血管內(nèi)皮生長因子與一氧化氮

1、血管內(nèi)皮生長因子與一氧化氮摘要血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）是內(nèi)皮細(xì)胞特異性促有絲分裂原，具有促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞增生、遷移及增加血管通透性的作用，其強(qiáng)大的促進(jìn)新血管形成的作用使其在梗塞性血管病的基因治療中發(fā)揮巨大作用。但其作用機(jī)制仍不清楚。研究表明VEGF與一氧化氮（NO）間存在密切關(guān)系，NO是VEGF發(fā)揮許多重要生理作用過程中必不可少的因素。探討VEGF與NO的關(guān)系有助于進(jìn)一步闡明VEGF的作用機(jī)制。關(guān)鍵詞血管內(nèi)皮生長因子；一氧化氮；新血管形成學(xué)科分類號R331.3血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)是內(nèi)皮細(xì)胞特異性促有絲分裂原，具有促進(jìn)

2、內(nèi)皮細(xì)胞增生、遷移，增加血管滲透性和加速新血管形成的作用。VEGF與其特異性受體結(jié)合后發(fā)揮這些生理作用。但其作用機(jī)制仍不清楚。體內(nèi)的一氧化氮（NO）是由L-精氨酸經(jīng)一氧化氮合酶（NOS）催化而生成的。NOS是其產(chǎn)生的限速性因素。NOS分為結(jié)構(gòu)型(constitutive NOS)和誘導(dǎo)型（inducible NOS）兩類。前者主要出現(xiàn)于神經(jīng)和內(nèi)皮中，為鈣依賴型；后者出現(xiàn)于被激活的巨噬細(xì)胞和血管平滑肌中，為非鈣依賴型1，2。VEGF與 NO這兩種分子都是近年的研究熱點(diǎn)。而且，已有研究發(fā)現(xiàn)VEGF與NO間存在密切關(guān)系。一、 NO參與VEGF的促進(jìn)血管通透性的作用血管增生是以微血管通透性增強(qiáng)為前提的

3、。有研究者3給豚鼠注射EBD(一種染料)后，再注射各種所要檢測的試劑，根據(jù)其皮膚藍(lán)斑形成情況判斷該試劑對血管通透性的影響。用Miles Assay法證實(shí)VEGF是通過與其KDR(kinase-insert domain-containing receptor， VEGF receptor-2)受體相互作用后使NO產(chǎn)生增加,若給予作用于Flt-1(fms-like tyrosine kinase-1,VEGF receptor-1)受體的PDGF則不會使NO產(chǎn)生增加，而NO又可激活環(huán)氧化酶而刺激前列腺素的產(chǎn)生4。VEGF和前列環(huán)素(prostacycline)均可以使VEGF的促進(jìn)血管通透性作用

4、增強(qiáng)。NOS的抑制劑L-NNA或L-NAME均會抑制VEGF誘導(dǎo)的促進(jìn)血管通透性作用。使用環(huán)氧化酶抑制劑（消炎痛）同樣也會抑制VEGF誘導(dǎo)的促血管通透性作用。在眾多的生長因子中僅VEGF具有這些特性。二、 NO參與VEGF的促進(jìn)內(nèi)皮遷移的過程內(nèi)皮細(xì)胞的遷移也是血管增生過程中的關(guān)鍵因素之一。Noiri等5的研究表明,VEGF指導(dǎo)的細(xì)胞遷移和促進(jìn)新血管形成過程中，結(jié)構(gòu)型NOS起到一定的作用。在這一研究中，他們進(jìn)行了兩個實(shí)驗(yàn)：（1）VEGF 能夠使微血管內(nèi)皮細(xì)胞釋放NO，并能誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞的遷移。而NOS的抑制劑L-NAME或NOS的反義核苷酸則抑制VEGF的這一作用;（2）在一系列內(nèi)皮細(xì)胞的創(chuàng)傷愈合

5、實(shí)驗(yàn)中,VEGF刺激的細(xì)胞遷移速率明顯受到NOS抑制劑的阻抑。這些實(shí)驗(yàn)說明NO在內(nèi)皮細(xì)胞的遷移和創(chuàng)傷愈合過程中是一個必要的因素。而且有研究報(bào)道（Noiri等1996）NO能使內(nèi)皮細(xì)胞由靜態(tài)表型轉(zhuǎn)化為運(yùn)動表型，在指導(dǎo)因子如VEGF存在時，內(nèi)皮細(xì)胞才能作定向遷移。三、 NO介導(dǎo)VEGF對冠狀靜脈內(nèi)皮的促有絲分裂效應(yīng)已有研究支持NO在新血管形成過程中起作用，NO能刺激內(nèi)皮細(xì)胞增生和遷移。而且，能激活NOS的NO供體硝普鈉能促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞增生。而NOS的抑制劑能抑制此反應(yīng)（Ziche等1993）。在此基礎(chǔ)上，Morbideui等6研究了從冠脈毛細(xì)血管靜脈叢中分離出的微血管內(nèi)皮細(xì)胞在VEGF誘導(dǎo)其有絲分裂

6、中NO的角色。發(fā)現(xiàn)VEGF能以劑量依賴性方式促進(jìn)冠狀靜脈內(nèi)皮細(xì)胞增生，不同濃度NOS抑制劑也能以劑量依賴性方式阻斷VEGF的促內(nèi)皮細(xì)胞的增生作用。而NOS的抑制劑不影響bFGF的促內(nèi)皮細(xì)胞增生作用。另外，VEGF刺激細(xì)胞后，細(xì)胞中cGMP水平會急劇增高，VEGF促進(jìn)cGMP增高的程度要強(qiáng)于外源性NO的作用。bFGF不會引起cGMP水平的增高。實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了cGMP水平的增高是由于VEGF促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞釋放NO而使其水平增高。這種VEGF激發(fā)NO自分泌效應(yīng)是很有效的，其他生長因子不具有這一效果。四、 VEGF和NO在調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞完整性中的相互關(guān)系將大鼠胸主動脈血管段取出后置于無血清培養(yǎng)基中培養(yǎng)，用體

