血管内皮生长因子与糖尿病肾病研究进展

魏晓燕 黄 平 浙江中医药大学 杭州 310053

目前认为，多种因素参与了糖尿病肾病（DN）的发生发展，血管内皮生长因子（VEGF）是近年来研究的一个热点。VEGF又称血管通透因子，是血管内皮细胞特异性的丝裂原，有促进内皮细胞增生迁移、增加内皮细胞通透性、改变细胞外基质、促进血管生成和维持等作用，与DN的发生发展密切相关。现就两者的研究进展综述如下。

1 VEGF及其受体概述

VEGF 家族包括 VEGF-A、VEGF-B、VEGF-C、VEGF-D、VEGF-E 和胎盘生长因子（PIGF），通常情况下VEGF即指VEGF-A。VEGF是一种与血管内皮细胞特异性结合的肝素结合型二聚体糖蛋白，分子量34～46KD。人基因位于染色体的 6p21.3，全长 28kb，其编码基因长14kb，由8个外显子和7个内含子构成。目前已知 6 种 VEGF 亚型：VEGF121、VEGF145、VEGF165、VEGF183、VEGF189及VEGF206。其生物学效应通过与相应受体（VEGFR）结合而实现。

VEGFR包括：VEGFR-1即fms-样酪氨酸激酶（Flt-1），VEGFR-2 即含激酶插入区受体（KDR）、VEGFR-3，以及神经纤毛蛋白-1（NRP-1）和神经纤毛蛋白-2（NRP-2）。另外，VEGFR-2 和 VEGFR-3 在鼠类中的同源产物分别是Flk-1和Flk-4。VEGFR-1是最早发现的受体，与VEGF结合可促进内皮细胞迁移，但对内皮增生无影响；VEGFR-2是主要功能受体，可诱导内皮细胞增生和血管生成，在结构上，VEGFR-1和VEGFR-2皆属于酪氨酸激酶型受体，由含7个免疫球蛋白样结构的细胞外区、跨膜区及胞内的酪氨酸激酶区组成；VEGFR-3位于5号染色体，编码1298个氨基酸。NRP-1与NRP-2属于非酪氨酸蛋白激酶家族，是VEGF165的特异性受体，表达于血管内皮细胞、神经元及某些肿瘤细胞。NRP-1单独存在时无生物学活性，但可促进VEGF165与VEGFR-2结合，且能增强VEGF165介导的趋化性；NRP-2还可增强VEGF145的作用，参与血管发育。

2 VEGF在正常肾脏中的表达及作用

在人类肾脏中，生理状态下VEGF的表达主要位于足细胞，集合管上皮细胞也可表达，而内皮细胞和系膜细胞则无表达。但在血管紧张素Ⅱ（AngⅡ）、胰岛素样生长因子（IGF-1）或其他生长因子刺激下系膜细胞也可以表达。另一方面，内皮细胞和系膜细胞上存在VEGFR。近年研究表明，足细胞也可表达VEGFR，其分泌的VEGF除了以旁分泌的方式作用于内皮细胞和基膜外，还以自分泌的方式作用于自身。

VEGF具有促进血管内皮细胞增殖、血管生成及维持的功能，在肾脏发育与血管生成尤其是肾小球形成中起着重要作用，是肾组织形成的基本因子，尤其是肾小球的形成。肾脏发育过程中，足细胞分泌的VEGF与内皮细胞表达的VEGFR-1结合，指导内皮细胞发育成肾小球。集合管上皮细胞分泌的VEGF与皮、髓质肾小管周毛细血管内皮细胞上的VEGFR结合，促使肾小管周毛细血管发生。

足细胞分泌的VEGF还可通过自分泌方式调节自身钙离子平衡，降低细胞毒性，提高存活率。足细胞附着于肾小球基底膜（GBM）外侧，与足突之间的裂孔隔膜共同构成肾小球滤过屏障的最外层。因此，VEGF对维持GBM的完整性及正常功能也有重要作用。另外，集合管上皮分泌的VEGF与肾小管周毛细血管的VEGFR结合，可能通过改变通透性，进而影响肾髓质的渗透压梯度。

