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编号:10292683
血管生成因子在脑血管畸形的表达
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     作者:袁葛 赵继宗

    单位:(首都医科大学附属北京天坛医院神经外科)

    关键词:血管内皮生长因子;碱性成纤维细胞生长因子;动静脉畸形;海绵状血管瘤

    首都医科大学学报000217 提要: 对实验组2种不同类型脑血管畸形〔脑动静脉畸形(AVMs)及海绵状血管瘤(CMs)〕标本、对照组正常脑组织血管标本、阳性对照组血管网状细胞瘤标本进行免疫组化染色,观察2种血管生成因子〔血管内皮生长因子(VEGF)和碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)〕在AVMs和CMs中的表达,按照血管同一部位着色强度将结果分为3级。结果发现:44例试验标本中VEGF表达均为阳性,VEGF在AVMs与CMs中的表达不同,存在显著性差异(P<0.01)。VEGF表达与AVMs经否术前栓塞、有无出血无关,与CMs有无出血有关(P<0.05)。提示血管生成因子在所有类型脑血管畸形都有表达,血管发生机制可能是广泛弥散激活,而与各种血管类型无关。
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    中图分类号: R651.1

    Expression of Angiogenic Factors

    in Cerebral Vascular Malformations

    Yuan Ge, Zhao Jizong

    (Depertment of Neurosurgery, Beijing Tiantan Hospital,Affiliate of Capital University of Medical Sciences)

    Abstract: To subject paraffin-processed specimens of 22 cases of arteriovenous malformations (AVMs) and 22 cases of cavernous malformations (CMs) to immunohistochemical staining. Two angiogenic factors were examined, i.e. vascular endothelial growth factor (VEGF) and basic fibroblast growth factor (bFGF). The results of immunostaining were analyzed by two observes blinded to the antibody and lesion type, and were evaluated in three classes. All 44 lesions were stained positive for VEGF, with the AVMs staining somewhat more intensely (P<0.01). 13 of 22 AVMs and 17 of 22 CMs demonstrated bFGF with different staining intense (P<0.01). The staining of VEGF in CMs had difference with lesions hemorrhaged or not (P<0.05). The results demonstrate that angiogenic growth factors are expressed in all types of cerebral vascular malformations. The pattern of expression suggests diffuse activation of angiogenesis without specific relation to individual vessel types.
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    Key words: vascular endothelial growth factor; basic fibroblast growth factor; arteriovenous malformations; cavernous malformations

    脑动静脉畸形(arteriovenous malformations, AVMs)和海绵状血管瘤(cavernous malformations, CMs)是脑血管畸形的2种主要类型。脑血管畸形并非肿瘤,但亦可以缓慢发展扩大。研究发现AVMs由成熟血管成分组成,而CMs具有未成熟血管特征[1]。近来研究证实,血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)和碱性成纤维细胞生长因子(basic fibroblast growth factor, bFGF)参与血管内皮细胞和其他血管壁成分的增生、迁移、粘着和通透,既可在生理过程中促进血管形成,又可在炎症、肿瘤、外伤等多种病理过程中促进血管形成[2,3]。国外已有个别研究报道发现VEGF与bFGF在脑血管畸形中有不同程度的表达。本研究通过免疫组化染色,观察与分析AVMs和CMs与血管生成因子表达的关系,探讨血管生成在脑血管畸形后天演变中的作用,探索脑血管畸形的发病机制。
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    1 材料和方法

    我院1996年9月至1997年12月AVMs组及CMs组标本各22例,均经手术和病理证实。22例AVMs中术前出血13例,癫痫发作5例,术前行栓塞治疗5例,所有病人均为初次手术。22例CMs中8例术前有癫痫发作,6例术前有小量出血。阴性对照组5例取材于因癫痫行颞叶切除或皮质造瘘术中相对正常的脑组织血管。阳性对照组5例经病理学检查证实为血管网状细胞瘤标本。

