VEGF与骨髓增生异常性疾病的研究现状(一)

1、VEGF与骨髓增生异常性疾病的研究现状(一)    【摘要】 血管内皮生长因子(VEGF)是血管新生过程中一种重要的因子，在骨髓增生异常性疾病中起重要作用，其主要通过与受体(VEGFR)结合而发挥生物效应。改变骨髓或血浆中VEGF或VEGFR的水平可能成为治疗骨髓增生异常性疾病的新途径,本文就VEGF与骨髓增生异常性疾病的研究现状作一综述。 【关键词】 血管内皮生长因子;骨髓增生异常;骨髓增生异常综合征; 再生障碍性贫血血管新生是指在原有血管的基础上形成新血管的过程。在这过程中，多种血管发生因子起重要作用，其中以血管内皮生长因子(VEGF)最为突出。大多

2、数血管发生因子由肿瘤细胞分泌，并且以自分泌的方式促进肿瘤细胞的生长和繁殖，在肿瘤的转归、治疗中也起著作用。骨髓增生异常性疾病中最常见的是骨髓增生异常综合征(MDS)、再生障碍性贫血(AA，下文简称再障)。本文就VEGF与这两种最常见的骨髓增生异常性疾病的研究现状作一综述。1 VEGF 及其受体的生物特性VEGF是一种具有高度生物活性的功能性糖蛋白，VEGF家族包括VEGFA、VEGFB、VEGFC、VEGFD、VEGFE。人VEGF 基因位于染色体6p21.3, 全长28Kb,编码VEGF 的基因长约14Kb, 由8个外显子和7 个内含子交替组成, 编码3435kD 的同源二聚体糖蛋白。VEG

3、F 基因经过转录水平剪切,可产生5 种不同的转录子, 即VEGF206、189、165、123 和121,其中VEGF121 和165 为分泌型的细胞因子1。VEGF主要促进内皮细胞增殖和血管增生, 它是血管内皮细胞特异性的有丝分裂原, 在体外可促进血管内皮的生长, 在体内可诱导血管发生。此外, VEGF 能增加血管的通透性, 使血浆蛋白溢出血管外, 导致纤维蛋白在血管外凝结, 形成血管生成的临时基质。这种基质一方面促进血管生成, 另一方面促使一些间质细胞进一步形成成熟的血管基质, 有利于血管形成。VEGF是目前已知的所有促血管生成因子中同时具备促血管增生和增强血管通透性功能的生长因子。VEG

4、F 的生物学效应通过其特异的膜受体实现, 迄今发现5 种受体: VEGFR 1( Flt 1)、VEGFR2(flk1)、VEGFR3(Flt 4)2、neuropilin 1(神经毛蛋白1)、neuropilin2(神经毛蛋白2)34。这些受体本质上都是酪氨酸激酶, 受体在其细胞外区是含7个免疫球蛋白(Ig)样的结构域, 而细胞内区是含有酪氨酸激酶的信号域,中间是一段激酶插入序列(KI)。受体主要介导细胞骨架重排及引起细胞迁移, 但不能引导细胞增殖。此外, 它们能介导单核细胞趋化。当VEGF与受体膜外成分部分结合后，酪氨酸激酶被激活，大量钙离子内流从而导致级联放大反应过程，引起一系列的生物效

5、应。VEGFR1和VEGFR2是血管内皮细胞特异性酪氨酸激酶受体，在脉管系统的形成中起至关重要的作用。VEGFR 1 可增加血管内皮细胞的通透性, 形成临时基质, 促进胞外蛋白水解,有利于毛细血管生成5， 缺乏则导致血管结构缺陷。VEGFR2 介导内皮细胞的增殖、分化, 缺乏则无内皮细胞生成。有研究论证 VEGFR2 有增加毛细血管后静脉和小静脉的通透性的功能，从而促进营养物质和炎性物质的渗出, 而不是VEGFR 1; VEGFR 3 (Flt 4)在胚胎期是胚胎血管形成的必需因素, 在血管及淋巴内皮细胞都有分布，它在肿瘤转移过程中有一定的作用6。有研究认为neuropilin 1 通过和VE

