血管内皮生长因子家族与结肠癌关系的研究进展

李 璐 顾玉兰

常熟市第二人民医院（215500）

恶性肿瘤的发生发展是多因素、多阶段的复杂过程，其中肿瘤血管生成是肿瘤特别是实体瘤生长、浸润和转移的关键因素。血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）是目前已知的直接刺激血管内皮细胞增殖作用最强最特异的因子，具有调节血管及淋巴管的生理功能，还可动员骨髓中表达VEGFR-1和2的细胞来到肿瘤局部分泌多种细胞因子和蛋白酶，调节血管形成和基质重建[1]。目前在许多实体瘤都观察到VEGF表达增加，提示患者预后不良[2,3]。VEGF已广泛应用于胃癌、胰腺癌、鼻咽癌等恶性肿瘤研究领域中。本文就VEGF各家族成员与结肠癌关系的研究进展作一表述。

1 VEGF及其受体的结构

目前发现的VEGF家族有7个成员：VEGF-A、VEGF-B、VEGF-C、VEGF-D、VEGF-E、VEGF-F和胎盘生长因子（placenta growth factor，PIGF）[4]。它们都是分泌型二聚体糖蛋白，具有相似的氨基酸序列，人和动物体内的大脑、肾脏、肝脏、脾脏、胰腺和骨骼组织中广泛分布，并且含有特征性的8个半胧氨酸残基，与血小板源性生长因子（platelet derived growth factor，PDGF）具有结构同源性。VEGFR家族成员已发现5种：VEGFR-1 （Flt-1）、VEGFR-2（KDR/Flt-1）、VEGFR-3（Flt-4）、Npn-1（neuropillin-1）和Npn-2（neuropilin-2），前3种属于酪氨酸蛋白激酶受体（receptor tyrosine kinases，RTKS）超家族，后2种目前研究较少。

2 VEGF家族与结肠癌

2.1 VEGF-A

VEGF-A 即是以往所称的VEGF。它的基因位于染色体的P21，全长28kb，编码VEGF的基因长约14kb，由8个外显子和7个内含子组成[5]。VEGF-A 可由血管平滑肌细胞、巨噬细胞和肿瘤细胞等所分泌，VEGF-A 基因的表达受到氧张力的调控，缺氧可以导致VEGF-mRNA快速和持续地增加。VEGF-A是最主要的血管生成因子，主要与VEGFR-2结合，产生以下生物学作用：增加血管通透性、促进血管内皮细胞分裂增殖、抑制凋亡，诱导蛋白酶降解细胞外基质、改变细胞骨架和细胞间连接，促进细胞迁移[6,7]。VEGFR-1对VEGF-A亲和力高但促血管生成作用弱，可能扮演诱拐角色抑制血管过度生成。NBR没有胞内信号域，可能是辅助受体，特异的增加某些配体的亲和力和/或效应，阻断NBR-1能增加阻断VEGF的效果[8]。生理情况下，VEGF-A及其受体的表达水平均很低，且只有在内皮细胞才会有增殖效应，在肿瘤细胞和血管内皮细胞均有较高水平的表达，其表达量与肿瘤恶性程度呈正相关。

吕盈盈等[9]用半定量RT-PCR方法检测结肠癌肿瘤标本、癌旁组织、正常标本中VEGF各配体及VEGF受体表达，结果表明在VEGF家族成员中，VEGF-A与肿瘤的大小、Duke's分期相关，提高VEGF-A mRNA水平在结肠癌血管生成中起重要作用，说明其在血管内皮细胞增殖、发生和转移中起作用。Cascinu等[10]报道VEGF阳性的大肠癌患者复发率高达1/2，而VEGF阴性者复发率仅为11.7%，且复发者VEGF呈强阳性。由此可见，在临床治疗中，血清VEGF水平对预测肿瘤的生长、侵袭和转移，具有很重要的指导意义。一个包括91个健康志愿者和614个结肠癌术后患者的队列研究发现，把VEGF值 465pg/mL为分界点，高于该水平者的生存期明显缩短了。EGFR和VEGF在结肠癌的靶向治疗中是最有希望的两个因子，抑制EGFR或VEGF的化疗药的I期和Ⅱ1期临床试验，在临床效果上，均表现良好。

2.2 VEGF-B

VEGF-B又称相关因子（VRF），VEGF-B的基因位于染色体11q13上，全长4kb。目前发现了两个不同的转录子都产生于编码VEGF-B mRNA两种不同剪接方式，VEGF-B主要通过其与受体VEGFR-1结合发挥促进血管内皮生长和迁移作用，从而促进肿瘤的生长与转移。二者与大肠癌的淋巴浸润和淋巴结转移密切相关。

