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［关键词］ 内皮生长因子;糖尿病肾病;综述
血管内皮生长因子（VEGF）通过改变内皮细胞的结构和功能，增加肾小球毛细血管通透性，促进细胞外基质合成及肾脏肥大等机制参与糖尿病肾病（DN）的发生与发展。抑制VEGF及其受体可能是治疗DN一条新的途径。本文就此作一综述。
1 VEGF的结构和生物学作用
1.1 VEGF的分子结构 VEGF是一种特异作用于血管内皮细胞的丝裂原［1］。最初作为一种蛋白因子由豚鼠的腹腔肿瘤分离得到。研究发现，它可以诱导血清蛋白由血管渗漏而不引起血管内皮细胞的损伤。VEGF是基因编码的糖蛋白，由两个相对分子质量为23 000的亚基通过二硫键结合成二聚体，相对分子质量为36 000～46 000。目前发现人类成熟的VEGF有5种亚型，依其所含的氨基酸数目不同，分别命名为VEGF121、VEGF145、VEGF165、VEGF189、VEGF206，它们是同一基因产物，经过mRNA不同方式的拼接而形成。VEGF基因长度为14 kb，含有8个外显子和7个内含子，经VEGF mR-NA的不同剪切形成不同的同工异构体。
1.2 VEGF及其受体 VEGF通过与受体结合而发挥生物学效应，目前较肯定的VEGF受体有:VEGF Rl/fltl、VEGF R2/KDR/flk1、VEGF R3/flt4、神经纤维网蛋白-1（np-1）、神经纤维网蛋白-2（np-2）。所有这些受体均为内皮细胞上的跨膜蛋白，其结构特征为细胞外部分含有7个免疫球蛋白样结构域。VEGF R1和VEGF R2是高亲和力受体，主要在内皮细胞表达，单核细胞和黑色素瘤细胞也有少量表达。Flt4在胚胎时期存在于血管母细胞，随细胞分化，最后局限于淋巴管内皮细胞。VEGF R2与VEGF结合刺激细胞增殖和迁移。VEGF R1能引起血管内皮细胞迁移和血管通透性的升高。flt4可引起淋巴内皮细胞增殖。np-1为VEGF165的特异性受体，单独存在时无生物学活性，但可促进VEGF165与VEGF R2的结合，并增强VEGF165促内皮细胞迁徙的功能。VEGF与位于受体细胞的配基结合后，发生二聚化使得受体活化，活化的受体通过促进自身磷酸化，使邻近受体转磷酸化和磷酸化下游细胞内蛋白等作用，启动信号传导。VEGF与受体结合受某些因素影响，硫酸肝素蛋白多糖是VEGF与受体结合所必需的。VEGF受氧化损伤时，肝素样 分子可保护其生物学活性，但不能恢复VEGF121与受体的结合能力［2］。低氧时，VEGF R2上升13倍，而VEGF R1与VEGF的亲和力不变，说明低氧不仅可产生VEGF，而且通过诱导VEGF R，具有调节VEGF的功能［3］。
1.3 VEGF的产生机制 机体大部分组织可检测到VEGF的存在，如肺泡细胞、肾小球及近端肾小管、肝细胞、脑垂体等，其中VEGF在肺、脾和肾脏的含量最丰富［4］。在体外，系膜细胞、肾小球内皮细胞、上皮细胞和远端小管细胞均能合成和分泌VEGF，内皮细胞和系膜细胞存在VEGF的受体。体内实验表明，VEGF在肾脏主要存在于肾小球脏层上皮细胞，远端小管细胞（MCT）也可少量表达，而内皮细胞和系膜细胞则无表达。上皮细胞产生的VEGF可能经旁分泌形式作用于其靶细胞—— —内皮细胞和系膜细胞，引起一系列病理生理改变。VEGF R2主要存在于肾小球内皮细胞，MCT细胞也可表达。