許金花 關 巍

胎盤生長因子(placental growth factor，PIGF)是血管內(nèi)皮生長因子(vascular endoth elial growth factor，VEGF)家族中的一員。PIGF不僅能夠促進血管內(nèi)皮細胞，尤其是微血管內(nèi)皮細胞的增殖，還具有誘導血管內(nèi)皮細胞的遷移和激活作用，并且可作為內(nèi)皮細胞生長因子的趨化因子來調(diào)節(jié)內(nèi)皮細胞的生長［1］。另外PIGF還具有促進單核細胞及內(nèi)皮細胞的游走、增加內(nèi)皮細胞通透性的作用。PIGF在肺內(nèi)主要由肺上皮細胞分泌［2］。近年來，有研究表明，PIGF與呼吸系統(tǒng)疾病如支氣管肺發(fā)育不良、慢性阻塞性肺疾病、肺間質(zhì)纖維化、肺癌等有關?，F(xiàn)對有關PIGF與呼吸疾病的研究進展進行綜述。

一、PIGF及其受體生物學特征

1.PIGF:PIGF最早于1991年由Maglione等［3］在人的胎盤cDNA文庫中分離純化出來，是一種具有分泌作用的同二聚體糖蛋白。PIGF基因定位于14q24q-31，其堿基序列與VEG基因具有高度同源性。PIGF的53%蛋白質(zhì)氨基酸組成與VEGF的相同，屬于VEGF家族中一員。根據(jù)PIGF編碼基因RNA不同的剪接方式，目前有4種異構體:即PIGF1、PIGF2、PIGF3、PIGF4。PIGF1是由Ⅰ～V、Ⅶ號外顯子編碼的。PIGF2是由Ⅰ～Ⅶ號外顯子編碼(第Ⅵ外顯子含有63bp)而成，故PIGF2與PIGF1的不同在于前者因第Ⅵ外顯子的存在而具有肝素的結(jié)合活性。PIGF3不但有PIGF1的6個外顯子，還在Ⅳ和V號外顯子之間、插有216bp的編碼序列。PIGF4除含有與PIGF3同樣序列外，還增加了PIGF2所具有的第Ⅵ外顯子，編碼肝素的結(jié)合區(qū)。PIGF1和PIGF3因為缺乏肝素的結(jié)合域外顯子，主要以彌漫的形式存在。PIGF2和PIGF4均有肝素的結(jié)合域，主要以膜結(jié)合的形式存在。研究表明，PIGF在很多組織中表達，包括心臟、肺、甲狀腺和骨骼肌中［4］。多種細胞可以產(chǎn)生PIGF，血管內(nèi)皮細胞在靜息狀態(tài)下釋放微量的PIGF，但是在激活狀態(tài)下會產(chǎn)生大量的PIGF調(diào)節(jié)VEGF-A依賴的血管形成過程。其他細胞包括平滑肌細胞、炎癥細胞、骨髓細胞、神經(jīng)元細胞、腫瘤細胞在激活或者應激狀態(tài)下也可產(chǎn)生大量PIGF［5-7］。

PIGF表達的調(diào)節(jié)因子主要包括氧含量和細胞因子。缺氧對于PIGF的基因表達具有組織依賴性。缺氧降低PIGF在滋養(yǎng)細胞中的表達，但是卻增加了其在培養(yǎng)的纖維原細胞中的表達［8］。另外PIGF mRNA在鼠的缺血性心肌細胞中的表達增高［9］。PIGF的表達受細胞因子調(diào)節(jié)，如表皮生長因子、轉(zhuǎn)化生長因子、IL-6［10］。彭文等［11］發(fā)現(xiàn)把IL-6加入原代培養(yǎng)的人早孕絨毛滋養(yǎng)層細胞中，滋養(yǎng)層細胞PIGF分泌會增加，還發(fā)現(xiàn)PIGF的分泌對IL-6具有時間和濃度依賴性。實驗發(fā)現(xiàn)，原代滋養(yǎng)細胞和體外合體化的滋養(yǎng)細胞均可表達VEGF(包括PIGF);滋養(yǎng)細胞在1%的缺氧環(huán)境下培養(yǎng)24 h，VEGF mRNA表達顯著升高，較氧濃度為21%的對照組高8倍，而PIGF則較對照組低73%;可見PIGF在滋養(yǎng)細胞缺氧條件下是下調(diào)的［13］。

