［摘要］血管新生是在原来存在的血管结构上长出新血管的生物学过程。成纤维细胞生长因子、血管内皮生长因子等许多因素均可刺激新生血管的形成。促进缺血组织血管新生已成为治疗血管闭塞性疾病的新策略，并在实验研究及临床试验中取得良好效果。

［中图分类号］R364.3［文献标识码］A

［文章编号］1007-3949（2000）-02-0178-04

血管新生(angiogenesis)是在原来存在的血管结构上长出新血管的生物学过程，是由于细胞－细胞、细胞－基质及细胞－细胞因子相互作用的结果。成熟器官已形成的血管中，内皮细胞保持一种静止、非增殖状态。新血管网的形成极为罕见，可一过性地发生于生殖周期的女性生殖器官中，受到严格的控制。在创伤、缺血、炎症、伤口愈合、肿瘤生长、糖尿病性视网膜病、风湿性关节炎、牛皮癣等许多病理条件下亦可发生新的血管形成(neo-vascularization)。血管新生包括以下几个过程^［1］：①小血管(常常为毛细血管后静脉)基底膜和基质的降解，参与这一过程的有胶原酶、尿激酶型纤溶酶原激活物（urokinase-type plasminogen activator, uPA）等。②内皮细胞在趋化因子的作用下发生迁移，碱性成纤维细胞生长因子(basic fibroblast growth factor, bFGF)、血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)、白细胞介素(interleukin) 8及uPA等对这一过程均具有促进作用。③内皮细胞增殖。④在内皮芽生(sprouting)的基础上形成管腔(canalization)。⑤芽生的管腔相互融合成环状血管分支，形成三维管状结构，允许血流通过。⑥血管周细胞(pericytes)进一步构建血管结构。⑦血管周围基膜的形成。新生血管也可以通过第二种途径形成：在原先存在的血管管腔中长入柱状间质组织，随着这些柱状间质组织的继续生长和稳定，导致了血管腔的分隔及局部血管网的重建。若新生血管大于毛细血管，则血管平滑肌细胞也发生移行，并粘附至新形成的基质上。理论上讲，血管新生任何过程的变化都会促进或妨碍新血管的形成。现已提出诱导血管新生作为治疗冠状动脉和外周动脉粥样硬化引起的心肌和肢体缺血的一个新策略，在实验性心肌梗死、慢性心肌缺血和肢体缺血等的研究中，应用促血管新生疗法已取得较为理想的结果，并已开始临床试用。

1血管新生的影响因素

1.1刺激血管新生的因素

血管新生的过程受其刺激因素与抑制因素相互作用及新形成的血管网血流量的调节。文献［2］报道，冠心病病人心肌侧枝循环的形成常与冠状动脉的逐步阻塞有关。尽管这些病人侧枝循环的存在可改善临床症状，但其净效应不足以补偿冠状动脉阻塞造成的血流减少。侧枝血流通常未增加到恢复正常血流程度的原因尚不清楚。可能是由于冠状动脉内阻塞性动脉粥样病变的快速进展造成侧枝建立的时间滞后(time lag)，或者是血管新生所需的细胞因子和其它局部因子的产生不足，亦可能是动脉粥样病变内皮对各种生长因子(如血管内皮生长因子和FGF)的反应性降低。在许多血管新生刺激因素作用下（如缺氧、缺血、机械伸展和炎症等）内皮丝裂原及其膜受体增加。内皮丝裂原可来自心肌周围血管壁本身，缺血心脏中血管内皮生长因子^［3,4］及其两种酪氨酸激酶受体(flk-1和flt-1)^［4］增加7倍，其中，以心肌细胞及心肌内巨噬细胞中的血管内皮生长因子 mRNA含量增加最多。同时，FGF家族的某些成员(包括bFGF和aFGF)及FGF受体1^［5］的表达也增加。除缺血外，心肌伸展(左室功能不全时)也引起心肌中血管内皮生长因子表达的增加^［6］。目前，以FGF及血管内皮生长因子对血管新生调控的研究最受瞩目。

在FGF家族9种成员中，aFGF和bFGF研究得最为广泛。FGF能促进内皮细胞(endothelial cells, EC)、血管平滑肌细胞(smooth muscle cells, SMC)等多种细胞的增殖，并具有一些重要的共同特征：与肝素高亲和性结合，高度的蛋白同源性，能与高亲和性受体结合启动酪氨酸激酶活性，也能与低亲和性、高容量受体(硫酸乙酰肝素蛋白聚糖)结合。FGF与高亲和性受体的结合受与低亲和性受体结合的调节。目前，至少已发现四种高亲和性FGF受体，并已克隆其cDNA。除丝裂作用外，FGF还能刺激内皮细胞产生一系列蛋白酶，包括纤溶酶原激活物和胶原酶，水解细胞外基质，有利于新生血管的形成与发展。

