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1 VEGF的生物学特性及其与糖尿病视网膜病变的关系
1.1 VEGF的生物学特性 VEGF是血管内皮细胞特异的促有丝分裂素，对视网膜色素上皮细胞也有促有丝分裂作用。但是与其他内皮细胞促有丝分裂素如成纤维细胞生长因子（fibroblast growth factor,FGF）不同的是，VEGF可以增加血管渗透性。1983年，研究肿瘤生长微环境时，研究者发现了一种肿瘤血管渗透因子（tumor vascular permeability factor,VPF）[2]。1989年，Ferrara和Henze从牛垂体滤泡细胞培养液中分离出一种内皮细胞特异的促有丝分裂素，把它命名为VEGF[3]，此后用逆转录脱氧核糖核酸(complementary deoxyribonucleic acid, cDNA)克隆技术证明，VPF和VEGF是同一种物质。在生理性血管生成过程中VEGF代表了一个关键的限速步骤，在过去的数十年里，VEGF在调节血管形成中的作用成为研究的目标，并取得了重大进展。VEGF基因位于6b21.3，有8个外显子和7个内含子构成，由于单基因剪切的位置不同，VEGF有4种亚型：121，165，189，206。VEGF165是主要亚型。VEGF的生物学效应是通过与其特异性受体结合而发挥作用的。VEGF受体主要有fms-样酪氨酸激酶（fms-like tyrosine kinase, Flt-1）和含激酶插入区受体（kinase insert domain containing receptor, KDR） 。它们与细胞表面相应受体,VEGFR-1（Flt-1）,VEGFR-2（KDR/Flt-1）和VEGFR-3（Flt-4）结合后，受体被激活接着引发靶细胞的细胞内信号转导，细胞增殖、迁移或改变基因表达。VEGF广泛分布于人和动物体内的脑、肾、肝、眼等多种组织，正常情况下。在眼部视网膜的周细胞、视网膜色素上皮细胞和内皮细胞均可产生较低水平VEGF，生理状态下，VEGF在眼部呈低表达状态，这对维持眼部血管的完整是必要的。然而过度表达将促进血管的增殖。
1.2 VEGF与糖尿病视网膜病变的关系 糖尿病最终导致DR的确切病理机制尚未完全明了，造成视网膜血管渗漏和新生血管生成的始动因素是缺氧，而缺氧通过多途径、多步骤引起VEGFmRNA表达增强，临床及动物实验均已证实DR个体眼内特别是视网膜局部存在高水平的VEGF。DR动物模型显示视网膜局部组织末端糖基化产物（advanced glycation end products,AGE）堆积，肾素-血管紧张素系统（renin-angiotensin system,RAs）系统活化、蛋白激酶C（protein kinase C, PKC）激活。而其导致DR发生、发展均是通过VEGF-VEGFR系统实现的[4-6]。AGE可增加牛视网膜内皮细胞（bovine retinal endothelial cell, BRECs）中的PKC活性和VEGF基因启动子与核因子κB（nuclear factor kappa B, NF-κB）的连接活性， 既而VEGF表达增加[4]。血管紧张素Ⅱ（angiotesinⅡ, AⅡ）刺激周细胞分泌VEGF，上调内皮细胞VEGFR2的表达从而促进血管内皮细胞的增殖[7-8]。视网膜局部高水平的VEGF作为一种内皮细胞特异的血管生成与渗漏因子。首先，它参与了糖尿病视网膜病变中视网膜微血管渗透性的改变，造成血—视网膜屏障(blood retinal barrier, BRB)的破坏，引起视网膜渗出、出血，及水肿（糖尿病性黄斑水肿）[9]，血管内大分子物质如纤维蛋白进入细胞外基质中形成纤维蛋白凝胶，允许和支持新生血管和基质细胞的内向生长。它对血管的这种渗透增强作用的完成是通过一种所谓的内皮微小松弛因子的作用而产生的。在研究VEGF引发微血管渗漏的机制中，PKC途径逐渐明朗，玻璃体腔内注射VEGF可使PKCα PKCβⅡ PKCδ亚型发生膜转位，造成视网膜血管渗漏，而PKC抑制剂可减弱此作用[10]。再者，VEGF作为血管内皮细胞特异的促有丝分裂素，与细胞表面相应受体结合后，激活细胞内的一系列信号转导途径，造成内皮细胞增殖、迁移、最终形成新生血管腔。Funatsu等用酶联免疫吸附试验（enzyme linked immunosorbent assay,ELISA）方法检测出增殖性糖尿病视网膜病变（proliferative diabetic retinopathy, PDR）稳定与恶化的患者玻璃体液中VEGF差异有统计学意义，而两者血清中的差异无统计学意义，玻璃体中VEGF水平与视网膜新生血管密度显著相关[11]。提示VEGF是与PDR新生血管形成关系最为紧密的一个因子。其次，VEGF上调视网膜局部细胞间黏附分子-1（intercellar adhesion molecule-1, ICAM1）的基因表达增加视网膜血管ICAM-1的mRNA和蛋白质水平，从而造成视网膜白细胞的淤滞和BRB破坏，VEGF的同构体中VEGF164(165)诱导ICAM-1表达升高的潜能至少是VEGF120的两倍。VEGF抑制剂抑制视网膜ICAM-1的表达、白细胞淤滞和BRB的破坏，从而减少视网膜微血管渗漏[12-14]。临床试验更加证实，糖尿病视网膜病变患者特别是PDR患者视网膜组织、及眼内液中VEGF水平增高。活动期DR病例VEGF水平高于静止期DR病例[15-17]。由此可见，VEGF是DR发生发展过程中一个关键性的调节因子，它的作用涉及DR发病的多步骤、多途径，人们广泛认为，抑制VEGF表达，VEGF与受体结合，及VEGF下游信号途径如PKC抑制剂，均可作为治疗DR的靶方向。
VEGF发挥其生物学作用是通过与细胞表面VEGFR结合而实现的，高糖条件下分别培养视网膜血管内皮细胞和大脑来源的血管内皮细胞，结果显示，二者表达相同水平及类型的VEGF，而视网膜血管内皮细胞表面VEGFR的表达却明显高于大脑来源的血管内皮细胞，说明视网膜微循环对VEGF更加敏感[18]。推测这与视网膜特殊的微环境有关。Konopatskaya等[19]新近动物实验表明，VEGF基因由于不同的剪接（羧基末端的氨基酸顺序不同）而表现出两种类型：促血管生成家族VEGFxxx和抗血管生成家族EGFXXXb。促血管生成家族可促成眼内新生血管生成。抗血管生成家族在糖尿病视网膜病变患者体内下调，其中第一个被分离出来的成员就是VEGF165b，而且证明眼内注射重组人VEGF165b可显著减少动物模型的视网膜前新生血管，但不影响生理性血管的形成。由此推测，维持VEGF此种亚型的平衡可以作为糖尿病视网膜病变的一种新策略。但DR患者眼局部VEGF这两种亚型的表达及分布尚需进一步的研究。
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