3 VEGF与DN

阚春婷等[1]检测链脲佐菌素（STZ）诱导的DM大鼠，发现其肾皮质VEGF蛋白及mRNA表达均较正常组明显升高。Cha等[2]观察血肌酐低于176.8μmol/L的2型DM患者，发现血和尿中VEGF水平均随尿蛋白的增加而增加。而在DN晚期出现严重系膜硬化和弥漫性肾小球硬化时，VEGF表达明显下调或消失。因此，DN时肾脏VEGF的表达与其病情进展、蛋白尿程度及肾功能损害度等紧密关联。

3.1DN中VEGF的调控

3.1.1 缺氧与VEGF 缺氧是VEGF的最强刺激因子，周次利等[3]证明缺氧是引起VEGF表达上调的主要原因。高糖可直接致红细胞内血红蛋白糖化增加、2，3-二磷酸甘油酸（2，3-DPG）产生减少以及血红蛋白与氧的结合力增强，引起组织缺氧。王洁敏等[4]培养大鼠肾成纤维细胞（NRK细胞），发现缺氧条件下其VEGF蛋白含量明显升高，并呈剂量依赖性。但其具体作用机制目前尚不明确，可能是缺氧状态下VEGFmRNA自身稳定性的增加促进了VEGF的表达，也可能因为低氧诱导因子-1（HIF-1）的形成，它与VEGF基因5’上游区28个碱基对的促进子结合，促进VEGF转录增加。

3.1.2 高糖与VEGF 高糖可通过直接激活蛋白激酶C（PKC），使一定的转录因子磷酸化增加VEGF基因转录，从而增加肾小球系膜细胞VEGF的表达。实验发现，高糖培养介质中的大鼠系膜细胞可通过PKC依赖机制暂时增加VEGFmRNA表达和蛋白合成，且其表达程度跟血糖浓度呈正相关。而PKC抑制剂或下调剂则可阻断高糖引起的VEGF合成增加[2，5]。体外培养足突细胞也发现高糖可通过PKC、细胞外信号调节激酶（ERK）介导的PKC-ERK机制促进足突细胞VEGFmRNA及蛋白的表达[6]。Kim等[7]培养肾小管上皮细胞证实高糖可迅速上调VEGF表达，且对其可溶性受体Flt-1无任何影响。

3.1.3 晚期糖基化终末产物（AGEs）及其受体（RAGE）与VEGF DN中，高糖和氧化应激反应均可导致AGEs的蓄积，它在肾脏的沉积是DN病理改变的原因之一。在AGEs中培养系膜细胞，VEGFmRNA表达增加，VEGF蛋白产量也相应增多[6]。研究表明，AGEs促进VEGF表达依赖于ERK途径，AGEs通过ERK机制促进低氧诱导因子-1α（HIF-1α）的表达、积聚，进而激活HIF-1以促进VEGF的表达，同时AGEs与胰岛素对VEGFmRNA的表达有协同作用。

RAGE是AGEs的特异性受体，与其结合后，激活多种信号通路，诱导细胞功能紊乱。DN时AGEs增加，足细胞RAGE活力增强可引起VEGF表达增多。Wendt等[8]发现DM小鼠的足细胞RAGE表达增多时VEGF表达也增多；使用RAGE抑制剂阻断RAGE后，VEGF表达也降低。因此推测，RAGE可能促进了VEGF的表达增多。

3.1.4 AngⅡ与VEGF AngⅡ可通过激活AngⅠ和AngⅡ受体，增加二酰基甘油（DAG）水平，活化蛋白激酶β亚型促进VEGF基因表达，刺激肾小球系膜细胞合成和分泌VEGF。Kang等[9]发现AngⅡ能够刺激足细胞合成VEGF。另有1型DM大鼠的研究表明，实验第4周时VEGF、AngⅡ蛋白和mRNA表达均上调，第8周时其表达水平仍较正常组上调[10]。唐万欣等[11]将DN大鼠分为DN组、缬沙坦干预组和对照组，结果显示，缬沙坦干预组相对DN组而言，肾小球肥大较轻，尿白蛋白排泄也较少，同时，肾脏VEGF与Flk-1mRNA和蛋白表达虽有上调，但与DN组相比仍显著降低。说明AngⅡ受体拮抗剂缬沙坦能抑制VEGF及受体Flk-1的异常表达，减轻DN病变。AngⅡ能促进血管成熟与稳定，并维持血管的完整性，可增加毛细血管管径、重建基膜、促进内皮细胞增生与迁移，刺激新生血管出芽，可协同VEGF共同参与血管形成和维持。