6、GF 结合促进血管的发生与发展7。2 MDSMDS是一组异质性造血干细胞恶性克隆性疾病，以骨髓无效造血、外周血细胞减少及病态造血为特征。FAB协作组将此综合征分为5型：难治性贫血(RA)、难治性贫血伴环状铁粒幼红细胞(RARS)、难治性贫血伴原始细胞增多(RAEB)、难治性贫血伴原始细胞增多在转变中(RAEBT)、慢性粒细胞白血病(CMML)。2.1 VEGF及其受体在MDS中的表达Bellamy等8发现MDS各亚型的骨髓造血细胞的细胞质中表达的VEGF及其受体的水平较正常人群中的高。Wimazal等9发现相对于RA、RARS或正常骨髓，RAEB、RAEBT和CMML病人骨髓中VEGF水平更高

7、。这些区别可能是RAEB、RAEBT和CMML中未成熟的骨髓细胞中的VEGF表达的结果,提示VEGF在MDS病人骨髓中表达的水平可能取决于不成熟骨髓细胞的百分比(胚细胞和单核祖细胞)。Bellamy还发现MDS型别不同，受体VEGFR1的水平也不同：MDS高危组>MDS低危组>正常组，而在介导细胞增殖和迁移信号传导途径中发挥主要作用的受体VEGFR2与正常人的差异无统计学意义。这些发现为MDS的发生、发展提供了一个生物原理。2.2 MDS骨髓中的血管新生MDS是一组渐进性疾病，随着其自然病程的发展，骨髓中原始细胞比例逐渐增高，最终可演变成白血病。，Keith等10发现，在MDS转化

8、为白血病的过程中,各种血管新生介质的水平明显增高，包括VEGF、碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)、肿瘤坏死因子(TNF)以及血管新生介质的受体等。当前的研究认为由于细胞因子和生长因子的分泌同时调节MDS骨髓中的血管新生，导致血管形成和克隆种群增加，骨髓微血管密度(MVD)也增高。Madry 等11用免疫组化法测量43例MDS、10个MDS缓解组病例的MVD，结果发现， MDS较缓解组中存在更高的 MVD,其中RAEBT和CMML的MVD最高。Pruneri等12也发现，MDS 患者中的MVD明显高于正常，其中RA、RAEB、RAEBT组呈递增趋势，RAEBT组的MVD与AML组无明显差异。上

9、述结果表明随着病情的发展，骨髓微血管密度逐渐增高，RAEBT可能是发展至AML的一个过渡阶段。2.3 针对VEGF靶向治疗MDS的展望VEGF 和VEGFR 在恶性肿瘤的血管生成过程中协同表达, VEGF 和VEGFR 在肿瘤血管生成中的作用表明: 阻断VEGF 和VEGFR 作用有希望成为抑制血管生成及肿瘤生长的有效治疗措施。以VEGF 和VEGFR 为靶点, 具有特异性高、不易产生耐药等优点, 因而通过它来抑制肿瘤血管生成是当前肿瘤治疗研究的热点之一。随着对MDS分子机制认识的加深，已经发展了分子靶点治疗。几种新药(VEGF抑制剂、受体酪氨酸激酶抑制剂、蛋白激酶C抑制剂等)在临床试验中已显

