1. VEGF-familie-eiwitten
Vasculaire endotheliale groeifactor (VEGF) is een sleutelfactor bij de vorming van nieuwe bloedvaten. VEGF kan de regeneratie van bestaande bloedvaten (angiogenese) of de vorming van nieuwe bloedvaten (angiogenese) induceren en is daarom essentieel voor embryonale ontwikkeling en vasculair herstel. VEGF kan ook door solide tumoren worden gebruikt om hun groei te bevorderen. VEGF speelt een cruciale rol bij tumorigenese en progressie, waardoor het een belangrijk doelwit is voor kankerbehandelingen. Studies hebben aangetoond dat enkelvoudige nucleotidepolymorfismen (SNP's) in het VEGF-gen voorspellende en prognostische markers zijn voor grote solide tumoren, waaronder borstkanker, niet-kleincellige longkanker, colorectale kanker en prostaatkanker. VEGF-familie-eiwitten omvatten VEGF-A, VEGF-B, VEGF-C, VEGF-D, VEGF-E, VEGF-F, PIGF en EG-VEGF. VEGF-A is veruit de meest effectieve inductor van angiogenese, terwijl VEGF-E meer gericht is op het induceren van gelokaliseerde angiogeneseletsels.
2. VEGF-familie-eiwitreceptoren
VEGF reguleert voornamelijk de angiogenese en activeert intracellulaire signaalroutes door binding aan zijn receptoren (VEGFR1, VEGFR2 en VEGFR3); nadat VEGFR- en VEGF-eiwitten binden, wordt de tyrosine in hun intracellulaire signaaltransductieregio's gefosforyleerd, waardoor intracellulaire signaalroutes worden geactiveerd, wat uiteindelijk leidt tot de groei, proliferatie en rijping van vasculaire endotheelcellen en de vorming van nieuwe bloedvaten.
Figuur 1. Verschillende leden van de VEGF-familie binden zich aan verschillende soorten VEGF-receptoren [1]
De biologische activiteit van de VEGF-familie wordt gemedieerd door binding aan twee typen receptoren: receptoren met tyrosinekinase-activiteit en receptoren zonder tyrosinekinase-activiteit. Het eerste type receptor bestaat uit drie structureel verwante receptoren, gekenmerkt door de aanwezigheid van zeven immunoglobuline-achtige domeinen in het extracellulaire domein, één transmembraanregio en een intracellulaire consensustyrosinekinasesequentie onderbroken door een kinase-insertiedomein. Aan de andere kant zijn receptoren zonder kinase-activiteit neurofilamentproteïne-1 (NRP-1) en neurofilamentproteïne-2 (NRP-2), die ook receptoren zijn voor signalerende eiwitten.
2.1 Tyrosinekinase-receptor
Tyrosinekinasereceptoren (VEGFR's) worden onderverdeeld in VEGFR-1, VEGFR-2 en VEGFR-3. Ze functioneren in de vorm van dimeren. Wanneer VEGF zich bindt aan tyrosinekinasereceptoren, verandert de conformatie van de intracellulaire kinaseregio, waardoor kinaseactiviteit ontstaat om fosforylering van substraatproteïnen te katalyseren, wat uiteindelijk leidt tot een reeks biologische effecten via cascadereacties van signaalmoleculen. De bindingssterkte tussen VEGF en VEGFR-1 is 10 keer sterker dan die van VEGFR-2, maar de R1-activiteit is zwakker en wordt beschouwd als een negatieve regulerende functie op VEGFR-2. Daarom is VEGFR-2 de belangrijkste receptor die fysiologische effecten produceert.VEGFR-1 en VEGFR-2 zijn voornamelijk verdeeld over het oppervlak van tumorvasculair endotheel, reguleren tumorangiogenese, en worden ook overgeëxprimeerd in macrofagen en tumorcellen; VEGFR-3 is voornamelijk verdeeld over het oppervlak van lymfatisch endotheel, regulerend de generatie van tumorlymfevaten. Bovendien kan de VEGFR-familie niet alleen binden aan VEGF-eiwit, maar ook aan andere eiwitten zoals neurotrofinen, integrinen en cadherine.
