血管内皮细胞生长抑制因子(vascularendothelialgrowthinhibitor,VEGI)是一种新型的血管内皮细胞生长抑制因子,属于TNF超家族,是Ⅱ型跨膜蛋白。重组VEGI不仅可以抑制内皮细胞增殖和诱导血管内皮细胞凋亡,而且可阻止新生血管生成,从而产生抗肿瘤生长的作用。VEGI作为一个内皮细胞产生的血管生成负调控因子可激活JNK、P38MAPA及胱冬肽,也可激活NF-κB,从而诱导内皮细胞的凋亡。VEGI的N段部分缺失可影响其生物活性,具有重要的病理生理意义,在肿瘤生物治疗方面有很大的应用前景

庄国洪

陈彩霞

Xiamen University Institutional Repository

2006年 8月第 13卷 第 4期中国肿瘤生物治疗杂志Ch in J Cance r B iotherAug. 2006Vo.l 13 No. 4[文章编号 ] 1007-385X ( 2006) 04-0308-03 综 述血管内皮细胞生长抑制因子的研究进展Research on vascular endothe lial grow th inhib itor: An update陈彩霞1综述; 庄国洪2审阅 ( 1. 厦门大学生命科学院; 2. 厦门大学医学院, 厦门 361005)[摘 要 ] 血管内皮细胞生长抑制因子 ( vascular endo the lial g row th inh ib ito r, VEG I)是一种新型的血管内皮细胞生长抑制因子, 属于 TNF超家族,是 型跨膜蛋白。重组 VEGI不仅可以抑制内皮细胞增殖和诱导血管内皮细胞凋亡 ,而且可阻止新生血管生成, 从而产生抗肿瘤生长的作用。VEG I作为一个内皮细胞产生的血管生成负调控因子可激活 JNK、P38MAPA及胱冬肽, 也可激活 NF- B, 从而诱导内皮细胞的凋亡。VEG I的 N段部分缺失可影响其生物活性, 具有重要的病理生理意义, 在肿瘤生物治疗方面有很大的应用前景。[关键词 ] VEG I; TNF; 血管的发生;顺式调节; 同工型[中图分类号 ] R730. 231 [文献标识码 ] A[基金项目 ] 厦门大学科研启动基金资助 ( NO. Z03103)[作者简介 ] 陈彩霞 ( 1981-), 女,安徽宣城人,硕士生,主要从事肿瘤生物治疗的研究[通讯作者 ] 庄国洪, E-m a i:l zhuangguohong@ yahoo. com. cn血管内皮细胞生长抑制因子 ( vascular endothelial g row thinh ibito r, VEGI)是 1997年 Tan等 [1]从表达序列标签 ( ex-pressed sequenced tag, EST )库中寻找 TNF和 Fas配体的同源分子时发现的肿瘤坏死因子超家族的新成员。VEGI主要在内皮细胞中表达, 也有认为 VEGI可以在固有层淋巴细胞和浆细胞中表达 [ 2]。 VEG I有 3 种同工型, 最早发现的VEG I174又称为 TL1, 后来又发现了由全长基因序列编码的VEG I251 ( TL1A )和 VEG I192,这 3种同工型在结构和功能上均具有一定的差异。研究发现, VEG I可以和死亡受体 3( deathreceptor 3, DR3)或诱骗受体 3( decoy recepto r 3, DcR3)结合,从而启动不同的信号转导通路, 调节基因的表达, 最终对肿瘤细胞产生不同的作用。故 VEGI作为一个内源性的血管生成负调控因子, 将在肿瘤治疗方面具有重要意义 [ 3]。1 VEGI及其受体1. 1 VEGI的结构VEG I基因位于人染色体 9 q32, 其 cDNA由 4. 5 kb核苷酸组成, 在 5 和 3 端均有长的非翻译区, 其开放阅读框架为 575个核苷酸, 包含 4个外显子和 3个内含子。通过不同的剪切可形成 VEG I174、VEG I251和 VEGI192 3种同工型 [ 4-5] , 它们具有共同的 C端 151个氨基酸残基片段。最先发现的 VEG I174, 由 174个氨基酸组成, 包括细胞质内 N末端 12个非疏水性氨基酸, 跨膜部分 13个疏水性氨基酸和细胞质外 C末段的 149个氨基酸残基, 与 TNF家族的其他成员有 20% ~ 30%的同源性。VEG I174完整分子可溶性差 , 不能诱导内皮细胞的凋亡。而 N端缺失 23个疏水性氨基酸的重组人可溶性 VEG I( hVEG I151 )却具有良好的抑制内皮细胞增殖的生物学效应。VEG I251缺少 N端信号肽序列, 5 端附近含有一段疏水性跨膜区域 , 羧基端与TNF家族成员高度同源, 可抑制癌细胞周围的内皮细胞增殖、减小肿瘤微血管的密度、诱导癌细胞凋亡。 VEG I192经纯化注射到 C57BL /6小鼠中, 对肿瘤生长有抑制作用,抑制率可达 50%。