表达失控，将导致许多肿瘤的发生、发展及与病理性血管新生相关疾病的发生。
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VEGF至少有3个高亲和力受体：VEGFR-1(flt-1)、VEGFR-2(flk-1/KDR)和VEGFR-3(flt-4)，属于TPK受体超家族。其结构特点是胞内区段具有TPK活性区域，当受体与细胞因子结合时，受体的TPK可被激活，即受体本身可介导信号传递。VEGFR主要在内皮细胞上表达，当然在其它少数细胞上也有表达，如滋养层细胞、单核细胞和肾小球细胞上有VEGFR-1的表达，在造血干细胞、巨核细胞上有VEGFR-2的表达，在某些瘤细胞上也有VEGFR-1或VEGFR-2的表达。不同的VEGFR被VEGF活化后产生的效应不同，活化VEGFR-1缺陷的细胞上的VEGFR-2，可产生细胞增殖的效应，而活化VEGFR-2缺陷的细胞上的VEGFR-1，则产生细胞移行的效应，说明由VEGFR-1和VEGFR-2介导的信号传导不同，但其机制尚不清楚。新发现的Neuropilin-1是另一独立的VEGFR，其与VEGF165特异性结合，可促进VEGF与KDR的结合，发挥更有效的生物学作用。缺氧和VEGF均可上调VEGFR的表达。
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2 VEGF及其受体调节造血细胞生长
2.1 内皮细胞在维持造血中的作用
造血微环境是支持和调节造血细胞生长发育的内环境，其中的基质细胞(内皮细胞、成纤维细胞、网状细胞、单核细胞、破骨细胞和脂肪细胞等)通过分泌细胞因子，并直接与造血细胞接触，调控造血。内皮细胞是骨髓微环境的主要成分，它可以分泌IL-6、G-CSF、GM-CSF等多种造血刺激因子，支持造血祖细胞的增殖、分化〔2〕。
Bussolino等(1991)和Colotta等(1993)指出，在胚胎发育过程中，血管内皮细胞的分化与原始造血细胞的出现紧密相联，二者有共同的祖细胞——成血管细胞；且曾认为对造血细胞有特异作用的G-CSF、GM-CSF、IL-3、IL-6和IL-8等细胞因子，同样可以影响内皮细胞的功能，这也反映出内皮细胞与造血细胞在发生上的共同点。已证实前体内皮细胞的异常，将导致造血微环境的缺陷，而这种缺陷可部分地被外源性VEGF纠正〔3〕，同时说明了造血与血管生成的密切关系。
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2.2 VEGF及其受体与正常造血
VEGF在调节血管新生中起关键作用〔4〕。在细胞培养中观察到，正常骨髓的粒系、红系、巨核系细胞和基质细胞克隆均可分泌VEGF〔5〕，这就可以作为血管新生的信号，以利于为造血活跃区供氧，对胚胎发生中造血岛的形成也起重要作用。VEGF还可抑制由放射和化疗引起的造血细胞的凋亡——通过提高抗凋亡基因MCL1的表达实现〔6，7〕。
Fouad等(1995)报道，在VEGF的受体中，flk-1在内皮的发育和造血中起关键作用，在胚胎期的血管发生和肿瘤的血管新生中均可观察到flk-1的高表达，flk-1缺陷的小鼠因造血细胞和内皮细胞的发育缺陷而在胚胎8.5～9.5 d死于宫内，在实验中不能观察到卵黄囊造血岛和血管形成，且造血细胞严重减少。Fouad等(1997)的实验证实flk-1参与细胞移行至早期造血点，是原始造血和血管发生所必需。
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近来有学者报道，flk-1(KDR)为造血干细胞(HSC)的一个关键性标志，将HSC限定为CD34+KDR+，以区别于CD34+KDR-的造血祖细胞(HPC)〔8〕。与此相反，flt-1在造血细胞中的表达随造血细胞的成熟程度而增加，它在成熟的红系、粒单系及基质细胞上均有表达。无血清培养CD+34祖细胞，发现VEGF对其克隆形成无明显促进作用，考虑是VEGFR在造血祖细胞上不表达或表达很低，与RT-PCR测得结果一致〔5〕。
2.3 VEGF及其受体与血液系恶性肿瘤
血管新生在实体瘤的发生、发展中的重要作用已得到证实。在血液系统肿瘤的发生中，血管新生的角色也日渐受到重视。Ribatti等(1996)研究了88例B-cell NHL患者，发现其淋巴结中的微血管密度增加，且与病情相关。在儿童ALL的研究中揭示，骨髓中的微血管密度比正常对照组显著增加〔9〕。Vacca等(1994)在MM患者中也有类似的发现，提示了血管生成因子与血液肿瘤的发生有关。由于VEGF对内皮细胞的生长及微血管通透性的影响，被认为是一种重要的血管生成递质。许多恶性肿瘤均可分泌VEGF〔10，11〕，且VEGF最初是从人白血病细胞系HL-60中克隆出的〔12〕，这进一步说明了探讨VEGF在血液肿瘤发病中的作用的必要性。
, http://www.100md.com
近来Bellamy等〔13〕对VEGF及其受体在造血系肿瘤中的表达作了系统研究。实验采用了分别代表白血病、淋巴瘤和多发性骨髓瘤的12种细胞系，用RT-PCR、Nothern blot和免疫组化等技术，测得VEGF在所测细胞系中均有表达，且白血病细胞分泌VEGF远高于正常细胞。在所测细胞中，有5种细胞其flt-1中至高水平表达，提示可能存在一种自分泌途径，即瘤细胞通过VEGF刺激自身生长。若用VEGF作用于内皮细胞，可测得M-CSF、G-CSF和IL-6等细胞因子的表达增加，这就可以作用于白血病细胞，促进其增殖，说明VEGF在血液肿瘤的发生中还存在旁分泌途径。这与Fiedler等(1997)的报道相符。
