1. Белки семейства VEGF

Фактор роста эндотелия сосудов (VEGF) является ключевым фактором в образовании новых кровеносных сосудов. VEGF может вызывать регенерацию существующих кровеносных сосудов (ангиогенез) или образование новых кровеносных сосудов (ангиогенез) и, следовательно, является ключевым фактором для эмбрионального развития и восстановления сосудов. VEGF также может использоваться солидными опухолями для стимулирования их роста. VEGF играет важную роль в развитии и прогрессировании опухолей, что делает его ключевой мишенью для лечения рака. Исследования показали, что однонуклеотидные полиморфизмы (SNP) в гене VEGF являются предиктивными и прогностическими маркерами для крупных солидных опухолей, включая рак молочной железы, немелкоклеточный рак легких, колоректальный рак и рак простаты. Белки семейства VEGF включают VEGF-A, VEGF-B, VEGF-C, VEGF-D, VEGF-E, VEGF-F, PIGF и EG-VEGF. VEGF-A является наиболее эффективным индуктором ангиогенеза, в то время как VEGF-E более нацелен на индукцию локальных поражений ангиогенеза.

2. Рецепторы белков семейства VEGF

VEGF в основном регулирует ангиогенез и активирует внутриклеточные сигнальные пути, связываясь со своими рецепторами (VEGFR1, VEGFR2 и VEGFR3); после связывания белков VEGFR и VEGF тирозин в их внутриклеточных областях передачи сигнала фосфорилируется, тем самым активируя внутриклеточные сигнальные пути, что в конечном итоге приводит к росту, пролиферации и созреванию эндотелиальных клеток сосудов и образованию новых кровеносных сосудов.

Рисунок 1. Различные члены семейства VEGF связываются с различными типами рецепторов VEGF. ^[1]

Биологическая активность семейства VEGF опосредована связыванием с двумя типами рецепторов: рецепторами с тирозинкиназной активностью и рецепторами без тирозинкиназной активности. Первый тип рецепторов состоит из трех структурно связанных рецепторов, характеризующихся наличием семи иммуноглобулинподобных доменов во внеклеточном домене, одного трансмембранного региона и внутриклеточной консенсусной тирозинкиназной последовательности, прерываемой доменом вставки киназы. С другой стороны, рецепторами без киназной активности являются нейрофиламентный белок-1 (NRP-1) и нейрофиламентный белок-2 (NRP-2), которые также являются рецепторами для сигнальных белков.

2.1 Рецептор тирозинкиназы

Рецепторы тирозинкиназы (VEGFR) делятся на VEGFR-1, VEGFR-2 и VEGFR-3. Они функционируют в форме димеров. Когда VEGF связывается с рецепторами тирозинкиназы, конформация внутриклеточной области киназы изменяется, вызывая активность киназы для катализа фосфорилирования субстратного белка, что в конечном итоге приводит к серии биологических эффектов посредством каскадных реакций сигнальных молекул. Сила связывания между VEGF и VEGFR-1 в 10 раз сильнее, чем у VEGFR-2, но активность R1 слабее и считается имеющей отрицательную регуляторную функцию на VEGFR-2. Таким образом, VEGFR-2 является основным рецептором, который производит физиологические эффекты.VEGFR-1 и VEGFR-2 в основном распределены на поверхности эндотелия опухолевых сосудов, регулируя ангиогенез опухоли, а также сверхэкспрессируются в макрофагах и опухолевых клетках; VEGFR-3 в основном распределен на поверхности лимфатического эндотелия, регулируя образование опухолевых лимфатических сосудов. Кроме того, семейство VEGFR может связываться не только с белком VEGF, но и с другими белками, такими как нейротрофины, интегрины и кадгерин.

2.2 Рецептор нейроцилиарного белка

Нейропилины (NRP) делятся на NRP-1 и NRP-2. NRP — это одиночные трансмембранные гликопротеины, содержащие три внеклеточных домена. Домен B — это область связывания VEGF, а домен A способствует связыванию домена B с VEGF. Домен C связывается с VEGFR-2, образуя гетерополимер. NRP не обладают тирозинкиназной активностью и в основном способствуют связыванию VEGF и VEGFR-2. NRP-1 в основном участвует в регуляции функции артериального эндотелия, тогда как NRP-2 в основном участвует в регуляции функции венозного и лимфатического эндотелия.

3. Функция белков семейства VEGF

VEGF — это высокоспецифичные факторы роста эндотелия сосудов, которые играют важные физиологические функции в ангиогенезе, поддержании и генерации. Они могут индуцировать выживание эндотелиальных клеток, пролиферацию, миграцию, пролиферацию сосудов и повышать проницаемость сосудов.

