Быстрый фактор роста сосудов. Как новенькие! Генная терапия позволяет вырастить сосуды
Наши эксперты - доктор медицинских наук, профессор кафедры госпитальной хирургии медицинского факультета РУДН Алексей Зудин
и сердечно-сосудистый хирург Ярославской областной клинической больницы, доктор медицинских наук, профессор кафедры хирургии -ИПДО Ярославского государственного медицинского университета Юрий Червяков.
Масштаб проблемы
Два миллиона россиян страдают ишемией нижних конечностей. Болезнь проявляется перемежающей хромотой - болью в голенях во время ходьбы, которая не позволяет человеку пройти без остановки - кому больше 1 км, а кому и больше 25 м. И если не лечиться, состояние будет только ухудшаться.
У 40% тех, кто страдает перемежающей хромотой, в перспективе - ампутация ноги, инвалидность, у многих гибель в ближайшие 5 лет после операции. Причём такие перспективы не только у российских больных, но и у пациентов из других стран. Частота ампутаций на 1 млн населения в год по причине ишемии ног: 400 - в Швеции, 300 - в Великобритании, 280 - в США, 500 - в России.
40 тысяч человек у нас остаются без ноги ежегодно. А потери для бюджета страны на одного обезножившего пациента - 700 тысяч рублей. Вот как в цифрах выглядит эта проблема.
В чём причина?
Отчего в ногах ухудшается кровоснабжение? В основе заболевания - тот же атеросклероз, который приводит к инсультам и инфарктам. Только в случае ишемии ног холестериновые бляшки забивают не крупные артерии, а мелкие капилляры. Мышцы не получают достаточно кислорода, начинают болеть при ходьбе, ноги мёрзнут, кожа на них становится бледной, голень из-за плохого питания утончается, ногти на ногах медленно растут, ломаются…
При этом ишемия нижних конечностей встречается чаще других сосудистых заболеваний, таких, например, как ишемическая болезнь сердца или инсульт. 42 тысячи новых пациентов с таким диагнозом появляются у нас ежегодно.
Как до недавнего времени лечили, да и сейчас ещё во многих местах лечат, ишемию ног?
Назначают сосудорасширяющие препараты. Но так как у них есть опасный побочный эффект - риск инфаркта, - такое лечение теперь признано неэффективным.
В 30% случаев ишемии ног кровоток пытаются восстановить хирургическим путём. Удаляют из крупных сосудов бляшки, ставят стенты, которые расширяют артерии, заменяют старые сосуды на искусственные… Но в мелкие сосуды со скальпелем не заберёшься и стент в них не поставишь. Так что для 30% больных с ишемией ног медицина ещё совсем недавно была бессильна.
Новый метод
Но недавно появился новый метод: генно-терапевтический, который позволяет вырастить новые капилляры.
Это всего лишь 2 курса уколов, когда в мышцы вводится ген, который приводит в действие фактор роста сосудов ног, и этот фактор заставляет периферические сосуды расти. Рост может продолжаться до трёх лет.
Безопасность метода была подтверждена во время клинических исследований, проходивших в 33 медицинских учреждениях России и Украины. С этого года препарат, созданный нашими учёными, зарегистрированный и производимый в России, входит в список жизненно необходимых лекарств.
Шесть лет прошло с того времени, как первые пациенты получили генную терапию и у них выросли новые капилляры. Так они и остались, снабжают ткани ног кровью и позволяют бывшим больным ходить без боли.Факторы риска развития ишемической болезни ног:
1. Возраст: атеросклероз сосудов ног у мужчин начинает проявляться после 45 лет, у женщин - после 55 лет;
2. Мужской пол;
3. Курение: 90% больных ишемией ног - злостные курильщики;
4. Сахарный диабет: у пациентов с этим заболеванием вероятность ампутации возрастает в 10 раз;
5. Ожирение: риск атеросклероза повышается, если объём талии у мужчины больше 102 см, у женщины - больше 88 см;
6. Гипертония;
7. Повышенный уровень холестерина в крови: это фактор риска появления бляшек, закупоривающих сосуды;
8. Наследственность: в группе риска те, у чьих родственников были инфаркты и инсульты.
