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血管内皮细胞生长因子在法医病理学中的应用

来源：基础医学与临床 【在线投稿】 栏目：期刊导读 时间：2021-05-06

血管内皮细胞生长因子在法医病理学中的应用半程光泽1，王琼2，赵永年2，刘钧2(1．宜宾市公安局，四川宜宾；2．川北医学院病理学教研室，四川南充)文章编号：1005—3697(2006)01-0084．04中圈分类号：D919文献标识码：A血管内皮细胞生长因子(vascular endothelium growth faictor，VEGF)是一种高效、特异地作用于血管内皮细胞的多功能细胞因子。其对血管内皮细胞的增殖、迁移、水解基底膜和血管构建均起作用，在基础医学及临床医学上有较多应用。现就近年来对有关VEGF的分子生物学及其在损伤修复中的作用，以及在法医病理学中应用的研究进展综述如下。1VEGF的生物学特性1989年，Ferrara等…从牛垂体滤泡细胞培养液中分离提纯出一种能特异性促血管内皮细胞有丝分裂的因子，将其命名为血管内皮细胞生长因子(VEGF)，又称为血管通透因子(vascular permebility factor，VPF)，还称为促血管因子(vasculotropint)。它主要由血管周围的细胞产生，并通过旁分泌机制作用于内皮细胞，特异性促进血管内皮细胞有丝分裂及促进血管生成等发挥重要作用。1．1VEGF的结构及家族1．1．1分子结构：VEGF属血小板衍生生长因子(plateler derived growth factor，PDGF)家族，结构与PDGFl3链部分相同，其中有8个相同半胱氨酸为PDGF家族的标志。它是一种分泌型糖蛋白，系一个热稳定分子。其分子量为34—46kd，等电点为8．5。序列高度保守，糖蛋白单体与二硫键结合成二聚体才具有生物活性。VEGF基因位于6号染色体的 p12一p21区，全长28kb，由7个内含子和8个外显子组成，编码VEGF的基因约14kb。21。1．1．2家族构成：现已发现VEGF家族包括VEGF—A、B、c、D、E及胎盘生长因子(placenta growth factor，PIGF)。VEGF—A即传统意义上的VEGF。人类的VEGF—A基因位于染色体的6p21．3，全长14kb，有8个外显子和7个内显子，主要分布于脑、垂体、皮肤、肾、肾上腺、卵巢、子宫内膜、胎盘等正常+基金项目：四川省中医管理局应用基础课题(2004，A27)牧稿日期：2005—12—16组织。经不同的剪切方式可以形成7种蛋白异构体：VEGFl2l、VEGFl45、VEGFl48、VEGFl65、VEGFl83VEGFl89和VEGF206；在鼠中相应为VEGFl20、VEGFl44、VEGFl64、VEGFl88和VEGF205，其中以VEGFl21和VEGFl65为主要的异构体形式，最丰富，研究最多。VEGF—B其基因定位于染色体的11q13，主要在心肌等肌肉组织中表达，并分布于绝大多数的肿瘤组织中。VEGF—C其基因定位于染色体的4q34，主要在心脏、胎盘、卵巢等组织中表达。VEGF—D其基因定位于染色体的Xq22．34，主要在心、肺、肝、结肠等组织中表达。VEGF—E由149个氨基酸组成，其结构与VEGFl21相似。PIGF由于与VEGF有53％的同源系列被归入VEGF家族，其基因定位于染色体的2q16—21，有两个异构体，即PIGF一1及PIGF一2。1．2VEGF受体：VEGF的生物学效应是通过特异性的膜受体介导实现的。VEGF受体(vascular en— dothelial growth factor receptor，VEGFR)属酪氨酸激酶受体。现已发现至少有三种：VEGFR一1、VEGFR一2及VEGFR～3，均属于Ⅲ型酪氨酸激酶。VEG·FR一1是一种fms样酪氨酸一1(fms—like tyrosihe kinase，Flt—1)；VEGFR一2是一种含有激酶插入功能区受体(kinase insert domain comain containing re— ceptor，KDR)，又称胎肝激酶一1受体(fetal liver ki— nase—l，fik一1)；VEGFR一3亦是一种fins样酪氨酸激酶(fit一4)。除VEGFR一3主要与VEGF—C、VEGF—D结合，分布于淋巴管内皮细胞外，VEGFR一1、VEGFR～2主要在血管内皮细胞表达。