史剛剛 甘建琛

血管生成負反饋調(diào)節(jié)因子Vasohibin家族研究進展

史剛剛 甘建琛△

血管生成依賴于血管生成刺激因子和抑制因子之間的平衡。Vasohibin家族作為新近發(fā)現(xiàn)的血管生成調(diào)節(jié)因子，參與多種病理生理過程。其中Vasohibin-1是迄今為止發(fā)現(xiàn)的唯一以負反饋為作用機制調(diào)節(jié)血管生成的因子，可抑制血管生成；而Vasohibin-2促進血管生成，表達于腫瘤細胞和單核細胞；研究還發(fā)現(xiàn)了一個小分子的Vasohibin結(jié)合蛋白，其存在于內(nèi)皮細胞，可與Vasohibin-1和Vasohibin-2結(jié)合，與Vasohibin-1結(jié)合時，增強抗血管生成的活性，扮演分泌伴侶作用。本文就Vasohibin家族成員的結(jié)構(gòu)特點、生物活性及在抑制病理性血管生成中的作用作一綜述。

新生血管化，病理性；內(nèi)皮細胞；綜述；血管生成；vasohibin

血管生成是各種生理和病理過程中的一個重要事件。多種血管生成刺激因子和抑制因子參與這一動態(tài)過程。Vasohibin（VASH）是近年來發(fā)現(xiàn)的一個血管生成抑制因子家族，有2個同系物，即VASH1和VASH2，VASH1是目前已知由血管內(nèi)皮細胞分泌的血管生成負反饋調(diào)節(jié)因子，是血管內(nèi)皮細胞凋亡的一個重要調(diào)節(jié)因子[1]，而VASH2與其相反，是一種內(nèi)皮細胞非固有的不依賴血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）的促血管生成因子[2]，該家族正成為血管生成研究方面的熱點。本文將其研究進展作一綜述。

1 Vasohibin-1/2的結(jié)構(gòu)特點

2004年Watanabe等[3]觀察應用VEGF對人臍靜脈血管內(nèi)皮細胞進行誘導后的基因表達情況，結(jié)果從中分離出一段具有抗血管生成活性的基因序列-KIAA1036，它在內(nèi)皮細胞優(yōu)先表達，選擇性地作用于內(nèi)皮細胞，并命名為Vasohibin。人Vasohibin基因位于染色體14q24.3，有8個外顯子和7個內(nèi)含子，Vasohibin mRNA有2種剪接體，全長的Vasohibin1A（其mRNA編碼365個氨基酸）和剪接體Vasohibin1B（其mRNA編碼204個氨基酸）。其中全長的Vasohibin基因被優(yōu)先表達，是Vasohibin的主要表達形式。

2006年Shibuya等[2]通過NCBI數(shù)據(jù)庫找到了1個與Vasohibin同源的 DNA序列，并命名為 Vasohibin-2 （VASH2），此前的 Vasohibin被更名 為 Vasohibin-1 （VASH1）。VASH2基因位于染色體1q32.3，有9個外顯子，可以形成多種轉(zhuǎn)錄表達。具有355個氨基酸殘基的VASH2位于細胞漿，具有311個氨基酸殘基的VASH2位于細胞核。在蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)中，人VASH1與VASH2有52.5％同源氨基酸序列，都存在一些基本的功能區(qū)域。

在VASH的種系發(fā)生樹中，無脊椎動物寄生蟲和海鞘擁有一個同祖的VASH基因，隨著物種進化，脊椎動物擁有了VASH1和VASH2兩個基因，海鞘的VASH與人的VASH1 和VASH2有大約40％的同源性。另外，脊椎動物的VASH1 和VASH2氨基酸序列非常保守。目前二者在氨基酸水平的功能結(jié)構(gòu)尚不完全清楚，通過蛋白質(zhì)差異分析系統(tǒng)對二者氨基酸水平的有序區(qū)域和無序區(qū)域進行比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)VASH1和VASH2在N-末端和C-末端都存在可變區(qū)域，不變區(qū)域在中間，對二者的不變區(qū)域與可變區(qū)域進行總體比較時二者的總體概率線相當相似，表明這兩個分子存在一致性，對二者的可變區(qū)域和不變區(qū)域分別進行比較時，可變區(qū)域很少相似，可變區(qū)域的差異將可能揭示二者的功能差別[4]。

2 小分子VASH結(jié)合蛋白（SVBP）的發(fā)現(xiàn)