(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.
1.1. 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 , VEGF , VEGF , VEGF 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/Вгетеродимеры. 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-fosInduced 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.
РИС. VEGFs , рецепторы и основные эффекты.
Л И Г А Н Д Ы
VEGF-A VEGF-B PIGF VEGF-C VEGF-D
Р е ц е п т о р ы VEGFR-1 VEGFR-2 VEGFR-3
ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ Р Е А К Ц И И
- 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 и VEGF 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 -1 alpha (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 a 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 гемато- энцефалического барьера и развития отека мозга после его травмы. Ранняя инвазия VEGF - секретирующих 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
в стриатум взрослых крыс стимулировала
развитие сосудов; трансплантация 14-дневных клеток вентрального мезэнцефалона в
предобработанный
VEGF
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).
1.2 ПЛАЦЕНТАРНЫЙ РОСТОВОЙ ФАКТОР
(Р lacental 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 гепарин- связывающий домен.
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, VEGF, VEGF, VEGF 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 и VEGF 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 гемато- энцефалического барьера и развития отека мозга после его травмы. Ранняя инвазия VEGF- секретирующих 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 в стриатум взрослых крыс стимулировала развитие сосудов; трансплантация 14-дневных клеток вентрального мезэнцефалона в предобработанный VEGF 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 гепарин- связывающий домен.
Фа́ктор ро́ста эндоте́лия сосу́дов (VEGF ; англ. Vascular endothelial growth factor ) - сигнальный белок , вырабатываемый клетками для стимулирования васкулогенеза (образование эмбриональной сосудистой системы) и ангиогенеза (рост новых сосудов в уже существующей сосудистой системе). В настоящее время известно несколько различных факторов данного семейства (которое, в свою очередь, является подклассом достаточно обширного на сегодняшний день класса факторов роста).
Белки VEGF служат частью системы, отвечающей за восстановление подачи кислорода к тканям в ситуации, когда циркуляция крови недостаточна. Концентрация VEGF в сыворотке крови повышена при бронхиальной астме и сахарном диабете . Основные функции VEGF - создание новых кровеносных сосудов в эмбриональном развитии или после травмы, усиление роста мышц после физических упражнений, обеспечение коллатерального кровообращения (создание новых сосудов при блокировании уже имеющихся).
Повышенная активность VEGF может привести к возникновению различных болезней. Так, со́лидные раковые опухоли не могут вырасти крупнее некоторого ограниченного размера, не получив адекватного кровоснабжения; опухоли же, способные экспрессировать VEGF, могут расти и метастазировать . Избыточная экспрессия VEGF может вызвать сосудистые заболевания тех или иных частей тела (в частности, сетчатки глаз). Некоторые созданные в последние годы лекарственные препараты (такие, как бевацизумаб) способны, ингибируя VEGF, контролировать или замедлять течение таких заболеваний.
Текущие исследования показывают, что белки VEGF - не единственный активатор ангиогенеза. В частности, FGF2 и HGF также являются мощными ангиогенными факторами.
Классификация
Наиболее важную роль в организме человека играет белок семейства VEGF, называемый VEGF-A . В данное семейство также входят плацентарный фактор роста (PGF ) и белки VEGF-B , VEGF-C , VEGF-D . Все они были обнаружены позже, чем VEGF-A (до их обнаружения белок VEGF-А назывался просто VEGF). Наряду с перечисленными были открыты белок VEGF, кодируемый вирусами (VEGF-E ), и белок VEGF, содержащийся в яде некоторых змей (VEGF-F ).
