血管新生相關因子

身體可藉由調控促血管新生因子及抗血管新生因子 (表一) 兩者 間的平衡，而嚴密的調控血管新生作用。這些促血管新生因子包括 VEGF、bFGF、IL-6、IL-8 及 MMP 等，抗血管新生因子包括 vascular endothelial growth inhibitor 及 TIMP 等 (Ranieri and Gasparini, 2001)。

1.血管內皮生長因子 (vascular endothelial growth factor, VEGF) VEGF為血管內皮生長因子，依據醣蛋白 (glycoproteins) 不同 而區分為VEGF-A、VEGF-B、VEGF-C、VEGF-D、VEGF-E、PIGF (placental growth factor)、VEGF-F數種。一般所稱的VEGF大多指 VEGF-A ， 人 體 中 以 VEGF₁₂₁、 VEGF145、 VEGF148、 VEGF162、 VEGF₁₆₅、VEGF165b、VEGF183、VEGF189、VEGF206等九種形式存 在 (圖二) (Takahashi and Shibuya, 2005; Otrock et al., 2007)，在血 管發育過程中的功用皆不同，其中以VEGF165扮演中心調控的角色。

在缺氧、pH值低的情況下，VEGF會由內皮細胞、巨噬細胞、活化型 T 細 胞 或 腫 瘤 細 胞 分 泌 ， 進 而 與 鄰 近 血 管 內 皮 細 胞 膜 上 接 受 器 (vascular endothelial growth factor receptor-2, VEGFR-2) 結合。

VEGFR-2 於 老 鼠 體 內 稱 Flk-1 ； 於 人 體 又 稱 KDR (kinase-insert

domain containing receptor)，屬transmembrane tyrosine kinases類 之接受器，其在一般血管內皮細胞並不表現，但在新生血管之內皮細 胞則表現增加。VEGFR-2於接收VEGF後，會進一步發生自我磷酸 化，活化下游Raf-ERK (Raf-extracellular-signal related kinase) 機制 表現，而影響內皮細胞生長及血管新生作用 (Takahashi and Shibuya, 2005; Otrock et al., 2007)。

研究指出，VEGF所調控之下游訊息傳遞為血管新生的關鍵步驟 (Otrock et al., 2007)，在傷口癒合的過程中亦發現，VEGF大量表現 後才會出現血管新生作用 (Gosain et al., 2006)。而臨床研究指出，

於70位黑色素瘤且產生器官轉移之受試者及52位結直腸癌患者發 現，血清中VEGF及bFGF濃度明顯高於健康者，顯示VEGF與癌症病 程相關 (Kurschat et al., 2007; Tien et al., 2006)。在動物實驗中亦證 實，當給予裸鼠VEGF抗體 (A.4.6.1) 後，可藉由抑制血管新生作用，

而抑制人類攝護腺癌DU145細胞所誘導之癌症發生 (Borgstrom et al., 1998)。

2.鹼性纖維細胞生長因子 (basic fibroblast growth factor, bFGF) bFGF 又稱 FGF-2，為可與 heparin 及 heparan sulfate 結合之因

與細胞表面的接受器 (fibroblast growth factor receptor, FGFR) 結 合後，可進一步調控血管細胞或平滑肌細胞生長、分化、遷移，而與 血管新生及血管相關疾病有關 (Faitova, 2004; Nugent and Iozzo, 2000)。

Kurschat 等人 (2007) 指出，於 55 位黑色素瘤且產生淋巴轉移 之受試者發現，血清中 bFGF 明顯高於健康者，但 VEGF 則無影響，

因此建議 bFGF 可作為癌症早期轉移之指標。在細胞模式亦發現，投 予人類 FGF-2 抗體後，可抑制腎癌轉移至骨中的內皮細胞増生 (Cenni et al., 2007)。顯示癌症之進程與 bFGF 表現相關。傷口癒合 延緩亦與傷口中 FGF-2 表現降低相關 (Radek et al., 2005)，顯示 bFGF 表現亦與傷口癒合相關。

3.介白質-8 (interluekin, IL-8)

VEGF 之表現亦會促使細胞激素 IL-8 之生成。IL-8 為 CXC 化學 激素之一，依據 NH2端胺基酸分類為 ELR⁺ (含 Glu-Leu-Arg; ELR motif)，除了參與發炎反應外，目前認定 ELR⁺ CXC 亦具促血管新生 作用 (Belperio et al., 2000; Gillitzer and Goebeler, 2001)。

腫瘤生成時，會伴隨 IL-8 大量表現，主要因病理性血管新生中，

IL-8 扮演與 VEGF 類似的角色─即為一生長因子，可活化內皮細胞並 促使類血管的產生 (Mousa and Mousa, 2005)。

4.基質金屬蛋白酶 (matrix metalloproteinase, MMP)

