Cancer Center, Sun Yat-sen University of Medical Sciences, Guangzhou (510060)

【A Review】Angiogenesis occurs in many physiological and pathological processes. Vascular endothelial growth factor( VEGF) is a key cytokine for up-regulation of angiogenesis. VEGF family includes some new members coded by the genes mapped in different chromosomes, namely ,VEGF-B, VEGF-C, VEGF-D, and PGF. Each member may have some isotypes due to splicing in mRNA transcription. VEGFR-1, VEGFR-2 and VEGFR-3 are three receptors of VEGF family. The combinations of VEGF family with different receptors can induce different functions, including increase vascular permeability, angiogenesis, and lymphangiogenesis. The biological characteristics of VEGF family and their receptors have been applied in diagnosis and experimental therapy of solid tumors, along with experimental therapy of ischemic retinopathy and ischemic heart disease.

在某些生理过程，如胚胎发育、卵巢周期、伤口愈合和缺血组织的修复，可出现新生血管的形成；而在某些病理过程，血管生成也是必不可少的环节，如类风湿性关节炎、银屑病糖尿病性视网膜病以及实体瘤的生长和转移^［1］。

以往认为，出生后的血管生成(angiogenesis)与胚胎发育过程中的血管发生(vasculogenesis)是两个互相区别的过程：前者是通过分化完全的血管内皮细胞从业己存在的血管中增殖、迁徙和重塑而成；后者是指由中心包含造血干细胞、周边分布成血管细胞(angioblast)的血岛发育而成^［1］。但近来的研究发现：出生后的血管生成(包括肿瘤血管生成)，也有骨髓造血干细胞的参与^［2，3］。骨髓里的造血干细胞在某些细胞因子(如G-CSF，GM-CSF，血小板反应素等)的刺激下，分化成血管内皮祖细胞(endothelial progenitor cells，即是成血管细胞)；后者又在其它的因子(如stromal derived factor-l)的作用下进入周围血循环，在生理的以及病理的血管生成处分化成血管内皮细胞。因此现在认为，出生后的血管生成过程中，既有局部血管内皮细胞的增殖、迁徙、重塑，又有来自骨髓的血管内皮祖细胞的分化参与。

血管生成的诱导因子有的是直接作用于血管内皮细胞，有的是间接地通过其它的辅助细胞(单核细胞、肥大细胞、T细胞)来诱导血管生成。血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)，也称VPF(vascular permeability factor,血管通透因子)或VAS(vasculotropin促血管因子)，特异性地直接作用于血管内皮细胞，是上调血管生成的重要因子^［1］。虽然VEGF最先是从肿瘤细胞的分泌物中分离出来，但现已证实VEGF及其家族成员不单在肿瘤血管生成，在其它的生理和病理的血管生成中都是必不可少的诱导因子^［4］。目前已发现VEGF家族包括5大成员：VEGF-A(即以往发现的VEGF)，VEGF-B，VEGF-C，VEGF-D和PGF(placental growth factor，胎盘生长因子)。它们都是二聚体的糖蛋白，都具有与类血小板生长因子蛋白区域(platelet-derived growth factor-like domain)非常相似的结构，即拥有8个完全保守、相隔排列、以二硫键维持二聚体的三维空间结构的半胱氨酸残基^［5］。VEGF家族5个成员的基因分别定位于不同的染色体。

一、VEGF-A：

VEGF-A基因定位于6号染色体短臂1区2带(6 p12)^［6］。根据VEGF-A的氨基酸链的长度不同至今已发现了6种异构体：VEGF-A₁₁₅，VEGF-A₁₂₁，VEGF-A₁₄₅，VEGF-A₁₆₅，VEGF-A₁₈₉和VEGF-A₂₀₆。VEGF-A₁₂₁和VEGF-A₁₆₅是最丰富的异构体。这些不同的异构体是由同一个基因在转录时按不同的拼接方式产生的^［7］，为34-42 kD的糖蛋白。VEGF-A基因拥有8个外显子。目前发现的所有VEGF-A异构体均有外显子1-5以及外显子8的表达序列。外显子1-5编码的部分是VEGF-A的核心区域，用于维持二聚体空间结构的8个特征性的半胱氨酸残基就处于这个核心部分。VEGF-A₁₈₉是全部1-8个外显子编码的氨基酸序列完全表达的蛋白质产物。VEGF-A₁₂₁缺乏外显子7和8编码的产物。VEGF-A₁₄₅缺乏外显子7的表达。VEGF-A₁₆₅缺乏外显子6′的表达。VEGF-A₂₀₆除了8个外显子都有表达以外，在外显子6编码的氨基酸序列末端多出了一段17个氨基酸的延伸序列，为外显子6的产物。目前已证实VEGF-A₁₂₁不与肝素结合，是可溶性分泌型蛋白；VEGF-A₁₄₅也是分泌型蛋白^［9］；VEGF-A₁₆₅是部分分泌、部分与细胞表面的硫酸乙酰肝素蛋白多糖结合；VEGF-A₁₈₉和VEGF-A₂₀₆是结合型蛋白，与细胞和基质中的蛋白多糖结合。最新报告的VEGF-A₁₁₅在C-端与VEGF-A₁₂₁有37个氨基酸的差异，其特性有待阐明^［8］。

