在过去的十余年中，许多学者研究了血管内皮因子（VEGF）及其家族成员在血管和淋巴内皮细胞的生长和分化中的重要作用。VEGF是正常和异常血管新生的重要的调节因子，在生理和病理性血管新生中起重要作用。VEGF及其抑制剂正在进行广泛的临床实验研究。

1 VEGF及其受体的结构

1989年Gospodarowicz等^[1]从牛的垂体滤泡细胞中分离出一种能选择性促进血管内皮细胞分裂的蛋白质，将其称为血管内皮生长因子（VEGF，也称为VEGF-A）。随后，发现了VEGF的其他家族成员：VEGF-B、C、D和胎盘生长因子（PIGF）。VEGF可由多种细胞分泌，如内皮细胞、平滑肌细胞及一些间质和基质细胞。VEGF在成人和动物的正常组织中合成很少，但在胎儿、胎盘、黄体及大部分人类肿瘤等存在血管新生的组织中高表达^[2]。

VEGF也是增加血管通透性的物质之一。微血管对蛋白的通透性的增加是血管形成的关键。血浆蛋白的漏出和血管外纤维蛋白基质的形成为内皮细胞生长、迁移所必需的。

人的VEGF基因最先从人白血病HL-60细胞系中克隆出来。VEGF基因定位于6p21.3，有8个内含子和7个外显子，其mRNA通过不同的剪切方式编码5中不同的VEGF，分别由121、145、165、189和206个氨基酸组成，其中VEGF₁₂₁和VEGF₁₆₅为分泌型细胞因子，具有促进新生血管形成的活性。VEGF₁₈₉、VEGF₂₀₆及少量VEGF₁₆₅与硫酸乙酰肝素具有亲和力而存在于细胞内^[3]。

目前已知3种VEGF酪氨酸激酶受体：VEGFR-1（Flt-1）、VEGFR-2（KDR/Flk-1）和VEGFR3（Flt-4）。VEGF受体都有着相似的蛋白质结构，属于“7-Ig”，即：在细胞外区域有7个免疫球蛋白构成的同源结构（Ig），其中第2和第3个免疫球蛋白是关键的配体结合部位，而且前3个免疫球蛋白区域在维持整个受体与配体结合的亲和力中起重要作用^[4]。它们还都有一个跨膜结构域（TM）和一个膜内酪氨酸激酶结构（TK），以及一个存在于细胞质内的位于尾部的羧基未端。

VEGF属PDGF家族，通过与相应受体结合而发挥生物学活性。VEGF的生物活性由磷脂酰肌醇（PI）3’激酶/Akt途径所调节。最近研究发现VEGF通过VE-钙调素形成KDR受体、b-catenin和PI3’激酶复合物而将内皮细胞生存信号转导到Akt和bcl-2。因此，在人内皮细胞中，VEGF也可诱导抗凋亡蛋白bcl-2和A1的表达^[5]。

VEGFR-1/Flt-1与VEGF亲和力最高，VEGFR-1（Flt-1）与VEGF结合引起EC的迁移和管状结构的形成。VEGFR-2（KDR/Flk-1）与VEGF的亲和力比VEGFR-1/Flt-1低，KDR与VEGF结合主要刺激内皮细胞的增殖，在成人血管静止期的内皮上，VEGFR-2/Flk-1的RNA表达明显下降。第3个酪氨酸激酶受体，VEGFR-3/Flt-4，主要存在于成人淋巴管内皮，在淋巴管形成过程中起重要作用。VEGFR-3/Flt-4不与VEGF结合，而是和复杂的VEGF相关蛋白VEGF-C和VEGF-D相结合，主要参与淋巴内皮细胞增殖^[6]。

