血管内皮生长因子及其受体在缺氧缺血性脑损伤的作用研究

2015-03-22龙建飞张秋霞

世界中医药 2015年4期

关键词：胶质脑缺血内皮细胞

龙建飞张秋霞王蕾赵晖

(首都医科大学中医药学院，北京，100069)

血管内皮生长因子及其受体在缺氧缺血性脑损伤的作用研究

龙建飞张秋霞王蕾赵晖

(首都医科大学中医药学院，北京，100069)

血管内皮生长因子(Vascular Endothelial Growth Factor，VEGF)是一种特异性的促血管内皮细胞生长因子。脑缺氧缺血后，VEGF及其受体可促进血管新生、神经发生，保护神经元、刺激星型胶质细胞增殖。本文就VEGF及其受体在缺氧缺血性脑损伤中的作用研究进行综述。

VEGF；神经保护；血管新生；神经发生

VEGF是senge[1]等从肿瘤细胞中首次分离出来并命名为血管通透因子(Vascular Permeability Factor,VPF)，后来Ferrara[2]等发现其为特异性的内皮细胞有丝分裂原而被改名为血管内皮生长因子(Vascular Endothelial Growth Factor，VEGF)。

VEGF受体(VEGFR)主要有3种酪氨酸激酶样受体：VEGFR-1、VEGFR-2、VEGFR-3。VEGFR-1、VEGFR-2主要存在于血管内皮细胞，VEGFR-3主要存在于淋巴管内皮细胞。

1 VEGF及其受体对血脑屏障的影响

在缺血急性期VEGF可通过抑制内皮细胞紧密连接蛋白的表达，影响和破坏紧密连接的结构和功能，使细胞间连接开放增加[3]。局灶性脑缺血大鼠缺血1 h，静脉注射VEGF(165)可增强内皮细胞中囊泡、细胞器、囊状结构的活性，使内皮细胞囊泡之间、囊泡与胞膜之间的相互作用形成一些“小窗”，有利于血浆纤维蛋白原、血管收缩因子和凝血因子等大分子物质从血管外渗进入细胞质，诱导血管通透性的增强，增加血脑屏障渗漏，加重组织水肿；经纹状体微泵渗透VEGF可调节小鼠脑缺血12h皮层基质金属蛋白酶9(metalloproteinase-9，MMP-9)的活性，分解细胞外基质，增强血脑屏障通透性[4]。而在缺血48 h后静脉注射VEGF(165)，能显著增强脑微血管灌流并促进神经功能恢复[5]。

2 VEGF及其受体对缺氧缺血神经元的保护

VEGF可通过其特异性受体激活磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K)信号途径，诱导Kv1.2酪氨酸残基磷酸化，增加钙离子内流，活化磷脂酶C，提高细胞内磷酸肌醇水平，促进神经细胞存活[6]。

侧脑室给药VEGF可增加脑缺血90min再灌注1～3 d大鼠海马齿状回新生神经元存活[7]。大鼠短暂性大脑中动脉闭塞后，侧脑室注入VEGF165能显著减少皮质区梗死面积，快速上调MAP-2表达，促进轴突生长和成熟，增加新生神经元突起的长度和数目[8]。VEGF可介导PI3K/Akt通路发挥神经保护作用[9]。表达人VEGF165的C57BL/6转基因小鼠大脑中动脉栓塞90 min后，磷酸化蛋白激酶B(Phospho-Akt，pAkt)和蛋白激酶-1/-2(extracellular regulated protein kinases，ERK-1/-2)上调；磷酸化的丝裂原活化蛋白kinase/p38和c-Jun氨基末端激酶(JNK)-1/-2水平降低，与此同时缺血诱导的神经元型一氧化氮合酶的表达减少[9]。

3 VEGF及其受体对缺氧缺血脑组织星形胶质细胞的影响

VEGF不仅在急性脑缺血中风患者灰质星形胶质细胞表达，而且在胶质“瘢痕”边缘区的纤维型星形胶质细胞及其周围表达[10]。反应型星形胶质细胞在缺血海马区域表达VEGFR-1和VEGFR-2[11]。表明VEGF与其受体参与了脑缺血再灌注大鼠海马胶质细胞反应。在新生大鼠缺血缺氧急性期，侧脑室VEGF-A、VEGF-C表达会出现短时间上调，VEGF-A可刺激侧脑室下区神经胶质祖细胞分化为星形胶质细胞，并通过VEGFR-1介导星形胶质细胞的增殖[12]。脑损伤后，经纹状体输注抑制VEGFR-1抗体能显著降低星形胶质细胞有丝分裂，抑制瘢痕的形成，减少海马星形胶质细胞生长因子、睫状神经营养因子(Ciliary Neurotrophic Factor，CNTF)、碱性成纤维细胞生长因子(Basic Fibroblast Growth Factor，bFGF)表达[13]。

