1. VEGF familie proteiner
Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF) er en nøglefaktor i dannelsen af nye blodkar. VEGF kan inducere regenerering af eksisterende blodkar (angiogenese) eller dannelsen af nye blodkar (angiogenese), og er derfor nøglen til embryonal udvikling og vaskulær reparation. VEGF kan også bruges af solide tumorer til at fremme deres vækst. VEGF spiller en afgørende rolle i tumorgenese og progression, hvilket gør det til et nøglemål for kræftbehandlinger. Undersøgelser har vist, at enkeltnukleotidpolymorfismer (SNP'er) i VEGF-genet er prædiktive og prognostiske markører for større solide tumorer, herunder brystkræft, ikke-småcellet lungekræft, kolorektal cancer og prostatacancer. VEGF-familieproteiner inkluderer VEGF-A, VEGF-B, VEGF-C, VEGF-D, VEGF-E, VEGF-F, PIGF og EG-VEGF. VEGF-A er langt den mest effektive angiogenese-inducer, mens VEGF-E er mere målrettet til at inducere lokaliserede læsioner af angiogenese.
2. VEGF familie proteinreceptorer
VEGF regulerer hovedsageligt angiogenese og aktiverer intracellulære signalveje ved at binde til dets receptorer (VEGFR1, VEGFR2 og VEGFR3); efter at VEGFR- og VEGF-proteiner binder, fosforyleres tyrosinen i deres intracellulære signaltransduktionsregioner, hvorved intracellulære signalveje aktiveres, hvilket i sidste ende fører til vækst, proliferation og modning af vaskulære endotelceller og dannelsen af nye blodkar.
Figur 1. Forskellige medlemmer af VEGF-familien binder til forskellige typer VEGF-receptorer [1]
Den biologiske aktivitet af VEGF-familien medieres ved binding til to typer receptorer: receptorer med tyrosinkinaseaktivitet og receptorer uden tyrosinkinaseaktivitet. Den første type receptor består af tre strukturelt beslægtede receptorer, karakteriseret ved tilstedeværelsen af syv immunoglobulinlignende domæner i det ekstracellulære domæne, en transmembranregion og en intracellulær konsensus-tyrosinkinasesekvens afbrudt af et kinase-indsættelsesdomæne. På den anden side er receptorer uden kinaseaktivitet neurofilamentprotein-1 (NRP-1) og neurofilamentprotein-2 (NRP-2), som også er receptorer til signalering af proteiner.
2.1 Tyrosinkinase receptor
Tyrosinkinasereceptorer (VEGFR'er) er opdelt i VEGFR-1, VEGFR-2 og VEGFR-3. De fungerer i form af dimerer. Når VEGF binder til tyrosinkinasereceptorer, ændres konformationen af den intracellulære kinaseregion, hvilket producerer kinaseaktivitet for at katalysere substratproteinphosphorylering, hvilket i sidste ende fører til en række biologiske effekter gennem kaskadereaktioner af signalmolekyler. Bindingsstyrken mellem VEGF og VEGFR-1 er 10 gange stærkere end VEGFR-2, men R1-aktiviteten er svagere og anses for at have en negativ regulatorisk funktion på VEGFR-2. Derfor er VEGFR-2 den vigtigste receptor, der producerer fysiologiske effekter.VEGFR-1 og VEGFR-2 er hovedsageligt fordelt på overfladen af tumor vaskulært endotel, regulerer tumor angiogenese, og er også overudtrykt i makrofager og tumorceller; VEGFR-3 er hovedsageligt fordelt på overfladen af lymfeendotelet og regulerer dannelsen af tumorlymfekar. Derudover kan VEGFR-familien binde ikke kun til VEGF-protein, men også til andre proteiner såsom neurotrofiner, integriner og cadherin.
2.2 Neurocilær proteinreceptor
Neuropiliner (NRP'er) er opdelt i NRP-1 og NRP-2. NRP'er er enkelt transmembrane glycoproteiner, der indeholder tre ekstracellulære domæner. Domæne B er VEGF-bindingsregionen, og domæne A fremmer bindingen af domæne B til VEGF. Domæne C binder til VEGFR-2 for at danne en heteropolymer. NRP'er har ingen tyrosinkinaseaktivitet og hjælper hovedsageligt med bindingen af VEGF og VEGFR-2. NRP-1 deltager hovedsageligt i reguleringen af arteriel endotelfunktion, mens NRP-2 hovedsageligt deltager i reguleringen af venøs og lymfatisk endotelfunktion.