Soker等^[7]发现了一个可与VEGF₁₆₅但不与VEGF121结合的受体，命名为neuropilin-1（NRP1）。当其与KDR在细胞中共同表达时，NRP1增强VEGF₁₆₅与KDR的结合作用，和VEGF₁₆₅调节的化学趋化作用。相反，抑制VEGF₁₆₅与NRP1结合可抑制其与KDR的结合，及其内皮细胞有丝分裂活性。这些发现表明NRP1可能传递VEGF₁₆₅给KDR受体，促进VEGF调节的信号转导。

2 VEGF表达的调节

VEGF的产生受局部氧浓度的调节，缺氧可诱导低氧诱导因子（hypoxia inducible factor，HIF）的产生^[8]。在HIF的介导下，VEGF mRNA转录和稳定性增加，且VEGF受体表达上调， VEGF的生物学效应增强。低氧条件改善，VEGF mRNA水平能够可逆地下降。因此，低氧在血管新生的过程中起重要作用。肿瘤的快速生长导致局部缺氧，促使包括肿瘤细胞、淋巴细胞、内皮细胞等在内的许多细胞产生血管形成因子，诱导血管新生。不仅可以更好地满足自身的生长需要，同时也为肿瘤通过血液循环的扩散提供可能。因此，肿瘤血管新生对于肿瘤的生长、转移具有重要的意义。

VEGF基因启动子的5’端，由28个氨基酸所组成的序列介导了低氧所诱导的转录。蛋白质酪氨酸激酶抑制剂5，4，3’-三羟异黄酮，能够降低低氧所诱导的VEGF mRNA的表达。

另外，VEGF的表达还受一些多肽生长因子的调节，如转化生长因子a、b，表皮生长因子，血小板源生长因子的调节。某些细胞因子，如白介素-1b和白介素-6也促进VEGF的分泌。这些生长或细胞因子不仅具有直接的促血管新生活性，同时也间接促进VEGF的表达，诱导血管新生。某些癌基因（如ras）和抑癌基因（如p53）也参与VEGF表达的调节。

3 VEGF与血管新生

血管新生（angiogenesis）是内皮细胞的激活、增殖、迁移、血管基底膜的降解、血管和血管网的形成；并且已存在的血管网的连接等复杂过程。早在71年，Folkman ^[9]就提出了“肿瘤生长依赖血管形成”，控制肿瘤生长的新途径-抗血管新生（anti-angiogenesis）治疗的设想。

VEGF在血管新生中起重要作用^[10]：①VEGF通过增强小血管内皮细胞内的囊泡、细胞器、囊状结构的活性来促进血管腔内和腔外血浆成分代谢，以及通过对钙粘蛋白/链蛋白复合体的作用使单层内皮细胞之间的粘附连接松解，从而提高循环代谢中小血管通透性。血管通透性增加可使血浆蛋白外渗并形成细胞外基质，引起内皮细胞和基质细胞的转移。②VEGF刺激内皮细胞产生纤溶酶原激活物(uPA和tPA)、纤溶酶原激活物抑制剂-1（PAI-1）和胶原酶，并使蛋白分解增加而引起血管外基质成分改变，为内皮细胞迁移创造条件。③VEGF刺激内皮细胞增殖（VEGF仅可刺激内皮细胞增殖，而不能刺激其他类型细胞，如角膜内皮细胞、晶状体上皮细胞、纤维母细胞及肾上腺皮质细胞的增殖）。④VEGF促进内皮细胞的迁移，这是从血管前体形成内皮分支重要的一步。⑤VEGF抑制内皮细胞的凋亡。

4 VEGF与淋巴管新生

4.1 EGF-C：是第一个发现的淋巴管生长因子。首先表达为一个前前蛋白，然后在其逐步的降解过程中生成一些多肽，这些逐步降解生成的多肽对其受体VEGFR-2（Flk-1、KDR）和VEGFR-3（Flt-4）的亲和力逐步增加，同时对这两种受体的激活能力亦增加。

VEGF-C的对内皮细胞起作用的信号可通过存在于血管内皮细胞上的VEGFR-2和存在于淋巴管内皮上的VEGFR-3来传递^[11]。在皮肤角蛋白细胞中，过度表达VEGF-C可导致皮肤淋巴管的增生，这些信号由VEGFR-3传递。