4 VEGF及其受体对缺氧缺血脑组织血管新生的影响

脑缺氧缺血后血管新生是在原有血管基础上通过血管内皮细胞增殖、芽生、血管分裂、分支而形成新的毛细血管网的过程[14]。血管新生一般包括3个阶段：1)内皮细胞激活，血管内皮通透性增加，基膜溶解，细胞外基质降解、重塑；2)内皮细胞增殖、迁移；3)血管壁和管腔的形成、再塑，内皮细胞分化成熟，新生血管网络形成[15]。VEGF可促进内皮细胞增殖，诱导血管新生[7]。

中动脉栓塞大鼠PECAM-1和Ki672(内皮细胞增生的标志物)阳性细胞明显增加的同时VEGF表达增强。大鼠脑缺血1 d，海马齿状回的VEGFmRNA表达增加，缺血后9 d，海马齿状回血管密度增强[16]。鼻腔给药VEGF，中动脉栓塞14 d大鼠缺血周边区域第八因子(vWF)以及BrdU+/VWF+阳性细胞数增多[17]；局灶性脑缺血大鼠脑室输注VEGF后，缺血半暗带纹状体vWF表达持续增加至缺血28 d。VEGF受体可调控缺血损伤后血管新生[18]。阻断VEGFR-2后，脑损伤小鼠损伤程度增加，神经细胞死亡，新生细胞数量减少，毛细血管密度降低[13]。缺乏VEGFR-1或者VEGFR-1酪氨酸激酶(TK)域的转基因C57BL/6J小鼠脑缺血后，其梗死灶周围CD31阳性细胞减少。

VEGF/VEGFR/HIF-1α系统是调节血管新生的主要通路之一。缺氧缺血后，缺氧诱导因子(HIF-1α)可诱导VEGF等靶基因的表达，增加VEGF在神经元和内皮细胞的表达[19]，促进血管内皮细胞增生，诱导新生血管的形成，改善缺血区微血管供应和侧支循环[20]。

5 VEGF及其受体对缺氧缺血脑组织神经发生的影响

5.1 VEGF促进神经前体细胞增殖研究表明侧脑室输注VEGF可增加脑缺血新生神经元数量，减小梗死面积，减少凋亡细胞数，促进神经功能的恢复[8]。缺血再灌注第7天，大鼠梗死区侧脑室下区背外侧表达VEGFR-3的新生细胞数量明显增多[21]。体外实验表明，VEGF可增加缺氧条件下培养的大鼠脑皮层神经细胞数量[22]。

VEGF经侧脑室注射给药，脑缺血1周大鼠SVZ和DG区新生细胞明显增多，海马齿状回颗粒下层区域(SGZ)处于迁移状态的新生细胞表达VEGFR-2[22]。大鼠基因敲除VEGF-B后，VEGF-B脑室给药，SVZ和SGZ区BrdU阳性细胞数增多，表明VEGF-B可促进SGZ和SVZ区域新生细胞增殖[23]。

5.2 VEGF促进神经前体细胞迁移脑缺血损伤后VEGF能促进SGZ和SVZ区神经祖细胞迁移[7]。C57BL/6VEGF转基因(TG)小鼠局灶性脑缺血后可持续高表达VEGF，脑缺血7 d后，处于迁移状态的神经前体细胞表达增多，呈链状从SVZ出发，沿胼胝体进入梗死皮质周边地区，表明VEGF可促进神经前体细胞的迁移[24]。

多聚唾液酸神经细胞黏附因子(polysialylated neural cell adhesionmolecule，PSA-NCAM)是一种介导细胞黏附和识别的糖蛋白，主要在齿状回颗粒细胞的胞体和树突表达，直接反映神经干细胞的迁移能力。大鼠脑缺血再灌注7～10 d VEGFR-3+/PSA-NCAM+在新生细胞中的表达比在成熟神经元中的表达强[25]。

5.3 VEGF促进促进神经前体细胞分化 VEGF基因导入中动脉栓塞30 min的成年大鼠脑内，结果显示高表达VEGF在促进SVZ神经前体细胞增殖的同时，也能促进纹状体和皮质神经元成熟和分化，它们主要分化为γ-氨基丁酸能神经元，少数分化为胆碱能神经元[26]。

综上所述，脑缺血缺氧可激活成年哺乳动物脑内VEGF的表达，VEGF及其受体能诱导血管新生及神经发生，促进神经功能的恢复。进一步研究VEGF及其相关分子对血管新生以及神经发生的调控机制，寻找能调控VEGF的药物及其有效成分对脑缺血治疗具有重要作用。

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(2014-04-03收稿责任编辑：徐颖)

Study on Vascular Endothelial Growth Factor and Its Receptors on Hypoxic-Ischemic Cerebral Injury

Long Jianfei, Zhang Qiuxia, Wang Lei, Zhao Hui

(SchoolofTraditionalChineseMedicine，CapitalMedicalUniversity,Beijing100069，China)

Vascular endothelial growth factor(VEGF) is a specific growth factor which promotes the vascular endothelial growth. After hypoxic-ischemic brain injury, VEGF has the capable of promoting angiogenesis and neurogenesis, protecting the neurons, and stimulating the proliferation of astrocytes. This paper reviewed the role of VEGF and its receptors in hypoxic-ischemic brain injury.

VEGF; Neuroprotection；Angiogenesis; Neurogenesis