2.3 VEGF-C

又称VEGF相关蛋白（VRP），VEGF-C基因位于染色体4q34。VEGF-C通过与VEGFR-2 结合促进血管的生成，在体内具有很强的血管生成作用，在发育的胚胎中能促进血管进行分化生长。通过与VEGFR-3 的结合促进淋巴管的生成，可选择性地诱导淋巴管的增生，并参与间质液的引流，调节免疫功能，与感染和肿瘤转移有关。它的独特功能还表现在调节淋巴内皮中，在调节其它几类内皮通透性及血管生成方面与VEGF有相同的作用。目前对VEGF-C的普遍认识是，可增加肿瘤淋巴结转移机制，通过激活淋巴管内皮，刺激淋巴管增生或扩张，这些新生或扩张的淋巴管，增加了肿瘤细胞的淋巴转移机会。同时，激活的淋巴管内皮细胞可能分泌某些细胞因子，对肿瘤细胞的定向迁移产生趋化作用[11]。

刘锐等[12]在大鼠皮下注射VEGF-C后，利用流式细胞术检测外周血单个核细胞中的淋巴管内皮细胞数目显著增多，证实了VEGF-C有促进淋巴管内皮细胞 的趋化作用。并且还发现癌组织中VEGFR-3的表达也增高，从而推测VEGF-C通过作用于受体VEGFR-3促进新生淋巴管的形成。Hirakawa等[13]在研究VEGF-C转发基因鼠的实验中发现其肿瘤的哨兵淋巴结内部的淋巴网扩张，且与肿瘤向远处转移有关。王璟璐等[14]发现结肠癌癌组织中微淋巴管密度（LMVD）与癌的浸润深度、有否淋巴结转移以及Dukes分期密切相关，并且发现淋巴管密度的增加与VEGF-C的增加显著相关。Noda等[15]、李光明等[16]也在研究中发现VEGF-C阳性组中的LMVD显著高于阴性组，阳性组的预后较差，说明大肠癌中VEGF-C的表达与LMVD存在相关性，VEGF-C的过表达可促进淋巴管的生成，导致肿瘤的淋巴道转移。证实了我们在临床中可以把VEGF-C作为大肠癌的独立预后因子。李焱等[17]的实验同样证实有淋巴结转移情况的，其VEGF-C 表达也较多，这与国内外研究结果都很相似。阻断VEGFR-3介导的信号传导途径，可有效抑制肿瘤淋巴管生成和淋巴结转移。

2.4 VEGF-D

VEGF-D mRNA在成人的心脏、肺、骨骼肌、结肠、和小腺体表达丰富[18]。VEGF-D是目前比较明确的淋巴管生成因子之一，与VEGF-C的结构相似，与VEGFR-3结合后VEGFR-3发生磷酸化，激活多条细胞内信号传导通路，淋巴管内皮细胞发生增殖、分化、迁移，在细胞外基质成分及淋巴管内皮细胞的周细胞环境下形成新生淋巴管，然后肿瘤细胞通过黏附、迁移等过程侵人毛细淋巴管，逐级在淋巴系统内播散。同时激活的淋巴管内皮细胞可能分泌某些细胞因子，对肿瘤细胞的定向迁移产生趋化作用[19]。这些就为肿瘤的淋巴道转移增加了机会。

许多学者致力于研究VEGF-D/VEGFR-3信号传导途径以了解淋巴系统的功能以及开展新的抗淋巴管生成治疗。施华球等[20]在结直肠癌的研究中发现VEGF-D、VEGFR3与D2-40蛋白表达与结直肠癌的分化程度、Dukes分期及淋巴结转移密切相关，从而提示这3种蛋白可能参与肿瘤的分化及淋巴道转移并具有协同作用。

2.5 VEGF-E和VEGF-F

VEGF-E又称病毒Orf VEGF，从羊口疮病毒染色体组被分离出来，相对分子质量为20×103，与VEGFR-1结合，与VEGF-A165的生物学作用和效能相似。VEGF-F又称蛇毒VEGFs，其机制不明，报道甚少。

2.6 胎盘生长因子

于1991年由Magline等从人的胎盘cDNA文库中分离纯化而得，基因定位于14q24～q31，其碱基序列与血管内生长因子VEGF基因有高度同源型。PIGF的同型及异型二聚体与VEGFR-1和Nrp-1结合。PIGF能增加VEGF的活性，与VEGF的作用相比，PIGF刺激产生的新血管具有正常的特性而无异常的改变，这些新血管不会引起水肿和低血压等副反应。而它的过表达能导致表皮血管在数量、分支和大小的持续增加，并能增加血管的通透性。多个研究小组报道了PIGF在各种实体瘤中的表达上调，从而导致肿瘤生长的增快和血管的存活。VEGFR-1可被PIGF或VEGF激活，诱导各种基因表达，而这种联合作用增加了VEGF诱导的血管新生。