2.2 Neurociliaire proteïnereceptor
Neuropilins (NRP's) worden onderverdeeld in NRP-1 en NRP-2. NRP's zijn enkele transmembraanglycoproteïnen die drie extracellulaire domeinen bevatten. Domein B is de VEGF-bindingsregio en domein A bevordert de binding van domein B aan VEGF. Domein C bindt aan VEGFR-2 om een heteropolymeer te vormen. NRP's hebben geen tyrosinekinaseactiviteit en helpen voornamelijk bij de binding van VEGF en VEGFR-2. NRP-1 neemt voornamelijk deel aan de regulatie van arteriële endotheelfunctie, terwijl NRP-2 voornamelijk deelneemt aan de regulatie van veneuze en lymfatische endotheelfunctie.
3. De functie van VEGF-familie-eiwitten
VEGF's zijn zeer specifieke vasculaire endotheliale groeifactoren die belangrijke fysiologische functies vervullen in angiogenese, onderhoud en generatie. Ze kunnen endotheelceloverleving, proliferatie, migratie, vasculaire proliferatie induceren en de vasculaire permeabiliteit verhogen.
3.1. De functies van verschillende subtypes van VEGF
VEGF-A kan worden onderverdeeld in VEGF121、VEGF145、VEGF165、VEGF183、VEGF189enVEGF206. Momenteel is VEGF-A de meest effectieve vasculaire groei-inducerende factor tot nu toe. VEGF165 en VEGF121 kunnen in de meeste weefsels tot expressie worden gebracht, terwijl VEGF206 bijna niet tot expressie wordt gebracht in normale weefsels. VEGF-A is een geglycosyleerd mitogeen dat specifiek inwerkt op endotheelcellen en meerdere functies heeft, waaronder het bemiddelen van verhoogde vasculaire permeabiliteit, het induceren van angiogenese, angiogenese en endotheelcelgroei, het bevorderen van celmigratie en het remmen van celapoptose. VEGF-A bemiddelt de groei van nieuwe bloedvaten uit bestaande bloedvaten (angiogenese) door binding aan celoppervlakreceptoren VEGFR1 en VEGFR2. Deze twee receptoren werken via verschillende paden en bevorderen de proliferatie en migratie van endotheelcellen, evenals de vorming van buisvormige structuren.
VEGF-B wordt in de meeste weefsels tot expressie gebracht, met name in het hart, de skeletspieren en de pancreas. VEGF-B bindt aan VEGF-receptor 1 (VEGF R1), maar niet aan VEGF R2 of VEGF R3. De verbinding tussen VEGF-B en VEGF R1 op endotheelcellen blijkt de expressie en activiteit van urokinase-type plasminogeenactivator en plasminogeenactivatorremmer 1 te reguleren. De gehydrolyseerde vorm van VEGF-B-eiwit bindt ook aan neuroplasmine-1 (NP-1), een ligand die betrokken is bij neuronale geleiding. Naast VEGF-B is aangetoond dat NP-1 bindt aan PLGF-2, VEGF165 en VEGF R1. VEGF-B speelt een belangrijke rol in verschillende typen neuronen.Het is van groot belang voor de bescherming van netvlies- en corticale neuronen tijdens een beroerte, en ook van motorische neuronen tijdens motorische neuronziekten zoals amyotrofische laterale sclerose.
De hoofdfunctie van VEGF-C is lymfangiogenese, dat voornamelijk inwerkt op lymfatische endotheelcellen via zijn receptor VEGFR-3, en hun overleving, groei en migratie bevordert. Het is een specifieke groeifactor voor lymfevaten in verschillende modellen. VEGF-C induceert ook fysiologische en tumorangiogenese en angiogenese via interactie met VEGF R2.
