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【关键词】 VEGF；肺癌；表达调控
肺癌在19世纪还是一种罕见的疾病。自20世纪以来，特别是20世纪下半叶后，肺癌的发病率和高死亡率呈逐年上升趋势。最近几年的研究表明，肺癌的发生、发展、转移和预后与其血管生成有着密切的关系。有研究提示新生血管的形成与肿瘤细胞的无限增殖密切相关。近年发现许多新生血管因子，如VEGF（血管内皮生长因子）、碱性成纤维生长因子、纤维母细胞生长因子、转化生长因子和血小板源性生长因子等，其中VEGF是目前发现的一种新的作用较强和特异的血管调节因子。VEGF(vascular permeability factor,VPF)又称血管通透因子，对血管内皮细胞的增殖、基膜水解和血管构建的作用较强，且特异性高，是诱导肿瘤血管形成作用较强和特异的调节因子。本文就VEGF的结构及其受体，主要生物学功能，以及与肺癌的关系特做如下综述。
1 VEGF的结构及分布
VEGF是1989年由Ferrara等从垂体滤泡星状细胞体外培养液中首先纯化出来的，并发现具有促血管内皮细胞有丝分裂的活性［1］。与1983年Senger等［2］从肿瘤细胞发现的一种蛋白质，能引起小静脉对血液中大分子物质通透性增高的血管通透因子，二者经蛋白质序列和基因分析证实其为同一基因，是由不同剪切方式产生的系列产物。人VEGF基因定位于第六对染色体的长臂上，长约14kb,由8个外显子和7个内含子交替剪接构成。VEGF是一种糖蛋白，分子量在34～45KD之间，由两个分子量为17～22KD的相同亚基，通过二硫键形成二聚体，且只有以二聚体的形式存在才具有活性。各单体本身则无生物学活性。已发现的VEGF家族成员有6个，分别是：VEGF-A、VEGF-B、VEGF-C、VEGF-D、VEGF-E和胎盘生长因子（PIGF）。VEGF广泛分布于体内各组织，如脑垂体、肾脏、肾上腺、卵巢等。在个体胚胎发育过程中，VEGF可能参与胚胎体内血管的形成，在成人体内不但参与了正常血管形成过程，而且分布在没有明显的新生血管形成的部位如成年个体的心脏、脑组织、肺组织、肾脏及骨骼肌中。
2 VEGF的受体及生物学功能
VEGF家族是一种高度特异的血管内皮有丝分裂原，通过与血管内皮细胞生长因子受体结合，引起一系列的信号转导，释放多种细胞因子，刺激血管（淋巴管）内皮细胞增殖和迁移［3］。促进新生血管及淋巴管生成，在肿瘤的生长和转移中起重要作用，目前已发现的血管内皮生长因子受体（VEGFR）有3种：分别是VEGFR1(Flt-1)、VEGFR2(Flk-1/KDR)和Flt-4。属于TPK受体超家族［4］。有含7个免疫球蛋白样结构的胞外区，膜区及酪氨酸激酶区，均是跨膜受体，其共同特点是催化域内有酪氨酸激酶插入区，该酪氨酸激酶的活性通过受体和配体结合后而激活，由受体自身磷酸化而引起细胞内许多酶和其他反应。已证实人类［5］VEGF的受体为200KD含激酶插入区的KDR和180KD的两种，均属于酪氨酸酶受体家族第三型，其共同结构特点是：都含有一个由7个免疫球蛋白样环组成的胞外区和一个短的跨膜区以及细胞内的酪氨酸激酶。其结构特点是胞内区段具有TPK活性区域，胞内区是与细胞内信号传导相关的结构域，也是各种蛋白激酶的作用点和一些活性蛋白的结合区，当受体和细胞因子结合时，受体的TPK可被激活，即受体本身可介导信号传递。