MMP 為 1962 年 Gross 及 Lapiere 於 蝌 蚪 尾 巴 變 態 過 程 (metamorphosis) 中發現可分解纖維膠原蛋白之蛋白質分解酵素，其 內含金屬離子─鋅，故名之。一般以酶原 (zymogen; pro-MMP) 的 形式表現，當酵素中與鋅離子結合之 Cys 切除後，即成為活化之 MMP，進一步可將纖維膠原蛋白分解。依據所分解蛋白質的不同，

區分為數類 (表二)，其中屬於凝膠酶 (gelatinase) 的 MMP-2 (72 kDa) 及 MMP-9 (92 kDa) 與 血 管 新 生 作 用 較 為 相 關 ， (Page-McCaw et al., 2007)。

當 血 管 內 皮 細 胞 活 化 後 會 分 泌 MMP ， 以 分 解 細 胞 外 基 質 (extracellular matrix, ECM)，包括存於細胞外基質的凝膠 (gelatin)，

使大量增殖的細胞沿受損的細胞外基質方向遷移，以排列形成管柱狀 結構 (tube formation) 即類血管生成的作用，進而促進血管新生作用 的進行。研究也進一步證實 MMP 的表現與腫瘤的侵犯與轉移有關

除促血管新生因子外，體內亦會藉由增加抗血管新生因子的表 現，如 TIMP (tissue inhibitor of metalloproteinase)，以平衡促血管 新生因子及抗血管新生因子兩者間的表現比例，來調控血管新生。

TIMP 為 MMP 的抑制劑，可藉由和 MMP 結合 (TIMP-1 與 MMP-9；

TIMP-2 與 MMP-2)，以調控 MMP 的活性。但若體內 TIMP 與 MMP 間比例失調時，便與血管新生作用及腫瘤轉移有關 (Gomez et al., 1997；Brew et al., 2000；Galis and Khatri, 2002)。

表一 血管新生作用之相關因子

Main Pro-Angiogenic Factors 促血管新生因子

Vascular endothelial cell growth factor Interleukins 6 and 8 VEGFr-1；VEGFr-2 Angiopoietin-1

Basic fibroblast growth factor Angiopoietin-2 (in the presence of VEGF)

Plateled-derived endothelial cell

growth factor (PD-ECGF/TP) Angiogenin

Matrix metalloproteases Placental growth factor Transforming growth factors Osteopontin

Alphav Beta3 integrin Tie 1 end 2

Macrophage- derived peptide PR 39 Recombinant human erythropoietin Proliferin

Main Natural Angiogenesis Inhibitors 血管新生作用抑制劑

Endostatin bFGF soluble receptor

Angiostatin Placental proliferin-related protein Thrombospondin-1 Prolactin N terminal-fragment

Vasostatin (fragment calreticulin) Platelet factor 4-fragment Angiopoietin-2 (in absence of

VEGF)

Interferon-α/β Tissue inhibitors of

metalloproteases (TIMP-1；TIMP-2) Human interferon-inducible protein

10 (IP-10)

Vascular endothelial growth inhibitor

Kringle 5 fragment of plasminogen Troponin I

Interleukin-12 Leukaemia inhibitory factor

(摘自 Ranieri and Gasparini, 2001) Table.1 Angiogenic related factors

圖二 血管內皮生長因子之結構區別

(摘自 Takahashi and Shibuya, 2005) Fig.2 Comparison of structures of the VEGF family

表二 基質金屬蛋白酶 MMP 之分類

Groups MMP designation Substrate(s)

Collagenase

Collagenase-3 MMP-13 Collagen Ⅰ Stromelysins

Stromelysins-1 MMP-3 Collagen Ⅲ Ⅳ Ⅵ Ⅸ Ⅹ, , , , , fibronectin, laminin, gelatin, elastin, proteoglycan core protein

Stromelysins-2 MMp-7 Collagen Ⅳ, fibronectin, laminin, gelatin, pro-collagenase, proteoglycan core protein Stromelysins-3 MMP-10 Collagen Ⅲ Ⅳ Ⅵ Ⅸ Ⅹ, , , , , fibronectin, laminin, gelatin, elastin, proteoglycan core protein

Metalloelastase

MMP-11 Collagen Ⅲ Ⅳ Ⅵ, , , Ⅸ Ⅹ, , fibronectin, gelatin, elastin, proteoglycan core protein

MMP-12 Elastin

Gelatinases

Gelatinase A MMP-2 (72kDa)

Collagen Ⅳ Ⅴ Ⅶ Ⅹ XI, fibronectin,, , , , gelatin, elastin, proteoglycan core protein, proMMP-9

Gelatinase B MMP-9 (92kDa)

Collagen Ⅳ, Ⅴ, gelatin, elastin, proteoglycan core protein

Membrane-type (MT)-MMPs

MT1-MMP MMP-14 ProMMP-2

MT2-MMP MMP-15 ProMMP-2

MT3-MMP MMP-16 ProMMP-2

MT4-MMP MMP-17 Not defined

(摘自 Li and Anderson, 2003) Table.2 Classification of matrix metalloproteinase