VEGF-D is een uitgescheiden glycoproteïne van de VEGF/PDGF-familie. VEGF reguleert angiogenese en lymfangiogenese tijdens de ontwikkeling en tumorgroei, die wordt gekenmerkt door de vorming van cystineknoopstructuur door acht geconserveerde cysteïneresiduen. De aminozuur (aa) sequentie-identiteit tussen VEGF-C en VEGF-D is 23%. Muis- en menselijke VEGF-D zijn liganden voor VEGFR3, die actief zijn tussen soorten en een verhoogde affiniteit vertonen tijdens verwerking. Het verwerkte menselijke VEGF-D-eiwit is ook een ligand voor VEGF R2. VEGF R3 wordt sterk tot expressie gebracht in lymfatische endotheelcellen en is cruciaal voor het reguleren van de groei en differentiatie van lymfatische endotheelcellen. Zowel VEGF-C als VEGF-D bevorderen tumorlymfangiogenese. In overeenstemming met hun activiteit op VEGF-receptoren draagt de binding van VEGF-C en VEGF-D aan neuropiliproteïnen bij aan VEGF R3-signalering in lymfangiogenese. Het is bevestigd dat VEGF-D overgeëxprimeerd is in tumorweefsels en patiëntserummonsters van verschillende menselijke kankers.
PGF (placentale groeifactor) en PlGF binden en signaleren via VEGF R1/Flt-1 in plaats van VEGF R2/Flk-1/KDR, terwijl VEGF bindt aan VEGF R1/Flt-1 maar alleen signaleert via de angiogene receptor VEGF R2. Daarom concurreren PlGF en VEGF om binding aan VEGF R1, en hoge PlGF kan VEGF/VEGF R1-binding voorkomen en VEGF/VEGF R2-gemedieerde angiogenese bevorderen. PlGF (met name PlGF-1) en bepaalde vormen van VEGF kunnen echter dimeren vormen, waardoor het angiogene effect van VEGF op VEGF R2 wordt verminderd. PlGF induceert monocytactivering, migratie en productie van ontstekingscytokinen en VEGF. Deze activiteiten bevorderen wond-, fractuur- en hartherstel, maar leiden ook tot ontsteking bij actieve sikkelcelziekte en atherosclerose. PGF speelt een rol bij de groei en differentiatie van trofoblastcellen. Trofoblastcellen, met name extra trofoblastcellen, zijn verantwoordelijk voor het binnendringen van de maternale slagader. De normale ontwikkeling van placentaire bloedvaten is cruciaal voor de normale ontwikkeling van embryo's. Onder normale fysiologische omstandigheden wordt PGF ook op lage niveaus tot expressie gebracht in andere organen zoals het hart, de longen, de schildklier en skeletspieren.
EG-VEGF，Endocriene klier afgeleide vasculaire endotheliale groeifactor, ook bekend als motorproteïne 1 (PK1), is een lid van de motorproteïnefamilie, die proteïnen afscheidt met een gemeenschappelijk structureel motief dat tien geconserveerde cysteïneresiduen bevat die vijf paren disulfidebindingen kunnen vormen. EG-VVEGF is bewezen effectief de contractie van gladde spieren in het maag-darmkanaal te stimuleren. Bovendien is EG-VVEGF een weefselspecifieke angiogene factor die een biologische activiteit vertoont die vergelijkbaar is met VEGF op specifieke cellen. EG-VVEGF induceert proliferatie en migratie van endotheelcellen afkomstig van endocriene klieren in kweek. EG-VGF bindt aan en activeert twee nauw verwante G-proteïne gekoppelde receptoren, namelijk EG-VGF/PK1-R1 en EG-VGF/PK2-R2.De activering van receptoren stimuleert de omzetting van fosfoinositol en activeert de p44/p42 MAP-kinase-signaalroute.
