颅外动静脉畸形血管生成的研究进展

邹运 金云波 华晨 综述 林晓曦 审校

·综述·

颅外动静脉畸形血管生成的研究进展

邹运 金云波 华晨 综述 林晓曦 审校

【提要】 颅外动静脉畸形（Extracranial arteriovenous malformation，AVM）是一种动静脉异常沟通的血管畸形，AVM的发生发展机制尚未明确，目前认为血流动力学改变和体内激素水平升高可能在其中起着重要作用。众多研究发现，包括血管新生（Angiogenesis）和血管发生（Vasculogenesis）在内的血管生成也参与了AVM的发生和发展过程，并可能具有重要作用。本文对AVM发生发展过程中血管生成的研究进展进行综述。

颅外动静脉畸形 血管生成 血管新生 血管发生

颅外动静脉畸形（Extracranial arteriovenous malformation，AVM）又称蔓状血管瘤，是一种少见的先天性高流量血管畸形，主要表现为异常的动、静脉之间缺乏正常的毛细血管床，动、静脉血管直接沟通，形成众多微小的动静脉瘘，从而形成迂曲扩张的血管病灶［1］。AVM占颅外血管瘤和血管畸形的1.5%，好发于头面部及四肢，是血管畸形中危险最大且最难治愈的类型［2］。AVM多为散发，仅毛细血管畸形-动静脉畸形（Capillary malformation-arteriovenous malformation，CM-AVM）这一类型被证实为RASA1基因突变所致［3］。AVM多呈进行性发展，可发展成严重的出血、坏死、感染甚至心衰［4］。

AVM的发生发展机制尚未明确，目前认为血流动力学改变和体内激素水平升高都可能在其中起着重要作用［1］。众多研究发现，血管增生同样具有重要作用［5-7］。本文对此进行综述。

1 AVM发病中的血管生成

先天性AVM的发生被认为可能是胚胎发育阶段异常的血管新生导致的。在胚胎发育过程中，部分原始血管丛未能完全退化，残余微小瘘口，从而形成动、静脉的直接沟通［1，8］。Wautier等［9］认为，从AVM病灶内分离的内皮细胞在TNF-α、TGF-β、γ干扰素等细胞因子的诱导下，具有更强的增殖倾向和更少的凋亡率，同时存在原位致癌基因c-ets-1，表明AVM的内皮细胞可能存在先天固有的基因缺陷，这种缺陷可能是由于体细胞突变造成的。在胚胎发育的血管形成阶段，动脉和静脉的内皮细胞逐渐分化，形成各自不同的特征。动脉血管的内皮细胞表达跨膜配体肝配蛋白B2（ephrinB2），而静脉和毛细血管内皮细胞则表达ephrinB2的受体EphB4和转录因子Coup-TFⅡ［10］。其他的肝配蛋白及其受体，如ephrinB1 和EphB3也可在静脉或动脉中表达。在颅内AVM的小鼠模型中，敲除这些蛋白基因后，动脉和静脉分化即出现障碍，所以这些蛋白可能在内皮细胞分化中起着重要作用［10-11］。AVM病灶动、静脉直接沟通，其引流静脉中同时含有动、静脉内皮细胞，这种分化不足的血管新生可能是导致AVM发生的重要因素［12］。

此外，Notch4信号活跃表达也可促进动静脉瘘的形成［13］。Notch4信号过多表达，可促使瘘口附近的静脉内皮细胞仅表达Coup-TFⅡ而不表达EphB4，但却异常表达动脉特有的ephrinB2，导致静脉发生动脉化。使用强力霉素抑制Notch4信号48 h后，可明显缩小动静脉瘘口尺寸，并能使动脉化的内皮细胞恢复为正常静脉和毛细血管内皮细胞［13-14］，说明Notch4信号通路在AVM的发生发展中具有重要作用。

因此，AVM的发生源于异常的血管生成。包括内皮细胞的分化障碍及活跃的增殖特性，以及相关分子信号通路的异常表达等。另有观点认为，由于毛细血管前括约肌支配神经的缺失，导致毛细血管开放，引起毛细血管床的畸形，从而导致AVM的发生［15］。

