细胞生长因子治疗冠心病的研究进展

　　国外医学内科学分册2000年1月第27卷第1期

中山医科大学附属第一医院心血管医学部心内科，广东 广州 （510080）

曾武涛（综述） 陈国伟（审校）

　　 摘　要 近年来应用细胞生长因子治疗冠心病的研究成为热点，其中血管内皮细胞生长因子和成纤维母细胞生长因子是目前研究最多的细胞生长因子，用于冠心病治疗有助于促进冠状动脉侧枝循环形成，加速再内皮化，防止经皮腔内冠状动脉成形术后再狭窄，并对用心肌缺血再灌注损伤有保护作用。特别是促进冠脉侧枝循环形成，为药物建立侧枝循环带来希望，不久的将来有望“药物搭桥”，为冠心病提供新的治疗途径。

　　 关键词：血管内皮细胞生长因子 成纤维母细胞生长因子 冠心病

　　冠心病是目前人类死亡的主要疾病之一，其发病率在发达国家甚高，在我国近年来亦呈明显增高趋势。随着冠脉搭桥和经皮腔内冠状动脉成形术（PTCA）等介入方法的应用，其临床症状和预后有明显改善，但术后再狭窄率仍高达30%～50%，目前尚无解决方法。近年许多研究发现细胞生长因子有显著促进血管侧枝循环形成的作用，有望成为冠心病治疗新途径。本文就研究最多的用血管内皮细胞生长因子（vascular endothelial growth factor,VEGF）及成纤维母细胞生长因子（fibroblast growth factor,FGF）治疗冠心病的进展进行综述。

　　1 细胞生长因子的生物学特性

　　1.1 VEGF

　　VEGF是由两个相同多肽链以二硫键组成的二聚体糖蛋白，分子量为46 kD^[1]。人类VEGF的基因结构为交替剪接的8个外显子和7个内含子组成，根据mRNA不同的剪切方式，编码VEGF的4种不同形式的蛋白质，分别由121、165、185、206个氨基酸组成，因此人类VEGF有4种亚型：VEGF121、VEGF165、VEGF185和VEGF206^[2]。大多数情况下，以VEGF165的表达为主，VEGF121、VEGF165属于可溶性蛋白，而VEGF185、VEGF206结合于细胞膜上，对细胞膜具有高亲和性，属于不溶性蛋白^[3]。VEGF有特异性受体，属于酪氨酸激酶受体，包括fms样酪氨酸激酶（FLT1）、激酶结构域受体/胎肝激酶-1（KDR/FLK1）和FLT4三种成分，FLT1主要存在于人胎盘和血管内皮细胞中，KDR/FLK1可在所有内皮细胞中表达，而FLT4则在某些器官生长着的血管内皮细胞中有所表达^[4]。VEGF以内皮细胞为特异性靶细胞，是特异性的内皮细胞促有丝分裂剂^[11]，在体内显示有强大的促血管新生作用^[5]。细胞在缺血、缺氧时，VEGF及其受体表达明显上调，参与血管再生及侧枝循环形成^[6,7]。近来发现这种缺血所致VEGF受体上调主要是FLT1而不是KDR/FLK1^[8]。此外，VEGF还有增加血管通透性^[9]和舒张冠脉的作用^[10]。机械损伤内皮细胞或给予抑制一氧化氮合酶（NOS）活性的左旋甲基精氨酸（L-NMMA）和抑制酪氨酸激酶均能明显抑制VEGF所致的舒张反应，说明VEGF可能通过合成和释放内皮衍生性舒张因子产生内皮依赖性舒张反应。

　　1.2 FGF

　　FGF是一种对中胚层来源的细胞有强烈促增殖和分化作用的细胞生长因子，这种中胚层来源的细胞包括了3种主要血管细胞：成纤维母细胞、内皮细胞和平滑肌细胞。FGF有7种家族系列^[11]，研究较多的为酸性成纤维母细胞生长因子（aFGF）和碱性成纤维母细胞生长因子（bFGF），aFGF由140个氨基酸组成，bFGF则由146个氨基酸组成，两者的氨基酸排列顺序约53%相同，bFGF的分布较广泛，见于血管内皮、血管平滑肌、心肌细胞以及富含血管的组织器官中，aFGF分布相对局限，未见其在血管内皮分布的报道。两因子在脑、心脏等许多器官内广泛存在，并参与组织的分化和修复。FGF通过其特异性受体发挥作用，FGF效应细胞表面存在两种受体：同亲和力和低亲和力受体，高亲和力受体的分子克降表明，它们分别是FGFR1、FGFR2、FGFR3和FGFR4^[12]。体外研究发现在毛细血管中加入FGF，不但可以促进细胞增殖、分裂和生长，而且还可以诱导毛细血管样管腔形成。同时发现对血管内皮细胞有强烈的趋化作用^[13]。体内研究发现FGF有强烈的促血管形成作用^[14,15]。FGF促进血管形成的作用主要有^[11]：①促进血管内皮细胞的增殖；②促进内皮细胞的迁移；③促进具有降解基底膜作用的蛋白激酶的释放；④促进内皮细胞形成管腔。