跨膜区功能是连接胞外区和胞内区将受体锚定于细胞膜，其构象的改变可能参与受体的信号传导。VEGFR主要在内皮细胞上表达，当然在其他少数细胞上也有表达，如滋养层细胞、单核细胞和肾小球细胞上有VEGFR-1的表达，在造血干细胞和巨核细胞上有VEGFR-2的表达，在某些瘤细胞上也有VEGFR-1或VEGFR-2的表达。不同的VEGFR被VEGF活化后产生的效应不同，活化VEGFR-1缺陷的细胞上的VEGFR-2,可产生细胞增殖的效应，而活化VEGFR-2缺陷的细胞上的VEGFR-1,则产生细胞移行的效应，说明由VEGFR-1和VEGFR-2介导的信号传导不同，但其机制尚不清楚。VEGF的主要生物学功能为：（1）选择性增长血管内皮细胞有丝分裂，刺激内皮细胞增殖并促进血管形成；（2）升高血管尤其是微小血管的通透性，使血浆大分子外渗沉积在血管外的基质中，为肿瘤细胞的生长和新生毛细血管网的建立提供营养；（3）促进肿瘤的转移，肿瘤的增殖和转移依赖血管生成VEGF使血管内皮细胞分泌胶原酶和纤溶酶原，借以降解血管基底膜，同时，肿瘤组织内部新形成的微血管基膜不完善，这种性质使肿瘤易于进入血循环；（4）其他作用：VEGF可诱导上皮细胞间隙出现及开窗现象，可活化上皮细胞的胞质小泡及细胞器。VEGF直接刺激内皮细胞释放蛋白水解酶，降解基质，释放更多的VEGF，加速肿瘤的发展，细胞外蛋白酶又可激活细胞外基质的结合性VEGF的释放。VEGF通过增加血管通透性使血浆蛋白包括纤维蛋白原释放，形成纤维素网络，为肿瘤生长、发展和转移提供了良好的基质。淋巴内皮细胞的生长与血管内皮细胞相似，均要受VEGF等细胞因子的调控，VEGF同样有可能促进肿瘤周围淋巴管增生，从而加速淋巴道转移；（5）VEGF可能抑制机体的免疫反应，促进恶性肿瘤的浸润与转移。
3 VEGF与肺癌的关系
3.1 VEGF在肺癌的生长、浸润、转移的作用 肿瘤血管是肿瘤生长和浸润、转移的形态学基础，不仅向肿瘤组织提供丰富的营养，也向肿瘤宿主输出大量肿瘤细胞，导致肿瘤的扩散和转移。肺癌的形成是一个非常复杂的过程，大体可分为两个阶段，即肿瘤细胞的克隆性增生阶段及继之而来的血管形成促进肿瘤持续生长的阶段，它与某些基因的改变，细胞外基质及细胞液微环境的改变，多种细胞因子的正负调节如纤维母细胞生长因子（FGF）、转化生长因子（TGF）、血小板源性生长因子(PDGF)和血管内皮生长因子（VEGF）等，其中VEGF被认为是促进血管形成的主要因素。它参与肺癌血管的再生，肿瘤的生长和转移。VEGF和受体结合后，通过发挥以下作用而促进肺癌的发生和发展：（1）直接刺激肺血管内皮细胞分化增殖和迁移，促进血管的构建及生长。加快基底膜降解，诱导内皮细胞成窝，促进内皮细胞移动，这不仅有利于血管生成，还有利于癌细胞脱落进入肺血管或向邻近纤维蛋白和结缔组织基质扩散，为肿瘤的浸润转移创造条件。(2)提高血管通透性，是已知最强的血管渗透剂，比组胺作用大5万倍，因此，VEGF可刺激血浆蛋白等外渗并沉积在细胞外基质，作为肿瘤基质和毛细血管形成的基础。（3）改变细胞外基质。VEGF可促进内皮细胞表达血浆蛋白溶酶激活物（PA）及血浆纤溶酶原激活物抑制剂-1（PAI-1）以及诱导组织因子间质胶原酶和蛋白水解酶等在内皮细胞的表达，从而改变细胞外基质，诱导血管形成。（4）诱发恶性胸水。VEGF与受体结合后通过一系列信号传导机制导致血管内皮细胞分裂增殖，同时增加血管通透性，使血浆蛋白外渗，为胸腔积液形成提供了合适的微环境。（5）肿瘤血管生成也有利于肿瘤细胞浸润淋巴管，促进肿瘤向淋巴结转移。（6）VEGF尚可通过抑制肿瘤宿主的免疫系统促进肿瘤转移。