    bFGF兔IgG多克隆抗体、VEGF兔IgG多克隆抗体由美国Santa Cruz生物技术有限公司生产,免疫组化染色SpTM试剂盒由美国ZYMED公司生产。

    所有标本经10%中性甲醛固定(pH 7.5磷酸缓冲液配制),常规乙醇脱水,石蜡包埋,6 μm连续切片,封固于多聚赖氨酸玻片。

    常规组织学检查:行HE染色,观察标本的组织学特点。
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    生长因子(VEGF或bFGF)免疫组化染色:切片脱蜡入水。0.1%胃蛋白酶消化(37 ℃孵育30 min)。微波修复抗原(90 ℃,20 min,YMY 781A型医用微波炉)。3%过氧化氢室温孵育30 min,蒸馏水冲洗,0.01 mol/L PBS(pH 7.5)漂洗。分别滴加3%牛血清白蛋白(VEGF)或3%马血清(bFGF),室温封闭30 min。倾去血清,PBS漂洗,加一抗工作液VEGF(1∶50,1% BSA及0.1% Tween 20稀释)或等量兔IgG(空白对照),4 ℃孵育20 h,或加bFGF工作液(1∶100稀释),鼠IgG作空白对照。倾去一抗,PBS冲洗,滴加生物素标记的二抗工作液(1∶300),室温30 min(1% BSA-PBS稀释)(抗兔)。PBS漂洗,滴加辣根过氧化酶标记的链霉卵白素工作液(三抗,0.01 mol/L PBS配置),室温孵育60 min。PBS冲洗,DAB(对氨基联苯胺)显色,苏木精复染,脱水,透明,封片,观察。

    观察方法:对照相应的普通病理学切片,对免疫组化切片注意血管腔的内皮细胞层、AVMs的血管中层及外膜层、CMs的海绵间腔基质,以及血管周围的组织学特点与免疫染色情况,由2位与实验无关的病理科医生观察实验结果,按照同一部位血管着色强度,将结果分为3级:(-)无染色,(+)轻度染色,(2+)明显染色。
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    统计学处理采用SAS软件包,组间比较采用χ2检验。

    2 结果

    所有空白对照均无假阳性发现。5例正常脑组织血管标本中VEGF及bFGF未见表达。5例血管网织细胞瘤中VEGF、bFGF明显表达,位于血管全层及肿瘤细胞。

    VEGF和bFGF在AVMs和CMs中的表达:AVMs中2例VEGF呈(+)表达,位于内皮细胞下层、血管中层及外膜层;20例呈(2+)表达,位于血管全层及血管周围组织,且以内皮细胞下层表达最明显。CMs中13例VEGF呈(+)表达,位于内皮细胞及海绵间腔基质;9例呈(2+)表达,位于内皮细胞、内皮细胞下层、海绵间腔基质及病灶周围白质。AVMs中9例bFGF呈(-)表达;7例呈(+)表达,位于血管中层;6例呈(2+)表达,位于内皮细胞、血管中层及血管周围组织。CMs中5例bFGF呈(-)表达;17例呈(+)表达,位于内皮细胞及内皮细胞下层。VEGF在AVMs和CMs中表达有显著性差异(P<0.01),bFGF在AVMs和CMs中的表达无显著性差异(P>0.05)。
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    AVMs和CMs有无术前出血,AVMs经否术前栓塞有无术前癫痫对VEGF和bFGF表达的影响分别见表1、2、3。

