VEGF及其與肺癌的關系作者：劉小芳,諸蘭艷作者單位：湖南長沙，中南大學湘雅二醫院呼吸內科（研究生，導師）【關鍵詞】VEGF；肺癌；表達調控肺癌在19世紀還是一種罕見的疾病。自20世紀以來，特別是20世紀下半葉后，肺癌的發病率和高死亡率呈逐年上升趨勢。最近幾年的研究表明，肺癌的發生、發展、轉移和預后與其血管生成有著密切的關系。有研究提示新生血管的形成與腫瘤細胞的無限增殖密切相關。近年發現許多新生血管因子，如VEGF（血管內皮生長因子）、堿性成纖維生長因子、纖維母細胞生長因子、轉化生長因子和血小板源性生長因子等，其中VEGF是目前發現的一種新的作用較強和特異的血管調節因子°VEGF（vascularpermeabilityfactor,VPF）又稱血管通透因子，對血管內皮細胞的增殖、基膜水解和血管構建的作用較強，且特異性高，是誘導腫瘤血管形成作用較強和特異的調節因子。本文就VEGF的結構及其受體，主要生物學功能，以及與肺癌的關系特做如下綜述。1VEGF的結構及分布VEGF是1989年由Ferrara等從垂體濾泡星狀細胞體外培養液中首先純化出來的，并發現具有促血管內皮細胞有絲分裂的活性［1］。與1983年Senger等［2］從腫瘤細胞發現的一種蛋白質，能引起小靜脈對血液中大分子物質通透性增高的血管通透因子，二者經蛋白質序列和基因分析證實其為同一基因，是由不同剪切方式產生的系列產物。人VEGF基因定位于第六對染色體的長臂上，長約14kb，由8個外顯子和7個內含子交替剪接構成。VEGF是一種糖蛋白，分子量在34?45KD之間，由兩個分子量為17?22KD的相同亞基，通過二硫鍵形成二聚體，且只有以二聚體的形式存在才具有活性。各單體本身則無生物學活性。已發現的VEGF家族成員有6個,分別是：VEGF-A、VEGF-B、VEGF-C、VEGF-D、VEGF-E和胎盤生長因子（PIGF）。VEGF廣泛分布于體內各組織，如腦垂體、腎臟、腎上腺、卵巢等。在個體胚胎發育過程中,VEGF可能參與胚胎體內血管的形成，在成人體內不但參與了正常血管形成過程，而且分布在沒有明顯的新生血管形成的部位如成年個體的心臟、腦組織、肺組織、腎臟及骨骼肌中。2VEGF的受體及生物學功能VEGF家族是一種高度特異的血管內皮有絲分裂原，通過與血管內皮細胞生長因子受體結合，引起一系列的信號轉導，釋放多種細胞因子，刺激血管（淋巴管）內皮細胞增殖和遷移［3］。促進新生血管及淋巴管生成，在腫瘤的生長和轉移中起重要作用，目前已發現的血管內皮生長因子受體（VEGFR）有3種：分別是VEGFR1（Flt-1）、VEGFR2（Flk-1/KDR）和Flt-4。屬于TPK受體超家族［4］。有含7個免疫球蛋白樣結構的胞外區，膜區及酪氨酸激酶區，均是跨膜受體，其共同特點是催化域內有酪氨酸激酶插入區，該酪氨酸激酶的活性通過受體和配體結合后而激活，由受體自身磷酸化而引起細胞內許多酶和其他反應。已證實人類［5］VEGF的受體為200KD含激酶插入區的KDR和180KD的兩種，均屬于酪氨酸酶受體家族第三型，其共同結構特點是：都含有一個由7個免疫球蛋白樣環組成的胞外區和一個短的跨膜區以及細胞內的酪氨酸激酶。其結構特點是胞內區段具有TPK活性區域，胞內區是與細胞內信號傳導相關的結構域，也是各種蛋白激酶的作用點和一些活性蛋白的結合區，當受體和細胞因子結合時，受體的TPK可被激活，即受體本身可介導信號傳遞。跨膜區功能是連接胞外區和胞內區將受體錨定于細胞膜，其構象的改變可能參與受體的信號傳導。VEGFR主要在內皮細胞上表達，當然在其他少數細胞上也有表達，如滋養層細胞、單核細胞和腎小球細胞上有VEGFR-1的表達，在造血干細胞和巨核細胞上有VEGFR-2的表達，在某些瘤細胞上也有VEGFR-1或VEGFR-2的表達。不同的VEGFR被VEGF活化后產生的效應不同，活化VEGFR-1缺陷的細胞上的VEGFR-2,可產生細胞增殖的效應，而活化VEGFR-2缺陷的細胞上的VEGFR-1,則產生細胞移行的效應，說明由VEGFR-1和VEGFR-2介導的信號傳導不同，但其機制尚不清楚。