1. 2 VEGI的受体 DR3和 DcR3VEG I可以和 DR3、DcR3结合。 DR3 属于 TNFR超家族, 主要在淋巴细胞中表达。当 T细胞聚集在炎症部位时,DR3与 VEG I结合会增强 T细胞的扩增和促进分泌前炎症因子, 从而使巨噬细胞和中性粒细胞集中到炎症部位。 T细胞中, TL1A与 DR3结合可以诱导 NF- B的活性并成为协同刺激信号, 但不能诱导 C aspase活性和 T细胞凋亡。而存在CHX的条件下, TL1A与 DR3却可以诱导肿瘤细胞株 TF-1的 Caspase活性和细胞凋亡。诱骗受体 DcR3可与 DR3竞争结合 TL1A,降低 T细胞对同源抗原的敏感性,从而保护肿瘤细胞免于凋亡。分析 TL1A、DR3和 DcR3在人类疾病中的表达, 将会有助于解释这些分子在自身免疫、炎症、肿瘤的发生中所起的作用 [ 6-7]。2 VEGI的表达调节2. 1 VEGI基因启动子的顺式调节作用X iao等 [ 8]经实验证明 VEG I启动子中含有顺式调节元件, 并进一步明确启动子中 - 312~ - 57区域对 VEGI的表达起着关键的调节作用。该区域中存在一个 NF- B结合位点和 3个线型排列的 SP1结合位点。用 NF- B抑制子 SN50或 SP1抑制子 MA对鼠大脑皮层细胞进行预处理, 经 RT-PCR观察 VEGI mRNA的水平, 结果 SN50会削弱荧光蛋白酶的活性。说明 NF- B结合位点对 VEGI的表达起着很重要的增强作用。另外, 对该结合位点进行突变实验也进一步验证了这一结论。2. 2 TNF- 和 IL-1对 VEGI基因表达的诱导IL-1和 TNF- 可诱导 VEG I的表达, 且 IL-1的诱导作陈彩霞, 等. 血管内皮细胞生长抑制因子的研究进展用大于 TNF- 。K im等 [ 9]通过在人脐静脉内皮细胞 ( hum anum b ilica l ve in endo the lia l ce lls, HUVEC)中加入 IL-1或 TNF-, 8 h后发现相应的 VEGImRNA会分别增加 5倍和 2倍。电泳迁移率实验结果显示 TNF- 可以促进 NF- B结合到VEGI启动子同源序列上 [ 10], 从而诱导 VEG I的表达。3 VEGI的生物学功能3. 1 抑制血管内皮细胞增殖及新生血管的形成hVEGI151可直接抑制内皮细胞的增殖, 且抑制作用在一定浓度范围内具有剂量依赖性, 35 ng /mL的 hVEG I151对ECV304细胞的抑制率是 28% , 浓度升高至 70 ng /m l时, 抑制率也相应增加到 50% ; 体外培养单层汇合的血管内皮细胞 1 2传代培养时, 约 2 d生长至汇合状态; 但如果加入VEG I蛋白,即使浓度低至 17. 5 ng /m ,l 1周后细胞仍不能生长至汇合状态, 而没有 VEG I蛋白时, 细胞则恢复原来的生长速度。但 100 ng /m l的 VEGI对 T细胞或骨髓基质细胞的增殖无影响, 此结果显示 VEG I能特异性的抑制内皮细胞增殖, 且抑制作用稳定持久,具有可逆性 [ 11]。在体外血管生成模型中, 重组人 VEGI可明显抑制牛主动脉内皮细胞在胶原纤维中形成管样结构, IC50值约为 30ng /mL。在体内鸡胚尿囊膜新生血管实验中, VEG I可剂量依赖性抑制 FCF或 VEGF诱导的毛细血管生成。表现为:血管发育受阻, 血管减少,以及血管变细。由此可见, 无论为何种刺激血管生成的因素, VEGI均可通过抑制血管内皮细胞增殖来阻止新生血管的生成。3. 2 抗肿瘤作用Zha i等 [ 12]发现 VEG I抗肿瘤活性与其抑制新生血管形成密切相关。试验表明 , 重组 VEG I会剂量依赖性地抑制 S180实体瘤的生长, 表现为瘤体积缩小甚至消失, 防止了肉瘤侵犯皮肤形成恶性皮肤溃疡, 明显延长 S180腹水瘤小鼠生存时间。另外, 对肿瘤组织进行解剖或免疫组化染色均发现 VEGI组肿瘤微血管大大减少, 而对照组血管丰富, 可见 VEG I是通过抑制肿瘤血管形成而产生强大的抗肿瘤作用。4 VEGI的作用机制及影响因素4. 1 激活 JNK、P38MAPK及胱冬肽 ( caspase)JNK、P38MAPK及胱冬肽 ( caspase)在细胞凋亡中起着重要作用。研究显示, VEGI可快速激活上述 3 种细胞因子 [ 13]。为了探讨 JNK和 P38MAPK在 VEG I诱导内皮细胞凋亡中的作用, 将 c- Jun的缺陷形式或突变体转染牛肺动脉内皮细胞发现 VEGI诱导的凋亡下降 62. 8%。另外, VEG I诱导的凋亡也被 P38MAPK的特异性抑制剂 SB203580所抑制, 10 m o l/L SB203580抑制 VEG I诱导的凋亡率达 51%。