血管发生及其调节因素

血管形成分为两种情况，一是胚胎发育期的血管发生（vasculogenesis），由成内皮细胞（或称内皮祖细胞）聚合、分化而形成毛细血管；另一种是在原有毛细血管基础上的发芽形成新的血管，称为血管生成（angiogenesis）。胚胎血管形成后的血管扩张、成体血管形成、创伤愈合及组织修复皆属于后者。血管生成分六步：①原血管扩张，内皮细胞间接触减少；②分泌和激活一系列蛋白水解酶，原血管基底膜降解；③内皮细胞迁移、增生，形成新的毛细血管的前沿；④毛细血管管腔样结构形成；⑤血管内膜形成；⑥血管外周细胞及平滑肌细胞的形成。

成年人血管内皮细胞在血管壁内处于一种休眠状态，具有接触抑制现象，在缺氧、炎症等病理生理因素的刺激下，表型改变为生血管状态。首先形态发生改变，具有迁移能力，能分泌蛋白水解酶，分解血管基底膜及组织间质，并由于受体的变化，使得其对血管生成因子的敏感性增加。

血管的发生依赖于多种血管生长因子及生长因子的释放方式。组织缺氧后30min内即有最早的促血管生长因子生成。目前发现的与血管生成有关的生长因子、生长抑制因子有数十种，其中成纤维细胞生长子（FGF）与血管内皮生长因子（VEGF）是最主要的血管生长因子。血管的萌芽阶段有转化生长因子β参与，成熟期有血管生成素1、血管生成素2及血小板源性生长因子（PDGF）参与。血管发生是一个高度精细的调节过程，需要刺激与抑制因素的严格平衡。血管刺激因子通过直接或间接刺激内皮细胞发挥作用，包括多种生长因子、细胞外基质、细胞与细胞间的相互作用等。

一、对血管内皮细胞有促生长作用的主要生长因子

（一）血管内皮生长因子

血管内皮生长因子（VEGF）也叫血管通透性因子（VPF）或血管调理素（vasculotropin），是一分子量为34～45kDa的糖蛋白，与PDGF、血小板生长因子有相当的同源性。VEGF有多种亚型，包括VEGF165、VEGF121、VEGF145、VEGF189、VEGF206，其中以VEGF165的活性最强。VEGF受体有VEGFR－1（Flt－1）、VEGFR－2（KDF／Flk－1）、VEGFR－3（Flt－4）、Neuropilin（NRP）。VEGF同源性蛋白PIGF（胎盘生长因子）、VEGF－B、VEGF－C、VEGF－D、VEGF－E有促血管生成活性，A、B型VEGF主要促进内皮细胞迁移增生，C、D型VEGF主要参与静脉及淋巴管的增生。VEGF最早是作为一种肿瘤分泌蛋白被发现的，能增加小血管的通透性，主要增加毛细血管后静脉和小静脉的通透性，是目前发现的作用最强的血管通透性因子，比组胺的作用强5万倍，VEGF的作用快速而短暂，注射后数分钟内即可起效，持续时间不超过30min，不能被抗组胺药和任何其他以抑制血小板激活为基础的炎症抑制因子所抑制。后来发现，VEGF能直接作用于培养中的血管内皮细胞，诱导短暂性胞浆钙集聚、形态变化、细胞分裂、迁移，并能诱导内皮细胞表达蛋白酶、胶原酶及组织因子，提示它能直接或间接影响血管发生的全过程，包括内皮细胞的分裂，选择性血管基底膜及周围细胞基质的降解和内皮细胞的迁移，目前认为，VEGF是一种特异地作用于血管内皮细胞的多功能细胞因子。VEGF与内皮细胞的特异性受体结合，通过受体作用，一方面促使微血管内皮细胞增殖、迁移，另一方面促使微血管的通透性增加，使血液中的大分子物质（如纤维蛋白原等）进入细胞外基质中，形成纤维蛋白凝胶作为暂时性的基质允许和支持新生血管和基质细胞的生长。因此，VEGF引起的血管通透性增加目前被理解为血管生成的先决条件。VEGF在正常成人组织的许多部位常有低水平的表达，在无血管新生的正常成人组织的一些特定部位有高水平的表达，如肾小球的足突状细胞、心肌细胞、精子、前列腺上皮、肾上腺和肺组织的一些上皮细胞。缺氧可刺激VEGF表达，在多种恶性肿瘤组织中表达增强，在一些具有病理性新生血管的非恶性肿瘤组织也有高表达，如在愈合过程的皮肤伤口、银屑病、多形红斑、大疱性类天疱疮和迟发性超敏反应等疾病的血管内皮细胞、KC和巨噬样细胞等，在一些具有生理性血管新生的组织中也呈高表达，如胚盘、胎儿组织、子宫内膜等。