3.2 VEGF在肺癌组织中的表达及其表达调控 Trape等［6］采用ELISA法定量研究，显示肺癌患者血清VEGF水平显著高于良性疾病及健康人（P<0.001）,以450ng/L为限，进而认为血清VEGF水平对肺癌具有诊断价值，但与组织类型和临床分期无相关。而Matsuyama等用相同方法研究，发现血清VEGF水平随临床分期上升有很明显升高（P<0.0001）,提示血清VEGF水平可用于推测病情进展情况。肺癌患者呼吸道VEGF含量变化关于这一方面的研究还较为有限。Ohta等用ELISA定量研究支气管肺泡灌洗液（BALF）VEGF含量，发现肺癌患者病侧及健侧肺BALF的含量较良性肺疾病的含量高，单就健侧肺比较，肺癌较良性肺疾病的升高更为明显（P=0.047）。血浆VEGF水平与性别、年龄、肿瘤所在部位、组织学类型无关。有研究表明［7］，肺癌组织中微血管密度25±5和VEGF阳性表达率51%明显高于正常肺组织中微血管密度14±7和VEGF阳性表达率17%（P<0．05）;肺鳞癌和腺癌中VEGF的阳性表达率与微血管密度比较差异无显著性（P>0.05）,高、中、低分化肺癌组织中VEGF的阳性表达率分别为13%、58%和82%，三者比较差异有显著性（P<0.05）。Volm等［8］研究发现,无论是在体外培养的肺癌细胞中，还是在肿瘤细胞接种无胸腺裸鼠形成荷瘤裸鼠动物模型的肿瘤细胞中，抑或是在人体肺癌组织中均有VEGF的高表达。原位杂交显示VEGFmRNA主要分布在肿瘤细胞中，而肿瘤细胞外缺乏VEGFmRNA，这提示VEGF是由肿瘤细胞产生的。免疫组化染色显示VEGF在肺癌细胞和癌旁的新生血管内皮上都有明显阳性，提示VEGF是通过旁分泌机制促进血管生成的。VEGF在肺癌的不同组织学类型中表达程度有明显差异，即腺癌组织中VEGF表达度比鳞癌组织显著增高［9］，VEGF的表达与肺癌的淋巴结和远处转移有密切联系，VEGF表达阳性者，淋巴结和远处转移明显增高。VEGF的表达与肿瘤的分化程度亦密切相关，低分化者的表达明显高于高分化者。多数研究显示VEGF的表达与肺癌的预后有明显相关，高表达者预后较差。一般认为在肺癌组织中VEGF的表达与性别、年龄及肿瘤分期无明显相关。VEGF抗体及VEGF受体试验证明，VEGF抗体可抑制肺癌的发展，阻断VEGF受体的活性，可抑制肿瘤的血管形成和发展。Brekken等［10］用抗人特异性VEGF抗体（2C3）治疗裸鼠负荷肺癌，结果发现该抗体使裸鼠血管通透性下降，并剂量依赖性的抑制瘤体的生长。研究证明2C3选择性抑制VEGF结合VEGFR22(flk21)，从而抑制肿瘤细胞的生长、存活和血管重建。目前已构建多种VEGF抗体并进入临床试验，如rhuMAb VEGF，在针对晚期肺癌的Ⅱ期临床试验中，联合化疗使病情进展减缓，生存期延长。与VEGFR相关的另一类药物是VEGFR酪氨酸激酶抑制剂，能显著抑制VEGF高表达肿瘤细胞株的生长，并阻断胸水的形成。