10、示了其应用前景，但大多数MDS的治疗研究还处于早期阶段13。Bevadzumab(商品名：Avastln)于2004年2月获得美国食品和药物管理局(FIA)批准上市，这是世界上首个批准上市的血管内皮生长因子抑制剂。Bevacizumab是人源化的抗VEGF单克隆抗体，能与VEGF结合，阻止VEGF与其受体VEGFR1和VEGFR2结合。早期的临床研究表明，bevacizumab单药治疗无明显毒性反应,从而推测Bevacizumab不仅可以抑制肿瘤新生血管形成而且可以通过去除多余的VEGF使肿瘤血管“正常化”，增加血流量使随后应用的细胞毒性药物能发挥出更为有效的作用14。VEFGR主要是酪氨酸蛋

11、白激酶，目前普遍认为VEGF诱导血管生成是由VEGF与位于血管内皮细胞表面的VEGFR2结合所介导，VEGF与VEGFR2结合后形成二聚体诱使酪氨酸激酶介导的磷酸化，并进一步激活相关下游信号转导通路。用特异性的酪氨酸激酶抑制剂可抑制VEGFR 的活性, 从而阻止其与VEGF 结合, 达到抑制肿瘤血管生成及肿瘤转移的作用。 因此,VEGFR 酪氨酸激酶是理想的药物作用靶点,目前已有大量以此为靶点的药物应用于临床, 如舒尼替尼( sunitinib) 、索拉非尼( sorafenib)等。Axitinib (AG2013736、 AG213736)是近年研发成功的药物，主要靶向于VEGFR酪酸激酶

12、,该药单独或与其他抗癌药联合使用的临床研究工作已经全面展开1518。VEGF靶向治疗的许多方面有待进一步明确，包括治疗方案的合理设计、如何与传统抗肿瘤方法的联合应用、靶向治疗药物之间联合应用的方法等。例如，氨磷汀是一种细胞保护剂，有对抗血管再生作用并对造血干细胞的分泌水平产生影响。研究显示经氨磷汀治疗后的MDS患者VEGF24h的分泌量减少了。氨磷汀对MDS病人产生的抗血管活性，使造血干细胞分泌VEGF减少，从而达到治疗的目的19。若将氨磷汀与上述药物联用，是否有协同作用，还有待研究。2.4 VEGF在MDS 分型的意义据国际IPSS评分，MDS的预后因素包括外周血细胞受累、骨髓原始细胞比例及

13、染色体分型等。赵梅青等20发现， MDS外周血23系受累者，血清VEGF、bFGF水平明显高于1系受累者;骨髓原始细胞比例>5%者，血清VEGF、bFGF水平明显高于5%者。上述结果表明MDS病情越重，血清VEGF、bFGF水平越高。因此通过检测血清VEGF、bFGF水平，可间接反映MDS的预后。3 再障再障是由化学、物理、生物因素及不明原因引起的骨髓造血功能衰竭, 以骨髓多向造血干细胞不足和外周全血细胞减少为特征。这种疾病特点的标志是空骨髓：包含有正常数量的脂肪细胞，但或多或少有造血干细胞、红细胞、巨核细胞的衰竭。3.1 再障骨髓细胞中VEGF的表达再障的病理显示血管密度减低，提示造血

14、微环境缺陷是再障重要的发病机制之一。骨髓的造血功能有赖于完整的骨髓微循环系统。其中血管的数量和质量的异常都会影响造血干细胞的增殖和分化。VEGF作为作用最强的促血管生成因子，在维持正常的血管密度方面发挥着积极的作用。VEGF能纠正造血细胞VEGF基因缺陷导致的凋亡和集落生成能力的降低21 ，能够协同GMCSF、Epo促进造血细胞的集落生成22 ，还可以刺激内皮细胞合成分泌GMCSF、SDF1，其中SDF1作为趋化因子能显著提高CD34 造血细胞的跨膜迁移能力，从而发挥间接造血调控作用23 。Fureder 等24检测再障病人骨髓中的微血管密度(MVD)和骨髓VEGF的表达，结果发现二者的水平均