在鼠的角膜和缺血的肢体，VEGF-3促进血管新生^[12]。由此可见，VEGF-C对血管新生和淋巴管新生均起作用。

4.2 VEGF-D：是c-fos诱导的生长因子（FIGF），它也是一种淋巴管生成因子^[13]。其基因表达既可由转录因子c-fos诱导，也可以通过依赖于钙调素-11的细胞–细胞连接所发出的信号所诱导。

VEGF-D的蛋白降解过程与VEGF-C相似，而且其蛋白降解过程也调节着VEGF-D的生理活性和其与受体的特异结合性。在人类，VEGF-D的受体也是VEGFR-2和VEGFR-3，在成人体内的炎症过程和组织损伤后再生过程中，VEGF-C和VEGF-D调节淋巴管的新生，并且在生理性和病理性的血管新生中起着重要作用。

4.3 淋巴管生长因子的受体VEGFR-3

VEGFR-3由人类白细胞系和胎盘克隆而来，它有两种异构体，即VEGFR-3s（短链）和VEGFR-3l（长链）^[14]。二者是由于mRNA的转换剪接的不同造成的。其长链结构是大多数组织中存在的主要结构。

VEGFR-3是淋巴管内皮特异性的VEGF-C和VEGF-D的受体。在胚胎中，VEGFR-3最开始可以在所有的脉管中表达，但随着胚胎的发育，VEGFR-3在血管上的表达减少，而被局限在正在发育着的淋巴管内皮上。在胚胎早期，淋巴管未出现之前，VEGFR-3对新的血管发育起作用；在成体，VEGFR-3的活化诱导淋巴管新生。同时，VEGFR-3突变可导致遗传性淋巴水肿。

5 VEGF的生理及病理学作用

5.1 VEGF是胚胎和出生后早期发育的基础

在1996年，有学者发现VEGF在胚胎血管发生中起重要作用^[15]。在鼠中单个VEGF等位基因的失活引起血管新生的缺陷和胚胎在11到12天死亡。VEGF基因异构体特异性地敲除后无VEGF₁₂₀表达的鼠50%在出生后很快死亡，而剩下的在2周内死亡。生存者证实有心肌收缩性的损伤，心脏扩大，血管新生缺陷导致缺血性心肌病。为选择性研究VEGF对心脏的作用，Giordano等^[16]进行了心脏选择性的VEGF敲除实验。用Cre-loxP技术，心肌细胞特异性地删除编码VEGF的基因外显子3。心肌细胞在总数量上减少2/3。而且敲除的鼠的体重减轻，心脏壁薄，肿胀，血管减少，存在明显的收缩缺陷。而且，这些鼠的心脏的冠状微血管减少，对b-肾上腺素能的刺激反应异常。

用可溶性VEGF受体相似蛋白[mFlt(1-3)-IgG]可使VEGF失活。应用mFlt(1-3)-IgG可使VEGF的表达明显受到抑制。当出生后第一天或第八天时应用时可引起几乎完全的生长抑制。而且，这种生长抑制导致快速的死亡。超微结构分析显示内皮细胞结构的改变。mFlt(1-3)-IgG治疗过的新生儿的肝脏的内皮细胞明显减少。用mFlt(1-3)-IgG处理过的新生儿的肝脏分离的内皮细胞的凋亡指数增加。表明VEGF不仅是内皮细胞增殖而且是其生存所必需的。

5.2 VEGF是软骨内骨形成所必需的

软骨内骨形成是脊椎动物生长中长骨生长的基础。最近，检测了VEGF在软骨内骨形成中的作用。显示在骨骺生长环肥大的软骨细胞表达VEGF mRNA^[17]。用mFlt(1-3)-IgG抑制VEGF活性引起血管新生的完全抑制，伴随骨小梁形成的损伤。尽管软骨细胞的增殖、分化和成熟正常，肥大的软骨细胞的吸收受到抑制，导致肥大的软骨细胞区增加5-6倍。这些发现表明：VEGF依赖的血管是肥大的软骨细胞骨形成凋亡的基础。所以，血管系统携带正常生长区域形态发生学的细胞信号。