3.1 Функции различных подтипов VEGF

VEGF-A можно разделить на VEGF121、VEGF145、VEGF165、VEGF183、VEGF189ИVEGF206. В настоящее время VEGF-A является наиболее эффективным фактором, индуцирующим рост сосудов на сегодняшний день. VEGF165 и VEGF121 могут быть экспрессированы в большинстве тканей, в то время как VEGF206 практически не экспрессируется в нормальных тканях. VEGF-A представляет собой гликозилированный митоген, который специфически действует на эндотелиальные клетки и имеет множество функций, включая опосредование повышенной проницаемости сосудов, индукцию ангиогенеза, ангиогенез и рост эндотелиальных клеток, содействие миграции клеток и ингибирование апоптоза клеток. VEGF-A опосредует рост новых кровеносных сосудов из существующих (ангиогенез) путем связывания с рецепторами клеточной поверхности VEGFR1 и VEGFR2. Эти два рецептора действуют через разные пути, способствуя пролиферации и миграции эндотелиальных клеток, а также образованию трубчатых структур.

VEGF-B экспрессируется в большинстве тканей, особенно в сердце, скелетных мышцах и поджелудочной железе. VEGF-B связывается с рецептором VEGF 1 (VEGF R1), но не с VEGF R2 или VEGF R3. Было показано, что связь между VEGF-B и VEGF R1 на эндотелиальных клетках регулирует экспрессию и активность активатора плазминогена урокиназного типа и ингибитора активатора плазминогена 1. Гидролизованная форма белка VEGF-B также связывается с нейроплазмином-1 (NP-1), который является лигандом, участвующим в нейронном руководстве. Было показано, что помимо VEGF-B, NP-1 связывается с PLGF-2, VEGF165 и VEGF R1. VEGF-B играет важную роль в нескольких типах нейронов.Он очень важен для защиты нейронов сетчатки и коры головного мозга при инсульте, а также двигательных нейронов при заболеваниях двигательных нейронов, таких как боковой амиотрофический склероз.

Основная функция VEGF-C лимфангиогенез, который в основном действует на лимфатические эндотелиальные клетки через свой рецептор VEGFR-3, способствуя их выживанию, росту и миграции. Это специфический фактор роста для лимфатических сосудов в различных моделях. VEGF-C также вызывает физиологический и опухолевый ангиогенез и ангиогенез посредством взаимодействия с VEGF R2.

VEGF-D является секретируемым гликопротеином семейства VEGF/PDGF. VEGF регулирует ангиогенез и лимфангиогенез во время развития и роста опухоли, что характеризуется образованием структуры цистинового узла восемью консервативными остатками цистеина. Идентичность аминокислотной (аа) последовательности между VEGF-C и VEGF-D составляет 23%. Мышиный и человеческий VEGF-D являются лигандами для VEGFR3, которые активны между видами и проявляют повышенное сродство во время процессинга. Обработанный человеческий белок VEGF-D также является лигандом для VEGF R2. VEGF R3 сильно экспрессируется в лимфатических эндотелиальных клетках и имеет решающее значение для регуляции роста и дифференцировки лимфатических эндотелиальных клеток. Как VEGF-C, так и VEGF-D способствуют опухолевому лимфангиогенезу. В соответствии с их активностью на рецепторах VEGF, связывание VEGF-C и VEGF-D с нейропилипротеинами способствует передаче сигнала VEGF R3 в лимфангиогенезе. Было подтверждено, что VEGF-D сверхэкспрессируется в опухолевых тканях и образцах сыворотки пациентов с несколькими видами рака у человека.

ПГФ (плацентарный фактор роста) и PlGF связываются и передают сигнал через VEGF R1/Flt-1 вместо VEGF R2/Flk-1/KDR, в то время как VEGF связывается с VEGF R1/Flt-1, но передает сигнал только через ангиогенный рецептор VEGF R2. Таким образом, PlGF и VEGF конкурируют за связывание с VEGF R1, а высокий уровень PlGF может предотвратить связывание VEGF/VEGF R1 и способствовать опосредованному VEGF/VEGF R2 ангиогенезу. Однако PlGF (особенно PlGF-1) и некоторые формы VEGF могут образовывать димеры, тем самым снижая ангиогенное действие VEGF на VEGF R2. PlGF вызывает активацию моноцитов, миграцию и продукцию воспалительных цитокинов и VEGF. Эти действия способствуют заживлению ран, переломов и восстановлению сердца, но также приводят к воспалению при активной серповидноклеточной анемии и атеросклерозе. PGF играет роль в росте и дифференцировке клеток трофобласта. Клетки трофобласта, особенно экстратрофобластические клетки, ответственны за вторжение в материнскую артерию. Нормальное развитие плацентарных кровеносных сосудов имеет решающее значение для нормального развития эмбрионов. В нормальных физиологических условиях PGF также экспрессируется на низком уровне в других органах, таких как сердце, легкие, щитовидная железа и скелетные мышцы.

