龍建飛 張秋霞 王 蕾 趙 暉

(首都醫(yī)科大學(xué)中醫(yī)藥學(xué)院，北京，100069)

血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子及其受體在缺氧缺血性腦損傷的作用研究

龍建飛 張秋霞 王 蕾 趙 暉

(首都醫(yī)科大學(xué)中醫(yī)藥學(xué)院，北京，100069)

血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(Vascular Endothelial Growth Factor，VEGF)是一種特異性的促血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子。腦缺氧缺血后，VEGF及其受體可促進(jìn)血管新生、神經(jīng)發(fā)生，保護(hù)神經(jīng)元、刺激星型膠質(zhì)細(xì)胞增殖。本文就VEGF及其受體在缺氧缺血性腦損傷中的作用研究進(jìn)行綜述。

VEGF；神經(jīng)保護(hù)；血管新生；神經(jīng)發(fā)生

VEGF是senge[1]等從腫瘤細(xì)胞中首次分離出來并命名為血管通透因子(Vascular Permeability Factor,VPF)，后來Ferrara[2]等發(fā)現(xiàn)其為特異性的內(nèi)皮細(xì)胞有絲分裂原而被改名為血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(Vascular Endothelial Growth Factor，VEGF)。

VEGF受體(VEGFR)主要有3種酪氨酸激酶樣受體：VEGFR-1、VEGFR-2、VEGFR-3。VEGFR-1、VEGFR-2主要存在于血管內(nèi)皮細(xì)胞，VEGFR-3主要存在于淋巴管內(nèi)皮細(xì)胞。

1 VEGF及其受體對(duì)血腦屏障的影響

在缺血急性期VEGF可通過抑制內(nèi)皮細(xì)胞緊密連接蛋白的表達(dá)，影響和破壞緊密連接的結(jié)構(gòu)和功能，使細(xì)胞間連接開放增加[3]。局灶性腦缺血大鼠缺血1 h，靜脈注射VEGF(165)可增強(qiáng)內(nèi)皮細(xì)胞中囊泡、細(xì)胞器、囊狀結(jié)構(gòu)的活性，使內(nèi)皮細(xì)胞囊泡之間、囊泡與胞膜之間的相互作用形成一些“小窗”，有利于血漿纖維蛋白原、血管收縮因子和凝血因子等大分子物質(zhì)從血管外滲進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，誘導(dǎo)血管通透性的增強(qiáng)，增加血腦屏障滲漏，加重組織水腫；經(jīng)紋狀體微泵滲透VEGF可調(diào)節(jié)小鼠腦缺血12h皮層基質(zhì)金屬蛋白酶9(metalloproteinase-9，MMP-9)的活性，分解細(xì)胞外基質(zhì)，增強(qiáng)血腦屏障通透性[4]。而在缺血48 h后靜脈注射VEGF(165)，能顯著增強(qiáng)腦微血管灌流并促進(jìn)神經(jīng)功能恢復(fù)[5]。

2 VEGF及其受體對(duì)缺氧缺血神經(jīng)元的保護(hù)

VEGF可通過其特異性受體激活磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K)信號(hào)途徑，誘導(dǎo)Kv1.2酪氨酸殘基磷酸化，增加鈣離子內(nèi)流，活化磷脂酶C，提高細(xì)胞內(nèi)磷酸肌醇水平，促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞存活[6]。

側(cè)腦室給藥VEGF可增加腦缺血90min再灌注1～3 d大鼠海馬齒狀回新生神經(jīng)元存活[7]。大鼠短暫性大腦中動(dòng)脈閉塞后，側(cè)腦室注入VEGF165能顯著減少皮質(zhì)區(qū)梗死面積，快速上調(diào)MAP-2表達(dá)，促進(jìn)軸突生長(zhǎng)和成熟，增加新生神經(jīng)元突起的長(zhǎng)度和數(shù)目[8]。VEGF可介導(dǎo)PI3K/Akt通路發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用[9]。表達(dá)人VEGF165的C57BL/6轉(zhuǎn)基因小鼠大腦中動(dòng)脈栓塞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)上調(diào)；磷酸化的絲裂原活化蛋白kinase/p38和c-Jun氨基末端激酶(JNK)-1/-2水平降低，與此同時(shí)缺血誘導(dǎo)的神經(jīng)元型一氧化氮合酶的表達(dá)減少[9]。