5.3 VEGF在女性生殖系统中的作用

卵泡生长和卵巢黄体（CL）的发展和内分泌功能依赖于新血管的增殖及随后的血管退缩。在卵巢周期过程中，血管新生的诱导剂和抑制剂共同发挥作用。在鼠和灵长类动物的卵巢和鼠的子宫中VEGF mRNA与血管的增殖有关。在激素诱导排卵的鼠模型中用mFlt(1-3)-IgG治疗引起CL血管新生的完全抑制^[18]。

另外，有研究证实子宫内膜异位的患者的腹水的VEGF水平增加^[19]。在中、重度子宫内膜异位的女性患者的腹水的VEGF水平明显高于轻、中度或无子宫内膜异位的患者。表明VEGF抑制剂可用于严重妇产科疾病的治疗。

5.4 肿瘤或眼球内血管新生中VEGF的作用

VEGF是主要的肿瘤血管新生因子。VEGF mRNA在大量的人肿瘤上调。在鼠模型中抑制VEGF活性导致肿瘤细胞系生长的抑制。最近研究^[20]显示与单独治疗相比，联合应用抗-Flk-1/KDR抗体和低剂量长春花碱对鼠视网膜母细胞瘤具有明显的抑制作用。

有VEGF抑制剂用于肿瘤病人的临床实验，包括人源化的抗-VEGF抗体、抗-KDR抗体和KDR信号转导的各种小分子抑制剂。在非小细胞肺癌和转移的直肠结肠癌的病人，抗-VEGF抗体与常规化疗结合应用可延长生存期。而且将抗-VEGF抗体单药应用于复发转移的乳腺癌病人显示有临床疗效。小分子的KDR抑制剂-SU5416的I/II期临床实验^[21]证实对转移的直肠结肠癌病人有效。在进展期肿瘤病人中抗-VEGF抗体的III期实验正在进行以进一步证实和评估其疗效。

在与年龄有关的黄斑变性（AMD）中肿瘤样血管形成是视觉减退的主要原因，并导致完全失明。AMD相关的脉络膜肿瘤样血管形成的进展中起主要作用。

5.5 VEGF的抑制可作为脑水肿的治疗

最近，van Bruggen等^[22]检测了应用mFlt(1-3)-IgG抑制VEGF发现其对皮质缺血有益。用高分辨率磁共振成相技术定量水肿改变的范围。在mFlt(1-3)-IgG组，皮质组织的梗塞和水肿组织体积的明显减少。表明VEGF拮抗剂可减少灌注相关的脑缺血和脑损伤。预示VEGF抑制可预防脑水肿后遗症。

5.6 VEGF促进内皮细胞对血小板的粘附及活化

Verheul 等^[23]研究发现：VEGF诱导血小板粘附于内皮细胞，这种粘附依赖于组织因子（TF）的活化。纤维蛋白（元）和aIIbb3整合素参与使纤维蛋白（元）暴露高亲和力的位点给血小板，引起粘附的血小板的活化。VEGF刺激内皮细胞促进的血小板粘附和活化，表明血小板粘附可发生于VEGF产生肿瘤的血管新生的微血管位点，及其它有VEGF参与的血管新生疾病中。

VEGF刺激血小板粘附和活化，这些血小板可刺激内皮细胞的增殖，因此血小板增多是肿瘤病人生存的负性预后因子。这是因为增加的血小板数量具有额外的促血管新生活性。所以延长抗血小板治疗可能对血管新生依赖性疾病的病人有益。