3. Funktionen af VEGF-familieproteiner
VEGF'er er meget specifikke vaskulære endotelvækstfaktorer, der spiller vigtige fysiologiske funktioner i angiogenese, vedligeholdelse og generering. De kan inducere endotelcelleoverlevelse, proliferation, migration, vaskulær proliferation og øge vaskulær permeabilitet.
3.1. Funktionerne af forskellige undertyper af VEGF
VEGF-A kan opdeles i VEGF121、VEGF145、VEGF165、VEGF183、VEGF189和VEGF206. I øjeblikket er VEGF-A den mest effektive vaskulære vækstinducerende faktor til dato. VEGF165 og VEGF121 kan udtrykkes i de fleste væv, mens VEGF206 næsten ikke udtrykkes i normalt væv. VEGF-A er et glycosyleret mitogen, der specifikt virker på endotelceller og har flere funktioner, herunder mediering af øget vaskulær permeabilitet, inducering af angiogenese, angiogenese og endotelcellevækst, fremme af cellemigration og inhibering af celleapoptose. VEGF-A medierer væksten af nye blodkar fra eksisterende (angiogenese) ved at binde til celleoverfladereceptorerne VEGFR1 og VEGFR2. Disse to receptorer virker gennem forskellige veje, fremmer endothelcelleproliferation og migration, såvel som dannelsen af rørformede strukturer.
VEGF-B kommer til udtryk i de fleste væv, især i hjertet, skeletmuskulaturen og bugspytkirtlen. VEGF-B binder til VEGF-receptor 1 (VEGF R1), men ikke til VEGF R2 eller VEGF R3. Forbindelsen mellem VEGF-B og VEGF R1 på endotelceller har vist sig at regulere ekspressionen og aktiviteten af urokinase type plasminogen aktivator og plasminogen aktivator inhibitor 1. Den hydrolyserede form af VEGF-B protein binder sig også til neuroplasmin-1 (NP-1), som er en ligand involveret i neuronal vejledning. Udover VEGF-B har NP-1 vist sig at binde til PLGF-2, VEGF165 og VEGF R1. VEGF-B spiller en vigtig rolle i flere typer neuroner.Det er meget vigtigt for at beskytte retinale og kortikale neuroner under slagtilfælde, såvel som motoriske neuroner under motorneuronsygdomme såsom amyotrofisk lateral sklerose.
Hovedfunktionen af VEGF-C er lymfangiogenese, som hovedsageligt virker på lymfatiske endotelceller gennem sin receptor VEGFR-3, hvilket fremmer deres overlevelse, vækst og migration. Det er en specifik vækstfaktor for lymfekar i forskellige modeller. VEGF-C inducerer også fysiologisk og tumorangiogenese og angiogenese gennem interaktion med VEGF R2.
VEGF-D er et udskilt glycoprotein af VEGF/PDGF-familien. VEGF regulerer angiogenese og lymfangiogenese under udvikling og tumorvækst, som er karakteriseret ved dannelsen af cystinknudestruktur af otte konserverede cysteinrester. Aminosyre-(aa)-sekvensidentiteten mellem VEGF-C og VEGF-D er 23 %. Mus og human VEGF-D er ligander for VEGFR3, som er aktive mellem arter og udviser øget affinitet under forarbejdning. Det forarbejdede humane VEGF-D-protein er også en ligand for VEGF R2. VEGF R3 er stærkt udtrykt i lymfatiske endotelceller og er afgørende for regulering af vækst og differentiering af lymfatiske endotelceller. Både VEGF-C og VEGF-D fremmer tumorlymfaniogenese. I overensstemmelse med deres aktivitet på VEGF-receptorer bidrager bindingen af VEGF-C og VEGF-D til neuropiliproteiner til VEGF R3-signalering i lymfangiogenese. Det er blevet bekræftet, at VEGF-D er overudtrykt i tumorvæv og patientserumprøver af adskillige humane cancerformer.
PGF (placental vækstfaktor) og PlGF binder og signalerer gennem VEGF R1/Flt-1 i stedet for VEGF R2/Flk-1/KDR, mens VEGF binder til VEGF R1/Flt-1, men kun signalerer gennem den angiogene receptor VEGF R2. Derfor konkurrerer PlGF og VEGF om binding til VEGF R1, og høj PlGF kan forhindre VEGF/VEGF R1-binding og fremme VEGF/VEGF R2-medieret angiogenese. Imidlertid kan PlGF (især PlGF-1) og visse former for VEGF danne dimerer og derved reducere den angiogene effekt af VEGF på VEGF R2. PlGF inducerer monocytaktivering, migration og produktion af inflammatoriske cytokiner og VEGF. Disse aktiviteter fremmer sår-, brud- og hjertereparation, men fører også til betændelse ved aktiv seglcellesygdom og åreforkalkning. PGF spiller en rolle i væksten og differentieringen af trofoblastceller. Trofoblastceller, især ekstra trofoblastceller, er ansvarlige for at invadere den maternelle arterie. Den normale udvikling af placentale blodkar er afgørende for den normale udvikling af embryoner. Under normale fysiologiske forhold udtrykkes PGF også i lave niveauer i andre organer såsom hjerte, lunger, skjoldbruskkirtel og skeletmuskler.