| Тип | Функция |
|---|---|
| VEGF-A |
|
| VEGF-B | Эмбриональный ангиогенез (в частности, тканей миокарда) |
| VEGF-C | Ангиогенез лимфатических сосудов |
| VEGF-D | Развитие лимфатических сосудов в лёгких |
| PIGF | Васкулогенез (а также ангиогенез при ишемии, воспалении, заживлении ран и раке) |
Активность белка VEGF-А изучалась (как следует из его названия) в основном на клетках эндотелия сосудов, хотя он оказывает влияние на функционирование и других типов клеток (например, стимулирует миграции моноцитов /макрофагов, действует на нейроны, клетки раковых опухолей, почечные эпителиальные клетки). В исследованиях in vitro было показано, что VEGF-A стимулирует митогенез эндотелиальных клеток и их миграции. VEGF-A также усиливает и увеличивает проницаемость микрососудов и был первоначально назван «Сосудистый фактор проницаемости».
Альтернативная классификация
Понятие «белков VEGF» - широкое понятие, охватывающее две группы белков, которые возникают в результате альтернативного сплайсинга матричной РНК (мРНК) одного гена, содержащего 8 экзонов . Эти две группы различаются сайтом сплайсинга терминального 8-го экзона: белки с проксимальным сайтом обозначаются как VEGFxxx, а с дистальным - как VEGFxxxb. Кроме того, альтернативный сплайсинг 6-го и 7-го экзонов изменяет их гепарин-связывающие свойства и аминокислотный состав (у людей: VEGF121, VEGF121b, VEGF145, VEGF165, VEGF165b, VEGF189, VEGF206; у грызунов ортологи этих белков содержат на одну аминокислоту меньше). Эти области имеют важные функциональные последствия для вариантов VEGF, так как сайт сплайсинга терминального участка (8-й экзон) определяет, будут ли белки проангиогенными (проксимальный сайт сплайсинга, используемый в ходе ангиогенеза) или антиангиогенными (дистальный сайт сплайсинга, используемый в нормальной ткани). Кроме того, включение или исключение 6-го и 7-го экзонов обеспечивают взаимодействия с гепарансульфатными протеогликанами и нейропилиновыми корецепторами на поверхности клетки, увеличивая их способность связывать и активировать рецепторы VEGF (VEGFR ). Недавно было показано, что у мышей белок VEGF-C является важным индуктором нейрогенеза в субвентрикулярных зонах, не оказывающим ангиогенных эффектов.
Рецептор VEGF
Все члены семейства белков VEGF стимулируют клеточный отклик, связываясь с рецепторами с тирозинкиназной активностью на поверхности клетки; активизация данных белков происходит путём их трансфосфорилирования. Все VEGF-рецепторы имеют внеклеточную часть, состоящую из 7 иммуноглобулин-подобных областей, один трансмембранный участок и внутриклеточную часть, содержащую тирозинкиназный домен.
Известно три типа рецепторов, которые обозначаются как VEGFR-1, VEGFR-2 и VEGFR-3. Также, в зависимости от альтернативного сплайсинга, рецепторы бывают мембраносвязанные и свободные.
Белок VEGF-A связывается с рецепторами VEGFR-1 (Flt-1) и VEGFR-2 (KDR/Flk-1); при этом рецептор VEGFR-2 выступает как посредник почти во всех известных реакциях клетки на VEGF. Функции рецептора VEGFR-1 определены менее чётко (хотя полагают, что он модулирует сигналы VEGFR-2). Ещё одна функция VEGFR−1 - он может выступать как «пустой» рецептор, изолируя белок VEGF от рецептора VEGFR-2 (что представляется особенно важным при ангиогенезе во время развития зародыша).
Белки VEGF-C и VEGF-D (но не VEGF-A) являются лигандами для третьего рецептора (VEGFR-3), выступающего посредником лимфангиогенеза .
Продукция клетками
Производство белков VEGFxxx может быть вызвано в клетках, которые не получают достаточного количества кислорода. Когда клетка испытывает дефицит в кислороде, она производит один из факторов транскрипции - фактор, индуцируемый гипоксией (HIF ). Данный фактор (помимо других функций - в частности, модуляции эритропоэза , т. е. процесса образования эритроцитов в костном мозге) стимулирует высвобождение белков VEGFxxx. Циркулирующий белок VEGFxxx затем связывается с VEGF-рецептором на клетках эндотелия и активирует действие тирозинкиназы , запуская ангиогенез.