VEGF-A与两个受体高度亲和：VEGFR-1(VEGF受体1)和VEGFR-2(VEGF受体2)，并能激活这两个受体。

许多正常组织(如肺、肾、肾上腺、心、卵巢等)的已分化细胞以及肿瘤细胞都可表达VEGF-A。缺氧是诱导VEGF-A及其受体产生的最有效因素。出现K-ras和H-ras突变的肿瘤细胞可以上调VEGF-A的转录，而肿瘤抑制基因VHL的蛋白产物却能下调VEGF-A的合成^［5］。

VEGF-A是血管内皮细胞的促分裂原(mitogen)和促运动原(motogen)，可诱导血管内皮细胞增殖和迁徙；还能诱导毛细血管管腔的形成、增加血管的通透性、刺激血管内皮细胞产生蛋白酶和其它的小分子物质^［5］。虽然其确切的分子机制有待阐明，但目前已发现VEGF-A与其两个受体结合后，不但引起受体的磷酸化，还可产生一系列的蛋白质磷酸化^［7］。这些蛋白质包括磷脂酶C_γ，磷脂酰肌醇3激酶，GAP(Ras GTPase-activating protein)，两个GTP相关蛋白p190和p62，以及癌基因结合蛋白NcK。近来还发现VEGF-A可激活分裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)。

VEGF可非常显著地延长血管内皮细胞的寿命，使血管内皮细胞的倍增次数增加15～20次；同时使血管内皮细胞的某些周期相关基因(p21，p16和p27)的表达减少，但P53表达无改变；同时也减少衰老标记物中性β-半乳糖苷酶的表达^［10］。

VEGF-A增加血管通透性的作用可能是通过增强了血管内皮细胞中的囊-泡小体(VVO，vesiculo-vacuolar organelle)的功能而产生的^［11］。VVO是近年来发现的、在微静脉和小静脉的内皮细胞质里的一种细胞器，这种似葡萄串的细胞器与内皮细胞的腔内面和腔外面相连，可以占细胞质的20%。VEGF-A可以促进大分子物质经VVO渗出血管外。

二、PGF：

PGF也是一个二聚体，其氨基酸序列与VEGF-A有53%的同源性^［7］。其基因定位于14q24-q31^［12］。已发现PGF有3个异构体，即PGF-1，PGF-2和PGF-3，是同一基因在转录mRNA时以不同的拼接方式表达的不同产物^［7，13］。PGF-1除拥有与VEGF-A相同的、由外显子1-5编码的氨基酸序列，还有一个由外显子7编码的区域。PGF-1的前体是149个氨基酸，其中一段含20个氨基酸的多肽裂解出来后，就形成129个氨基酸的成熟PGF-1。PGF-2的前体含有170个氨基酸，比PGF-1前体多出了一个由外显子6编码的21个氨基酸的序列，成熟PGF-2含152个氨基酸。PGF-3的前体含有219个氨基酸，比PGF-1多出的70个氨基酸是由一段在外显子4和5之间插入的核苷酸序列编码。PGF-3与PGF-1一样缺乏外显子6的表达^［13］。PGF-2与肝素高度亲和，主要分布于细胞表面和基质中；PGF-1和PGF-3与肝素亲和性很低，是分泌型蛋白。PGF可结合并激活VEGFR-1，不与VEGFR-2或VEGFR-3结合(见图1)；但PGF的单体可以和VEGF-A的单体形成VEGF/PGF异二聚体，与VEGFR-2牢固结合并激活该受体，促进内皮细胞分裂和迁徙^［14］。与VEGF不同的是，PGF的表达只限于血管生成活跃的组织，如胎盘组织(由血管内皮细胞表达)和肿瘤组织(由肿瘤细胞表达)，并不见于已分化成熟的细胞。

与VEGF-A相比，PGF诱导血管内皮细胞分裂和增加血管通透性的作用较弱。然而，PGF可以增强VEGF-A的功能^［5］。

Fig 1 The correlation between members of VEGF family and their receptors

图1VEGF家族成员的配体和受体的相互关系

三、VEGF-B：

VEGF-B基因定位于11q13，长约4 kb^［15］；有7个外显子，其外显子与内含子的组织形式与VEGF-A和PGF基因相似^［16］。此基因在转录时以不同的拼接方式产生了两种异构体：VEGF-B