VEGF与受体结合后，细胞内最初表现是Ca“的浓度升高，1摩尔浓度的VEGF在几秒钟内可使ca“的浓度升高4倍。这是目前检测VEGF活性最为敏感的方法¨1。低氧在受体调节中很重要，Kremer等”1报告，在低氧环境中培养大鼠脑切片发现：内、外源性VEGF均可使Flk一1表达增强，此过程可被抗VEGF抗体抑制。缺血肌肉内皮细胞表面受体KDR比正常肌肉增加13倍”’。1．3VEGF的生物学功能¨1第2l卷第1期2006年2月川北医学院学报JOURNALOFNORTHSICHUANMEDICALCOLLEGEV01．21．No．1Feb．．3．1促血管生成：VEGF是血管生成最为关键的始动因子，主要作用于早期的诱生阶段，诱导血管内皮细胞的分裂增生。实验显示，在体外VEGF能促进内皮细胞生长。增殖信息传递主要通过KDR／Flk一1完成。观察发现，VEGF与Flk一1结合后主要表现为化学趋化和细胞分裂作用，引起内皮细胞分裂、增殖和迁移，进而形成未完全连接的不成熟、欠稳定的原始血管。通过血管生成素I和ephrinB：的协同作用使血管重塑而成熟。VEGF介导了许多生理性和病理性的血管生成，在组织血管增生时，其表达也增强…1。1．3．2增加血管通透性：VEGF是至今发现的最强的血管通透促进剂。采用Milles检测法，其浓度不足nmol／1就可发生作用。该效应是组织胺作用浓度的5万倍。血管通透性的增加，可促进血浆蛋白在细胞基质中沉积，继而促进纤维蛋白酶及基质金属蛋白酶的合成，后者可溶解血管基膜和间质纤维，有利于新血管的形成。1．3．3其他：VEGF作为一种内生性调节剂，有维护血管正常注态和完整性的作用。它可刺激内皮细胞产生一氧化氮、并使浓度呈依赖性升高，从而起到血管维持作用。VEGF还可促进单核细胞游走和产生凝固因子、组织因子，以及对细胞浆内钙离子浓度有影响等。VEGF—C选择性诱导淋巴管增生。1．4VEGF表达的调节1．4．1缺氧／缺血：缺氧是引起VEGF高表达的重要介导因子。正常情况下，内皮细胞只是VEGF的靶细胞，其本身并不表达VEGF。在缺氧环境下，其细胞内VEGFmRNA的水平明显增高。低氧不仅使VEGF表达增加，也可通过旁分泌作用诱导VEGF受体上调。VEGF表达被缺氧诱导，而且缺氧组织的内皮细胞对VEGF的反应较正常组织强烈。通过血管生成改善循环来调节缺氧组织的氧合作用。1．4．2肝素和硫酸乙酰肝素多糖：VEGF与受体结合需硫酸乙酰肝素多糖(heparan sulfate proteogly— can，HSPG)介导。与HSPG结合的VEGF，在肝素酶和纤溶酶作用下，也可从细胞表面和细胞外基质中释放出来。肝素样分子还能恢复在受氧化剂损伤后VEGF与受体的结合。1．4．3激素和细胞因子：雌激素E，诱导VEGF。、VEGF。。。及VEGF。。8表达，孕激素诱导VEGF。：。及VEGFⅢ的表达。促甲状腺激素，通过旁分泌机制促进甲状腺细胞合成、释放VEGF。可影响VEGF表达的因子有：碱性成纤维细胞生长因子(basic fi— broblst growth factor。bVGr)上调VEGF；肿瘤坏死因子一a下调VEGF；白细胞介素一l诱导VEGF表达增强，促进转录并延长VEGFmRNA的半衰期；前列腺素E，可快速而短暂的提高EVEGFmRNA的表达等。还有，肿瘤抑制基因可能对VEGF表达有影响。本文审校曾在贲门癌及子宫颈癌等问质血管的研究中E8,93观察到NOS(一氧化氮合酶)与VEGF之间有密切的关联性，认为NOS与VEGF之间可能存在互相上调的作用。2VEGF在组织损伤及组织修复过程中的作用2．1VEGF与组织损伤的关系：损伤是指致伤物或致伤因素作用于机体引起的组织结构破坏和(或)功能障碍。VEGF与损伤有密切的关系。Corral等‘1叫研究认为皮肤损伤能使VEGF的mRNA表达高6—7倍，此等作用始于损伤后1天，持续至损伤10天。吕文等¨u报道大鼠创伤脑组织中，VEGF基因表达伤后逐渐增加，24小时达高峰，72小时恢复到对照水平。在创伤早期具有特定的缺氧特性，VEGF的表达呈上升，继后，随新生血管的增多和伤口再灌注的恢复而下降。2．2VEGF在组织损伤修复过程中的作用：由于VEGF独特的生物学特性，所以在损伤组织修复过程中可能起到很重要的作用。损伤修复是指外伤或其他原因造成机体部分细胞和组织丧失后，机体对所形成缺损进行修补恢复的过程。病理形态学经典的将其分为损伤的炎症反应、肉芽组织及上皮增生和瘢痕修复三个阶段。炎性反应期为伤后即刻至48小时。其中肉芽组织的增生起有重要作用。