VEGF R3一般在淋巴管内皮细胞表达。VEGF的表达受多种因素的调控，低氧是迄今为止所发现的最强的调节因素［3］。当内皮细胞被置于低氧环境时，细胞内VEGF的mRNA表达水平明显增加。VEGF的表达同时还受到一些生长因子、细胞因子及激素的调控，如血小板衍生生长因子（PDGE-BB）、肿瘤坏死因子α（TNF-α）、TGF-β、IL-1、表皮生长因子（EGF）、成纤维细胞生长因子（FGF）和前列腺素E等。PUPLILLI等［5］研究发现，血管紧张素Ⅱ（AgⅡ）可促进培养的人系膜细胞（HMC）合成分泌VEGF，并呈剂量依赖性，此作用可被氯沙坦阻断，提示AgⅡ通过活化AT受体，引起VEGF基因表达水平增加。
1.4 VEGF的生物学作用
1.4.1促进内皮细胞增殖和迁徙VEGF是一种主要作用于血管内皮细胞的有丝分裂原，对血管内皮细胞的生长具有刺激和趋化作用，在体外可促进内皮细胞生长，在体内可诱导血管发生，提高内皮细胞中Glut-1葡萄糖转运。另外，VEGF对血管内皮细胞的直接作用可能是通过激活细胞上的磷脂酶C，短暂地诱导Ca2+内流产生的。
1.4.2增加血管通透性 VEGF主要作用于毛细血管、后静脉和小静脉提高血管通透性，引起血浆蛋白（包括纤维蛋白）外渗，其机制可能是通过增强了血管内皮细胞中的囊泡小体（VVO）的功能而产生［6］。VVO与基膜相互作用形成一些有利于大分子物质通过的小窗，VEGF就是通过调节小窗的开启增加血管通透性［6］。ANTONETTI等［7］研究显示，糖尿病（DM）视网膜病变的病人玻璃体内增高的VEGF 是通过减少内皮细胞内的 occludin （一种内皮细胞之间的紧 密连接）含量而增加血管通透性的。
1.4.3改变细胞外基质 VEGF可诱导血浆蛋白溶酶原激活物及溶酶原激活物抑制剂-1，诱导组织因子及基质胶原酶在内皮细胞表达，激发Ⅷ因子（一种内皮损伤和功能紊乱的标志）从内皮细胞释放，改变细胞外基质，VEGF可能与细胞外基质中的肝素硫酸盐相联系，在细胞外蛋白酶作用下以生物活性形式从基质中释放出来。
1.4.4血管生成和维持作用 VEGF是血管新生的重要诱导剂，其与血管新生拮抗剂之间的不平衡会导致大量病理性新生血管生成。基因敲除（Knockout）实验证明，缺失1～2个VEGF等位基因小鼠胚胎，因心血管发育障碍，而在出生前死亡［8］。同样，破坏编码受体VEGF R1和VEGF R2的基因，动物胚胎血管形成障碍而在宫腔内死亡。VEGF是目前所知选择性最强的血管内皮细胞促有丝分裂剂，同时亦能促进平滑肌细胞、成纤维细胞和上皮细胞的增生及内皮细胞、单核细胞的迁移。VEGF可刺激人或兔的内皮细胞产生NO，并使其浓度呈剂量依赖性增加，起到血管维持作用［9］。利用球囊拉伤造成大鼠颈动脉损伤之后，用VEGF孵育受伤部位的血管，可见VEGF明显促进伤口处内皮细胞的增殖，加快血管内皮愈合。外周皮肤组织受损后数小时，即可在损伤局部检测到VEGF mRNA和蛋白水平升高，当损伤局部完全修复后，VEGF水平可降低至正常。
2 VEGF与DN
2.1 肾脏发育与血管生成 目前的研究认为，在胚胎的成血管阶段，肾已经具备了所有的成血管前体细胞，包括内皮细胞、系膜细胞和肾素表达细胞。实验显示，在完整的胚胎中，这些前体细胞也能形成肾的小动脉。肾小球的血管化即毛细血管的形成始于comma-小体和S-小体阶段。目前的研究表明，有两条调节途径参与了血管生成过程:一条是VEGF及其受体调节通路，另一条是血管生成素（Ang）及其受体（Tie）调节通路。这两条途径协同作用，共同促进机体血管生成。