　　2 细胞生长因子促进冠脉侧枝循环形成

　　Unger^[15]和Banai等^[16]分别在犬左冠状动脉回旋支上放置血管夹，制成心肌缺血的动物模型，经导管向缺血区给予bFGF或VEGF治疗，结果发现给药组缺血区微小血管的密度和数量以及侧枝循环的血流量较对照组明显增加。Watanabe等^[17]在猪的心肌梗死模型心肌内注射bFGF，发现其有明显促血管形成作用，并且联用肝素效果更佳。

　　除局部肌肉注射、导管给药外，人们还设想采用基因治疗手段，将带有细胞生长因子基因的载体转染至局部目标细胞，使目标细胞产生细胞生长因子而作用于机体，从而达到治疗目的。目前常用的基因载体有脂质体、病毒（如腺病毒）、表达质粒等。VEGF与FGF相比，由于其可分泌性，在目前转染率很低的情况下，VEGF基因治疗应用更广泛。Mack等^[18]在猪的左冠状动脉回旋支放置血管缩窄器，建立心肌缺血模型，将表达VEGF cDNA的腺病毒介导基因直接注入缺血心肌的10个不同部位中，4周后，注射VEGF基因组与对照组相比，单光子发射计算机断层摄影（SPECT）显示缺血区明显减少，血管造影显示侧枝循环明显增加。Isner等^[19]建立了含VEGF基因的表达质粒，从而避免了病毒载体的不安全性。他们将phVEGF溶于水凝胶球囊导管，然后送至兔缺血下肢髂动脉处进行基因转移，发现侧枝循环明显增加，血流动力学明显改善。

　　目前已进行细胞生长因子治疗冠心病的临床试验。Schumacher等^[20]首次报告，选择20例患冠状动脉多支病变的患者，于常规搭桥手术中，在内乳动脉和左冠状动脉前降支（LAD）吻合后，将bFGF（平均0.01mg/kg）注射在吻合口远侧靠近LAD的心肌内，12周后经股动脉行血管造影显示，注射部位及远端LAD供血区有明显造影剂浓集，延伸到血管周围3～ 4cm左右。在注射bFGF的部位可以看到一个由冠状动脉向周围心肌生长的毛细血管网，使狭窄的对角支得以逆显像。Losordo等^[21将编码VEGF的祼露质粒DNA通过一个很小的左前胸切口直接注入5例有心绞痛的冠心病病人的缺血心肌中，结果所有病人心绞痛减轻（注射VEGF基因前硝酸甘油用量（53.9±10.0）/周，注射VEGF基因后硝酸甘油用量（9.8±6.9）/周，P＜0.03）。SPECT检查心肌缺血明显改善。证明在选择性的慢性心肌缺血病人中该方法是安全的，且能使心绞痛症状减轻并改善心肌灌注。以上是在临床冠心病治疗中的初步尝试，还需要更大规模和更长时间的研究来证实其安全性有效性。

　　3 细胞生长因子防止PTCA术后再狭窄

　　PTCA术后再狭窄目前仍无解决方法，其病理生理学包括动脉内膜增生和血管收缩重塑，放置支架对防止血管收缩性重塑有帮助，但对血管内膜增生无效，而且有可能加剧内膜增生^[22]。许多研究^[23～25]证明促进再内皮化能抑制损伤内膜增厚，是防止PTCA术后再狭窄的有效方法之一。

　　1995年Asahara等^[23]用球囊损伤大鼠的颈动脉，然后局部给予VEGF100μg孵育半小时,2周后颈动脉内皮生长明显优于对照组,内膜厚度较小,增殖细胞核抗原(PNCA)免疫染色较对照组低3倍,这种现象直到4周后仍然存在。1996年Asahara等^[24]通过导管将pvVEGF165基因转染至被球囊损伤的兔股动脉中,亦证实其能促进损伤股动脉内皮再生,抑制内膜增厚。 van-Belle等^[25]通过水凝胶球囊将phVEGF165基因转染至经球囊损伤并放置金属支架的兔髂动脉中,可加速再内皮化,钝化金属支架,减少由内膜增厚所致支架血栓形成和阻塞。

　　最近Van-Belle等^[26]又证实在支架植入血管中加用poloxmer407可改善经皮phVEGF基因转染的效率和减少转染时间,这将进一步有利于临床应用此方法防止PTCA术后再狭窄。此外,还有研究显示VEGF亦能减低移植血管内膜增生^[27],这对于防止冠脉搭桥术后血管再狭窄有帮助。

　　4 细胞生长因子对缺血再灌注损伤的保护作用

　　许多研究^{[28, 29]}表明:细胞生长因子具有修复和改善受损内皮细胞的功能,对心肌缺血再灌注损伤有保护作用。

　　Luo等^[28]用含有VEGF的溶液灌注离体大鼠心脏，发现灌注组心脏的心输出量、冠脉流量、每搏作工均较对照组明显改善，而冠脉血管阻力和肌酸激酶则明显下降，这种VEGF保护作用能被NOS抑制剂（L-NAME）减弱，说明VEGF对于心肌缺血再灌注损伤的保护作用可能是VEGF促使NO释放增加有关。Cuevas等^[29]在大鼠心肌缺血再灌注模型中应用aFGF、bFGF以及不具备有丝分裂作用的异构体FGF1，通过测定肌酸激酶量来判定是否有保护作用，结果三者对心肌缺血再灌注损伤均有明显的保护作用，说明FGF的这种保护作用可能与血管形成无关。

