血管內(nèi)皮生長因子對血腫瘤屏障通透性的影響及作用機制初探.pdf

1、藥物通過血腦屏障(blood—brain barrier，BBB)一般有兩種途徑：細胞旁途徑和跨細胞途徑。根據(jù)藥物理化性質(zhì)，親水性藥物以細胞旁途徑為主，親脂性藥物以跨細胞途徑為主，并且跨細胞途徑能夠轉(zhuǎn)運與白蛋白大小相似或比其大的血漿蛋白。在正常血腦屏障和血腫瘤屏障(blood-Tumor barier，BTB)，腦微血管內(nèi)皮細胞(brain microcapillary endothelial cells，BMECs)具有很低的胞吞轉(zhuǎn)運

2、功能，限制了許多大分子和顆粒性藥物進入腦組織和腫瘤組織。如何增加BMECs的跨細胞轉(zhuǎn)運是增加化療藥物進入腫瘤組織，提高化療療效的關(guān)鍵。 血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)是一種促進內(nèi)皮細胞分裂、血管生成的有絲分裂原，屬于生長因子家族，作為最強的血管通透性因子，其增加血管通透性的作用比組胺強50000倍。有研究表明，向局灶性腦缺血組織注射VEGF后血腦屏障通透性增加。

3、通過對內(nèi)皮細胞超微結(jié)構(gòu)分析認為，VEGF通過細胞質(zhì)膜微囊(caveolae)發(fā)揮作用。Caveolae是細胞質(zhì)膜表面特異性的內(nèi)陷囊狀結(jié)構(gòu)，是第一個被確定的內(nèi)皮細胞胞吞成分，他的主要功能是通過細胞質(zhì)膜的跨細胞途徑轉(zhuǎn)運大分子物質(zhì)或內(nèi)化小分子物質(zhì)。VEGF能與內(nèi)皮細胞內(nèi)的caveolae結(jié)合，在細胞膜上形成一些允許生物大分子通過的“小孔”，促進生物分子的跨膜轉(zhuǎn)運，以此增加血管通透性。但是VEGF能否通過增加跨內(nèi)皮細胞吞飲小泡的數(shù)量增加BTB的

4、通透性及其作用機制目前尚不明確。 本研究首先建立大鼠C6腦膠質(zhì)瘤模型，通過立體定位儀向腫瘤局部注射適當劑量VEGF，應用伊文氏蘭(evans blue，EB)的滲透評估VEGF作用前后腦膠質(zhì)瘤大鼠血腫瘤屏障通透性的變化，透射電鏡觀察血腫瘤屏障BMECs中吞飲小泡數(shù)量的變化，明確VEGF對血腫瘤屏障通透性的影響；并檢測質(zhì)膜微囊結(jié)構(gòu)蛋白caveolin—1和caveolin—2在腦腫瘤組織微血管中的分布和表達情況，初步明確VEGF開

5、放血腫瘤屏障的機制，為腦膠質(zhì)瘤等中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療提供新途徑。 方法: 1、大鼠C6膠質(zhì)瘤細胞的培養(yǎng)和C6腦膠質(zhì)瘤模型的制備。 2、應用伊文氏蘭的滲透評估VEGF作用前后C6腦膠質(zhì)瘤大鼠血腫瘤屏障通透性的變化。 3、應用透射電鏡技術(shù)檢測C6腦膠質(zhì)瘤大鼠血腫瘤屏障BMECs中吞飲小泡數(shù)量的變化。 4、應用免疫組織化學法檢測VEGF作用前后C6腦膠質(zhì)瘤大鼠腦腫瘤組織微血管中caveolin—1和c

6、aveolin—2的分布和表達水平變化。 5、應用western blot法檢測VEGF作用前后C6腦膠質(zhì)瘤大鼠腦腫瘤組織微血管中caveolin—1和caveolin—2的蛋白表達水平變化。 結(jié)果: 1、成功建立了大鼠C6腦膠質(zhì)瘤模型。 2、分別給予劑量為0.01 ng/g、0.05 ng/g、0.1 ng/g、0.2 ng/g和0.4 ng/g的VEGF，當VEGF劑量為0.05 ng/g時，C6腦膠