Suzuki等[5]應用酵母雙雜交技術(shù)研究VASH的結(jié)合部分，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了1個候選基因，其可與VASH1和VASH2結(jié)合，因其分子由66個氨基酸組成，所以被命名為小分子VASH結(jié)合蛋白（SVBP），在物種間高度保守。在細胞實驗中，VEGF可以刺激血管內(nèi)皮細胞表達VASH1，同時也表達SVBP。其定位于血管內(nèi)皮細胞，在血管內(nèi)皮細胞內(nèi)與VASH1結(jié)合，形成一個異質(zhì)二聚體，促進VASH1溶解和分泌，維持VASH1在血管內(nèi)皮細胞的含量，阻止其泛素化作用，增強抗血管生成活性。但對VASH2是否有此作用尚不清楚。

3 VASH1和VASH2的表達及功能

在血管內(nèi)皮細胞中VEGF-A通過與胞膜的VEGFR-2/ Flk-1受體結(jié)合將信號傳導給PKC-δ，進而對VASH1產(chǎn)生誘導作用，VASH1可以看作是內(nèi)皮細胞中PKC-δ抑制血管生成的下游效應[6]。成纖維細胞生成因子也可以通過PKC-δ誘導VASH1的表達[6]。另外，低氧或細胞因子如腫瘤壞死因子-α和白細胞介素-1也可誘導VASH1表達[6]。最近研究顯示，轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)/成骨蛋白（BMP）信號通路也調(diào)節(jié)VASH1的表達[7]。VASH1可以通過增加超氧化物歧化酶-2和去乙?；铣擅?1的表達提高內(nèi)皮細胞對壓力的耐受性[8]。而VASH2的表達不受生長因子和細胞因子調(diào)節(jié)[4]。最近發(fā)現(xiàn)VASH2是miR-200的靶點，在VASH2 mRNA的3′端轉(zhuǎn)錄區(qū)域有多處miR-200 bc/429結(jié)合位點，miR-200b能夠使VASH2沉默表達，因此，miR-200b的表達減少將會導致VASH2的表達增加[9]。

為了揭示VASH1和VASH2的確切關(guān)系，有研究檢測了二者在血管生成過程中時間及空間上的表達與功能。在鼠的皮下血管生成模型中，VASH1在出芽前緣的血管內(nèi)皮細胞中表達較少，在血管形成的終止區(qū)域表達較多；而VASH2表達在單核細胞中，單核細胞從骨髓中移出，滲透到出芽前緣，促進血管形成[10]。在敲除了VASH1和VASH2的小鼠模型中，敲除了VASH1的小鼠在其血管生成的終止區(qū)域出現(xiàn)大量不成熟的微血管，而且這些微血管有血流通過，說明這些血管是有功能的；敲除了VASH2的小鼠在血管生成的前緣新生血管減少，并且存在許多受損的血管內(nèi)皮細胞[10]。出芽時增生活躍的血管內(nèi)皮細胞中VASH1的表達較低，在停止增生的血管內(nèi)皮細胞中其表達較高[10]。另外，在VASH2 KO小鼠模型中，出芽時新生血管不足[10]。這些結(jié)果表明，VASH1表達在血管生成終止區(qū)的內(nèi)皮細胞，抑制血管生成，VASH2表達在出芽時的單核細胞中，促進血管新成。

4 病理情況下的VASH1和VASH2

VASH1蛋白在人或鼠的胚胎的血管內(nèi)皮細胞中表達較高，在新生兒后期表達減少[2]。原位雜交表明，VASH1mRNA不僅僅在血管內(nèi)皮細胞中表達，也在大部分組織和器官中表達，但在血管內(nèi)皮細胞中優(yōu)先表達[11]。在各種癌癥病變、粥樣硬化病變、年齡依賴性的黃斑退化、糖尿病視網(wǎng)膜病變、類風濕性關(guān)節(jié)炎及血管暴露后的再內(nèi)皮化中，VASH1在血管內(nèi)皮細胞中的表達明顯增加[4]。將腫瘤接種于VASH1（-/-）小鼠后，腫瘤組織中出現(xiàn)大量不成熟的血管，腫瘤生長變得旺盛[12]。在雌激素受體陽性的乳腺癌中，VASH1的表達與芳香酶抑制劑治療的反應有關(guān)[13]。VASH1基因的缺失可以導致內(nèi)皮細胞間緊密連接蛋白ZO-1減少，從而增加癌細胞的轉(zhuǎn)移，內(nèi)源性的VASH1能夠使血管內(nèi)皮屏障更加緊密，減少癌細胞轉(zhuǎn)移[14]。