　　Cuevas等^[30]发现aFGF以及无有丝分裂作用的异构体m-FGF-1均能明显减轻大鼠心肌缺血再灌注损伤中产生的细胞凋亡。Cerber等^[31]发现VEGF能诱导人体脐静脉上皮（HUVE）细胞的抗凋亡蛋白bcl-2和A1的表达。以上研究表明细胞生长因子对缺血再灌注损伤的保护机制与其抑制心肌缺血再灌注中产生的细胞凋亡有关。

　　作者简介：曾武涛（1970-），男，湖南嘉禾县人，主治医师，博士研究生

　　　　陈国伟（1940-），男，上海市人，中山医科大学附属第一医院心内科教授，内科副主任，中国心力衰竭协会副主任委员

　　参考文献

　　1 Connolly DT,Heuvelman DM,Nelson R,et al.[J]. J Clin Invest,1989;84(5):1470-1478

　　2 Tischer E,Mitchell R, Hartman T,et al.[J].J Biol Chem ,1991;266(18):11947-11954

　　3 Park JE,Keller GA,Ferrara N,et al.[J].Mol Biol Med ,1993;4(12):1317-1326

　　4 Tate CA,Helgason T, Hyek MF,et al.[J].Am, J Physiol,1996;271(1 pt 2):H68-72

　　5 Casscells W.[J].Circulation,1995;91(11):2699-2702

　　6 Brogi E,Schatteman G,Wu T,et al.[J].J clin Invest,1996;97(1):469-476

　　7 Sellke FW,Wang SY,Friedman M,et al.[J].Am J Physiol,1994;267(4):H1303-1311

　　8 Gerber HP,Condorelli F,Park J,et al.[J].J Biol Chem,1997;272(38):23659-23667

　　9 Senger DR,Galli SJ,Dvorak AM,et al.[J].Science,1983;219(4587):983-985

　　10 Ku DD,Zaleski JK,Liu S, et al.[J].Am J physiol,1993;265(2 pt 2):H586-592

　　11 Schott RJ,Morrow LA.[J].Cardiovasc res,1993;27(7):1155-1161

　　12 Jaye M,Schlessinger J,Dionne CA,et al.[J].Biochim Biophys Acta,1992;1135 (2):185-199

　　13 Thomas KA.Rios CM,Gimenez GG,et al.[J].Proc Natl Acad Sci USA,1985;82 (19):6409-6419

　　14 Clarke MSF,Khakee R,McNeil PL.[J].J Cell sci 1993,106(1):121-123

　　15 Unger EF,Banai S, Shou M,et al.[J].Am J physiol,1994;266(4 pt 2):H1588-1595

　　16 Banai S,Jaklitsch MT,Shou M,et al.[J].Circulation,1994:89(5):2183-2189

　　17 Watanabe E,Smith DM,Sun J,et al.[J].Basic res Cardiol,1998;93(1):30-37

　　18 Mack CA,Patel SR,Schwarz EA,et al.[J].J thorac Cardiovasc Surg,1998;115 （1）:168-176

　　19 Isner JM,Walsh K,Symes J,et al.[J].Circulation,1995;91(11):2687-2692

　　20 Schumacher B,Pecher P,von-Specht BU,et al.[J].Circulation,1998;97(7):645-650

　　21 losordo DW,Vale PR,Symes JF,et al.[J].Circulation,1998;98(25)2800-2804

　　22 Steg PG,Feldman L.[J].Pathol Biol(Paris),1998;46(3):301-304

　　23 Asahara T，Bauters C,Pastore C,et al.[J].Circulation,1995;91(11):2793-2801

　　24 Asahara t,Chen D,Tsurumi Y,et al.[J].Circulation,1996;94(12):3291-3302

　　25 Van-Belle E,Tio FO ,Chen D,et al.[J].J Am coll Cardiol,1997;29(6):1371-1379

　　26 Van-Belle E,Maillard L,Rivard A, et al.[J].Hum Gene Ther,1998;9(7):1013-1024

　　27 Luo Z,Asahara T,Tsurumi Y,et al.[J].J Vasc surg,1998;27(1):167-173

　　28 Luo Z,Diaco M,Murohara T,et al.[J].Ann thorac Surg,1997;64(4):993-998

　　29 Cuevas P,Carceller F,Lozano RM.et al.[J].Growth Factors ,1997;15(1):29-40

　　30 Cuevas P,Reimers D,Carceller F,et al.[J].Eur J Med Res,1997;2(11):465-468

　　31 Gerber HP,Dixit V, Ferrara N,[J].J Biol chem,1998;273(21):13313-13316

录入：邰 燕

校对：白艳萍