2 AVM病情发展中的血管生成

AVM病灶具有逐步发展的倾向，病情发展的机制尚不明确，血流动力学改变和体内激素水平升高都可能在其中起着重要作用［1］。过快的血流经过瘘口流入静脉，会使静脉压增高，引流静脉扩张。高流量对血管壁的应力还会导致静脉的动脉化，进一步升高局部静脉压而使病灶血管增大。此外，过多的血流经过病灶瘘口分流，导致周围组织毛细血管灌注不足，从而形成“盗血”现象，在AVM病灶及周围形成低氧环境，可能诱导血管增生［16］。研究已证实了包括血管新生和血管生成在内的血管生成，在AVM病情发展中的具有重要作用。

2.1 AVM血管生成的病理学研究

AVM的病理学表现为由大口径动脉，薄壁静脉，高压力型静脉和变异小血管构成的血管床。其中的厚壁动脉为不规则管径，病变血管壁可见内弹性膜出现破坏和断裂；典型的高压力型静脉为血管壁弹性纤维和平滑肌形成编织样网络结构。早期，静脉管腔平滑肌层会反应性增厚；后期，由于高压力血流的原因，平滑肌被胶原纤维所取代，形成纤维性薄壁无弹力血管。

在AVM病理中，常伴随一些增多的小血管成分。这些小血管成分有些常见的模式类型。如在病灶周围存在散在的数量不等的小血管，管径约20～50 μm，显微血管壁有轻微的增厚并包含1～2层周细胞/平滑肌细胞，弹力纤维可缺如。或者类似于化脓性肉芽肿，由充盈的迂曲小血管聚集或成小叶状分布，血管内细长的内皮细胞富含嗜酸性细胞质，并可见散在的周细胞，以及胶原及黏蛋白基质［1］。Lu等［6］通过对Ⅱ期和Ⅲ期AVM病灶进行病理分析发现，病灶内血管密度和内皮细胞增殖程度明显高于正常组织，且Ⅲ期病灶内的血管密度明显高于Ⅱ期病灶（5.8%vs 1.3%，P=0.004）。因此，推测这些较正常组织增多的部分小血管可能为AVM的新生血管。

2.2 AVM血管生成的相关因子

很多血管生成因子都参与血管生成过程，主要的因子包括VEGF家族，Ang家族和HIF-1α等。VEGF家族可特异性作用于血管内皮，促进新生血管的生长。VEGF在正常组织内低表达，但是在AVM病灶内呈高表达［17-18］。Ang-1可与内皮细胞膜上的Tie-2受体特异性结合，促进血管内皮细胞生存，抑制凋亡，并维持血管的稳定性。而Ang-2则通过破坏血管稳定性以促进血管新生［19］。AVM组织内Ang-2高表达，提示其参与了畸形血管的发展［20］。

低氧诱导因子1α（Hypoxia-inducible factor 1α，HIF-1α）可在组织低氧微环境中表达水平反应性升高，由此促进了一系列基因转录，以调整细胞代谢和促进血管新生，适应低氧微环境［16］。AVM众多微小动静脉瘘的形成，使周围毛细血管灌注减少，出现缺氧症状，“盗血”现象导致病灶局部和周围组织缺少充足灌注，形成局部缺血环境。研究发现，AVM病灶内HIF-1α、SDF-1α、神经纤毛蛋白1（Neuropilin-1，NRP-1）和NRP-2等指标明显高于正常组织，且Ⅲ期AVM病灶明显高于Ⅱ期病灶。HIF-1α可通过上调VEGF的转录和SDF-1α的表达来促进血管内皮祖细胞丛骨髓的募集，内皮祖细胞被募集至缺氧部位，从而促使该部位血管发生（Vasculogenesis）［6］。此外，增加的血流也会通过病理性血流张力刺激VEGF的表达和内皮细胞的增殖［21］。