肉芽组织的形成可分为肉芽组织形成前期(见于伤后48小时之前)、肉芽组织形成初期(见于伤后48—72小时)、肉芽组织形成高峰期(见于伤后72—144小时)、肉芽组织减少期(通常在伤后7—14天)和肉芽组织消失期(通常在伤后第3—4周之后)‘1…。肉芽组织含有丰富的毛细血管，向修复中的组织提供氧和营养物质。可见肉芽组织中的血管再生则是损伤修复的重要环节。在肉芽组织中毛细血管内皮细胞受许多血管生成因子的作用而发生增殖、趋化，向修复区域延伸和迁移，逐渐形成芽状毛细血管，再逐渐延伸并融合成网状，血液随着管腔的开通流入毛细血管中。作为血管生成的关键调节因子，VEGF发挥着重要作用。研究发现，健康小鼠在皮肤损伤后24小时内VEGF水平明显升高，肉芽组织形成时期达到高峰，组织修复完成后恢复正常。在骨折愈86第2l卷第1期2006年2月川北医学院学报V01．21，No．1JOURNALOFNORTHSICHUANMEDICALCOLLEGEFeb．2006合过程中，VEGFmRNA及VEGF表达贯穿于骨折的始终‘‘引。3VEGF在法医病理学上的应用研究3．1VEGF与心肌缺血导致的心脏性猝死：组织损伤时，VEGF有一定的变化。因此，VEGF在心肌缺血性损伤的表达引起广泛的重视，国内外学者作过很多研究。VEGF在心肌缺血时的表达具有如下特点¨“：(1)很快出现表达上调，心肌缺血30分时，VEGF蛋白即在心肌细胞内表达，3小时左右达到高峰；(2)一旦出现表达，至少可以维持3小时；(3)缺血缺氧组织局部形成氧梯度，一旦这种氧梯度不存在或消失，VEGF就不会表达或是表达上调的VEGF开始下降；(4)局部缺血缺氧组织在血氧供应恢复正常后，表达上调的VEGF一般在24小时内降至正常。SekoY等报告¨“，急性心肌梗死患者血清中VEGF水平显著上升，一旦再灌注后，则迅速下降，提示VEGF是诊断早期心肌缺血极为敏感而特异的指标。国内陈建国等¨钊报告大鼠急性心肌缺血免疫组织化学方法研究发现，缺血30分后在缺血心肌局部开始出现VEGF阳性表达，而缺血边缘区域和正常心肌在缺血1小时后也开始出现VEGF阳性表达。该作者等Ⅲ。在对人体心脏标本VEGF表达的定量研究表明，对照组VEGF阳性指数(0．30土0．10)明显低于心肌梗死组(12．46-4-3．26)和可疑组(11．70±3．56)。认为运用免疫组化方法检测心肌缺血后心肌局部VEGF的表达，可望作为心肌缺血导致心脏性猝死案例的诊断标准之一，并提示运用免疫组化染色方法结合图象分析技术定量检测心肌局部VEGF的表达可望作为因早期心肌缺血导致心脏性猝死死后诊断较为客观的病理形态学指标之一o3．2VEGF与损伤时间推断：法医病理学研究的重要课题之一是损伤时间的推断。损伤时间的推断重要点是，生前受伤与死后伤的鉴别和伤后存活时间的推断。准确推断损伤时间无论对重建案件，还是划定嫌疑人的条件，提供司法证据都有价值。传统的方法是根据肉眼及组织学的变化来推断损伤时间，由于多数受害个体生存期长短不一及死后超生效应的影响，使之精确性较差。近些年随着科学技术的发展，法医病理学的研究已进入到超微及分子水平。采用免疫组织化学和分子生物学方法用于损伤时间的推断已成为积极探索的热点。VEGF作为促血管生成的重要介质，在创伤愈合过程中起重要作用，其基因、蛋白、受体的表达有一定的规律性。其在创伤愈合中的重要作用，在创伤修复中的基因、蛋白、受体的表达规律研究可望成为推断损伤时间的新标志，为推断损伤时间探索新的途径¨8’”1。张从纪等心州观察颌面部爆炸伤愈合过程中，VEGF含量在伤后第1周内稳步上升，伤后1—2天与正常血清组比较，差异显著，3天达(2．9士2．7)p。g／L，差异非常显著，7天达峰值。2002年Takamiya等旧¨报告锐器伤皮肤组织中VEGF、bFGF蛋白表达，其结果显示VEGF开始于损伤后24天表达，持续至损伤后144天。周建清等报告∽“，在大鼠背侧切开皮肤建立大鼠模型，应用免疫组化ABC法检测VEGF、bFGF的表达，并用图象分析系统分析其表达情况，发现VEGF再损伤后12小时开始表达，72小时表达最强，与正常对照大鼠皮肤组织比较，差异有显著性，P<0．01，96小时以后开始下降，认为VEGF可望在法医学损伤时间推断中作为一种客观指标。王慧君等报告口副小鼠皮肤创伤修复中，VEGF在炎性细胞和修复细胞的表达在量上和细胞分布上均和损伤时间有关。参考文献[1]FerraN，HenzeelWJ．Pituitari 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