Эндотелиальный фактор роста сосудов

ЭНДОТЕЛИАЛЬНЫЙ ФАКТОР РОСТА СОСУДОВ (Vascular Endothelial Growth Factor, VEGF).

Семейство сходных по структуре и функциям ростовых факторов. VEGF-А, первый из идентифицированных представителей, фигурировал как «васкулотропин» (vasculotropin, VAS), или фактор сосудистой проницаемости (vascular permeability factor, VPF). Позднее были открыты VEGF-B, -C, -D и PIGF (Placenta growth factor).

VEGFs представляют собой эндотелий-специфические полипептиды, секретируемые митогены, которые ускоряют рост сосудов, их пролиферацию и проницаемость. Экспрессия VEGFs стимулируется рядом воздействий, в частности, высокими дозами глюкозы. VEGFs играют патогенетическую роль в микроциркуляторной дисфункции, обусловленной гипергликемией. Трансдукторный механизм пострецепторных реакций VEGFs включает активацию фосфолипазы С; однако возможны пути реализации эффекта через DAG, независимо от синтеза продуктов арахидоновой кислоты.

эндотелий полипептид сосуд рост ЭНДОТЕЛИАЛЬНЫЕ ФАКТОРЫ РОСТА СОСУДОВ. Изоформы. (Vascular Endothelial Growth Factors, VEGF-A, -B, -C, -D).

Структура. Общая характеристика.

VEGF-А. Из общего гена образуются четыре изоформы, различающиеся количеством включенных аминокислотных остатков: VEGF[121], VEGF[165], VEGF[189], VEGF[206] с МВ от 14 до 42 кДа.

Изоформы обладают сходной биологической активностью, но различаются по аффинности к гепарину. Реализуют свою активность при взаимодействии с рецепторами VEGFR-1, VEGF-2 (РИС.).

VEGF-А обладает активностью ростового фактора клеток сосудистого эндотелия с плеотропными функциями: усиление миграции, пролиферация, образование трубчатых структур клетки. Благодаря уникальным функциям VEGF-А реализует корреляцию процессов проницаемости, воспаления, ангиогенеза. Экспрессия мРНК VEGF-А отмечена в сосудистых регионах и в яичниках на всех стадиях эмбриогенеза, в первую очередь, в клетках, подверженных капилляризации. Очевидно, фактор не синтезируется непосредственно в эндотелии и его влияние носит паракринный характер. Экспрессия VEGF-А индуцируется в макрофагах, Т-клетках, астроцитах, гладкомышечных клетках, кардиомиоцитах, эндотелии, кератиноцитах. Фактор экспрессируется рядом опухолей. Гипоксия служит одной из основных причин активации VEGF-А.

VEGF-B. Экспрессируется преимущественно в мозге, скелетных мышцах, почках. При коэкспрессии с VEGF-А могут образовываться А/В-гетеродимеры. В противоположность первому, экспрессия VEGF-B не индуцируется гипоксией. Отмечено участие VEGF-B в васкуляризации коронарных сосудов взрослого организма. Регулирует активность плазминогена в эндотелиальных клетках. Анализ времени полужизни мРНК VEGF-B свидетельствует скорее о хроническом, нежели остром типе регуляции. VEGF-B связывается только с VEGFR-1 рецептором.

VEGF-С (или VEGF-Related Factor, VRF, или VEGF-2). Экспрессируется во взрослых клетках сердца, плаценты, легких, почек, тонкого кишечника и яичников. В период эмбрионального развития отмечено его присутствие в мезенхиме мозга; играет роль в развитии венозной и лимфатической сосудистых систем. Реализует активность через взаимодействие с VEGFR-2 и — VEGFR-3 рецепторами. Экспрессия VEGF-С и рецептора flt-4 имеют отношение к первичному раку желудка (Liu et al. 2004). Антитела к фактору могут быть использованы для ангиогенного тестирования противоопухолевой терапии in vivo (Ran et al. 2003).

VEGF-D (или c-fos-Induced Growth Factor, FIGF). Экспрессируется в легких, сердце, тонком кишечнике взрослого организма; обладает умеренно митогенной активностью в отношении эндотелиальных клеток. Однако в полной мере функции формы VEGF-D остаются неизвестными. Активность фактора реализуется преимущественно через взаимодействие с VEGFR-2 и — VEGFR-3 рецепторами.

Рецепторы VEGFs. Три рецептора опосредуют эффекты семейства VEGFs: VEGFR-1 (flt-1); VEGFR-2 (KDR/flk-1); VEGFR-3 (flt-4). Каждый относится к классу III рецепторных тирозинкиназ, содержащих в своей структуре lgG-подобные экстрацеллюлярные мотивы и интрацеллюлярный тирозинкиназный домен. VEGFR-1 и VEGFR-2 экспрессируются в эндотелиальных клетках, участвуя в реализации ангиогенеза. VEGFR-2 рассматривается как маркер клеток гематопоэза. VEGFR-3 — специфический маркер эмбриональных прелимфатических сосудов; идентифицирован в некоторых опухолях.

VEGFR-1 VEGFR-2 VEGFR-3.

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ.

• · Индукция tPA uPA протеаз
• · Морфогенез кровененосных сосудов
• · Увеличение проницаемости сосудов
• · Хемотаксис моноцитов и макрофагов
• · Дифференцировка клеток сосудистого эндотелия
• · Митогенез: образование микротрубочек
• · Маркировка стволовых клеток гематопоэза
• · Морфогенез лимфатических сосудов
• · Дифференцировка клеток лимфатического эндотелия
• · Хемотаксис эндотелиальных клеток

Новая информация о биологических и медицинских аспектах VEGFs.