3 VEGF及其受體對(duì)缺氧缺血腦組織星形膠質(zhì)細(xì)胞的影響

VEGF不僅在急性腦缺血中風(fēng)患者灰質(zhì)星形膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)，而且在膠質(zhì)“瘢痕”邊緣區(qū)的纖維型星形膠質(zhì)細(xì)胞及其周圍表達(dá)[10]。反應(yīng)型星形膠質(zhì)細(xì)胞在缺血海馬區(qū)域表達(dá)VEGFR-1和VEGFR-2[11]。表明VEGF與其受體參與了腦缺血再灌注大鼠海馬膠質(zhì)細(xì)胞反應(yīng)。在新生大鼠缺血缺氧急性期，側(cè)腦室VEGF-A、VEGF-C表達(dá)會(huì)出現(xiàn)短時(shí)間上調(diào)，VEGF-A可刺激側(cè)腦室下區(qū)神經(jīng)膠質(zhì)祖細(xì)胞分化為星形膠質(zhì)細(xì)胞，并通過VEGFR-1介導(dǎo)星形膠質(zhì)細(xì)胞的增殖[12]。腦損傷后，經(jīng)紋狀體輸注抑制VEGFR-1抗體能顯著降低星形膠質(zhì)細(xì)胞有絲分裂，抑制瘢痕的形成，減少海馬星形膠質(zhì)細(xì)胞生長(zhǎng)因子、睫狀神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(Ciliary Neurotrophic Factor，CNTF)、堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(Basic Fibroblast Growth Factor，bFGF)表達(dá)[13]。

4 VEGF及其受體對(duì)缺氧缺血腦組織血管新生的影響

腦缺氧缺血后血管新生是在原有血管基礎(chǔ)上通過血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖、芽生、血管分裂、分支而形成新的毛細(xì)血管網(wǎng)的過程[14]。血管新生一般包括3個(gè)階段：1)內(nèi)皮細(xì)胞激活，血管內(nèi)皮通透性增加，基膜溶解，細(xì)胞外基質(zhì)降解、重塑；2)內(nèi)皮細(xì)胞增殖、遷移；3)血管壁和管腔的形成、再塑，內(nèi)皮細(xì)胞分化成熟，新生血管網(wǎng)絡(luò)形成[15]。VEGF可促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞增殖，誘導(dǎo)血管新生[7]。

中動(dòng)脈栓塞大鼠PECAM-1和Ki672(內(nèi)皮細(xì)胞增生的標(biāo)志物)陽性細(xì)胞明顯增加的同時(shí)VEGF表達(dá)增強(qiáng)。大鼠腦缺血1 d，海馬齒狀回的VEGFmRNA表達(dá)增加，缺血后9 d，海馬齒狀回血管密度增強(qiáng)[16]。鼻腔給藥VEGF，中動(dòng)脈栓塞14 d大鼠缺血周邊區(qū)域第八因子(vWF)以及BrdU+/VWF+陽性細(xì)胞數(shù)增多[17]；局灶性腦缺血大鼠腦室輸注VEGF后，缺血半暗帶紋狀體vWF表達(dá)持續(xù)增加至缺血28 d。VEGF受體可調(diào)控缺血損傷后血管新生[18]。阻斷VEGFR-2后，腦損傷小鼠損傷程度增加，神經(jīng)細(xì)胞死亡，新生細(xì)胞數(shù)量減少，毛細(xì)血管密度降低[13]。缺乏VEGFR-1或者VEGFR-1酪氨酸激酶(TK)域的轉(zhuǎn)基因C57BL/6J小鼠腦缺血后，其梗死灶周圍CD31陽性細(xì)胞減少。