VEGF的主要生物學功能為：（1）選擇性增長血管內皮細胞有絲分裂，刺激內皮細胞增殖并促進血管形成；（2）升高血管尤其是微小血管的通透性，使血漿大分子外滲沉積在血管外的基質中，為腫瘤細胞的生長和新生毛細血管網的建立提供營養；（3）促進腫瘤的轉移，腫瘤的增殖和轉移依賴血管生成VEGF使血管內皮細胞分泌膠原酶和纖溶酶原，借以降解血管基底膜，同時，腫瘤組織內部新形成的微血管基膜不完善，這種性質使腫瘤易于進入血循環；（4）其他作用：VEGF可誘導上皮細胞間隙出現及開窗現象，可活化上皮細胞的胞質小泡及細胞器。VEGF直接刺激內皮細胞釋放蛋白水解酶，降解基質，釋放更多的VEGF，加速腫瘤的發展，細胞外蛋白酶又可激活細胞外基質的結合性VEGF的釋放。VEGF通過增加血管通透性使血漿蛋白包括纖維蛋白原釋放，形成纖維素網絡，為腫瘤生長、發展和轉移提供了良好的基質。淋巴內皮細胞的生長與血管內皮細胞相似，均要受VEGF等細胞因子的調控，VEGF同樣有可能促進腫瘤周圍淋巴管增生，從而加速淋巴道轉移；（5）VEGF可能抑制機體的免疫反應，促進惡性腫瘤的浸潤與轉移。3VEGF與肺癌的關系3.1VEGF在肺癌的生長、浸潤、轉移的作用腫瘤血管是腫瘤生長和浸潤、轉移的形態學基礎，不僅向腫瘤組織提供豐富的營養，也向腫瘤宿主輸出大量腫瘤細胞，導致腫瘤的擴散和轉移。肺癌的形成是一個非常復雜的過程，大體可分為兩個階段，即腫瘤細胞的克隆性增生階段及繼之而來的血管形成促進腫瘤持續生長的階段，它與某些基因的改變，細胞外基質及細胞液微環境的改變，多種細胞因子的正負調節如纖維母細胞生長因子（FGF）、轉化生長因子（TGF）、血小板源性生長因子（PDGF）和血管內皮生長因子（VEGF）等,其中VEGF被認為是促進血管形成的主要因素。它參與肺癌血管的再生，腫瘤的生長和轉移oVEGF和受體結合后，通過發揮以下作用而促進肺癌的發生和發展：（1）直接刺激肺血管內皮細胞分化增殖和遷移，促進血管的構建及生長。加快基底膜降解，誘導內皮細胞成窩，促進內皮細胞移動，這不僅有利于血管生成，還有利于癌細胞脫落進入肺血管或向鄰近纖維蛋白和結締組織基質擴散，為腫瘤的浸潤轉移創造條件。（2）提高血管通透性，是已知最強的血管滲透劑，比組胺作用大5萬倍，因此,VEGF可刺激血漿蛋白等外滲并沉積在細胞外基質，作為腫瘤基質和毛細血管形成的基礎。（3）改變細胞外基質oVEGF可促進內皮細胞表達血漿蛋白溶酶激活物（PA）及血漿纖溶酶原激活物抑制劑-1（PAI-1）以及誘導組織因子間質膠原酶和蛋白水解酶等在內皮細胞的表達，從而改變細胞外基質，誘導血管形成。（4）誘發惡性胸水（VEGF與受體結合后通過一系列信號傳導機制導致血管內皮細胞分裂增殖，同時增加血管通透性，使血漿蛋白外滲，為胸腔積液形成提供了合適的微環境。（5）腫瘤血管生成也有利于腫瘤細胞浸潤淋巴管，促進腫瘤向淋巴結轉移。（6）VEGF尚可通過抑制腫瘤宿主的免疫系統促進腫瘤轉移。3.2VEGF在肺癌組織中的表達及其表達調控Trape等［6］采用ELISA法定量研究，顯示肺癌患者血清VEGF水平顯著高于良性疾病及健康人（P0.001），以450ng/L為限，進而認為血清VEGF水平對肺癌具有診斷價值，但與組織類型和臨床分期無相關。而Matsuyama等用相同方法研究，發現血清VEGF水平隨臨床分期上升有很明顯升高（P0.0001），提示血清VEGF水平可用于推測病情進展情況。肺癌患者呼吸道VEGF含量變化關于這一方面的研究還較為有限。Ohta等用ELISA定量研究支氣管肺泡灌洗液（BALF）VEGF含量，發現肺癌患者病側及健側肺BALF的含量較良性肺疾病的含量高，單就健側肺比較，肺癌較良性肺疾病的升高更為明顯&=0.047）。血漿VEGF水平與性別、年齡、腫瘤所在部位、組織學類型無關。