免疫组化试验发现 Caspase-3在 VEG I处理的牛肺动脉内皮细胞中被激活, 使多聚 ADP核糖多聚酶 ( PARP )降解。这些结果表明, VEG I诱导的凋亡依赖于 JNK、P38MAPK 与Caspase活性。4. 2 激活 NF- B激活 NF- B是 TNF家族成员的特性之一。 NF- B的激活需要细胞质内异源二聚体 p50和 p65亚基与抑制性亚基 I B分离 ,然后 p65亚基移入细胞核内与 DNA上的特异位点结合。通过电泳迁移率变动分析实验, 发现 1g /m lVEG I处理 U-937细胞 12 h可提高 NF- B与 DNA结合 , 并且 VEGI诱导 I B的降解与 NF- B p65亚基的核移位 [ 14-15]。4. 3 诱导内皮细胞的凋亡为了阐明 VEG I的作用机制, 将 VEG I作用于牛肺动脉内皮细胞 , 透射电镜观察到明显的细胞凋亡的形态学变化, 包括染色质浓缩和形成凋亡小体。此结果显示, 诱导内皮细胞凋亡可能是 VEGI抗血管生成的一个重要机制。 Jingy i Yu等 [ 16]研究发现细胞周期本身对 VEG I的诱导细胞凋亡有一定的限制作用。将 VEG I加到不同阶段的细胞培养物中 , 发现 VEG I具有双重作用 : 使 G 0 /G 1期细胞生长停滞 , 诱导 S期的细胞凋亡。研究人员认为这是因为 VEGI阻止了 PRB在 G 1晚期的过磷酸化和 c-m yc基因的表达 , 从而使 PRB继续保持其对细胞的生长抑制作用, 阻止 G0 /G 1期细胞进入晚 G 1期与 S期。另外,VEG I还可抑制细胞周期蛋白依赖激酶 CDK2、CDK4、CDK6的活性。只有在增殖状态的内皮细胞中, VEGI才诱导凋亡与激活 C aspase-3、 JNK、P38MAPK, 而在融合状态的细胞中无作用。4. 4 N段部分缺失影响 VEG I的生物活性目前对 VEGI的研究尚处于初始阶段 , 有关其结构与功能方面的研究仍为空白。为了探讨 VEG I蛋白 N段对其活性的影响 , 将 VEG I与 TNF家族成员进行了基于结构知识的一级结构序列联配, 并构建、表达 N端缺失 43与 51个氨基酸的突变体, N 端缺失 43 个氨基酸的VEG I131表达量占总菌体蛋白质的 25. 2% , N 端缺失 51个氨基酸的 VEGI123表达量为 27 8% , 纯化后纯度分别为92. 5% 和 91 6% 。 VEG I131可明显抑制 HUVEC 增殖( IC50约为 35 m g /L ) , 而 VEG I123在同样条件下几乎无抑制作用。野生型 VEG I即 N 端缺失 23个氨基酸的 VEG I( VEGI151 ) IC50约为 27 m g /L。鸡胚绒毛尿囊膜血管生成实验证明, VEG I151可使主血管数显著减少 ; VEGI131可使主血管变细 , 毛细血管数减少 ; VEG I123与对照组相比无明显变化。体内外研究显示 VEG I活性从高到低依次为:VEG I151 > VEG I131 > VEG I123。结果提示: VEG I的 N端前43个氨基酸对活性无明显影响 , 而第 44 ~ 51 位氨基酸对其生物活性的发挥具有重要作用 [ 16-17] , 可能与受体结合位点相关。5 结 语目前, 研究人员根据 VEGF165的结构合成了一种新的环状血管内皮细胞生长抑制因子 C yc loVEG I[ 18-19]。该因子在水溶液中呈 -螺旋型式 , 可抑制碘化 VEGF165结309中国肿瘤生物治疗杂志 第 13卷合到细胞膜上, 从而阻止新生血管的发生。在裸鼠和转基因小鼠中, CycloVEGI能有效地阻止脑神经瘤的生长,从而提高小鼠的存活率。另外, 用工程学的方法将作用机制不同的抗血管生成抑制剂组合, 构建双功能嵌合分子 , 目前已成为抗血管生成研究的新方向。 PF-4 /CTF、Cyc loVEG I是血管生长抑制因子, PEX、PF-4 /DLR可以通过不同的信号转导途径抑制血管的生成和浸润。研究者将这 4种抑制因子两两重组成融合基因, 然后在神经胶质瘤细胞中表达, 发现融合蛋白可强烈抑制内皮细胞的增殖、诱导细胞凋亡, 抑制效果更持久、有效, 并且还可以抑制神经胶质瘤内皮细胞表达 VEGF165,使肿瘤细胞因缺血而发生大量的凋亡 [ 20]。将两基因融合 , 使表达的融合蛋白通过阻断新生血管生成的不同环节来提高治疗效果 , 这将为抗血管生成基因治疗提供新的思路。[参 考 文 献 ][ 1] Tan KB, H arrop J , R eddy M , et al. Characterizat ion of a n ovelTNF2 like ligand and recen tly described TNF l igand and TNF re-cep tor superfam ily genes and their con stitut ive and indu cib le ex-p ress ion in hem atopoiet ic and non-hem atopoiet ic cells [ J] . Gen e,1997, 204 ( 1-2) : 35-46.