2.PIGF受體:PIGF與其受體fms樣酪氨酸激酶受體-1(VEGFR-1/Flt-1)特異性結(jié)合，通過跨膜信號傳導發(fā)揮病理生理學作用。

PIGF的受體由酪氨酸激酶受體(fms-like tyrosine kinase，flt-1)和neuropilin-1(NP-1)受體組成。與PIGF具有特異性結(jié)合的細胞表面受體是VEGFR-1，即Flt-1，其以模性和可溶性兩種形式存在。該受體在多種細胞上有表達，例如血管內(nèi)皮細胞、滋養(yǎng)細胞、血管平滑肌細胞以及單核細胞。Fms樣酪氨酸激酶受體在胚胎發(fā)育階段對內(nèi)皮細胞分化、血管形成及維持血管穩(wěn)定發(fā)揮著重要的作用。循環(huán)中可溶性Fms樣酪氨酸激酶受體是Fms樣酪氨酸激酶受體基因的選擇性剪接而形成的，該受體在C端有一個獨特的、含有3個氨基酸的擴展區(qū);與血管內(nèi)皮生長因子、PIGF有高度親和力的結(jié)合。有研究表明可溶性Fms樣酪氨酸激酶受體有抗血管形成的特性，并能夠?qū)筆IGF、血管內(nèi)皮生長因子的生物學效應［12］。缺氧能夠增加滋養(yǎng)細胞表達的可溶性fms樣酪氨酸激酶受體。

二、胎盤生長因子與缺氧的關系

胎盤生長因子為缺氧誘導因子-1的靶基因，近來研究表明，內(nèi)皮素-1，血管內(nèi)皮生長因子及轉(zhuǎn)化生長因子、和促紅細胞生成素是缺氧性肺動脈高壓(hypoxic pulmonary hypertension，HPH)的重要致病因子，在缺氧誘導因子的介導下產(chǎn)生并發(fā)揮著相應的作用［14］。缺氧誘導因子-1(hypoxia inducible factor-1，HIF-1)是在缺氧條件下廣泛存在于哺乳動物以及人體的一種轉(zhuǎn)錄因子。HIF-1是目前發(fā)現(xiàn)的唯一特異的在缺氧狀態(tài)下發(fā)揮活性的轉(zhuǎn)錄因子。目前已確定的HIF-1靶基因有近50種，VEGF、促紅細胞生成素(erythropoietin，EPO)等，均依賴于 HIF-1的轉(zhuǎn)錄激活［15］。HIF-lα 就是通過誘導其下游缺氧反應基因的表達，廣泛參與組織細胞的缺氧反應和缺氧適應性反應，并在此過程中發(fā)揮核心作用［16］。HIF-lα表達與VEGF、微血管密度(microvessel density，MVD)呈正相關，胎盤與VEGF有協(xié)同作用，是HIF-l的下游缺氧反應基因中的一員，故胎盤生長因子參與了缺氧條件下的反應［17-18］。

三、PIGF與呼吸系統(tǒng)疾病

1.PIGF與肺組織發(fā)育:研究發(fā)現(xiàn)，在初生鼠肺中，PIGF的表達很高，出生后迅速下降，提示PIGF可能在鼠肺的發(fā)育、成熟過程中起了作用［2］。肺PIGF主要由肺上皮細胞產(chǎn)生，但PIGF卻可促進肺上皮細胞的凋亡。在體外培養(yǎng)鼠肺上皮細胞過程中發(fā)現(xiàn)，外源性的PIGF可以抑制肺泡上皮細胞的增殖，促進其凋亡［19］。通過檢測早產(chǎn)新生兒臍帶血中的PIGF表達水平，可以初步預測新生兒肺發(fā)育的好壞，PIGF越高，早產(chǎn)新生兒肺功能預后越差［20］。研究發(fā)現(xiàn)，早產(chǎn)新生兒使用機械通氣后，肺更容易發(fā)生支氣管肺發(fā)育不良(bronchopulmonary dysplasis，BPD)。利用體外培養(yǎng)人氣道上皮細胞發(fā)現(xiàn)，類似于機械通氣時的機械牽拉可以引起NO依賴的PIGF生成增加，進一步造成對肺上皮細胞的損害，這可以在一定程度上解釋早產(chǎn)兒使用機械通氣容易發(fā)生BPD的原因［21］。