VEGF家族成员是近年来被认为在调节肿瘤血管生成中起重要作用的因子，临床治疗中的应用亦受到越来越多的关注。以肿瘤血管形成为靶点的抗肿瘤治疗已成为近年来研究的热点，可以不同程度地改善患者的生存质量，甚至能明显延长其生存期。但就目前临床使用来看，大多数患者用药后客观有效率有限，尚缺乏可靠的疗效评价指标，缺乏特异性强的分子或细胞水平的生物标志物。目前研究最多的为VEGF-A和VEGF-C，VEGF家族中的部分成员的特性，如作用机制、信号传导等仍然不十分清楚。对其作用机制的深入研究，将有助于对高选择性的具有良好药物动力学性质药物的研发。抗血管生成治疗的毒副作用也不容忽视，在临床用过程中应加以有效预防。在未来的一段时间，VEGF家族成员仍将是多个学科研究的热点问题之一。

[1]Robert R Jr.Vascular endothelial growth factor(VEGF)signaling in tumor progression[J].Crit Rev Oncol Hematol,2007,62(3)：179-213.

[2]Jenab-Wolcott J,Giantonio BJ.Bevacizumab：Current indications and future development for management of solid tumors[J].Expert Opin Biol Ther,2009,9(4)：507.

[3]Jain RK,Duda DG,Clark JW,et a1.Lessons from phase III clinical trials on anti-VEGF therapy for cancer[J].Nat Clin Pract Oncol,2006,3(1)：24-40.

[4]Ribatti D.The crucial role of vascular permeability factor vascular endothelial growth factor in angiogenesis：a historical review[J].Br J Haematol,2005,128(3)：303-309.

[5]Yla-hertuala S,Martin JF.Cardio vascular gene therapy[J].Lancet,2000,355(91/99)：213-222.

[6]Nngy JA,Benjamin L,Zeng H,el a1.Vascular permeability,vascuIar hyperpermeability and angiogenesis[J].Angiogenesis,2008,11(2)：109-119.

[7]Hicklin DJ,Ellis LM.Role of the vascular endothelial growth factor pathway in tumor and angiogenesis[J].J Clin Oncol,2005,23(5)：1011.

[8]Pan Q,Chanthery Y,Liang WC,et al.Blocking neuropilin-1 function has additive effect with anti-WEGF to inhibit tumor[J].Cancer Cell,2007,11(1)：53.

[9]吕盈盈,钱家鸣,顾建刚等.结肠癌血管生成相关因子的表达及其意义的研究[J].临床消化病杂志,2006,18(1)：30-34.

[10]Cascinu S,Staccioli MP,Gasparina G,et al .Expression of vascular endothelial growth factor Can predict event free survival in stage II colon cancer[ J].Clin Cancer Res,2000,6(7)：2803.

[11]Yonemura Y,Fushida S,Bando E,et a1.Lymph angiogenesis and the vascular endothelial growth factor receptor(VEGF)-3 in gastric cancer[J].Eur J Cancer,2001,37(7)：918-923.

[12]刘锐,谭玉珍,王海杰等.胞因子对淋巴管内皮祖细胞的趋化和动员作用[J].解剖学报,2008,39(1)：45-49.

[13]Hirakawa S,Brown SF,Kodama S,et a1.VEGF-C induced in lmphangio genesis in sentinel lymph nodes promotes tumor metastasis to distant sithes[J].Blood,2007,109(3)：1010-1017.

[14]王璟璐,邢丽娜.VEGF-C和VEGFR-3 在人结肠癌组织中的表达及意义[J].中国肿瘤临床,2008,35(16)：910-913.

[15]Noda E,Maeda K,Inoue T,et a1.Predictive value of Vascular endothelial growth factor-C expression for local recurrence of rectal carcinoma[J].Oncol Rep,2007,17(6)：1327-1331.

[16]李光明,范跃祖.大肠癌组织中VEGF-C表达与淋巴管生成及临床意义[J].肿瘤学杂志,2008,14(4)：277-279.

[17]李焱,张涛,高辉等.MTAl和VEGF-C在结肠癌组织中的表达及其与淋巴结转移的关系[J].现代医学,2009,37(6)：401-404.

[18]Yla-hertuala S,Martin JF.Cardioascular gene therapy[J].Lancet,2000 ,355(91/99)：213-222.

[19]Yonemura Y,Fushida S,Bando E,et a1.Lymphangiogenesis and the vascular endothelial growth factor receptor-3 in gastric cancer[J].Eur J Cancer,2001,37(7)：918-923.

[20]施华球,鄢俊,王祥财.VEGF-D及其受体在结直肠癌中的表达及与淋巴管生成的关系[J].山东医药,2010,50(1)：38-39.