2.2 DN时VEGF的变化 正常情况下，肾小球ECM的合成及降解与肾小球毛细血管丛的再生及修复保持一种高度协调，它受各种细胞因子、蛋白酶及抑制因子的调控，是一个复杂的过程，任何一个环节的细微变化均可导致肾小球ECM的合成与降解失衡，出现肾小球基质膜的破坏和ECM的堆积。肾小球硬化是DM及其他肾小球损伤的共同结局，高血糖无疑是上述病变形成的始动因素之一，但内皮细胞功能异常在其中的作用是不容忽视的。根据VEGF在肾小球中的分布和功能特点，VEGF在DN发病中的作用开始受到人们的重视。体外实验证实，许多与DN发病密切相关的因素，如高血糖、AngⅡ、TGF-β和糖基化终末产物均能刺激VEGF的产生。研究发现，处于高 糖（30 mmol/L D-葡萄糖）培养介质中的鼠系膜细胞，通过PKC依赖机制可暂时增加VEGF mRNA表达和蛋白合成，VEGF蛋白产生也以血糖浓度依赖方式提高。高血糖引起的VEGF合成增加可被PKC抑制剂或下调剂波醇肉豆蔻酸乙酸盐（PMA）阻断［10，11］。体外研究发现，AngⅡ可刺激肾小球系膜细胞合成和分泌VEGF，并呈剂量依赖性，加入氯沙坦能阻断这一效应，提示AngⅡ受体拮抗剂的肾脏保护作用可能与VEGF有关［11］。COOPER等［12］对链脲佐菌素（STZ）DM大鼠肾脏VEGF及VEGF R2进行了观察，在DM和非DM大鼠，VEGF mRNA和蛋白表达局限于肾小球脏层上皮细胞、远端肾小管和集合管。DM大鼠模型建立后1周即进入DN早期，4周出现大量蛋白尿，进入临床DN期，32周肾小球硬化，进入DN晚期。在3周和32周VEGF mRNA在肾脏表达明显增加，而VEGF R2 mRNA仅在短期（3周）表达增加。提示，很可能是VEGF导致糖尿病肾病早期尿蛋白排泄增加，从而证明DN的一些病变可能由VEGF介导。内皮细胞受VEGF刺激后胶原酶合成增加，分解肾小球基膜（GBM）蛋白，从而破坏肾小球滤过膜，引起蛋白尿。VEGF在增加内皮细胞通透性使大量血浆蛋白漏出的同时伴纤维蛋白及一些黏附分子的漏出。上述物质可在血管周围形成一层细胞外基质，为随后细胞外基质的形成和堆积提供了良好的条件。在此基础上，GBM增厚，系膜病变加重，出现大量蛋白尿，最终发展成为肾小球硬化。VEGF是DM内皮细胞功能紊乱发病机制中一种重要的细胞介质，在肾小球内皮细胞及DM大鼠的肾小球，VEGF的表达随血糖浓度升高而上调。为评估VEGF在DN早期病理生理学中的作用，给予对照组和6周时STZ诱导的DM大鼠单克隆VEGF抗体，拮抗VEGF的作用，能减少DM大鼠的高滤过、蛋白尿和肾小球增生，也能阻断DM大鼠肾小球内皮细胞eNOS的过表达，而对对照组的GFR和肾小球体积没有影响［13］。以上结果提示，VEGF在高血糖和DM早期肾功能障碍之间有一定的 联系。因此，VEGF抗体能够改善DM大鼠早期肾功能障碍。SANTILLI等［14］对101例1型DM儿童及青少年进行了长期观察发现，早在出现持久微量蛋白尿之前数年，即有血清VEGF浓度的持续性升高，血清VEGF浓度越高，发展为持久微量蛋白尿的危险性就越大，表明VEGF在糖尿病微血管并发症的发生发展中起关键作用。