[ 2] B am ias G, M artin C, M ariniM, et al. E xpress ion, loca lization,and fun ct ion al act ivity ofTL1A, a n ovelTh1-polariz ing cytok in e inin flamm atory bow eld isease[ J]. J Immuno,l 2003, 171( 9) : 4868-4874.[ 3] M etheny-Barlow LJ, L i LY. Vascu lar endothelial grow th inh ib itor(VEG I) , an endogenous n egat ive regulator of ang iogenesis [ J] .S em in Oph thalm o,l 2006, 21( 1) : 49-58.[ 4] Chew L J, PanH, Yu J, e t a l. A novel secreted sp lice variant ofvascu lar endothel ial grow th inh ib itor [ J ] . FASEB J, 2002, 16( 5) : 742-744.[ 5] H ouW, M edyn sk iD, W u S, et al. VEGI-192, a new isoform ofTNFSF15, specif ically el im inates tumor vascu lar endothelial cel lsand suppresses tumor grow th [ J ]. C lin Can cer Res, 2005, 11( 15) : 5595-5602.[ 6] M igon e TS, Zhang J, Luo X, et al. TL1A is a TNF-lik e ligand forDR3 and TR6 /DcR3 and fun ct ion s as a T cell costim u lator [ J] .Imm un ity, 2002, 16( 3) : 479-492.[ 7] W en L, Zhu ang L, Luo X, et al. TL1A- induced NF-kappaB act-ivation and c-IAP2 production p revent DR3-m ediated apoptos is inTF-1 cells[ J] . J B io lCh em, 2003, 278( 40) : 39251-39258.[ 8] X iao Q, H su CY, Chen H, et al. Characterization of cis-regu latoryelem en ts of th e vascu lar endothelial grow th inh ib itor gene promoter[ J] . B iochem J, 2005, 388 ( Pt 3) : 913-920.[ 9] K im S, Zh ang L. Id ent ification of naturally secreted solub le form ofTL1A, a TNF- like cytok in e[ J ]. J Imm uno lM eth ods, 2005, 298( 1-2 ) : 1-8.[ 10 ] 王 路,潘 卫, 朱分禄, 等. 新型血管内皮细胞抑制因子VEGI151的基因克隆表达及其活性 [ J]. 生物化学与生物物理学报:英文版, 2000, 32( 5 ) : 485-489.[ 11 ] 刘银萍, 柳 林, 潘 欣, 等. A d-VEG I151对人脐静脉内皮细胞增殖的影响 [ J] . 第二军医大学学报, 2005, 26 ( 9) : 1006-1008.[ 12] Zha iY, N i J, J iang GW, et al. VEGI, a novel cytok ine of the tum ornecrosis factor fam ily, is an angiogen es is inh ib itor that suppressesthe grow th of colon carcinom as in v ivo [ J] . FASEB J, 1999, 13( 1 ): 181-189.