总之，DN相关因素如高糖、缺氧、AGEs、RAGE、胰岛素、AngⅡ、机械牵拉等均可影响VEGF的表达。

3.2 DN与VEGF

3.2.1 VEGF与DN蛋白尿 蛋白尿是DN早期的主要症状之一。VEGF在蛋白尿形成中可能的作用机制：VEGF可直接引起血浆外渗，还可增强血管通透性，且其所致的通透性增加伴随着内皮细胞形态改变，如质膜囊泡和囊泡状小体的形成和聚集等；它们可能通过影响细胞信号转导、胞间转运（内吞或内饮作用）、组织因子的调节影响蛋白尿形成；VEGF还能诱导内皮细胞金属蛋白酶、间质胶原酶表达，增加纤溶酶原激活物、尿激酶型纤溶酶原激活物、组织型纤溶酶原激活物的表达和活性，使毛细血管基底膜蛋白分解，有利于蛋白滤过。

Hoshi等[12]研究高糖导致的足细胞损伤与蛋白尿、肾小球硬化的关系时，发现在DN最早期肾小球滤过率增加时就伴随着蛋白尿，而损伤的足细胞会大量释放胞内储存的VEGF，使肾小球滤过膜通透性增加，导致滤过率增高，最终导致蛋白尿的发生。叶仁群等[13]观察早期DN患者发现其血清VEGF及受体Flt-1的蛋白与24h尿蛋白水平呈正相关（P＜0.05），提示VEGF及受体Flt-1参与了微血管的病变，其异常的表达可能加重了微血管的渗漏和尿蛋白的漏出，从而导致肾的损伤。

3.2.2 VEGF与肾脏肥大及硬化 DN的特征性病理变化是肾小球、肾小管肥大和GBM增厚、肾动脉硬化以及肾间质纤维化。DN中，VEGF与系膜细胞表面的VEGFR结合，活化细胞内丝裂原活化蛋白激酶信号传递系统，可促进系膜细胞合成胶原，导致肾脏肥大。同时，VEGF还可改善肾小球毛细血管内皮功能，增加血管通透性，血浆中的蛋白、单核细胞、细胞因子和生长因子，如转化生长因子（TGF-β）等可从血浆中滤出，沉积于肾小球系膜区，刺激肾脏肥大，产生毒性反应，最终导致肾小球硬化。此外，VEGF还可导致肾小球内的单核巨噬细胞迁移/活性增加，系膜细胞活化，转化生长因子-β1产生增加，促进肾小球硬化。Senthil等[14]发现STZ诱导的1型DM大鼠和db/db自发性2型DM大鼠肾脏皮质中，VEGF的表达显著高于正常对照组，且VEGF明显诱导其远端肾小管上皮细胞肥大，同时促进蛋白合成。从而表明，VEGF介导了DN早期肾小球和肾小管的肥大。3.2.3 VEGF与新生血管的生成与维持 就目前所知，VEGF是选择性最强的血管内皮细胞促有丝分裂剂。另外，VEGF还可刺激内皮细胞产生NO，并使其浓度呈剂量依赖性增加，起到血管维持作用。Min[15]等对DN患者用计算机三维图像进行分析，发现肾小球有新生血管形成。Ichinose等[16]也发现2型DM db/db小鼠肾脏中存在内皮细胞数目增加及肾小球毛细血管生长。

4 展望

综上所述，肾脏微血管变化对进行性肾脏疾病的进程有着很大的影响，而VEGF在调节肾脏微血管变化中起了重要的作用，极有可能参与了DN复杂病理过程的某一环节。因此及早控制DM的一些相关因素，如高糖、缺氧等，或者针对性地对高表达的VEGF进行拮抗性干预均有望降低DN患者的VEGF水平，保护应激下的内皮细胞，刺激血管生成，稳定肾功能，修复肾脏病理改变，减少DN发生，减缓DN进展。关于VEGF的研究较多，但VEGF阻断药何时真正应用于临床治疗DN还不确定，如何发挥其抗VEGF的治疗作用，避免其过度抑制血管自我修复，及阻断VEGF途径后机体的代偿机制等还有待研究。目前，治疗DN的理想方法还在研究中，抗VEGF能否引领DN的治疗迈入一个新时代值得期待。

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