3.3 抗VEGF治疗肺癌研究进展 血管内皮抑制素(endostatin)的体外实验证明，其对接种Lewis肺癌小鼠有明显的抑瘤作用。免疫组化表明内皮抑素能阻断血管生成，并通过抑制血管生成使肿瘤处于休眠状态，从而起到抗肿瘤作用。血管生成抑制剂有较好的特异性，剂量小，疗效高，不良反应少，不易发生耐药，目前已有近30种血管生成抑制剂分别进入Ⅰ～Ⅲ期临床试验。肿瘤生长与转移是一个依赖于血管生成的过程，肿瘤血管形成是由肿瘤细胞和肿瘤浸润炎症细胞如巨噬细胞或肥大细胞产生的促血管形成因子所介导的。VEGF与其他生长因子不同，它的高亲和力受体主要局限于内皮细胞，这决定它与肿瘤血管生成有密切关系。抑制VEGF,减少血管生成，切断肿瘤血供是近年来治疗肺癌的研究热点。近5年来，随着基因转移技术的成熟，基因治疗被广泛应用于肿瘤治疗中。目前抗肿瘤血管形成基因治疗主要是通过以下三个途径进行：（1）下调促血管形成因子的表达。（2）诱导抗血管形成因子的生长。（3）合成重组的可溶性受体，以竞争性抑制促血管形成因子与相应的血管内皮细胞受体结合。近年来，以下一些试验表明，抗VEGF治疗肺癌研究已取得了令人鼓舞的结果。野生型P53基因是一种抑癌基因，具有调节细胞增殖周期和诱导细胞程序性死亡等抑癌功能［11］，它的失活对肿瘤形成起重要作用。P53基因突变将激活VEGF表达，增加新生血管数量，促进肿瘤生长。Oshika等［12］采用单克隆抗体阻断VEGF与VEGFR的结合，从而阻断了VEGF导致的血管通透性的增加，并抑制肿瘤的生长。这表明，VEGF抗体抑制肺癌生长和转移的作用不是直接抑制肿瘤细胞的生长，而是通过抑制肿瘤血管的形成来实现的。肿瘤血管形成被抑制后，肿瘤的营养来源和转移通道被阻断，可以到达治疗肿瘤的目的。反义RNA是一类很小的转录弥散物，能与特异mRNA顺序互补配对，从而阻断mRNA翻译成蛋白质。Leung等［13］将腺病毒介导的相关VEGF反应mRNA导入肿瘤细胞，培养时VEGF的表达减少，将瘤细胞种植与裸鼠皮下，结果发现肿瘤生长受到明显抑制，血管生成减少，坏死增加。核酶（ribozyme）是具有催化活性的RNA,可序列特异性地切割RNA分子，根据核酶二级结构的自我剪切模型和理论，人们可设计出各种所需要的核酶及其基因，用以剪切有害基因转录出的mRNA或其前体，从而抑制肿瘤基因的表达。Oshika等［14］将针对外显子6的锤头状核酶导入非小细胞肺癌系OZ-6PVR,结果VEGF mRNA受到明显抑制，将OZ-6PVR细胞以1×105接种于裸鼠体内，无1例形成肿瘤，而对照组在8周内都长出了肿瘤。
4 展望
抗VEGF治疗可促进肺癌细胞坏死及凋亡，是肺癌治疗的一个新的领域，与传统的直接杀伤肿瘤细胞的化疗相比，它具有特异性强，不易产生耐药性，不受肿瘤细胞周期限制等优点，目前的实验研究已取得了令人满意的结果。亟待解决的问题：一是抗VEGF治疗与化疗一样，只能使肿瘤缩小，不能达到根治性治疗的目的；另外，抗血管形成治疗的器官靶向性等问题也未得到很好的解决。相信随着对肺癌VEGF研究的进一步深入，这些问题将会逐步得到解决，抗VEGF将会成为治疗肺癌最有前景的策略之一。
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(编辑：邓 锋)
作者单位：410013 湖南长沙，中南大学湘雅二医院呼吸内科（Δ研究生，ΔΔ导师）