EG-VEGF，Endokrin kirtelafledt vaskulær endotelvækstfaktor, også kendt som motorprotein 1 (PK1), er medlem af motorproteinfamilien, som udskiller proteiner med et fælles strukturelt motiv indeholdende ti konserverede cysteinrester, der kan danne fem par disulfidbindinger. EG-VVEGF har vist sig effektivt at stimulere sammentrækning af glatte muskler i mave-tarmkanalen. Derudover er EG-VVEGF en vævsspecifik angiogen faktor, der udviser biologisk aktivitet svarende til VEGF på specifikke celler. EG-VVEGF inducerer proliferation og migration af endotelceller afledt af endokrine kirtler i kultur. EG-VGF binder til og aktiverer to nært beslægtede G-proteinkoblede receptorer, nemlig EG-VGF/PK1-R1 og EG-VGF/PK2-R2.Aktiveringen af receptorer stimulerer phosphoinositol-omsætning og aktiverer p44/p42 MAP-kinase-signalvejen.
3.2 Ekspressionsstederne for forskellige undertyper af VEGF
Tabel 1. Placeringer af VEGF-ekspression i forskellige undertyper
| Undertyper af VEGF-familieproteiner | Udtrykssted |
| VEGF-A | Alt vaskulariseret væv |
| VEGF-B | Tidlig embryo, hjerte, skeletmuskulatur, glatte vaskulære muskler, bugspytkirtel og andet væv |
| VEGF-C | Tidlige embryoner, hjerte-, nyre-, lunge- og vaskulære glatte muskelceller osv |
| VEGF-D | Tidlige embryoner, hjerte, lunger, skeletmuskler, tyndtarm og glatte vaskulære muskelceller osv. |
| VEGF-E | virus |
| VEGF-F | slangegift |
| PIGF | Placenta og andet væv |
| EG-VEGF | Endokrine kirtelkilder (placenta, testikler, æggestokke, binyrer og andet væv) |
3.3 VEGF's rolle i sygdomme
VEGF og Kræft
På nuværende tidspunkt er der klare forskningsresultater om VEGF's rolle i at fremme tumorangiogenese og dets forhold til patogenesen af human cancer.
Høj ekspression af VEGF og dets mRNA kan observeres i de fleste ondartede tumorer, især i områder med rigelig vaskulær proliferation i tumorvæv. VEGF udskilt af tumorceller og omgivende matrix stimulerer endotelcelleproliferation og overlevelse, hvilket fører til dannelsen af nye blodkar. Nye blodkar kan have strukturelle abnormiteter og lækage og er forbundet med invasivitet, vaskulær tæthed, metastaser, recidiv og prognose. Derfor er målretning af VEGF en potentiel tilgang til cancerbehandling;
VEGF er også en bredspektret tumorbiomarkør, der kan dække næsten alle tumorer, inklusive ikke-faste tumorer såsom leukæmi. På grund af sin involvering i knoglemarvshæmatopoietiske mekanismer fremmer sygdommen i sig selv produktionen af VEGF, og ændringer i VEGF-koncentration har referenceværdi for klinisk diagnose. Dette er ikke muligt med andre tumormarkører.VEGF begynder at blive produceret i store mængder under transformationen af tumorcelleklynger til solide tumorer, ofte i tumor Tis og T1 faserne. Dette er den optimale periode for tumorscreening og kan diagnosticeres gennem eksisterende kliniske metoder. Andre tumormarkører produceres dog for det meste i trin III og IV af tumoren og har ringe betydning for tidlig screening.
VEGF og oftalmiske sygdomme
Mange neovaskulære øjensygdomme i klinisk praksis er forårsaget af overekspression af VEGF i øjet, hvilket fører til vækst af nye blodkar, hvilket resulterer i alvorlige komplikationer såsom massiv blødning, fiberproliferation, traktional nethindeløsning og neovaskulært glaukom. Konkurrerende inhibering af VEGF-R2 kan effektivt hæmme angiogenese og fremme regression af eksisterende neovaskularisering, lindre ekssudation, ødem og inflammatoriske reaktioner forårsaget af vaskulær lækage, og derved bremse progressionen af nethinde-neovaskularisering. Inden for oftalmologi kan brugen af VEGF-hæmmende lægemidler effektivt blokere væksten af syg neovaskularisering og derved behandle oftalmiske sygdomme.