2.PIGF與肺氣腫及慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD):肺氣腫是指終末細支氣管遠端的氣道彈性減退，過度膨脹充氣和肺容量增大并伴有氣道壁破壞。而氣道壁破壞主要由內(nèi)皮細胞凋亡引起。

通過對PIGF的轉(zhuǎn)基因小鼠的研究發(fā)現(xiàn)，過度表達PIGF，將引起肺上皮細胞的凋亡增加，造成VEGF生成減少，肺泡內(nèi)皮細胞凋亡增加，肺泡隔消失，最終導致小鼠肺氣腫［21］。后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)，給小鼠吸入二氧化鈦毫微顆粒后，可導致小鼠出現(xiàn)肺氣腫樣改變，在此研究過程中，PIGF也是異常升高的［22］。雖然上述兩種方法造成的肺氣腫都有 PIGF的升高，但其具體的機制不同。前者無炎癥細胞的參與，可能是由于PIGF導致內(nèi)皮細胞凋亡增加所致;后者有炎癥參與，PIGF可能通過PI3K及其他途徑，產(chǎn)生炎癥趨化因子，如單核細胞趨化因子-1，腫瘤壞死因子，IL-1β，使炎癥細胞聚集，造成肺內(nèi)炎癥反應、損害肺泡壁，最終壞死因子，IL-1β，使炎癥細胞聚集，造成肺內(nèi)炎癥反應、損害肺泡壁，最終形成肺氣腫樣改變［23］。

Cheng等［24］測定184例COPD患者、212例吸煙者、159例不吸煙者的血清PIGF及VEGF，發(fā)現(xiàn)COPD患者PIGF濃度高于吸煙者及不吸煙者，而血清VEGF濃度在COPD組與對照組是相同的。他們同時測定20例COPD患者及18例對照組肺泡灌洗液的PIGF，發(fā)現(xiàn)COPD患者的PIGF濃度高于對照組，并且與FEV1%呈反比，同時TNF-α和IL-8也是增加的，但COPD患者肺泡灌洗液的VEGF水平低于對照組。對體外培養(yǎng)的支氣管內(nèi)皮細胞的研究發(fā)現(xiàn)，前炎癥因子可誘導PIGF及VEGF蛋白表達，而應用PIGF、TNF-α和IL-8則降低VEGF表達，并且誘導細胞死亡。以上研究說明PIGF在COPD發(fā)病機制中起作用，并對VEGF具有抑制作用。

3.PIGF與肺間質(zhì)纖維化:異常的血管生成、重構可能是肺纖維化的始動因素。1963年Turner等［25］首先發(fā)現(xiàn)在廣泛性肺纖維化的患者肺中存在廣泛的新血管生成以及重構，相繼的研究表明肺部廣泛損傷以后肺部促血管生成因子會明顯升高［26］。采用博萊霉素誘導肺纖維化，在纖維化未形成之前促血管生成因子已經(jīng)升高，在早期拮抗促血管生成趨化因子或給予抑制血管生成趨化因子能夠顯著減輕血管新生、重構以及肺纖維化，并提示了異常失控的血管生成在肺纖維化形成中發(fā)揮著重要的作用。鄭敏輝等［27］在百草枯致肺纖維化的動物模型中也發(fā)現(xiàn)肺組織中PIGF mRNA表達明顯高于對照組。