3.2 De expressieplaatsen van verschillende subtypes van VEGF
Tabel 1. Locaties van VEGF-expressie in verschillende subtypes
| Subtypes van VEGF-familie-eiwitten | Expressie site |
| VEGF-A | Alle gevasculariseerde weefsels |
| VEGF-B | Vroeg embryo, hart, skeletspier, gladde spiercellen, pancreas en andere weefsels |
| VEGF-C | Vroege embryo's, hart-, nier-, long- en gladde spiercellen van bloedvaten, enz. |
| VEGF-D | Vroege embryo's, hart, longen, skeletspieren, dunne darm en gladde spiercellen van bloedvaten, enz. |
| VEGF-E | virus |
| VEGF-F | slangengif |
| PIGF | Placenta en andere weefsels |
| EG-VEGF | Bronnen van endocriene klieren (placenta, testikels, eierstokken, bijnieren en andere weefsels) |
3.3 De rol van VEGF bij ziekten
VEGF en kanker
Momenteel zijn er duidelijke onderzoeksresultaten beschikbaar over de rol van VEGF bij het bevorderen van tumorangiogenese en de relatie ervan met de pathogenese van menselijke kanker.
Hoge expressie van VEGF en zijn mRNA kan worden waargenomen in de meeste kwaadaardige tumoren, met name in gebieden met overvloedige vasculaire proliferatie in tumorweefsel. VEGF afgescheiden door tumorcellen en omringende matrix stimuleert endotheelcelproliferatie en overleving, wat leidt tot de vorming van nieuwe bloedvaten. Nieuwe bloedvaten kunnen structurele afwijkingen en lekkage hebben en worden geassocieerd met invasiviteit, vasculaire dichtheid, metastasering, recidief en prognose. Daarom is het targeten van VEGF een potentiële benadering voor kankerbehandeling;
VEGF is ook een breedspectrum tumorbiomarker die bijna alle tumoren kan bestrijken, inclusief niet-solide tumoren zoals leukemie. Vanwege de betrokkenheid bij hematopoëtische mechanismen in het beenmerg, bevordert de ziekte zelf de productie van VEGF en hebben veranderingen in de VEGF-concentratie een referentiewaarde voor klinische diagnose. Dit is niet mogelijk met andere tumormarkers.VEGF begint in grote hoeveelheden te worden geproduceerd tijdens de transformatie van tumorcelclusters in solide tumoren, vaak in de tumor Tis- en T1-fasen. Dit is de optimale periode voor tumorscreening en kan worden gediagnosticeerd via bestaande klinische methoden. Andere tumormarkers worden echter meestal geproduceerd in stadium III en IV van de tumor en hebben weinig betekenis voor vroege screening.
VEGF en oogziekten
Veel neovasculaire oogziekten in de klinische praktijk worden veroorzaakt door overexpressie van VEGF in het oog, wat leidt tot de groei van nieuwe bloedvaten, wat resulteert in ernstige complicaties zoals massale bloedingen, vezelproliferatie, tractie-netvliesloslating en neovasculair glaucoom. Competitieve remming van VEGF-R2 kan effectief angiogenese remmen en de regressie van bestaande neovascularisatie bevorderen, exsudatie, oedeem en ontstekingsreacties veroorzaakt door vasculaire lekkage verlichten, waardoor de progressie van retinale neovascularisatie wordt vertraagd. In de oftalmologie kan het gebruik van VEGF-remmende geneesmiddelen effectief de groei van zieke neovascularisatie blokkeren, waardoor oftalmische ziekten worden behandeld.
Bovendien wordt de VEGF-familie ook in verband gebracht met lymfangiogenese, ontstekingsreactie, hematopoëtische functie en neuroprotectieve effecten.
4. Hoe kies je de juiste VEGF-familie-eiwitten?
4.1. Recombinant humaan VEGF165 en recombinant humaan VEGF121
Humane VEGF165 en humane VEGF121 zijn de meest overvloedig tot expressie gebrachte subtypes van VEGF-A. VEGF165 is een krachtige angiogene factor die endotheelcelproliferatie en overleving kan stimuleren, angiogenese kan bevorderen en de vasculaire permeabiliteit kan verhogen. VEGF121 en VEGF165 hebben vergelijkbare functies, maar het verschil is dat VEGF121 zich niet bindt aan celoppervlakte heparansulfaatglycoproteïnen (HSPG's) en voornamelijk in zijn oplosbare vorm bestaat. En VEGF165 heeft het vermogen om zich te binden aan NRP-1 en NRP-2, dus VEGF165 kan ook een rol spelen bij het reguleren van angiogenese, het reguleren van de functie van endotheelcellen in aderen en lymfevaten. Zowel VEGF165 als VEGF121 kunnen endotheelcelproliferatie stimuleren en een verhoogde vasculaire endotheelcelpermeabiliteit bevorderen. Na binding aan receptoren activeert VEGF165 echter voornamelijk de MEK- en ERK-routes om de proliferatie van endotheelcellen te bevorderen, terwijl VEGF121 een veel sterker effect heeft op de vasculaire permeabiliteit dan VEGF165.