总之，VEGF通过自分泌或旁分泌机制在血液系肿瘤的发生中起着重要作用。
3 展望
随着对骨髓血管新生与造血细胞的增殖、生长发育关系了解的深入，治疗相关疾病的策略也将有所突破。
, 百拇医药
如前所述，内皮细胞的增殖和血管新生在血液肿瘤的发生中发挥很大作用，而VEGF为其主要递质，那么就可以此为突破点，在治疗白血病时同时针对白血病细胞和新生的内皮，既可克服传统化疗引起的耐药，又增强了药效。抑制血管新生可采用VEGF单抗、反义VEGFmRNA、VEGF-毒素偶合剂及VEGFR功能抑制剂等。这在实体瘤的治疗中已得到证实，在血液肿瘤中的疗效尚需实践观察。
另外，KDR作为HSC的一个关键标志的发现，对于HSCT和基因治疗也具有非常重要的意义。
刘文励:审校者
参考文献
1，Neufeld G, Cohen T,Gengrinovitch S,et al.VEGF and its receptors.FASEB J，1999,13:9～22
, 百拇医药 2，Rafii S,Shapiro F,Pettengell R,et al.Human bone morrow microvascular endothelial cells support long-term proliferation and differentiation of myeloid and megakaryocytic progenitors.Blood,1995,86:3353～3363
3，Oike Y,Takakura N, Hata A, et al. Mice homozygous for a truncated form of CREB-Binding protein exhibit defects in hematopoiesis and vasculo-angiogenesis. Blood，1999，93:2271～2279
4，Ferrara N. Role of VEGF in the regulation of angiogenesis. Kindey Int，1999，56:794～814
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5，Ratajczak M Z，Ratajczak J,Machalinski B,et al. Role of VEGF and PIGF in regulating human haemopoietic cell growth.Br J Haematol,1998,103:969～979
6，Katoh O,Tauchi H,Kawaishi K,et al.Expression of the VEGF receptor gene,KDR,in hematopoietic cells and inhibitory effect of VEGF on apoptotic cell death caused by ionizing radiation.Cancer Res,1995,55:5687～5692
7，Katoh O,Takahashi T,Oguri T, et al. VEGF inhibits apoptotic death in hematopoietic cells after exposure to chemotherapeutic drugs by inducing MCL1 acting as an antiapoptotic factor. Cancer Res,1998,58:5565～5569
, 百拇医药
8，Ziegler B L,Valtieri M,Porada G A,et al.KDR receptor:A key marker defining hematopoietic stem cells.Science,1999,285:1533～1558
9，Perez-Atagde A R,Sallan S E,Tedrow U,et al.Spectrum of tumor angiogenesis in the bone marrow of children with ALL.Am J Pathol,1997,150:815～521
10，Ohta Y,Endo Y,Tanaka M,et al.Significance of VEGF messenger RNA expression in primary lung cancer.Clin Cancer Res,1996,2:1411～1416
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11，Joseph I,Nelson J B,Denmeade S R,et al.Androgens regulate VEGF content in normal and malignant prostatic tissue.Clin Cancer Res,1997,3:2507～2511
12，Leung D W,Cachianes G,Kuang W J,et al.VEGF is a secreted angiogenic mitogen.Science,1989,246:1306～1309
13，Bellamy W T,Richter L,Frutiger Y,et al.Expression of VEGF and its receptors in hematopoietic malignancies.Cancer Res,1999,59:728～733
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