VEGF活化内皮细胞而变成易栓状态。经VEGF刺激后，内皮细胞增加其膜TF表达，随后凝血酶活化，而激活凝血系统。肿瘤释放的VEGF可改变血管系统抗血栓表面，引起纤维蛋白的形成和血小板的粘附及活化。在产生VEGF的软组织肉瘤的微血管存在活化的血小板，活化的血小板释放他们的内容物，包括血管新生生长因子，如VEGF和其它因子。在内皮细胞上VEGF诱导非活化的血小板的粘附，TF作用及随后的凝血途径的活化。体外，生理浓度的血小板刺激内皮细胞的增殖，体内有促血管新生作用。

6 肿瘤VEGF的检测及意义

由于VEGF的表达水平反映了肿瘤血管内皮细胞增殖、迁移和血管构建水平，直接反映肿瘤生长速度和转移倾向。准确地检测VEGF mRNA表达水平，为推测肿瘤增殖和转移提供参考。

Fiedler等^[24]研究了VEGF在新鲜白血病细胞中的表达。借助PCR方法，他们在20/28例de novo急性髓性白血病和3/5继发性AML患者中检测到VEGF特异性转录本。借助免疫化学的方法，在2个白血病细胞系和8例AML患者中检测到VEGF蛋白。24例AML患者的新鲜白血病细胞上清液中VEGF的含量明显高于正常人的骨髓细胞上清液或3例正常人CD34富集细胞的上清液。在AML标本中，VEGF的两种受体（KDR和flt1）均能测到。

外周T细胞淋巴瘤和霍杰金淋巴瘤患者的VEGF转录本显著增加，尤其是血管母细胞型。相反，滤泡中心淋巴瘤和B-慢性淋巴细胞白血病中VEGF的表达很低或无表达。上述结果提示VEGF可能参与外周T细胞淋巴瘤和霍杰金淋巴瘤的血管新生的诱导，但在低度恶性B细胞淋巴瘤则不然。Salven等^[25]用ELISA检测了随机选择的82例NHL患者治疗前的血清VEGF水平。结果表明治疗前的血清VEGF水平低于中位数的患者5年生存率为71%，高于中位数的患者5年生存率仅为49%。提示治疗前血清VEGF水平高的NHL患者差。

1996年Yamamoto等^[26]用免疫酶联技术（ELISA）检测了286例各种不同类型癌症患者、184例正常对照及9例肝能异常患者的血清VEGF，结果表明癌症患者VEGF水平较正常对照组明显增高，就同一种肿瘤而言，晚期患者VEGF水平比早期患者高。此外，血清VEGF水平与肿瘤MVD值存在明显正相关。

值得注意的是，除血清之外，VEGF水平在良、恶性腹腔积液之间也存在显著差别，恶性腹腔积液的VEGF水平比其相应的血清要高出60倍，随着病情的进展，恶性腹腔积液中VEGF水平持续升高，其速度要比相应血清中的变化快得多。VEGF监测对良、恶性腹腔积液的鉴别及恶性腹积液患者病情监测有较大意义，但病例资料较少，尚需进一步观察验证。

7 促血管新生的临床应用

Isner等^[27]用VEGF治疗了血管闭塞性疾病。他们将携带VEGF DNA的质粒直接注射到Buerger病患者缺血肢体的肌肉内，4周后重复注射1次。用ELISA方法在周围血检测到基因的表达。经过治疗，5例下肢溃疡中有3例完全愈合，其余2例虽有间歇性跛行，但夜间疼痛缓解。下肢血液灌注也得到改善，3例踝肘压力比例增加，大于0.1。7例核磁共震灌注改善，7例造影显示了侧枝血管的形成。他们还用编码VEGF165的质粒DNA直接肌肉内注射的方法治疗了9例下肢严重缺血的患者。患者下肢缺血的临床表现有明显的改善，溃疡愈合，踝肘压力比例增加，疼痛缓解，活动时间延长，有些患者避免了截肢。血管造影和核磁共振显示新生的侧枝血管。