7、外球囊成形術(shù)損傷血管內(nèi)膜。Northern blot 分析可見VEGF mRNA損傷后2小時開始上調(diào)，4小時達(dá)高峰，24小時仍有較強(qiáng)信號存在。Western blot分析可見4小時VEGF蛋白表達(dá)最高。免疫組化法和原位雜交實(shí)驗(yàn)揭示動脈損傷后，VEGF在動脈平滑肌細(xì)胞中表達(dá)升高。機(jī)械損傷對包括平滑肌細(xì)胞在內(nèi)的各型細(xì)胞都有加速其磷脂酰4，5-二磷酸肌醇(PIP2）的水解作用。其水解后產(chǎn)生甘油二酯(DG）和1，4，5-三磷酸肌醇(IP3），這兩者可激活PKC。暫時性的損傷也能激活C-Src酪氨酸激酶。如果動脈段在球囊損傷前給予PKC抑制劑或酪氨酸激酶抑制劑均可劑量依賴性抑制球囊損傷引起的VEGF上調(diào)

8、。這表明PKC和酪氨酸激酶在介導(dǎo)球囊損傷引起的VEGF上調(diào)中起作用7。體外研究已表明8VEGF能刺激內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生NO，再生的內(nèi)皮中NO的恢復(fù)對動脈壁中VEGF起反饋調(diào)節(jié)作用。研究還發(fā)現(xiàn)給予硝普鈉（SNAP）處理的球囊損傷后的離體大鼠胸主動脈段中PKC和C-Src酪氨酸激酶活性均被明顯抑制。表明動脈壁中NO通過抑制PKC和C-Src酪氨酸激酶活性而對VEGF起負(fù)性調(diào)節(jié)作用。通過用含VEGF基因啟動子的報(bào)告基因轉(zhuǎn)染平滑肌細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)NO能抑制佛波酯（PMA）誘導(dǎo)的VEGF啟動子活性增強(qiáng)作用。用EMSA實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)NO下調(diào)VEGF是通過抑制PKC誘導(dǎo)激活的AP-1與VEGF啟動子結(jié)合活性而達(dá)到的。五、 V

9、EGF與NO的相互作用機(jī)制有研究顯示9，VEGF刺激人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（HUVECs）后能產(chǎn)生NO，而且NO的增加呈現(xiàn)急性升高和慢性升高兩相性。由于用鈣離子通道激動劑（calcium ionophore ）A-23187能使NO釋放迅速增加，而VEGF又能誘導(dǎo)細(xì)胞質(zhì)中鈣離子水平迅速增高，推測VEGF刺激內(nèi)皮細(xì)胞后NO的急性釋放可能是由于NOS被鈣激活所致。其慢性增加可能是由于VEGF引起內(nèi)皮NOS mRNA及其蛋白的增加而引起的。我室的研究表明缺氧能誘導(dǎo)血管內(nèi)皮細(xì)胞、血管平滑肌細(xì)胞及心肌細(xì)胞中VEGF mRNA表達(dá)增加，NO能抑制其表達(dá)的上調(diào)，NO的抑制劑LNNA則能部分恢復(fù)其表達(dá)（張曼等199

10、8）。還有研究表明10，缺氧引起平滑肌細(xì)胞中VEGF表達(dá)上調(diào)是通過激活位于VEGF基因5上游區(qū)的28bp增強(qiáng)子而增加VEGF轉(zhuǎn)錄率而達(dá)到的。而NO能抑制平滑肌細(xì)胞中缺氧誘導(dǎo)的VEGF表達(dá)上調(diào)。因?yàn)镹O能激活鳥苷酸環(huán)化酶使cGMP水平增高，cGMP類似物8-Br-cGMP對VEGF增強(qiáng)子的缺氧誘導(dǎo)激活起明顯抑制效應(yīng)。推測NO抑制缺氧時內(nèi)皮細(xì)胞中的VEGF產(chǎn)生是通過cGMP介導(dǎo)的途徑。基于上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果及推測，可以得出血管中VEGF及NO可能的相互作用方式。缺氧和/或損傷使內(nèi)皮細(xì)胞和/或血管平滑肌細(xì)胞中VEGF的表達(dá)升高，升高的VEGF通過自分泌或旁分泌作用于內(nèi)皮細(xì)胞，使內(nèi)皮細(xì)胞中NO的產(chǎn)生增加，而

11、增加的NO又反作用于缺氧的平滑肌細(xì)胞使其中的VEGF的表達(dá)降低。這樣的一個反饋調(diào)節(jié)過程使損傷和/或缺氧的血管壁盡快恢復(fù)正常，而又不致于使VEGF過度表達(dá)產(chǎn)生有害效應(yīng)。國家教委博士點(diǎn)基金資助課題劉艷秋(北京醫(yī)科大學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)系，北京100083)周愛儒(北京醫(yī)科大學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)系，北京100083)參考文獻(xiàn)1，Lowenstein C,Synder SH.Nitric oxide,a novel biologic messenger.Cell,1992,70705707.2，唐朝樞,湯健.一氧化氮與疾病.中華醫(yī)學(xué)雜志,1998,785.3，Murohara T,Horowitz

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