EG-VEGF，Фактор роста эндотелия сосудов, полученный из эндокринных желез, также известный как моторный белок 1 (PK1), является членом семейства моторных белков, которое секретирует белки с общим структурным мотивом, содержащим десять консервативных остатков цистеина, которые могут образовывать пять пар дисульфидных связей. Было доказано, что EG-VVEGF эффективно стимулирует сокращение гладких мышц в желудочно-кишечном тракте. Кроме того, EG-VVEGF является тканеспецифическим ангиогенным фактором, который проявляет биологическую активность, аналогичную VEGF, на определенных клетках. EG-VVEGF вызывает пролиферацию и миграцию эндотелиальных клеток, полученных из эндокринных желез в культуре. EG-VGF связывается и активирует два тесно связанных рецептора, связанных с G-белком, а именно EG-VGF/PK1-R1 и EG-VGF/PK2-R2.Активация рецепторов стимулирует оборот фосфоинозитола и активирует сигнальный путь МАР-киназы p44/p42.

3.2 Места экспрессии различных подтипов VEGF

Таблица 1. Места экспрессии VEGF в различных подтипах

Подтипы белков семейства VEGF	Сайт выражения
VEGF-A	Все васкуляризированные ткани
VEGF-B	Ранний эмбрион, сердце, скелетные мышцы, гладкие мышцы сосудов, поджелудочная железа и другие ткани
VEGF-C	Ранние эмбрионы, клетки сердца, почек, легких, гладких мышц сосудов и т. д.
VEGF-D	Ранние эмбрионы, сердце, легкие, скелетные мышцы, тонкий кишечник, клетки гладких мышц сосудов и т. д.
VEGF-E	вирус
VEGF-F	змеиный яд
ПИГФ	Плацента и другие ткани
EG-VEGF	Источники эндокринных желез (плацента, яички, яичники, надпочечники и другие ткани)

3.3 Роль VEGF в заболеваниях

VEGF и рак

В настоящее время имеются четкие результаты исследований роли VEGF в стимуляции ангиогенеза опухолей и его связи с патогенезом рака у человека.

Высокая экспрессия VEGF и его мРНК наблюдается в большинстве злокачественных опухолей, особенно в областях с обильной сосудистой пролиферацией в опухолевой ткани. VEGF, секретируемый опухолевыми клетками и окружающим матриксом, стимулирует пролиферацию и выживание эндотелиальных клеток, что приводит к образованию новых кровеносных сосудов. Новые кровеносные сосуды могут иметь структурные аномалии и утечку и связаны с инвазивностью, плотностью сосудов, метастазами, рецидивом и прогнозом. Поэтому нацеливание на VEGF является потенциальным подходом к лечению рака;

VEGF также является биомаркером опухолей широкого спектра действия, который может охватывать практически все опухоли, включая несолидные опухоли, такие как лейкемия. Благодаря своему участию в механизмах кроветворения костного мозга, само заболевание способствует выработке VEGF, а изменения концентрации VEGF имеют референтное значение для клинической диагностики. Это невозможно с другими маркерами опухолей.VEGF начинает вырабатываться в больших количествах во время трансформации скоплений опухолевых клеток в солидные опухоли, часто в фазах опухоли Tis и T1. Это оптимальный период для скрининга опухолей, который можно диагностировать с помощью существующих клинических методов. Однако другие опухолевые маркеры в основном вырабатываются на III и IV стадиях опухоли и имеют малое значение для раннего скрининга.

VEGF и офтальмологические заболевания

Многие неоваскулярные заболевания глаз в клинической практике вызваны сверхэкспрессией VEGF в глазу, что приводит к росту новых кровеносных сосудов, что приводит к серьезным осложнениям, таким как массивное кровотечение, пролиферация волокон, тракционная отслойка сетчатки и неоваскулярная глаукома. Конкурентное ингибирование VEGF-R2 может эффективно ингибировать ангиогенез и способствовать регрессу существующей неоваскуляризации, облегчать экссудацию, отек и воспалительные реакции, вызванные сосудистой утечкой, тем самым замедляя прогрессирование неоваскуляризации сетчатки. В офтальмологии использование препаратов, ингибирующих VEGF, может эффективно блокировать рост патологической неоваскуляризации, тем самым леча офтальмологические заболевания.

Кроме того, семейство VEGF также связано с лимфангиогенезом, воспалительной реакцией, кроветворной функцией и нейропротекторными эффектами.