VEGF/VEGFR/HIF-1α系統(tǒng)是調(diào)節(jié)血管新生的主要通路之一。缺氧缺血后，缺氧誘導(dǎo)因子(HIF-1α)可誘導(dǎo)VEGF等靶基因的表達(dá)，增加VEGF在神經(jīng)元和內(nèi)皮細(xì)胞的表達(dá)[19]，促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞增生，誘導(dǎo)新生血管的形成，改善缺血區(qū)微血管供應(yīng)和側(cè)支循環(huán)[20]。

5 VEGF及其受體對(duì)缺氧缺血腦組織神經(jīng)發(fā)生的影響

5.1 VEGF促進(jìn)神經(jīng)前體細(xì)胞增殖 研究表明側(cè)腦室輸注VEGF可增加腦缺血新生神經(jīng)元數(shù)量，減小梗死面積，減少凋亡細(xì)胞數(shù)，促進(jìn)神經(jīng)功能的恢復(fù)[8]。缺血再灌注第7天，大鼠梗死區(qū)側(cè)腦室下區(qū)背外側(cè)表達(dá)VEGFR-3的新生細(xì)胞數(shù)量明顯增多[21]。體外實(shí)驗(yàn)表明，VEGF可增加缺氧條件下培養(yǎng)的大鼠腦皮層神經(jīng)細(xì)胞數(shù)量[22]。

VEGF經(jīng)側(cè)腦室注射給藥，腦缺血1周大鼠SVZ和DG區(qū)新生細(xì)胞明顯增多，海馬齒狀回顆粒下層區(qū)域(SGZ)處于遷移狀態(tài)的新生細(xì)胞表達(dá)VEGFR-2[22]。大鼠基因敲除VEGF-B后，VEGF-B腦室給藥，SVZ和SGZ區(qū)BrdU陽性細(xì)胞數(shù)增多，表明VEGF-B可促進(jìn)SGZ和SVZ區(qū)域新生細(xì)胞增殖[23]。

5.2 VEGF促進(jìn)神經(jīng)前體細(xì)胞遷移 腦缺血損傷后VEGF能促進(jìn)SGZ和SVZ區(qū)神經(jīng)祖細(xì)胞遷移[7]。C57BL/6VEGF轉(zhuǎn)基因(TG)小鼠局灶性腦缺血后可持續(xù)高表達(dá)VEGF，腦缺血7 d后，處于遷移狀態(tài)的神經(jīng)前體細(xì)胞表達(dá)增多，呈鏈狀從SVZ出發(fā)，沿胼胝體進(jìn)入梗死皮質(zhì)周邊地區(qū)，表明VEGF可促進(jìn)神經(jīng)前體細(xì)胞的遷移[24]。

多聚唾液酸神經(jīng)細(xì)胞黏附因子(polysialylated neural cell adhesionmolecule，PSA-NCAM)是一種介導(dǎo)細(xì)胞黏附和識(shí)別的糖蛋白，主要在齒狀回顆粒細(xì)胞的胞體和樹突表達(dá)，直接反映神經(jīng)干細(xì)胞的遷移能力。大鼠腦缺血再灌注7～10 d VEGFR-3+/PSA-NCAM+在新生細(xì)胞中的表達(dá)比在成熟神經(jīng)元中的表達(dá)強(qiáng)[25]。

5.3 VEGF促進(jìn)促進(jìn)神經(jīng)前體細(xì)胞分化 VEGF基因?qū)胫袆?dòng)脈栓塞30 min的成年大鼠腦內(nèi)，結(jié)果顯示高表達(dá)VEGF在促進(jìn)SVZ神經(jīng)前體細(xì)胞增殖的同時(shí)，也能促進(jìn)紋狀體和皮質(zhì)神經(jīng)元成熟和分化，它們主要分化為γ-氨基丁酸能神經(jīng)元，少數(shù)分化為膽堿能神經(jīng)元[26]。