血管内皮生长因子为具有血管新生作用、也能增强血管通透性的肝素结合糖蛋白，值得注意的是血管内皮生长因子和bFGF对内皮细胞的增殖分化及血管新生具有协同效应。血管内皮生长因子产生于SMC等各种细胞，EC具有血管内皮生长因子结合位点，但仅在缺氧时产生血管内皮生长因子。与其它生长因子不同，血管内皮生长因子的丝裂作用为内皮细胞特异性。通过对mRNA的不同剪切可产生四种血管内皮生长因子，它们与内皮细胞膜上硫酸肝素蛋白聚糖的结合能力各不相同，内源性血管内皮生长因子在胚胎及成人缺血时的血管发育中起一定作用；缺氧通过缺氧诱导因子1（hypoxia inducible factor-1, HIF-1）介导的血管内皮生长因子mRNA转录增加、血管内皮生长因子 mRNA稳定性的增加或血管内皮生长因子受体表达的增加^［7］而上调血管内皮生长因子的表达或其生物学效应。在人细胞上已发现两种酪氨酸激酶为高亲和性血管内皮生长因子受体：fms-like 酪氨酸激酶(Flt1)和激酶片段区域(kinase domain region, KDR or FLk1)，敲除(knockout)这两种受体基因的胚胎于9天左右死亡；无Flk-1 (Flk-1 null) 的胚胎几乎完全缺乏血管结构， 无Flt-1 (Flt-1 null )的胚胎则血管系统紊乱、异常^［8］。这些资料表明在胚胎发育的早期，Flk-1的作用较Flt-1更重要。近来，已发现内皮细胞特异性酪氨酸激酶受体家族的另一种配体Flt-4，又称为血管内皮生长因子-C。这种因子氨基酸序列与血管内皮生长因子的具有32%的同源性，它不与Flt-1或Flk-1结合，可刺激培养于胶原凝胶中的牛内皮细胞的移行。

血管内皮生长因子及FGF受体的表达因血管床的不同而不同，并受缺血的影响(正常心肌中很少或无表达)。缺氧可刺激FGF、PDGF和血管内皮生长因子及其受体^［4,5］的表达，促进内皮细胞的生长。但血管新生亦可发生于供氧正常的组织，说明存在启动血管发育的另一种机制。

如前所述，缺血因其能诱导许多细胞因子及生长因子的表达而促进血管新生。此外，对血管新生起重要作用的另一个因素为炎症。动物实验表明，巨噬细胞和中性粒细胞等炎症细胞的存在足以引起血管新生，但炎症细胞的存在是否为血管新生所必需尚不清楚。心肌梗死后伴随有淋巴细胞和巨噬细胞进入梗塞区，它们一方面可释放许多细胞因子，如转移生长因子β(transfer growth factor-β, TGF-β)、白细胞介素-1β (interleukin-1β, IL-1β)和IL-6，这些细胞因子都能刺激血管内皮生长因子表达；另一方面，还可释放血管内皮生长因子和各种FGF。这些巨噬细胞来源的细胞因子及心肌来源的bFGF和血管内皮生长因子以及多种蛋白水解酶，如基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases, MMP)、胶原酶(collagenases)和其它一些蛋白酶(组织型纤溶酶原激活物, uPA)等，为新的血管形成提供了良好的环境。研究发现实验性心肌梗死的边缘及局部坏死周围有大量的新生血管形成^［4］。作为动脉粥样硬化病理过程的一部分，类似的炎症反应也可导致动脉粥样斑块中的新生血管形成。将血管内皮生长因子基因导入正常组织，在血管内皮生长因子表达区域周围出现炎症反应，并有新生血管形成，这进一步表明炎症反应与新生血管的产生密切相关。继发于血管内皮生长因子引起的血管通透性的增加而导致的炎性细胞在组织中的出现可能是新生血管形成所需要的刺激因素。而且，巨噬细胞上血管内皮生长因子受体的存在及血管内皮生长因子刺激巨噬细胞移行的能力可增加细胞因子的血管形成活性。相反，bFGF具有类似的丝裂作用而对血管通透性无影响。将bFGF注射于正常组织中，在无血管损伤的情况下，注射部位不发生或仅发生轻微的血管新生。上述实验结果表明，就引起血管新生来讲，血管内皮生长因子增加血管通透性及聚集炎性细胞的能力与其对内皮细胞的丝裂活性同等重要。

近年发现， angiopoietin、angiogenin、leptin、neuropeptide以及凝血因子、整合素等亦参与促进新生血管的形成过程^［9］。

1.2抑制血管新生的因素

除刺激血管新生的因素外，体内尚存在抑制血管新生的因素。目前发现的血管形成抑制因子有以下几种：(1)Angiostatin^［10,11］：这是从荷瘤小鼠血清及尿液中分离获得的一种分子质量38 kDa的蛋白质。它能抑制内皮细胞迁移、增殖，从而阻止新生血管的新成。(2)Endostatin^［12,13］：分子质量为20 kDa的蛋白质，可来自于肝细胞。天然及重组endostatin均可抑制肿瘤血管生成及肿瘤生长。(3)Thrombospondin-1(TPS-1)：为一类四聚体糖蛋白，分子质量为140 kDa。血小板、巨噬细胞、成纤维细胞及血管平滑肌细胞等多种细胞均可产生TPS-1，后者通过与细胞基质相互作用而抑制血管新生。此外，fibronectin、prolactin、血小板因子-4、干扰素-α、INF诱导蛋白-10等均有一定的抑制新生血管新成的作用。

2治疗性血管新生

治疗性血管新生的概念首先由Hockel等于1993年提出。血管新生有益于心脏、脑、下肢、皮瓣、外周神经、骨和气管移植等许多缺血情况的改善，并可作为加速伤口愈合的一种新策略。肝素是最先应用于实验性冠状动脉及<