此前研究表明，VASH2蛋白也出現(xiàn)在人或鼠胚胎的血管內(nèi)皮細胞中，在新生兒后期逐漸減少[3]。但最近研究表明，在新生兒后期VASH2沒有出現(xiàn)在血管內(nèi)皮細胞中，而是存在于單核細胞中[10]。另外，對許多癌癥病理狀態(tài)的研究表明，在胃癌[15]、肝細胞癌[16]、子宮內(nèi)膜癌[17]和卵巢漿液性腺癌細胞[18]中均有VASH2的高表達。在癌細胞中改變VASH2啟動子區(qū)域的甲基化或者減少miR-200b表達可使VASH2表達增加，敲除VASH2能夠明顯抑制腫瘤血管生成和腫瘤生長[9]。在卵巢癌動物模型中，轉(zhuǎn)入針對VASH2的siRNA可以使腫瘤的血管生成減少，從而抑制腫瘤的生長[19]。以上結(jié)果表明，在癌細胞中VASH2能夠通過刺激血管生成促進腫瘤的生長。

5 VASH在病理性血管生成中的作用

VASH1在癌癥、視網(wǎng)膜病變、動脈內(nèi)膜狹窄、糖尿病腎病、肝硬化、肺纖維化和閉塞性細支氣管炎等許多疾病中均具有抗血管生成的潛能，而VASH2是一種不依賴于VEGF的促血管生成蛋白，通過抑制VASH2可抑制血管生成而不會發(fā)生血管內(nèi)皮凋亡，因此，兩者不但可以作為評價腫瘤預后的指標，還有可能成為新的血管靶向藥物或治療靶點[20-22]。

VASH1在非小細胞肺癌的腫瘤血管內(nèi)皮細胞中表達增加，VASH1與CD31的比值可以反映新生血管的成熟情況[23]。VASH1在卵巢癌的腫瘤細胞和血管內(nèi)皮細胞中均有表達[24]。在腎癌的腫瘤細胞和血管內(nèi)皮細胞中都有表達，且腫瘤組織中的表達低于臨近的非腫瘤組織，且與腫瘤惡性程度呈負相關(guān)[25]。Kanomata等[26]研究表明，VASH1是腎癌手術(shù)患者的一個獨立的預后因子。VASH1密度與前列腺癌的病理T分期、Gleason評分和微血管密度（MVD）顯著相關(guān)，VASH1密度越高，5年前列腺特異性抗原（PSA）無復發(fā)生存率越低，其也可以作為評價前列腺癌預后的一個指標[27]。在結(jié)直腸癌中，VASH1在腫瘤組織中表達增加，其與結(jié)直腸癌的TNM分期、局部浸潤情況、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況呈正相關(guān)，與腫瘤的分化程度不相關(guān)，可以作為評價結(jié)直腸癌預后的一個新指標[28]。VASH2在許多癌細胞中表達增加，通過下調(diào)VASH2表達可以抑制腫瘤的生成。Li等[29]研究表明，在肝細胞癌的化療中，VASH2過表達可以抑制野生型P53基因的表達，同時抑制細胞凋亡前蛋白Bax和CC-3表達，從而使鉑類化療藥物的敏感性降低。

目前在許多癌癥疾病和黃斑病變的治療中，針對VEGF及其受體的靶向治療已被應用，但存在許多不良反應，其中一些不良反應可能是致命性的。因為VEGF是一個促血管生成因子，針對VEGF及其受體的靶向藥物往往導致正常血管內(nèi)皮細胞的損傷，從而導致高血壓、蛋白尿等不良事件的發(fā)生。然而VASH1并不導致高血壓和蛋白尿，還可抑制其他血管刺激因子誘導的血管生成[30]。動物實驗表明，VASH1還能夠減少肺移植后的閉塞性支氣管炎的發(fā)生[31]。

研究發(fā)現(xiàn)VASH1在淋巴管生成中也起抑制作用。外周淋巴管由一個單層的淋巴內(nèi)皮細胞組成，沒有壁細胞覆蓋，它們的功能是收集從血管中流失的液體，并且保持免疫反應和組織內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定。目前對淋巴管生成抑制劑方面的研究很少，但最近研究表明，VASH1與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有關(guān)，在對角膜新生血管及淋巴管的研究中發(fā)現(xiàn)VASH1具有廣譜的抗淋巴管生成活性，另外，VASH1還能夠抑制腫瘤的淋巴管生成和淋巴結(jié)的轉(zhuǎn)移[32]。

在VASH家族中，VASH1是第一個由VEGF誘導產(chǎn)生的分泌型抗血管生成因子，其主要表達在血管生成終止區(qū)的內(nèi)皮細胞中，具有負反饋抑制血管生成的特性。然而，VASH2表達在單核細胞和癌細胞中，具有促進血管生成的特性。顯然，為了揭示其全部功能，有必要進一步研究它們的表達部位、受體和下游信號，這將為血管生成機制的研究及血管靶向藥物的研發(fā)提供新的思路。

[1]Affara M,Sanders D,Araki H,et al.Vasohibin-1 is identified as a master-regulator of endothelial cell apoptosis using gene network analysis[J].BMC Genomics,2013,14:23.doi:10.1186/1471-2164-14-23.