有研究表明［7］，肺癌組織中微血管密度255和VEGF陽性表達率51%明顯高于正常肺組織中微血管密度147和VEGF陽性表達率17%（P0.05）;肺鱗癌和腺癌中VEGF的陽性表達率與微血管密度比較差異無顯著性（P0.05），高、中、低分化肺癌組織中VEGF的陽性表達率分別為13%、58%和82%，三者比較差異有顯著性（P0.05）。Volm等［8］研究發現，無論是在體外培養的肺癌細胞中，還是在腫瘤細胞接種無胸腺裸鼠形成荷瘤裸鼠動物模型的腫瘤細胞中，抑或是在人體肺癌組織中均有VEGF的高表達。原位雜交顯示VEGFmRNA主要分布在腫瘤細胞中，而腫瘤細胞外缺乏VEGFmRNA,這提示VEGF是由腫瘤細胞產生的。免疫組化染色顯示VEGF在肺癌細胞和癌旁的新生血管內皮上都有明顯陽性，提示VEGF是通過旁分泌機制促進血管生成的。VEGF在肺癌的不同組織學類型中表達程度有明顯差異,即腺癌組織中VEGF表達度比鱗癌組織顯著增高［9］,VEGF的表達與肺癌的淋巴結和遠處轉移有密切聯系，VEGF表達陽性者，淋巴結和遠處轉移明顯增高。VEGF的表達與腫瘤的分化程度亦密切相關，低分化者的表達明顯高于高分化者。多數研究顯示VEGF的表達與肺癌的預后有明顯相關，高表達者預后較差。一般認為在肺癌組織中VEGF的表達與性別、年齡及腫瘤分期無明顯相關。VEGF抗體及VEGF受體試驗證明，VEGF抗體可抑制肺癌的發展，阻斷VEGF受體的活性，可抑制腫瘤的血管形成和發展。Brekken等［10］用抗人特異性VEGF抗體（2C3）治療裸鼠負荷肺癌，結果發現該抗體使裸鼠血管通透性下降，并劑量依賴性的抑制瘤體的生長。研究證明2C3選擇性抑制VEGF結合VEGFR22（flk21），從而抑制腫瘤細胞的生長、存活和血管重建。目前已構建多種VEGF抗體并進入臨床試驗，如rhuMAbVEGF，在針對晚期肺癌的II期臨床試驗中，聯合化療使病情進展減緩，生存期延長。與VEGFR相關的另一類藥物是VEGFR酪氨酸激酶抑制劑，能顯著抑制VEGF高表達腫瘤細胞株的生長，并阻斷胸水的形成。3.3抗VEGF治療肺癌研究進展血管內皮抑制素（endostatin）的體外實驗證明，其對接種Lewis肺癌小鼠有明顯的抑瘤作用。免疫組化表明內皮抑素能阻斷血管生成，并通過抑制血管生成使腫瘤處于休眠狀態，從而起到抗腫瘤作用。血管生成抑制劑有較好的特異性，劑量小，療效高，不良反應少，不易發生耐藥，目前已有近30種血管生成抑制劑分別進入I?III期臨床試驗。腫瘤生長與轉移是一個依賴于血管生成的過程，腫瘤血管形成是由腫瘤細胞和腫瘤浸潤炎癥細胞如巨噬細胞或肥大細胞產生的促血管形成因子所介導的。VEGF與其他生長因子不同，它的高親和力受體主要局限于內皮細胞，這決定它與腫瘤血管生成有密切關系。抑制VEGF,減少血管生成，切斷腫瘤血供是近年來治療肺癌的研究熱點。近5年來，隨著基因轉移技術的成熟，基因治療被廣泛應用于腫瘤治療中。目前抗腫瘤血管形成基因治療主要是通過以下三個途徑進行：（1）下調促血管形成因子的表達。（2）誘導抗血管形成因子的生長。（3）合成重組的可溶性受體，以競爭性抑制促血管形成因子與相應的血管內皮細胞受體結合。近年來，以下一些試驗表明，抗VEGF治療肺癌研究已取得了令人鼓舞的結果。野生型P53基因是一種抑癌基因，具有調節細胞增殖周期和誘導細胞程序性死亡等抑癌功能［11］，它的失活對腫瘤形成起重要作用°P53基因突變將激活VEGF表達，增加新生血管數量，促進腫瘤生長。Oshika等［12］采用單克隆抗體阻斷VEGF與VEGFR的結合，從而阻斷了VEGF導致的血管通透性的增加，并抑制腫瘤的生長。這表明，VEGF抗體抑制肺癌生長和轉移的作用不是直接抑制腫瘤細胞的生長，而是通過抑制腫瘤血管的形成來實現的。腫瘤血管形成被抑制后，腫瘤的營養來源和轉移通道被阻斷，可以到達治療腫瘤的目的。反義RNA是一類很小的轉錄彌散物，能與特異mRNA順序互補配對，從而阻斷mRNA翻譯成蛋白質oLeung等［