    表1 术前出血情况对VEGF和bFGF表达的影响 组别

    VEGF

    bFGF

    +

    2+

    -

    +

    2+

    AVMs

    出血

, 百拇医药     1

    12

    5

    4

    4

    未出血

    1

    8

    4

    3

    2

    CMs

    出血

    1*
, 百拇医药
    5

    0

    6

    未出血

    12

    4

    5

    11

    *与未出血组比较P<0.05表2 AVMs术前栓塞情况对VEGF

    和bFGF表达的影响 项目

    VEGF

    bFGF

    +
, 百拇医药
    2+

    -

    +

    2+

    术前栓塞

    1

    4

    2

    1

    2

    术前未栓塞

    1

    16

    7
, 百拇医药
    6

    4

    表3 CMs术前癫痫情况对VEGF

    和bFGF表达的影响 项目

    VEGF

    bFGF

    +

    2+

    -

    +

    术前癫痫

    4

    4
, 百拇医药
    2

    6

    术前无癫痫

    9

    5

    3

    11

    3 讨论

    血管形成存在血管系发生和血管生成2种方式[4]。血管系发生是指胚胎发育过程中的新血管发生。一般认为,脑血管畸形是由于胚胎期脑血管胚芽发育异常而形成的畸形血管团。Strecter(1918年)将胚胎早期血管的发育分为5个不同时期,各个时期脑血管的发育障碍,决定血管畸形的类型和部位。血管生成是指由已经存在的毛细血管床血管发芽生长形成新血管。bFGF和VEGF是与血管生成关系最密切的血管生成因子。bFGF是一种多功能细胞生长因子,作用于靶细胞,并对它们产生促有丝分裂作用和趋化作用。bFGF生物学行为相当广泛,一个重要功能是通过介导内皮细胞和成纤维细胞的增生促进血管生成[5,6]。VEGF最初被称作血管通透因子,也是一种促血管发生因子,具有对内皮细胞高效特异的靶向特性[7,8]。VEGF和bFGF在胚胎发育期表达丰富,但在包括脑血管系统在内的大多数成熟血管没有表达[4]。本实验中也未见到VEGF在皮质造瘘术或因癫痫作颞叶切除术获取的正常脑组织血管标本中表达。
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    本实验发现,bFGF在多数AVMs和CMs有表达。在AVMs中主要位于血管中层、纤维细胞、血管周围组织血管内皮;在CMs中位于海绵间腔基质、内皮下层、内皮层。bFGF在所有病变类型的肌细胞和纤维细胞中轻度表达。与之相比,在对VEGF检测过程中我们发现VEGF在所有的AVMs中有表达,表达部位主要在AVMs内皮细胞下层和各种大小血管中层,VEGF还明显存在于血管外膜和病灶周围胶质变性的脑组织间质。在CMs中VEGF表达涉及海绵间腔基质和一些海绵腔的内皮细胞下层。另外在周围脑组织和病灶周围毛细血管VEGF染色也很明显,说明VEGF和bFGF可能都参与新血管的增生[9]。本组实验中还发现在一些CMs的海绵腔及病灶周围增生脑胶质中的小血管存在VEGF和bFGF的表达,而在一些海绵腔中没有表达,可能提示这些病变的不同部位生物学活性不同。进一步联系有无术前出血与血管生成因子表达发现,在CMs术前有出血的病变中,VEGF表达较无出血者程度高,而bFGF表达则无显著性差异,提示VEGF在近期生物学行为活跃的CMs病变中表达更为显著,这可能表明生物学行为活跃的CMs中新血管增生更为明显。另一方面也提示,VEGF可能在血管生成因子中与血管关系最为密切和特异。血管生成因子在AVMs中的表达与术前有无出血或近期栓塞与否没有明显差异,其表达不仅仅限于被推测为新生血管区域及病灶周围,在大多数血管中,同时显示VEGF和bFGF的存在。提示血管生成因子对于AVMs血管增生是一种弥散激活,单纯的血流动力学压力就可能引起这些血管生成因子在原有血管中的表达上调,从而介导动力学引起的形态学改变。另外,由于低氧对于VEGF表达上调是一种有力刺激,并可能作为起始信号,促发血管形成的一系列反应[10],推测AVMs中存在动静脉分流,产生局部性缺血,血管生成因子可能在动脉募集中发挥作用。进一步检验这一推测可以对于动静脉分流的实验动物模型进行实验。
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    参 考 文 献

    1,Awad L A, Robinson J R, Mohanty S, et al. Mixed vascular malformations of the brain: Clinical and pathogenetic considerations. Neurosurgery, 1993,33:179~188

    2,Pu L Q, Sniderman A D, Brassard R, et al. Enhanced revascularization of the ischemic limb by angiogenic therapy. Circulation, 1993,88:208~215

    3,Pierce G F, Tarpley J E, Yanagihara D, et al. Platelet-derived growth factor (BB homodimer), transforming growth factor β1, and basic fibroblast growth factor in dermal wound healing. AJP, 1992,140:1375~1388
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    4,Keep R F, Jones H C. Cortical microvessels during brain development: A morphometric sutdy in the rat. Microvasc Res, 1990,40:412~426

    5,Risau W. Angiogenic growth factors. Prog Growth Factor Res, 1990,2:71~79

    6,Folkman J, Shing Y. Angiogenesis(review). J Biol Chem, 1992,267(16):10931~10934

    7,Ferrara N, Henzel W J. Pituitary follicular cells secrete a novel heparin-binding growth factor specific for vascular endothelial cells. Biochem Biophys Res Commun, 1989,161:851~858
, 百拇医药
    8,Criscuolo G R, Lelkes P I, Rotrosen D, et al. Cytosolic calcium changes in endothelial cells induced by a protein product of human gliomas containing vascular permeability factor activity. J Neurosurg, 1989,71:884~891

    9,Ravindranath N, Little-Ihrig L, Phillips H S, et al. Vascular endothelial growth factor messenger ribonucleic acid expression in the primate ovary. Endocrinology, 1992,131(1):254~260

    10,Shweiki D, Itin A, soffer D, et al. Vascular endothelial growth factor induced by hypoxia may mediate hypoxia-initiated angiogenesis. Nature, 1992,359:843~845

    收稿日期:1999-03-11, 百拇医药