綜上所述，腦缺血缺氧可激活成年哺乳動(dòng)物腦內(nèi)VEGF的表達(dá)，VEGF及其受體能誘導(dǎo)血管新生及神經(jīng)發(fā)生，促進(jìn)神經(jīng)功能的恢復(fù)。進(jìn)一步研究VEGF及其相關(guān)分子對(duì)血管新生以及神經(jīng)發(fā)生的調(diào)控機(jī)制，尋找能調(diào)控VEGF的藥物及其有效成分對(duì)腦缺血治療具有重要作用。

[1]Senger D R，Galli S J，Dvorak A M，et al.Tumor cells secrete a vascular permeability factor that promotes accumulation of ascites fluid[J].Science，1983，219(4587):983-5.

[2]Ferrara N，Henzel W J.Pituitary follicular cells secrete a novel heparin-binding growth factor specific for vascular endothelial cells[J].Biochemical and Biophysical Research Communications，1989，161(2):851-8.

[3]Zhu Y，Lee C，Shen F，et al.Angiopoietin-2 facilitates vascular endothelial growth factor-induced angiogenesis in the mature mouse brain[J].Stroke; a journal of cerebral circulation，2005，36(7):1533-7.

[4]Valable S，Montaner J，Bellail A，et al.VEGF-induced BBB permeability is associated with an MMP-9 activity increase in cerebral ischemia：both effects decreased by Ang-1[J].Journal of cerebral blood flow and metabolism：official journal of the International Society of Cerebral Blood Flow and Metabolism，2005，25(11):1491-504.

[5]Zhang Z G，Zhang L，Jiang Q，et al.VEGF enhances angiogenesis and promotes blood-brain barrier leakage in the ischemic brain[J].The Journal of clinical investigation，2000，106(7):829-38.

[6]Qiu M-H，Zhang R，Sun F-Y.Enhancement of ischemia-induced tyrosine phosphorylation of Kv1.2 by vascular endothelial growth factor via activation of phosphatidylinositol 3-kinase[J].Journal of Neurochemistry，2003，87(6):1509-17.

[7]Sun Y，Jin K，Xie L，et al.VEGF-induced neuroprotection，neurogenesis，and angiogenesis after focal cerebral ischemia[J].Journal of Clinical Investigation，2003，111(12):1843-51.

[8]Wang Y-Q，Cui H-R，Yang S-Z，et al.VEGF enhance cortical newborn neurons and their neurite development in adult rat brain after cerebral ischemia[J].Neurochemistry international，2009,55(7):629-36.

[9]Li B，Xu W，Luo C，et al.VEGF-induced activation of the PI3-K/Akt pathway reduces mutant SOD1-mediated motor neuron cell death[J].Molecular Brain Research，2003，111(1-2):155-64.

[10] Margaritescu O，Pirici D，Margaritescu C.VEGF expression in human brain tissue after acute ischemic stroke[J].Rom J Morphol Embryol，2011，52(4):1283-92.

[11]Choi J S，Kim H Y，Cha J H，et al.Upregulation of vascular endothelial growth factor receptors Flt-1 and Flk-1 in rat hippocampus after transient forebrain ischemia[J].J Neurotrauma，2007,24(3):521-31.

[12]Bain J M，Moore L，Ren Z，et al.Vascular endothelial growth factors A and C are induced in the SVZ following neonatal hypoxia-ischemia and exert different effects on neonatal glial progenitors[J].Transl Stroke Res，2013,4(2):158-70.

[13]Krum J M，Mani N，Rosenstein J M.Roles of the endogenous VEGF receptors flt-1 and flk-1 in astroglial and vascular remodeling after brain injury[J].Experimental neurology，2008,212(1):108-17.