[2]Shibuya T,WatanabeK,Yamashita H,et al.Isolation and characterization of vasohibin-2 as a homologue of VEGF-inducible endothelium-derived angiogenesis inhibitor vasohibin[J].Arterioscler Thromb Vasc Biol,2006,26(5):1051-1057.

[3]Watanabe K,Hasegawa Y,Yamashita H,et al.Vasohibin as an endothelium-derived negative feedback regulator of angiogenesis[J].J Clin Invest,2004,114(7):898-907.

[4]Sato Y.The vasohibin family:a novel family for angiogenesis regulation[J].J Biochem,2013,153(1):5-11.

[5]Suzuki Y,Kobayashi M,Miyashita H,et al.Isolation of a smallvasohibin-binding protein(SVBP)and its role in vasohibin secretion[J]. J Cell Sci,2010,123(Pt 18):3094-4101.

[6]Shimizu K,WatanabeK,Yamashita H,et al.Gene regulation of a novel angiogenesis inhibitor,vasohibin,in endothelial cells[J].Biochem Biophys Res Commun,2005,327(3):700-106.

[7]Shen Z,Sepp?nen H,KauttuT,et al.Vasohibin-1 expression is regulated by transforming growth factor-β/bone morphogenic protein signaling pathway between tumor-associated macrophages and pancreatic cancer cells[J].J Interferon Cytokine Res,2013,33(8):428-433.

[8]Miyashita H,Watanabe T,Hayashi H,et al.Angiogenesis inhibitor vasohibin-1 enhances stress resistance of endothelial cells via induction of SOD2 and SIRT1[J].PLoS One,2012,7(10):e46459.

[9]Takahashi Y,Koyanagi T,Suzuki Y,et al.Vasohibin-2 expressed in human serous ovarian adenocarcinoma accelerates tumor growth by promoting angiogenesis[J].Mol Cancer Res,2012,10(9):1135-1146.

[10]Kimura H1,Miyashita H,Suzuki Y,et al.Distinctive localization and opposed roles of vasohibin-1 and vasohibin-2 in the regulation of angiogenesis[J].Blood,2009,113(19):4810-4818.

[11]Nimmagadda S1,Geetha-Loganathan P,Pr?ls F,et al.Expression pattern of Vasohibin during chick development[J].Dev Dyn,2007, 236(5):1358-1362.

[12]Hosaka T1,Kimura H,Heishi T,et al.Vasohibin-1 expression in endothelium of tumor blood vessels regulates angiogenesis[J].Am J Pathol,2009,175(1):430-439.

[13]Kapoor S.Comment and reply on:Vasohibin-1 and its emerging role in the evolution and progression of systemic tumors besides re-nal cell carcinomas[J].Expert Opin Ther Targets,2013,17(1):105-106.

[14]Ito S,Miyashita H,Suzuki Y,et al.Enhanced cancer metastasis in mice deficient in vasohibin-1 gene[J].PLoS One,2013,8(9): e73931.

[15]Shen Z,Kauttu T,Sepp?nenH,et al.Vasohibin-1 and vasohibin-2 expression in gastric cancer cells and TAMs[J].Med Oncol,2012,29 (4):2718-2726.

[16]Xue X,Gao W,Sun B,et al.Vasohibin 2 is transcriptionally activated and promotes angiogenesis in hepatocellular carcinoma[J].Oncogene,2013,32(13):1724-1734.

[17]Koyanagi T,Saga Y,Takahashi Y,et al.Downregulation of vasohibin-2,a novel angiogenesis regulator,suppresses tumor growth by inhibiting angiogenesis in endometrial cancer cells[J].Oncol Lett, 2013,5(3):1058-1062.

[18]Takahashi Y,Koyanagi T,Suzuki Y,et al.Vasohibin-2 expressed in human serous ovarian adenocarcinoma accelerates tumor growth by promoting angiogenesis[J].Mol Cancer Res,2012,10(9):1135-1146.