Derudover er VEGF-familien også forbundet med lymfangiogenese, inflammatorisk respons, hæmatopoietisk funktion og neurobeskyttende virkninger.
4. Hvordan vælger man VEGF-familieproteiner korrekt?
4.1. Rekombinant human VEGF165 og rekombinant human VEGF121
Human VEGF165 og Human VEGF121 er de hyppigst udtrykte undertyper af VEGF-A. VEGF165 er en potent angiogen faktor, der kan stimulere endotelcelleproliferation, overlevelse, fremme angiogenese og øge vaskulær permeabilitet. VEGF121 og VEGF165 har lignende funktioner, men forskellen er, at VEGF121 ikke binder til celleoverfladen heparansulfatglycoproteiner (HSPG'er) og hovedsageligt eksisterer i sin opløselige form. Og VEGF165 har evnen til at binde sig til NRP-1 og NRP-2, så VEGF165 kan også spille en rolle i at regulere angiogenese, regulere funktionen af endotelceller i vener og lymfekar. Både VEGF165 og VEGF121 kan stimulere endotelcelleproliferation og fremme øget vaskulær endotelcellepermeabilitet. Efter binding til receptorer aktiverer VEGF165 imidlertid primært MEK- og ERK-vejene for at fremme endotelcelleproliferation, mens VEGF121 har en meget stærkere effekt på vaskulær permeabilitet end VEGF165.
4.2. Forskellen mellem rekombinant human VEGF-C og rekombinant human VEGF-D
VEGF-D fungerer på samme måde som VEGF-C og regulerer angiogenese og lymfangiogenese under udvikling og tumorvækst. Aminosyresekvensidentiteten (aa) mellem VEGF-C og VEGF-D er 23 %. Selvom VEGF-C er en nøgleligand for VEGF R3 under embryonal lymfatisk udvikling, spiller VEGF-D mest en afgørende rolle i modningen af lymfekar under neonatal udvikling og knoglevækst. Begge fremmer tumor lymfangiogenese. Deres aktivitet på VEGF-receptorer er konsistent.Bindingen af VEGF-C og VEGF-D til neuropiliproteiner letter VEGF R3-signalering i lymfangiogenese, mens bindingen til integrin α 9 β 1 medierer endotelcelleadhæsion og migration. Overekspression af VEGF-C i tumorceller kan inducere tumorlymfaniogenese, hvilket fører til øget lymfatisk flow og metastase til regionale lymfeknuder. Det inducerer også fysiologisk og intratumoral neovaskularisering og angiogenese ved at interagere med VEGFR2.
Tabel 2. Forskelle i VEGF-familieproteinundertyper
| Produktnavn | Kat | Receptor | Rolle |
| Human VEGF165 | VEGFR-1、VEGFR-2、NRP-1、NRP-2、HSPG'er | Stimulere endotelcelleproliferation (prioritet), overlevelse, fremme angiogenese og øge vaskulær permeabilitet. | |
| Human VEGF121 | VEGFR-1、VEGFR-2 | Stimulere endotelcelleproliferation, overlevelse, fremme angiogenese og øge vaskulær permeabilitet (prioritet). | |
| Human VEGF-C | VEGFR-2、VEGFR-3 NRP-1、NRP-2 | Inducering af lymfekardannelse, forbundet med tumormetastaser | |
| Human VEGF-D | VEGFR-2、VEGFR-3、 NRP-2 | Inducering af lymfekardannelse, forbundet med tumormetastaser | |
| Human EG-VEGF | PROKR1 | Fremme spredning og migration af endokrine kirtel-endotelceller. |
5. Referencer
[1]. Silvia Silva-Hucha, Angel M. Pastor, Sara Morcuende. Neurobeskyttende virkning af vaskulær endotelvækstfaktor på motoneuroner i det oculomotoriske system. Int. J. Mol. Sci. 2021, 22(2), 814.
6. Relaterede produkter
| Produktnavn | Kat | Specifikationer |
| Human VEGF165 | 10μg/100μg/500μg | |
| Human VEGF121 | 10μg/100μg/500μg | |
| Human VEGF-C | 25μg/100μg/500μg | |
| Human VEGF-D | 25μg/100μg/500μg | |
| Human EG-VEGF | 5μg/100μg/500μg | |
| Human VEGFR2/KDR,mFc Tag | 25μg/100μg/500μg | |
| Humant VEGFR2/KDR-protein, His-tag | 25μg/100μg/500μg |