• · Ангиогенез и нейрогенез в развивающемся мозге регулируются при участии VEGFs и рецепторов, широко представленных в нейронах и сосудистом эндотелии (Emmanueli et al. 2003). Рецепторы типа flt-1 выявляются в гиппокампе, агранулярном кортексе и стриатуме; рецепторы типа flk-1 представлены повсеместно в неонатальных структурах головного мозга (Yang et al. 2003).
• · При нокауте VEGF и flt-1 и flk-1 рецепторов обнаруживается высокая летальность животных в эмбриональный период; на основании этих данных постулируются нейропротективные функции VEGFs, независимые от сосудистого компонента, играющие роль регулятора нейрогенеза у взрослых особей (Rosenstein et al. 2003; Khaibullina et al. 2004). Нейрогенез клеток гиппокампа, стимулируемый физическими упражнениями у крыс, и мнестические функции находятся в непосредственной связи с экспрессией VEGF (Fabel et al. 2003).
• · VEGF увеличивает ангиогенез в ишемизированных областях мозга и снижает неврологический дефицит; блокада VEGF специфическими антителами в острой фазе ишемического инсульта уменьшает проницаемость гематоэнцефалического барьера и увеличивает риск геморрагической трансформации (Zhang et al. 2000). Хроническая гипоперфузия тканей мозга крысы вызывает длительную экспрессию мРНК VEGF и самого пептида, которая коррелирует со стимулируемым ангиогенезом (Hai et al. 2003).
• · Кратковременная глобальная ишемия мозга приводят к увеличению уровня мРНК VEGF[164] и VEGF[188] у взрослых крыс в течение первых суток. Аналогичным образом гипоксическая ишемия мозга 10-дневных крыс приводит к быстрому увеличению VEGF в нейронах. Экспрессия VEGFs в обоих случаях сопряжена с активацией фактора HIF-1alpha (Hypoxia-Inducible Factor-alpha) (Pichiule et al. 2003; Mu et al. 2003).
• · VEGF стимулирует пролиферацию эндотелиальных клеток сосудов при механической травме спинного мозга; эти эффекты опосредованы экспрессией рецепторов Flk-1 и Ftl-1. Микроинъекции простагландина Е2? стимулируют активность VEGF (Skold et al. 2000). Астроцитоз, активируемый при повреждениях клеток мозга, и последующие репаративные процессы сопровождаются экспрессией Глиального фибриллярного кислого белка (GFAP); реактивный астроцитоз и стимулируемая экспрессия VEFG составляют последовательные этапы репаративного ангиогенеза (Salhina et al. 2000).
• · VEGF оказывается одним из факторов изменения проницаемости гематоэнцефалического барьера и развития отека мозга после его травмы. Ранняя инвазия VEGFсекретирующих нейтрофилов в паренхиму поврежденной зоны коррелирует с фазным нарушением проницаемости гематоэнцефалического барьера, предшествующей развитию отека (Chodobski et al. 2003). В первые 3 часа после контузии отмечается экспрессия VEGF в части астроцитов и активация рецептора KDD/fik-1 в эндотелиальных сосудистых клетках в поврежденной ткани; эти процессы, связанные с увеличением капиллярной проницаемости, ведут к отеку (Suzuki et al. 2003). Средства, способные заблокировать активность VEGFs и их рецепторы, представляют интерес для терапии отеков мозга (см. обзор Josko & Knefel, 2003).
• · Установлено, что VEGF синтезируется в допаминергических нейронах стриатума крысы. Однократная болюсная инъекция VEGF[165] в стриатум взрослых крыс стимулировала развитие сосудов; трансплантация 14-дневных клеток вентрального мезэнцефалона в предобработанный VEGF[165] участок стриатума приводила к гомогенному прорастанию малых кровеносных сосудов. Результаты, полученные на модели патологии Паркинсона, свидетельствуют о возможности использования VEGF-экспрессирующих трансплантантов для улучшения функции мозга (Pitzer et al. 2003).
• · Способность VEGF влиять на ангиогенез объясняет его участие в развитии опухолей и метастазировании.

Наряду с другими нейротрофическими ростовыми факторами (TGF-alpha, basic FGF, PD-ECGF), VEGF связан с генезом некоторых видов карциномы (Hong et al. 2000) и опухолей простаты (Kollerman & Helpap, 2001). Увеличенный уровень VEGF в сыворотке крови может служить маркером опухолевого роста некоторых форм карциномы (Hayes et al. 2004). Молекулярный механизм функционирования VEGF связан со стимуляцией белка bcl-2 и торможением апоптического процесса в клетках аденокарциномы у мышей и человека (Pidgeon et al.2001).

ПЛАЦЕНТАРНЫЙ РОСТОВОЙ ФАКТОР (Рlacental Growth Factor, PIGF).

МВ 29 кДа. Впервые выделен из культуры глиомных клеток. Экспрессируется в плаценте, аутокринно влияя на трофобласты, и в меньшей степени в сердце, в легких, в щитовидной железе. Гипоксия не стимулирует образование PIGF, однако, при гипоксии могут коэкспрессироваться гетеродимеры PIGF/VEGF-А. Повышенный уровень PIGF и рецептора flt-1 служат предикторами преэклампсии у беременных женщин (Levine et al. 2004).Изоформа PIGF- 2 (МВ 38 кДа) служит лигандом для рецептора VEGFR-1; в отличие от PIGF-1 содержит гепаринсвязывающий домен.