[14]Ribatti D.The crucial role of vascular permeability factor/vascular endothelial growth factor in angiogenesis：a historical review[J].British Journal of Haematology，2005,128(3):303-9.

[15]Augustin H G，Young Koh G，Thurston G，et al.Control of vascular morphogenesis and homeostasis through the angiopoietin-Tie system[J].Nat Rev Mol Cell Biol，2009，10(3):165-77.

[16]Kawai T，Takagi N，Mochizuki N，et al.Inhibitor of vascular endothelial growth factor receptor tyrosine kinase attenuates cellular proliferation and differentiation to mature neurons in the hippocampal dentate gyrus after transient forebrain ischemia in the adult rat[J].Neuroscience，2006,141(3):1209-16.

[17]Yang J P，Liu H J，Liu X F.VEGF promotes angiogenesis and functional recovery in stroke rats[J].J Invest Surg，2010,23(3):149-55.

[18]Beck H，Raab S，Copanaki E，et al.VEGFR-1 signaling regulates the homing of bone marrow-derived cells in a mouse stroke model[J].J Neuropathol Exp Neurol，2010,69(2):168-75.

[19]Yan J，Zhou B，Taheri S，et al.Differential effects of HIF-1 inhibition by YC-1 on the overall outcome and blood-brain barrier damage in a rat model of ischemic stroke[J].PLoS One，2011,6(11):16.

[20]Mu D，Jiang X，Sheldon R A，et al.Regulation of hypoxia-inducible factor 1alpha and induction of vascular endothelial growth factor in a rat neonatal stroke model[J].Neurobiology of disease，2003,14(3):524-34.

[21]Shin Y J，Choi J S，Choi J Y，et al.Enhanced expression of vascular endothelial growth factor receptor-3 in the subventricular zone of stroke-lesioned rats[J].Neurosci Lett，2010,469(2):194-8.

[22]Jin K，Zhu Y，Sun Y，et al.Vascular endothelial growth factor(VEGF)stimulates neurogenesis in vitro and in vivo[J].Proceedings of the National Academy of Sciences，2002,99(18):11946-50.

[23]Sun Y，Jin K，Childs J T，et al.Vascular endothelial growth factor-B(VEGFB)stimulates neurogenesis：evidence from knockout mice and growth factor administration[J].Dev Biol，2006,289(2):329-35.

[24]Wang Y，Kilic E，Kilic U，et al.VEGF overexpression induces post-ischaemic neuroprotection，but facilitates haemodynamic steal phenomena[J].Brain，2005，128(Pt 1):52-63.

[25]Shin Y J，Choi J S，Lee J Y，et al.Differential regulation of vascular endothelial growth factor-C and its receptor in the rat hippocampus following transient forebrain ischemia[J].Acta Neuropathol，2008,116(5):517-27.

[26]Wang Y Q，Guo X，Qiu M H，et al.VEGF overexpression enhances striatal neurogenesis in brain of adult rat after a transient middle cerebral artery occlusion[J].Journal of neuroscience research，2007,85(1):73-82.

(2014-04-03收稿 責(zé)任編輯：徐穎)

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

國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題中藥有效成分群功效關(guān)聯(lián)性評(píng)價(jià)技術(shù)研究(編號(hào)：2008BAI51B02)；北京市自然科學(xué)基金(編號(hào)：7102014；7122018)；北京市屬高等學(xué)校人才強(qiáng)教深化計(jì)劃“中青年骨干人材培養(yǎng)計(jì)劃”項(xiàng)目(編號(hào)：PXM2011014226)

龍建飛，女，2012級(jí)在讀碩士研究生，E-mail：ljfbeijing2012@163.com

趙暉，女，博士研究生，副教授，E-mail：zhaohui8957@sina.com

R743

A

10.3969/j.issn.1673-7202.2015.04.041