CHA等［10］运用ELISA法测定73例2型DM病人尿VEGF，发现其排泄量随着微量蛋白尿到显性蛋白尿的产生而明显增加，而且和血肌酐及蛋白尿程度相关，且VEGF在肾小球的免疫组化染色随着DN的恶化而减少。进展期肾病的病人，肾小管尤其是远端VEGF染色明显上调。可能是随着肾病的进展，肾小管上皮VEGF代偿增加而VEGF减少。肾小管上皮VEGF mRNA表达和蛋白产生增加可能与缓解肾血流减少，重建血管完整性有关。刘志红等［15］以正常肾组织为对照，观察了30例2型DN病人肾组织中VEGF及VEGF R2免疫组化染色结果，发现在DN病人间，肾小球VEGF及VEGF R2的表达强度差异明显，部分病人VEGF及其受体表达较对照组明显上调，另一部分病人VEGF及其受体表达强度与正常对照组差别不大。DN病人VEGF及VEGF R2表达增加还与肾小球内皮细胞损伤所致的一些组织形态学改变，如KW结节、肾小球内皮细胞增生及微血管瘤形成的发生显著相关，VEGF介导了DN病人肾小球内皮细胞损伤和功能紊乱的发生。
2.3 VEGF致DN的可能作用机制 有学者认为，高糖环境下，足细胞AGE受体上调，足细胞VEGF表达或活性增加，一方面导致血管通透性增加，产生蛋白尿，肾功能紊乱;另一方面，导致肾小球内的单核巨噬细胞迁移或活性增加，系膜活化，TGF-β产生增加，促进肾小球硬化［16］。体内和体外试验均表明，VEGF通过激活PI-3K-AKT轴刺激蛋白质合成，引起肾脏肥大。肾脏肥大主要涉及肾皮质细胞，尤其是MCT细胞，这一过程需要真核启动因子4E-结合蛋白上的苏氨酸磷酸化［17］。总之，VEGF通过改变内皮细胞的结构和功能，增加肾小球毛细血管通透性，促进细胞外基质合成及促使肾脏肥大等机制参与DN的发生与发展。
3 治疗前景
总之，VEGF作为DN微血管内皮功能紊乱的一个重要的介导因子，可能在DN的发生发展中发挥一定的作用，干预其发挥作用，可能延缓DN的发生和发展。目前针对VEGF的干预措施主要有以下几方面:①抗VEGF中和抗体或VEGF/VEGFR拮抗剂;②血管紧张素转换酶抑制剂（ACEI）或受体拮抗剂;③PKC抑制剂:应用特异PKC同工酶抑制剂是干预VEGF对DM肾脏影响的新疗法;④AGEs抑制剂;⑤降脂治疗;⑥降压治疗;⑦基因治疗:生理条件下体内许多组织小剂量表达VEGF，是维持某种正常功能所必需的，针对VEGF的干预治疗可能会对需要适当血管生成的生理功能产生某些负面效应，如切口愈合、血管侧支形成、胚胎发育等。因此，采用干预VEGF合成和分泌的措施治疗DN时，应同时考虑到VEGF的正性和负性治疗作用。
［参考文献］
［1］ FERRAVA N， HENZEL W J. Pituifary follicular cells secrete a novel heparin-binding growth factor specific for vascular en-dothelial cells［J］. Biochem Biphys Res Commua， 1998，161:851-858.
［2］ FLYVBJERG A. Putative pthophysiological role of growth factors and cytokines in experimental diabetic kidneydiseases［J］. Diabetologia， 2000，43（10）:1205-1223.