4.2. Het verschil tussen recombinant humaan VEGF-C en recombinant humaan VEGF-D
VEGF-D functioneert op een vergelijkbare manier als VEGF-C en reguleert angiogenese en lymfangiogenese tijdens ontwikkeling en tumorgroei. De aminozuur (aa) sequentie-identiteit tussen VEGF-C en VEGF-D is 23%. Hoewel VEGF-C een belangrijke ligand is voor VEGF R3 tijdens embryonale lymfatische ontwikkeling, speelt VEGF-D vooral een cruciale rol bij de rijping van lymfevaten tijdens neonatale ontwikkeling en botgroei. Beide bevorderen tumorlymfangiogenese. Hun activiteit op VEGF-receptoren is consistent.De binding van VEGF-C en VEGF-D aan neuropiliproteïnen vergemakkelijkt de VEGF R3-signalering in de lymfangiogenese, terwijl de binding aan integrine alfa 9 β 1 bemiddelt endotheelceladhesie en -migratie. Overexpressie van VEGF-C in tumorcellen kan tumorlymfangiogenese induceren, wat leidt tot verhoogde lymfestroom en metastasering naar regionale lymfeklieren. Het induceert ook fysiologische en intratumorale neovascularisatie en angiogenese door interactie met VEGFR2.
Tabel 2. Verschillen in VEGF-familie-eiwitsubtypen
| Productnaam | Kat | Ontvanger | Rol |
| Menselijke VEGF165 | VEGFR-1、VEGFR-2、NRP-1、NRP-2、HSPG's | Stimuleer de proliferatie van endotheelcellen (prioriteit), overleving, bevorder angiogenese en vergroot de vasculaire permeabiliteit. | |
| Menselijke VEGF121 | VEGFR-1、VEGFR-2 | Stimuleer de proliferatie en overleving van endotheelcellen, bevorder de angiogenese en verhoog de vasculaire permeabiliteit (prioriteit). | |
| Menselijke VEGF-C | VEGFR-2、VEGFR-3 NRP-1、NRP-2 | Het induceren van de vorming van lymfevaten, geassocieerd met tumormetastasen | |
| Menselijke VEGF-D | VEGFR-2、VEGFR-3、 NRP-2 | Het induceren van de vorming van lymfevaten, geassocieerd met tumormetastasen | |
| Menselijke EG-VEGF | PROKR1 | Bevordert de proliferatie en migratie van endotheelcellen van endocriene klieren. |
5. Referenties
[1]. Silvia Silva-Hucha, Angel M. Pastor, Sara Morcuende. Neuroprotectief effect van vasculaire endotheliale groeifactor op motorneuronen van het oculomotorische systeem. Int. J. Mol. Sci. 2021, 22(2), 814.
6. Gerelateerde producten
| Productnaam | Kat | Specificaties |
| Menselijke VEGF165 | 10μg/100μg/500μg | |
| Menselijke VEGF121 | 10μg/100μg/500μg | |
| Menselijke VEGF-C | 25μg/100μg/500μg | |
| Menselijke VEGF-D | 25μg/100μg/500μg | |
| Menselijke EG-VEGF | 5μg/100μg/500μg | |
| Menselijke VEGFR2/KDR, mFc-tag | 25μg/100μg/500μg | |
| Menselijk VEGFR2/KDR-eiwit, His-tag | 25μg/100μg/500μg |