[19]Koyanagi T,Suzuki Y,Saga Y,et al.In vivo delivery of siRNAtargeting vasohibin-2 decreases tumor angiogenesis and suppresses tumor growth in ovarian cancer[J].Cancer Sci,2013,104(12):1705-1710.

[20]Watanabe T,Okada Y,HoshikawaY,et al.A potent anti-angiogenic factor,vasohibin-1,ameliorates experimental bronchiolitis obliterans [J].Transplant Proc,2012,44(4):1155-1157.

[21]Onami H,Nagai N,Machida S,et al.Reduction of laser-induced choroidal neovascularization by intravitreal vasohibin-1 in monkey eyes[J].Retina,2012,32(6):1204-1213.

[22]Murakami K,Kasajima A,KawagishiN,et al.The prognostic significance of vasohibin 1-associated angiogenesis in patients with hepatocellular carcinoma[J].Hum Pathol,2014,45(3):589-597.

[23]Yazdani S,Miki Y,Tamaki K,et al.Proliferation and maturation of intratumoral blood vessels in non-small cell lung cancer[J].Hum Pathol,2013,44(8):1586-1596.

[24]Lu CH,Han HD,Mangala LS,et al.Regulation of tumor angiogenesis by EZH2[J].Cancer Cell,2010,18(2):185-197.

[25]Zhao G,Yang Y,Tang Y,et al.Reduced expression of vasohibin-1 is associated with clinicopathological features in renal cell carcinoma[J].Med Oncol,2012,29(5):3325-3334.

[26]Kanomata N,Sato Y,Miyaji Y,et al.Vasohibin-1 is a new predictor of disease-free survival in operated patients with renal cell carcinoma[J].J Clin Pathol,2013,66(7):613-619.

[27]Kosaka T,Miyazaki Y,MiyajimaA,et al.The prognostic significance of vasohibin-1 expression in patients with prostate cancer[J].Br J Cancer,2013,108(10):2123-2139.

[28]Yan Y,Shen Z,Ye Y,et al.A novel molecular marker of prognosis in colorectal cancer:Vasohibin-1[J].Med Oncol,2014,31(2):816.

[29]Li Z,Tu M,Han B,et al.Vasohibin 2 Decreases the Cisplatin Sensitivity of Hepatocarcinoma Cell Line by Downregulatingp53[J].PLoS One,2014,9(3):e90358.

[30]Bergers G,HanahanD.Modes of resistance to anti-angiogenictherapy [J].Nat Rev Cancer,2008,8(8):592-603.

[31]Watanabe T,Okada Y,Hoshikawa Y,et al.A potent anti-angiogenic factor,vasohibin-1,ameliorates experimental bronchiolitis obliterans [J].Transplant Proc,2012,44(4):1155-1157.

[32]Heishi T,Hosaka T,Suzuki Y,et al.Endogenous angiogenesis inhibitor vasohibin1 exhibits a broad-spectrum anti-lymphangiogenic activity andsuppresses lymph node metastasis[J].Am J Pathol,2010, 176(4):1950-1958.

（2013-12-27收稿 2014-04-18修回）

（本文編輯 李國琪）

Recent Advances on Vasohibin Family Regulating Angiogenesis

SHI Ganggang,GAN Jianchen△
Department of Colorectal Surgery,The Second Hospital of Tianjin Medical University,Tianjin 300211,China△Reviser E-mail:gangood@aliyun.com

Angiogenesis is regulated by the local balance between angiogenesis stimulators and inhibitors.Vasohibin family as a novel regulator of angiogenesis involves in the process of various pathophysiology.Vasohibin-1 is the only factor that regulates angiogenesis by means of negative feedback as the mechanism of action.It is expressed in ECs to terminate angiogenesis.Subsequently one gene homologous to vasohibin-1 was found and designated as vasohibin-2,which is expressed in infiltrating MNCs or cancer cells to stimulate angiogenesis.Furthermore,one binding protein to vasohibin-1 and vasohibin-2 has been discovered and renamed as small vasohibin-binding protein(SVBP).The analysis of the function of SVBP has revealed that SVBP binds to vasohibin-1 within cells,makes a heterodimer with vasohibin-1 and facilitates the secretion of vasohibin-1.This article reviews the construction features and biological activities of vasohibin family members and their effects of inhibiting pathology angiogenesis.

neovascularization,pathologic;endothelial cells;review;angiogenesis;vasohibin

R364

A

10.3969/j.issn.0253-9896.2014.09.029

天津市衛(wèi)生局科技基金項目（2013KZ107）

天津醫(yī)科大學第二醫(yī)院肛腸外科（郵編300211）△審校者 E-mail:gangood@aliyun.com