Hou等［22］发现，内皮糖蛋白（Endoglin，CD105）和 eNOS （Endothelial nitricoxide synthase）在颅外AVM的内皮细胞呈过表达，从而参与AVM的血管新生和血管重塑。CD105常被用在实体肿瘤血管内皮检测中。CD105能在增殖的血管内皮中表达，而不会在IH病灶、正常皮肤及皮下成熟血管内皮中表达，具有极好的新生血管内皮标志的特异性。同时，CD105更多地表达于高流量的病灶，这说明CD105与AVM流量程度的相关性。由此推测，CD105可被作为一个特异性标志物来鉴别AVM内皮细胞［23］。

2.3 血管生成在AVM中的重要意义

动静脉畸形过去被视为单纯的血管构筑异常导致的畸形，不像婴幼儿血管瘤（IH）具有明显的增殖倾向。但是，越来越多的研究表明，包括血管新生和血管发生在内的血管生成在AVM的发生发展中均有参与。一方面，血管生成的异常直接导致了AVM动静脉瘘的形成，随后由于低氧、血流应力改变，异常的内皮细胞特性，以及信号通路紊乱等原因，促使局部反应性的血管新生或血管发生。这些新出现的血管在缓解组织缺氧、防止组织坏死出血的同时，又可能进一步扩展病灶范围，从而导致AVM病程的不断发展。另一方面，许多具有特异性的细胞因子或分子参与了AVM血管生成过程，对血管生成深入的研究，有助于寻找特异性诊疗标记物或治疗靶点。

3 总结

血管生成在颅外动静脉畸形的发生发展中有着重要的作用，但目前的相关研究还不够深入，存在很多亟需阐明的问题。对血管生成机制更深入的研究将有助于揭示AVM的发生发展机制，进一步认识疾病本质。同时，通过对血管生成的研究，可以寻找到更多的作用靶点，为临床治疗提供新的思路和治疗手段。

［1］ Young AE，Mulliken JB.Arteriovenous malformations//Mulliken JB，ed.Vascular Birthmarks：Hemangiomas and Malformations ［M］.Philadelphia：Saunders，1988：228.

［2］ Kohout MP，Hansen M，Pribaz JJ，et al.Arteriovenous malformationsof the head and neck：natural history and management［J］.Plast Reconstr Surg，1998，102（3）：643-654.

［3］ Eerola I，Boon LM，Mulliken JB，et al.Capillary malformationarteriovenous malformation，a new clinical and genetic disorder caused by RASA1 mutations［J］.Am J Hum Genet，2003，73（6）：1240-1249.

［4］ Nassiri N，Cirillo-Penn NC，Thomas J.Evaluation and management of congenital peripheral arteriovenous malformations［J］.J Vasc Surg，2015，62（6）：1667-1676.

［5］ Meijer-Jorna LB，van der Loos CM，de Boer OJ，et al.Microvascular proliferation in congenital vascular malformations of skin and soft tissue［J］.J Clin Pathol，2007，60（7）：798-803.

［6］ Lu L，Bischoff J，Mulliken JB，et al.Increased endothelial progenitor cells and vasculogenic factors in higher-staged arteriovenous malformations［J］.Plast Reconstr Surg，2011，128（4）：260-269.

［7］ Redondo P，Martinez-Cuesta A，Quetglas EG，et al.Active angiogenesis in an extensive arteriovenous vascular malformation：a possible therapeutic target［J］？Arch Dermatol，2007，143（8）：1043-1045.

［8］ D'Alessio A，Moccia F，Li JH，et al.Angiogenesis and vasculogenesis in health and disease［J］.Biomed Res Int，2015，2015：126582.

［9］ Wautier MP，Boval B，ChappeyO，et al.Cultured endothelial cells from human arteriovenous malformations have defective growth regulation［J］.Blood，1999，94（6）：2020-2028.

［10］ Wang HU，Chen ZF，Anderson DJ.Molecular distinction and angiogenic interaction between embryonicarteriesand veins revealed byephrin-B2 and its receptor Eph-B4［J］.Cell，1998，93 （5）：741-753.

［11］Adams RH，Wilkinson GA，Weiss C，et al.Roles of ephrinB ligands and EphB receptors in cardiovascular development：Demarcation of arterial/venous domains，vascular morphogenesis，and sprouting angiogenesis［J］.Genes Dev，1999，13（3）：295-306.