15、较正常人群降低。进行免疫抑制治疗和干细胞移植后，骨髓中VEGF 和MVD的水平明显提高。血管密度的改变和VEGF的表达下调对再生障碍性贫血的病理生理的改变有着协同作用。然而，Fureder 等的研究尚未能弄清再障低水平的VEGF是骨髓衰竭的结果还是触发骨髓衰竭的诱发因素，他们更偏向于VEGF衰竭是再障的结果，并推测健康个体血清中的VEGF大部分来源于造血细胞;或可能某种造血细胞产生因子(如细胞类因子)来调节非造血细胞中VEGF的产生和分泌，如肿瘤坏死因子和白血病介素1皆由白细胞产生，都能导致间质细胞中VEGF的表达和释放;也可能是白细胞或者白细胞的产物能抑制VEGF的分解和排泄。由于再障的造血

16、细胞、白细胞减少，从而导致了VEGF产生减少和分解排泄增加。如果VEGF分泌减少，正常的血管密度难以维持，骨髓血管减少，血管的通透性减低，供血供氧减少，微环境进一步恶化，骨髓脂肪化，造血组织萎缩，使得VEGF的分泌减少，进一步加速了骨髓的脂肪化，促进再障发生和进一步恶化25。再障的VEGF水平明显低于正常人群。韩秀华等26发现重型再障血浆中的VEGF水平较普通再障的低，因此认为再障病情的轻重和VEGF分泌减少的程度有相关性，通过检测血清中的VEGF，可间接评估病情的严重程度。3.2 再障治疗的展望目前再障的治疗选择包括造血干细胞移植、抗胸腺细胞球蛋白联合环孢菌素A和糖皮质激素等综合性治疗。再障

17、患者血浆VEGF水平的减低可能成为导致干细胞集落形成能力显著降低以及骨髓微循环支持功能缺陷的因素之一，这为运用VEGF治疗再障提供了很好的依据。Marsh 等27认为粒细胞集落刺激因子(GCSF)属于造血生长因子(HGFs)的一种，有直接导致造血细胞和非造血细胞表达和分泌VEGF的可能。故对于CSF，它在再障治疗中的效应不仅归功于它的免疫抑制特性，还在于它刺激造血细胞和非造血细胞产生VEGF，从而提高血浆中VEGF水平的效应。除了CSF，单独或联合使用其它造血生长因子时，并没有获得预期的效果，而可能因使用造血生长因子而导致严重的副反应。4 结语MDS、再生障碍性贫血同属骨髓增生异常性疾病，但V

18、EGF在二者中的水平却不相同。如上所述， VEGF与MDS、再生障碍性贫血的发病、进展、治疗预后均有密切联系。依据骨髓、血浆中VEGF的改变探索治疗MDS、再障等血液性疾病的新途径可望成为日后研究的热点。【参考文献】1 Sahni A, Francis C W. Vascular endothelial growth factorbinds to fibrinogen and fibrin and stimulates endothelial cellproliferationJ. Blood, 2000, 96( 12) : 37723778.2 Neufeld G, Gohen T, Ge

19、ngrinovitch S, et al. Vascular endothelialgrowth factor (VEGF) and its receptors J. FASEBJ, 1999, 13(1):922.3 Renzi M J, Feiner L, Koppel A M, et al. A dominant negative receptor for specific secreted semaphorins is generated by delecting an extracellular domain from neuropilin 1J. J Neurosci, 1999,

20、 19( 18) :7870 7880.4 Neufeld G, Kessler O, Herzog Y.The interaction of neuropilin1 and neuropilin 2 with tyrosine kinase recep torsfor VEGFJ. Adv Exp Med Biol, 2002, 515: 8190.5 Clauss M. Molecular biology of the VEGF and the VEGF receptorfamily J. Semin Thromb Hemost, 2000, 26 (5):561569.6 Gille H, Kowalski J, Li B, et al. Analysis of biological effectsand signaling properties of Flt 1 (VEGFR 1) and KDR(VEGFR 2) A reassessment using novel receptor specific