[ 13 ] Yue TL, N i J, Rom an ic AM, e ta l. TL1, a novel tum or necrosis fac-tor-l ike cytok ine, induces apoptos is in endothelial cells. Involve-m en t of activation of stress protein k inases ( stress-activated p roteink inase and p38 m itogen-act ivated protein k in ase) and caspase-3-like protease[ J] . J B iol Chem, 1999, 274 ( 3) : 1479-1486.[ 14 ] H uang S, Rob inson JB, Degu zm an A, e t al. B lockade of nuclearfactor-k appaB signaling inhib its angiogenes is and tum origen icity ofhum an ovarian cancer cells by suppressing exp ress ion of vascu larendoth elial grow th factor and in terleuk in 8 [ J ] . C ancer Res,2000, 60 ( 19) : 5334-5339.[ 15 ] Ud alova IA, R ichardson A, D enys A, e t a l. Fun ct ional conse-qu ences of a polymorph ism affect ingNF-kappaB-p50 b inding to th eTNF p rom oter region[ J] . M ol C ell B io,l 2000, 20 ( 24 ) : 9113-9119.[ 16 ] Yu J, T ian S, M etheny-B arlow L, e t a l. Modulation of endothelialcel l grow th arrest and apop tos is by vascu lar endoth el ial grow th in-h ib itor[ J] . C irc R es, 2001, 89 ( 12) : 1161-1167.[ 17 ] 张 珉, 王 路, 王宏伟,等. 血管内皮细胞生长抑制因子 N端部分缺失对生物活性的影响 [ J ]. 生物化学与生物物理学报: 英文版, 2003, 35 ( 2) : 133-137.[ 18 ] Zilb erberg L, Sh inkaruk S, Lequ in O, et al. S tructure and inh ib itoryeffects on angiogenes is and tum or developm ent of a new vascu larendoth elial grow th inh ib itor[ J] . J B iol C hem, 2003, 278 ( 37) :35564-35573.[ 19 ] Gon calvesM, E st ieu-G ionn etK, B erth elotT, et a l. Design, synthe-s is, and evaluation of original carriers for targeting vascu lar endo-thelial grow th factor receptor interact ion s[ J] . Pharm Res, 2005,22 ( 8) : 1411-1421.[ 20 ] Bello L, Lucin i V, Costa F, et a l. Com b inatorial adm in istration ofmo lecules that sim u ltaneou sly inh ib it angiogen es is and invasionleads to in creased therapeu tic eff icacy in m ou se m odels of m alig-nant gliom a[ J] . C lin C ancer Res, 2004, 10( 13) : 4527-4537.[收稿日期 ] 2006- 05- 10 [修回日期 ] 2006- 07- 06[本文编辑 ] 郁晓路310

血管内皮细胞生长抑制因子的研究进展

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