二十四型 第 4 型 血管新生

二十四型 第 4 型 血管新生

二十四型 第 4 型 血管新生

一、血管新生总论

1、血管新生的概念

血管发生vasculogenesis：指的是在胚胎发育时由中胚层起始形成血管的过程中，由成血管细胞发育成血管内皮细胞并最终形成血管的过程。这是血管“从无到有”的一个生物学过程。

血管新生angiogenesis：指的是在原有的毛细血管或者微静脉基础上，通过内皮细胞的增殖、分化和迁移，以芽生或非芽生的形式生成新生的血管。血管从“少到多”的一个生物学过程。

动脉生成arteriogenesis：新形成或原有的血管沟发生重塑，形成更大并肌组织化的小动脉和侧副管，在心肌缺血动物模型和冠状动脉疾病患者中较为常见。

2、血管新生的过程和分期

初期→增生侵入期→成熟分化期。

3、血管新生的方式

芽生式，非芽生式和套入式血管新生。

很多疾病发生过程中，都会出现微血管异常生长的现象，表现为血管新生过度、缺陷或者受到抑制。

二、血管新生的调控

1、血管新生诱导因子(促进血管新生过程)

常见的血管新生诱导因子有:VEGF、angiopoietin 和 FGF。

VEGF

血管内皮细胞生长因子，是一个含有信号肽的分泌性肽生长因子。是正常血管发生和血管新生所必需的调控因子。VEGF 受体(VEGFR )属于酪氨酸激酶受体。VEGFR1 是最有效的有丝分裂受体，在病理性促炎症反应的部位，募集造血前体细胞和单核细胞的时候，起到关键作用并促进血管新生。

2、血管新生抑制因子(抑制血管新生过程)

常见的血管新生抑制因子主要有: Arresten、Endostatin、Angiostatin 和 MMP。

Endostatin

XVIII 型胶原衍生的血管新生抑制因子。Endostatin 蛋白的 N 末端含有一个锌结合结构域，还含有一个富含精氨酸的结构域。Endostatin 通过这个富含精氨酸的结构域和肝素发生结合。

作用机制是通过干扰 FGF-2 诱导的信号传导途径，阻碍内皮细胞活力，诱导内皮细胞发生凋亡。能迅速下调大量和内皮细胞生长相关的基因表达。

当 Endostatin 表达升高时，它能在血管内皮细胞内抑制促血管新生信号途径；并且同时上调抗血管新生通路，从而实现抑制血管新生的效果。

3、血管新生过程中，主要的调控通路

1)VEGF 调控内皮细胞的增殖和存活

VEGF 下游信号通路示意图

2)VEGF 通过 Rho 家族蛋白调控伪足的形成

在丝状伪足上，Rho 家族蛋白 Cdc42 高表达；在板状伪足上，Rho 家族蛋白 Rac1 高表达。

在整个过程中，GAP 和 GEF 两类分子发挥了重要的调控作用。

在内皮细胞内，当 VEGF 通路激活后，通过调控GAP和GEF之间的关系，从而激活或者抑制Rho家族的成员(例如Cdc42， Rac1)的活性，从而调控了血管内皮细胞上丝状伪足和板状伪足的动态变化。

3)VEGF 通过β-catenin/VE-cadherin 促进血管网络的形成

在血管血管新生过程中，随着 VEGF 的表达升高，β-catenin 的表达也相应升高，从而促进更多 VE-cadherin/β-catenin 复合物的形成，有利于 VE-cdhenin 在细胞膜上的稳定，促进新生血管网络形成。

三、血管新生相关实验

1、体外模型和实验

1)内皮细胞增殖实验

1. 内皮细胞数测定：MTT 法或其他衍生的方法

2. 细胞周期分析： Brdu 渗入法、 PI 染色结合流式细胞检测法等

2)内皮细胞迁移实验

1. 细胞损伤模型

2. 转移小室模型

   不仅可以用来检测血管内皮细胞的迁移，也可以用来检测其他细胞(例如肿瘤细胞)的迁移。

   3)小管形成实验

   2、体内模型和实验

   1)角膜微囊实验

   2)基质胶栓实验

   四、全文总结

   1、血管新生的英文是“angiogenesis”，指的是在原有的毛细血管或者微静脉基础上，通过内皮细胞的增殖、分化和迁移，以芽生或非芽生的形式生成新生的血管，是血管从“少到多”的一个生物学过程。

   2、血管新生虽然是一个连续的发生发展的过程，但是可以人为地将这个连续的过程分为三个时期:初期→增生侵入期→成熟分化期。在血管新生的过程中，新生血管的生长方式有三种:芽生式，非芽生式和套入式血管新生。

   3、在正常情况下，血管新生的诱导与血管新生的抑制处于平衡的状态，一旦这种平衡被打破，就会刺激血管系统以出芽的方式，形成新生的血管或者抑制血管系统。在整个血管新生过程中，血管既受到血管新生诱导因子的调控，也同时受到血管新生抑制因子的调控。这两种功能相反的因子的平衡，使得血管处于正常的生长状态。

   4、血管新生诱导因子的作用是促进血管新生过程。常见的血管新生诱导因子有:VEGF、angiopoietin和FGF。其中VEGF是最重要的，也是研究得最为深入的血管新生诱导因子。VEGF下游的通路非常的复杂。VEGF和它的受体VEGFR发生结合后，下游可以激活多条通路，分别发挥不同的功能和作用。

   1)VEGF可以通过PLCγ，激活下游的PKC，促进血管内皮细胞的增殖;

   2)VEGF也可以通过Ras-Raf-MEK-ERK的经典MAPK通路以及PI3K/AKT信号通路，刺激血管内皮细胞的增殖和存活;

   3)在新生血管以出芽方式形成过程中，血管内皮细胞会形成丝状伪足(Filopodium)和板状伪足(Lamellipodia)。在这一过程中，VEGF通过调控GAP和GEF之间的关系，从而激活或者抑制Rho家族的成员(例如Cdc42、Rac1)的活性，从而调控了血管内皮细胞上丝状伪足和板状伪足的动态变化，从而参与调控了血管新生的过程;

   4)在大量微血管之间相互交错，形成微血管网络的过程中，VEGF能促进β-catenin和VE-cadherin的结合，形成VE-cadherin/β-catenin的复合物，从而稳定了新形成的微血管网络。

   5、血管新生抑制因子的主要作用是抑制血管新生过程。常见的血管新生抑制因子主要有:Arresten、Endostatin、Angiostatin和MMP。Arresten蛋白是IV型胶原的一个亚基;Endostatin是XVIII型胶原衍生的血管新生抑制因子;Angiostatin是纤维蛋白溶酶原蛋白溶解产物。特别需要注意的是MMP家族，由于MMP家族庞大、家族成员众多，其中的有些成员起到血管新生诱导因子的作用，有些成员起到血管新生抑制因子的作用，因此完全把MMP归入血管新生抑制因子不是非常恰当，但是大部分学者还是认为MMP家族成员，发挥血管新生的抑制作用。

   6、检测血管新生的模型可以分为体内模型和体外模型。体外模型包括:内皮细胞增殖实验、内皮细胞迁移实验和小管形成实验。体内实验包括:角膜微囊实验、鸡胚绒毛尿囊膜实验、圆盘血管新生系统实验和基质胶栓实验。每一种体内或者体外的模型都有其技术的局限性，需要大家根据自己的研究选取合适的实验模型。