У пациентов, страдающих от эмфиземы легких, было установлено снижение уровня VEGF в лёгочных артериях.
В почках повышенная экспрессия VEGFxxx в клубочках непосредственно вызывает гломерулярную гипертрофию, связанную с протеинурией.
Изменения уровня VEGF могут указывать на ранние стадии развития преэклампсии .
Анти-VEGF терапия
Анти-VEGF терапия играют важную роль в лечении некоторых видов рака (в частности -
При хирургических вмешательствах у больных СД второго типа
При СД 2 типа происходит нарушение баланса ангиогенеза. СД характеризуется гипергликемией и различными нарушениями метаболизма. Они нарушают баланс между проангиогенными и антиангиогенными регуляторами и вести к неадекватному образованию новых сосудов при сахарном диабете (СД). В свою очередь, нарушения ангиогенеза и васкулогенеза являются важными механизмами в развитии сосудистых осложнений СД. Так развитие макрососудистых осложнений сопровождается подавлением интенсивности ангиогенеза и васкулогенеза.
при плохо контролируемом сахарном диабете (СД) процесс заживления мягких тканей замедляется. При этом один из факторов – это снижение уровня местных ростовых факторов, что ограничивает возможность наращивания мягких тканей десны в рамках имплантологических операций. Также доказано, что у пациентов с СД снижается количество продуцируемого фибробластами коллагена, что ведет к замедлению сокращения раны. Нарушение углеводного обмена влечет за собой повышение матриксных металлопротеаз (ММР) и снижение оксида азота (NO), транформирующего фактора роста бета-1 (TGFβ1), что является причиной замедления процессов формирования ЭЦМ. Клинические исследования показывают, что при сахарном диабете нарушения баланса ангиогенеза можно достичь как применением ингибиторов ангиогенеза, так и его стимуляторов. Стимуляция ангиогенеза и васкулогенеза с помощью стволовых клеток и ростовых факторов – перспективное направление лечения недостаточности агниогенеза при сахарном диабете, которая влияет на снижение процесса заживления мягких тканей, формирование макроагниопатий.
Учитывая отмеченное, в послеоперационный период у больных СД представляется перспективным стимулировать процесс ангиогенеза за счет цикотинов и фактора роста эндотелия сосудов.
Известно, что фактор роста эндотелия сосудов и цикотины стимулируют ангиогенез, и таким образом, повышают насыщение тканей кислородом (рО2), что является одним из факторов репарации мягких тканей. Снижение уровня данного фактора роста приводит к замедлению процесса эпителизации. Результаты исследований показывают, что факторы роста и цитокины оказывают определяющее влияние на скорость и качество репаративных процессов у больных сахарным диабетом.
Так в стоматологии при наращивании тканей десны, имплантологических операциях можно использовать коллагеновые мембраны, насыщенные фактором роста эндотелия сосудов или осуществлять процедуру «Плазмодент», основанную на введении богатой тромбоцитами плазмы, взятой из крови пациента. Такая плазма содержит в себе факторы роста и является стимулятором процесса ангиогенеза. В настоящее время имплантологические операции проводятся больным СД только при уровне гликированного гемоглобина менее 6,0. Такого показателя добиваются за счёт временного перевода больного на период операции и постоперационный период на инъекции инсулина. Однако, при СД 2 типа у больного присутствует гиперинсулинемия из-за инсулинрезистентности. Возможно, что использование фактора роста эндотелия сосудов для стимулирования процесса репарации мягких тканей позволит сдвинут показатель гликированного гемоглобина и до более высоких значения, скомпенсировав нарушения агниогенеза от гипергликемии фактором роста эндотелия сосудов. Представляется, что процедуру введения плазмы, насыщенной тромбоцитами, можно использовать при любых хирургических вмешательствах в отношении больных СД.