［12］ Murphy PA，Kim TN，Lu G，et al.Notch4 normalization reduces blood vessel size in arteriovenous malformations［J］.Sci Transl Med，2012，4（117）：117ra8.

［13］ Carlson TR，Yan Y，Wu X，et al.Endothelial expression of constitutively active Notch4 elicitsreversible arteriovenous malformations in adult mice［J］.Proc Natl Acad Sci USA，2005，102（28）：9884-9889.

［14］ Kim YH，Hu H，Guevara-Gallardo S，et al.Artery and vein size is balancedby Notch and ephrin B2/EphB4 during angiogenesis ［J］.Development，2008，135（22）：3755-3764.

［15］Adegboyega PA，Qiu S.Hemangioma versus vascular malformation：presence of nerve bundle is a diagnostic clue for vascular malformation［J］.Arch Pathol Lab Med，2005，129（6）：772-775.

［16］ Zimna A，Kurpisz M.Hypoxia-inducible factor-1 in physiological and pathophysiological angiogenesis：applications and therapies ［J］.Biomed Res Int，2015，2015：549412.

［17］Meijer-Jorna LB，van der Loos CM，Teeling P，et al.Proliferation and maturation of microvessels in arteriovenous malformations--expression patterns of angiogenic and cell cycle-dependent factors［J］.J Cutan Pathol，2012，39（6）：610-620.

［18］ Sure U，Butz N，Schlegel J，et al.Endothelial proliferation，neoangiogenesis，and potential de novo generation of cerebrovascular malformations［J］.J Neurosurg，2001，94（6）：972-977.

［19］ Fiedler U，Augustin HG.Angiopoietins：a link between angiogenesis and inflammation［J］.Trends Immunol，2006，27（12）：552-558.

［20］ Hashimoto T，Lam T，Boudreau NJ，et al.Abnormal balance in the angiopoietin-tie2 system in human brain arteriovenous malformations［J］.Circ Res，2001，89（2）：111-113.

［21］ Sho E，Komatsu M，Sho M，et al.High flow drives vascular endothelialcellproliferation during flow-induced arterial remodeling associated with the expression of vascular endothelial growth factor［J］.Exp Mol Pathol，2003，75（1）：1-11.

［22］ Hou F，Dai Y，Dornhoffer JR，et al.Expression of endoglin （CD105）and endothelial nitric oxide synthase in head and neck arteriovenous malformations［J］.JAMA Otolaryngol Head Neck Surg，2013，139（3）：237-243.

［23］ Meijer-Jorna LB，van der Loos CM，de Boer OJ，et al.Microvascular proliferations in arteriovenous malformations relate to high-flow characteristics，inflammation，and previous therapeutic embolization of the lesion［J］.J Am Acad Dermatol，2013，68（4）：638-646.

Research Progress of Neovascularization in Extracranial Arteriovenous Malformation

ZOU Yun，JIN Yunbo，HUA Chen，LIN Xiaoxi.Department of Plastic and Reconstruction Surgery，Shanghai Ninth People's Hospital，Shanghai Jiaotong University School of Medicine，Shanghai200011，China.Corresponding author：LIN Xiaoxi
（E-mail：linxiaoxi@126.com）.

【Summary】 Extracranial arteriovenous malformations（AVMs）are considered an abnormal communication between feeding arteries and draining veins without intervening capillaries.Although hemodynamic change and the increase of hormone level are considered playing an important role in the occurrence and development of AVMs，neovascularization including angiogenesis and vasculogenesis also participate in the occurrence and development of AVMs demonstrated by many researches.In this paper，the research progress of neovascularization in extracranial arteriovenous malformation was reviewed.

Extracranial arteriovenous malformation；Neovascularization；Angiogenesis；Vasculogenesis

R622

B

1673－0364（2016）04－0256－03

10.3969/j.issn.1673-0364.2016.04.013

上海市卫生系统联合攻关重点项目（2013ZYJB0014）。

200011 上海市 上海交通大学医学院附属第九人民医院整复外科。

林晓曦（E-mail：linxiaoxi@126.com）。

（2016年3月7日；

2016年3月29日）