冠状动脉粥样硬化和渐进型冠状动脉闭塞常出现侧枝循环形成以改善心肌血液供应，但极少能完全补偿因血管闭塞造成血流量的减少。原因是这种血流量的减少不能在局部激活足够的血管形成因子的反应性下降。用血管形成因子治疗可以改善缺血组织的血液供应^[28]。用腺病毒做VEGF的载体通过冠脉灌注进行生物搭桥治疗，结果15个病人有3个有症状改善和胸痛减轻。用编码VEGF的质粒转染给一个严重下肢血管病变的病人，4周后血流图显示下肢血流明显改善。另一组用编码VEGF基因的DNA治疗9例原打算截肢的下肢动脉狭窄和闭塞的病人，4周后80%的患肢有血液循环的改善，仅1例需要做截肢术。

8 抗管新生治疗

8.1 抑制VEGF和VEGFR活性

给裸鼠注射从肿瘤细胞中分离的成分而使其形成潜伏瘤，血管新生增加，当同时给裸鼠腹膜外注射抗VEGF抗体，肿瘤血管密度及肿瘤细胞生长均明显受到抑制。当给裸鼠注射肿瘤细胞来刺激血管新生，并同时注射抗VEGF抗体几乎可以完全抑制肿瘤血管形成。这些研究结果^[29]表明，在体内抑制VEGF活性使肿瘤血管新生及肿瘤的生长受到抑制。另外，在体内抑制VEGF受体的活性也明显抑制肿瘤生长。抑制VEGF或其受体功能对宿主细胞几乎没有影响，对临床治疗具有重要意义。

Marchand等^[30]发现靶向突变引起的Flt-1受体缺乏酪氨酸激酶（TK）区域，但能与VEGF结合。结果发现：受体的完全失活导致胚胎的早期死亡。从Flt-1（TK-/-）动物分离的内皮细胞对VEGF有正常的有丝分裂活性。而且，敲除Flt-1发现在Flt-1-/-胚胎的主要缺陷是内皮细胞前体细胞数量的增加，导致血管结构的破坏。有趣的是，最近的研究发现Flt-1的靠近膜区域可抑制VEGF依赖的内皮细胞迁移和PI3’激酶活性。进一步的突变研究发现短的序列与这种抑制功能有关；然而缺乏这个序列的突变的Flt-1受体并不能有效的传递增殖信号，表明这个受体功能是单独调节的，并存在其抑制剂。

8.2 抑制基因的表达

Oku等^[31]观察了正义和反义VEGF基因表达对血管形成、血管通透性、血容量、氟脱氧核糖摄取的作用，结果发现，正义（V+）与反义（V-）相比，VEGF表达升高，血容量、血管通透性、氟脱氧核糖摄取都明显增加，血管形成明显，而反义VEGF可下调内源性VEGF的表达，抑制肿瘤生长。

8.3 干扰内皮细胞的信号传导

干扰血管形成受体的正常功能，可有效地破坏血管形成的级联反应（cascade）。Tseng等^[32]用逆转录病毒载体，构建一编码显性负Flk-1突变受体，这一突变型受体缺乏细胞内功能域，保留细胞外和跨膜功能域，此突变型受体功能障碍。内皮细胞经转染后，无论离体（ex vivo）或活体实验，治疗组肿瘤生长受到抑制。有趣的是，其逆转录病毒的上清液肿瘤内注射后，亦抑制恶性胶质瘤的生长。当逆转录病毒编码的这一突变型VEGF受体2（VEGFR-2）与肿瘤细胞一同抑制后，脑肿瘤移植鼠存活时间明显延长。若皮下肿瘤种植，病毒产生细胞的多次注射亦可抑制肿瘤生长，呈剂量依赖性，若移植肿瘤与截短的VEGFR-2稳定的转染，其存活时间明显延长。并且坏死取扩大，肿瘤血管密度降低，6个月后随访，其他组织亦无形态学的变化，其安全性良好。