由于VEGF对血管内皮细胞具有高度的特异性，这就决定了其在治疗由于血管新生不足有关的缺血性疾病及在组织工程皮肤血管化中的重要地位。国内外应用VEGF蛋白、基因转导治疗实验性肢体缺血、冠脉缺血动物模型，证实了外源性VEGF可刺激血管新生，促进侧支循环的建立，并开始应用于临床。但外源性VEGF应用于临床仍有许多有待解决的问题，如注入VEGF蛋白早期可造成急性炎症反应，VEGF基因转导后怎样调控其在体内的表达并适时关闭，否则过度的VEGF表达不但存在肿瘤化的风险，还会造成组织液的外渗，导致组织水肿。

（二）成纤维细胞生长因子

它是最早发现的内皮细胞促生长因子，有bFGF、aFGF两种，两者在结构上有高度同源性，许多功能也相同。FGF可来源于平滑肌细胞及内皮细胞等，是血管内皮细胞的一种强促分裂剂，体外细胞培养发现，bFGF能延长内皮细胞的寿命，且对大血管及毛细血管内皮细胞具有相同的作用。bFGF还可促使毛细血管内皮细胞侵入三维胶原基质，促使毛细血管管状组织形成。与VEGF相比，其具有较广泛的生物活性，表皮细胞、Fb、平滑肌细胞、神经细胞皆有FGF受体表达。除促血管生成作用外，FGF在创伤愈合、组织修复方面也发挥重要作用。FGF受体有4种，即FGF－R1、FGF－R2、FGF－R3、FGF－R4。

（三）肝细胞生长因子

HGF也是一个多效能的细胞因子，早期发现其对肝细胞有促分裂作用，之后又发现其对上皮细胞、血管内皮细胞、黑素细胞的活力、迁移、生长及形态皆有调节作用。在体内试验中证明，HGF可促血管生成。其参与胚胎发育、器官再生、创伤愈合时的血管生成。

（四）间接促血管生长因子

PDGF、TGF－β、血管生成素（angiopoietin）等因子在体外并不能诱导内皮细胞的增生与迁移，但在体内有促血管生成作用，被称为间接促血管生长因子。

1．PDGF 是一种来源于血小板的血管内皮细胞促分裂剂，分子量为45 000，除可作为内皮细胞的促分裂剂外，在体内尚可趋化内皮细胞，是一种血管形成素，在维持血管的完整性上起一定作用。PDGF在体内对Fb、平滑细胞、内皮细胞、神经细胞皆有促生长作用，PDGF受体主要表达在活化的内皮细胞上。其作用之一是在创伤愈合及组织修复中促进支持血管形成的组织间质的形成。

2．TGF－β TGF－β在体外抑制内皮细胞增生，在体内却有促血管生成作用，是内皮细胞分化的重要调节因子，在构建及维持血管壁的完整性方面具有重要作用。TGF的促血管生成作用可能是通过募集巨噬细胞、Fb而发挥作用，后两者可分泌促血管生成因子。TGF通过募集及促进平滑肌细胞、外皮细胞增生，进而起到稳定血管壁的作用。内皮细胞与间充质细胞共培养时，TGF表达增强，内皮细胞生长受到抑制。TGF－β在血管新生的早期依受体不同，分别起刺激或抑制作用。

3．血管生成素（Ang） 血管生成素是内皮细胞受体Tie－2的配基。与TGF－β类似，血管生成素在体外并不能促进内皮细胞增生，而在体内有血管生成作用。

（五）其他

其他生长因子，如EGF、TGF－α等均能刺激内皮细胞增殖。除细胞因子外，细胞外基质（ECM）在调节血管内皮细胞行为中也发挥着重要作用。体外细胞培养发现，包括胶原和纤维粘连蛋白等ECM可以调节内皮细胞对生长因子的反应，促进内皮细胞增殖，纤维粘连蛋白尚能刺激内皮细胞迁移。肝素也是调节血管内皮细胞生长的重要物质，主要是与FGF结合，保护FGF免受酸、热的损害及胰蛋白酶和纤维蛋白溶酶的降解，这对保护FGF的生物活性具有重要意义。

二、对血管内皮细胞生长具有抑制作用的细胞因子

（一）TGF－β

TGF－β在体外可抑制内皮增生，阻断血管生成，TGF－β可能是通过抑制FGF而发挥作用。

（二）TNF－α

对血管内皮细胞，TNF－α显示有生长抑制和细胞毒两方面的作用，这可能与TNF－α可导致肿瘤出血坏死有关。

（三）IFN－γ

INF能抑制aFGF对血管内皮细胞的促增殖作用。

（四）内皮抑素（endostatin）

能特异性抑制血管内皮细胞的增殖和迁移。内皮抑素特异性地抑制内皮细胞的增殖可能与内皮细胞凋亡的增加或细胞周期的改变有关，内皮抑素的生物学功能也可能是通过直接或间接改变其他与生长相关分子的表达而实现的，如下调促进血管生长的分子。内皮抑素在体内具有良好的抗肿瘤效果。