肺纖維化的形成是由肺損傷后修復功能失調(diào)而引起的。早期表現(xiàn)為肺泡炎，肺內(nèi)大量的炎性細胞浸潤。在炎性細胞、血小板等分泌的致纖維化因子的作用下，最終導致肺纖維化的形成。肺部炎癥是肺纖維化的發(fā)生基礎，PIGF能夠促進血管生成因子增多，并能促進炎癥反應［28］。在細胞培養(yǎng)的實驗中顯示PIGF能使腫瘤壞死因子α、IL-1βmRNA的表達增強，并能夠提高IL-8、單核細胞炎性蛋白l β的水平。PIGF能通過Flt-1促進單核細胞趨化蛋白1及細胞間黏附分子的活化、遷移［29］。在小鼠實驗中用基因轉(zhuǎn)染方法，應用可溶性fms樣酪氨酸激酶受體阻斷血管內(nèi)皮生長因子/PIGF，可明顯減輕小鼠腹膜纖維變性以及博萊霉素導致肺纖維化的程度，并且明顯減低血漿PIGF水平、病變組織細胞間黏附分子以及單核細胞趨化蛋白mRNA的表達 ，以上提示PIGF可能參與了肺纖維化的進程，通過阻斷血管內(nèi)皮生長因子/PIGF，在對抗纖維化治療方面可能有效［30-31］。

4.PIGF與肺癌:在鼠腫瘤模型中PIGF-1和PIGF-2的穩(wěn)定表達可減少腫瘤微血管的密度和分支形成［26］。研究表明，人類胎盤生長因子的過度表達可對移植到鼠體內(nèi)的人類肺癌、結(jié)腸癌和腦部腫瘤細胞產(chǎn)生抑制作用，這對抗腫瘤治療有指導意義［31］。色素上皮衍生因子(pigment epithelium derived factor，PEDF)屬于絲氨酸蛋白酶抑制基因家族，是一種重要的內(nèi)源性血管生成抑制因子.有資料表明PIGF與PEDF在非小細胞肺癌(non-small cell lung cancer，NSCLC)中表達成副相關［30］。PIGF在肺部腫瘤中高度表達已成事實，PIGF是促進肺部腫瘤的發(fā)展尚是抑制肺部腫瘤的發(fā)展還有待進一步研究。

在對NSCLC的系列研究中發(fā)現(xiàn)，抑制其PIGF的生成，可以降低腫瘤細胞的活力［32］。在肺癌組織中，癌性組織相對于其周圍的正常組織，PIGF的含量明顯增高，且和腫瘤的分期和大小相關，提示可以把它作為判斷肺癌的預后因素的指標，因此PIGF將有可能作為一個治療靶點［33］。在胚胎干細胞衍生的腫瘤中，重組體PIGF通過VEGFR-1使腫瘤細胞生長速度加快［34］。以上的研究大多基于PIGF促進腫瘤血管生成上的功能。但也有學者提出，PIGF可以抑制腫瘤血管生成。PIGF過表達，形成PIGF/VEGF異二聚體，可以減少VEGF二聚體的生成，而 VEGF/PIGF異二聚體的促血管生成能力是很弱的，大概不到 VEGF二聚體的二十分之一，導致腫瘤血管數(shù)量減少，管腔增大，腫瘤生長停滯［35］。關于PIGF在腫瘤細胞血管生成方面的作用，尚存在諸多爭議。這種不同的結(jié)果，可能與不同的腫瘤微環(huán)境以及腫瘤發(fā)生、發(fā)展的早晚有關或者和PIGF的濃度有關。PIGF是促進肺部腫瘤的發(fā)展還是抑制肺部腫瘤的發(fā)展還有待進一步研究。

四、結(jié)語和展望

PIGF作為血管生成因子的一員，盡管已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)了數(shù)年，但是其作為血管生成因子的重要性卻長期被低估了。近年來，關于PIGF在血管生成方面的研究也在不斷拓展，隨著研究的深入，關于其在呼吸系統(tǒng)疾病、炎癥反應、傷口愈合、腫瘤方面所起的作用也逐漸成為熱點。

盡管目前的研究已取得很大進展，但尚存在爭議。PIGF發(fā)揮作用的機制比較復雜，其機理亦不明確，尚待后續(xù)研究進行合理解釋和科學的論證，將來在基礎研究或者臨床試驗的研究，將集中在PIGF介導的治療方法在增強或抑制血管發(fā)生的潛在功能上，并以此為各種疾病的治療和預防提供線索。

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