［3］ SHWEIKI D， ITIN A， SOFFER D， et al. Vascular endotheli-al，growth factor induced by hypoxia may mediae hypoxia-initia-ted angiogenesis［J］. Nature， 1992，359:843-846.
［4］ SHEFREN J， DILDE N， FERRARA N， et al. In the human fetus，vascular endothelial growth factor is expressed in epithe-lial cells and myoeytes，but not vascular endothelial implications for mode of action［J］. J Clin Endocrin Metab， 1994，79（1）:316-319.
［5］ PUPILLI C， LASAGNI L， ROMAGNANI P， et al. Angioten-sin Ⅱ stimulates the synthesis and secretion of vascular perme-ability factor/vascular endothelial growth factor in human me-sangial cells［J］. J Am Soc Nephrol， 1999，10:245-255.
［6］ QU H， NAGY J A， SENGER D R， et al. Ultrastructural lo-calization of vascular permeability factor/vascular endothelial growth factor（VPF/VEGF） to the abluminal plasma mem-brane and vesiculovacuolar organelles of tumor microvascular endothelium［J］. J Histochem Cytochem， 1995，43:381-389.
［7］ ANTONETTI D A， DAVID A， ALISTAIR J， et al. Vascular permeability in experimental diabetes is associated with reduced endothelial occluding conten［J］. Diabetes， 1998，47（11）:1953-1959.
［8］ CARMELITE P， FERREIRA V， BREIER G， et al. Abnormal blood vessel development and lethality in embryos lacking a sin-gle VEGF allele［J］. Nature， 1996，380（6573）:435-439.
［9］ BANAI S， JAKTLISH M T， SHOU M， et al. Angiogenic-in-duced enhancement of collateral blood flow to ischemic myocar-dium by cascular endothelial growth factor［J］. Circulation， 1994，89:2183-2187.
［10］ CHA D R， KIM N H， JUNG H H. Exoression of vascular en-dothelial growth factor in response to high gluxose in rat me-sangial cells［J］. J Endocinol， 2000，165（3）:617-624.
［11］ DAE RYONG C H A， NAN HEE K I M， JONG WOO YOON， et al. Role of vascular endothelial growth factor in dia-betes nephropathy［J］. Kidney Int， 2000，58:104-112.
［12］ COOPER M E， VARANES D， YOUSSEL S， et al. Increased renal expression of vascular endothelial growth factor and its receptor VEGF R2 in experimental diabetes［J］. Diabetes， 1999，48（11）:2229-2239.
［13］ BATES D O， LODWICK D， WILLIAMS B. Vascular endo-thelial growth factor and Microvascular permeability［J］. Mi-crocirculation， 1999，6（2）:83-96.
［14］ SANTILLI F， SPAGNOLI A， MOHN A， et al. Increased vascular endothelial growth factor （VEGF） serum concentra-tions may help to identify patients with onset of type 1 diabetes during childhood at risk for developing persistent microalbu-minuria［J］. J Cin Endocrin Metab， 2001，86（8）:3871-3876.
［15］ 刘 志红，胡可斌，周虹，等. 2型糖尿病肾病病人肾组织中血管内皮生长因子及其受体的变化［J］.肾脏病与透析移植杂志，2001，10（5）:401-405.
［16］ THORALF M， NOZOMU T， JIANGCHENG G， et al. RAGE drives the development factor in type 1 diabetic patients with diabetic nephropathy［J］. Kidney Int， 2000，57:56-61.
［17］ DURAISAMY S， GOUTAM GC， COLBY M， et al. Epithelial cells:a potential role in diabetic nephropathy［J］. Kidney Int， 2003，64（2）:468-479.
（本文编辑 黄建乡）
（山东省青岛疗养院，山东 青岛 266003; 青岛大学医学院附属医院肾内科）