4. Как правильно выбрать белки семейства VEGF?

4.1. Рекомбинантный человеческий VEGF165 и рекомбинантный человеческий VEGF121

Человеческий VEGF165 и человеческий VEGF121 являются наиболее широко экспрессируемыми подтипами VEGF-A. VEGF165 является мощным ангиогенным фактором, который может стимулировать пролиферацию эндотелиальных клеток, выживание, способствовать ангиогенезу и повышать проницаемость сосудов. VEGF121 и VEGF165 имеют схожие функции, но разница в том, что VEGF121 не связывается с гликопротеинами гепарансульфата клеточной поверхности (HSPG) и в основном существует в растворимой форме. А VEGF165 обладает способностью связываться с NRP-1 и NRP-2, поэтому VEGF165 также может играть роль в регуляции ангиогенеза, регулируя функцию эндотелиальных клеток в венах и лимфатических сосудах. Как VEGF165, так и VEGF121 могут стимулировать пролиферацию эндотелиальных клеток и способствовать повышению проницаемости эндотелиальных клеток сосудов. Однако после связывания с рецепторами VEGF165 в первую очередь активирует пути MEK и ERK, способствуя пролиферации эндотелиальных клеток, тогда как VEGF121 оказывает гораздо более сильное влияние на проницаемость сосудов, чем VEGF165.

4.2. Разница между рекомбинантным человеческим VEGF-C и рекомбинантным человеческим VEGF-D

VEGF-D функционирует аналогично VEGF-C, регулируя ангиогенез и лимфангиогенез во время развития и роста опухоли. Идентичность аминокислотной (aa) последовательности между VEGF-C и VEGF-D составляет 23%. Хотя VEGF-C является ключевым лигандом для VEGF R3 во время эмбрионального лимфатического развития, VEGF-D играет наиболее важную роль в созревании лимфатических сосудов во время неонатального развития и роста костей. Оба способствуют лимфангиогенезу опухоли. Их активность на рецепторах VEGF является последовательной.Связывание VEGF-C и VEGF-D с нейропилипротеинами облегчает сигнализацию VEGF R3 в лимфангиогенезе, тогда как связывание с интегрином α 9 β 1 опосредует адгезию и миграцию эндотелиальных клеток. Повышенная экспрессия VEGF-C в опухолевых клетках может вызывать лимфангиогенез опухоли, что приводит к увеличению лимфотока и метастазированию в региональные лимфатические узлы. Он также вызывает физиологическую и внутриопухолевую неоваскуляризацию и ангиогенез, взаимодействуя с VEGFR2.

Таблица 2. Различия в подтипах белков семейства VEGF

Название продукта	Кот	Рецептор	Роль
Человеческий VEGF165	91502ES	VEGFR-1、VEGFR-2、НРП-1、НРП-2、HSPG	Стимулируют пролиферацию эндотелиальных клеток (приоритет), выживаемость, способствуют ангиогенезу и увеличивают проницаемость сосудов.
Человеческий VEGF121	91503ES	VEGFR-1、VEGFR-2	Стимулируют пролиферацию эндотелиальных клеток, выживаемость, способствуют ангиогенезу и увеличивают проницаемость сосудов (приоритет).
Человеческий VEGF-C	95332ES	VEGFR-2、VEGFR-3 НРП-1、НРП-2	Вызывает образование лимфатических сосудов, связанных с метастазами опухоли
Человеческий VEGF-D	91501ES	VEGFR-2、VEGFR-3、 НРП-2	Вызывает образование лимфатических сосудов, связанных с метастазами опухоли
Человеческий EG-VEGF	91504ES	ПРОКР1	Способствуют пролиферации и миграции эндотелиальных клеток эндокринных желез.

5. Ссылки

[1]. Сильвия Сильва-Хуча, Анхель М. Пастор, Сара Моркуэнде. Нейропротекторное действие фактора роста эндотелия сосудов на мотонейроны глазодвигательной системы. Int. J. Mol. Sci. 2021, 22(2), 814.

6. Сопутствующие товары

Название продукта	Кот	Технические характеристики
Человеческий VEGF165	91502ES	10мкг/100мкг/500мкг
Человеческий VEGF121	91503ES	10мкг/100мкг/500мкг
Человеческий VEGF-C	95332ES	25мкг/100мкг/500мкг
Человеческий VEGF-D	91501ES	25мкг/100мкг/500мкг
Человеческий EG-VEGF	91504ES	5мкг/100мкг/500мкг
Человеческий VEGFR2/KDR, тег mFc	93104ES	25мкг/100мкг/500мкг
Человеческий белок VEGFR2/KDR, его тег	93281ES	25мкг/100мкг/500мкг