7、質(zhì)瘤大鼠血腫瘤屏障通透性顯著增加。 3、給予0.05 ng/g VEGF后，C6腦膠質(zhì)瘤大鼠血腫瘤屏障通透性增加，在VEGF作用45 min時增加最顯著，以后逐漸恢復，在VEGF作用120 min時恢復到未給藥時水平。 4、C6腦膠質(zhì)瘤大鼠血腫瘤屏障BMECs中吞飲小泡的數(shù)量很少，給予0.05 ng/gVEGF作用45 min時，吞飲小泡數(shù)量明顯增加，在VEGF作用120 min時明顯減少。 5、給予0.05 n

8、g/g VEGF后，C6腦膠質(zhì)瘤大鼠腦腫瘤組織微血管中caveolin—1和caveolin—2的蛋白表達水平增加，二者均在VEGF作用45 min時達峰值，以后逐漸降低，在VEGF作用120 min時降到給藥前水平。 討論: 我們的研究證明，VEGF作用后C6腦膠質(zhì)瘤大鼠BTB的通透性顯著增加，BMECs中吞飲小泡的數(shù)量明顯增加。同時發(fā)現(xiàn)，質(zhì)膜微囊結(jié)構(gòu)蛋白caveolin—1和caveolin—2的表達水平顯著高于對照

9、組，在VEGF作用45 min時達峰值。上述結(jié)果說明，VEGF能夠通過增加吞飲小泡數(shù)量的跨細胞途徑增加BTB的通透性。 血管內(nèi)皮生長因子是首先被描述為來源于腫瘤具有很強的增加內(nèi)皮細胞通透性的細胞因子，它是目前已知作用最強的促血管生成因子。許多研究表明適當劑量的VEGF能夠有效地增加BBB和BTB的通透性。我們應用伊文氏蘭的滲透評估BTB的通透性變化時發(fā)現(xiàn)，VEGF劑量為0.05 ng/g時，C6腦膠質(zhì)瘤大鼠BTB的通透性顯著增加

10、；并且在VEGF作用45 min時達峰值，以后逐漸恢復，在VEGF作用120 min時恢復到未給藥時水平。許多研究者的研究結(jié)果與我們的結(jié)果相一致。但是關(guān)于VEGF究竟是通過細胞旁途徑還是跨細胞途徑增加BTB的通透性目前還不是很清楚。研究認為，VEGF可選擇性直接作用于血管內(nèi)皮細胞膜上的Ⅲ型酪氨酸激酶受體，通過介導形成跨細胞間隙、小泡囊狀細胞器(vesicular vacuolar organelle，VVO)和窗孔調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮細胞通透性

11、，從而增加BTB的通透性。大分子物質(zhì)可在VEGF的作用下，通過細胞質(zhì)膜微囊細胞器進行轉(zhuǎn)運。我們應用透射電鏡觀察VEGF對C6腦膠質(zhì)瘤大鼠血腫瘤屏障超微結(jié)構(gòu)的影響時發(fā)現(xiàn)，C6膠質(zhì)瘤移植大鼠血腫瘤屏障BMECs中吞飲小泡的數(shù)量很少，給予0.05 ng/g VEGF作用45min時，吞飲小泡的數(shù)量明顯增加，在VEGF作用120 min時明顯減少。 有研究證明，VEGF與血管內(nèi)皮細胞吞飲小泡和窗孔形成有關(guān)，但是其介導吞飲小泡和窗孔形成和

12、保持的機制尚未明了?？缂毎緩街饕ㄟ^細胞表面的caveolae介導的囊泡載體的內(nèi)吞過程實現(xiàn)的，特定的信號可引起caveolae的內(nèi)吞，并轉(zhuǎn)移到內(nèi)皮細胞的基膜側(cè)。Caveolin—1是形成caveolae所必需的主要結(jié)構(gòu)蛋白，在調(diào)節(jié)囊泡運輸中起重要作用，它可以通過控制信號分子的活性和定位調(diào)節(jié)囊泡的分裂、內(nèi)吞、融合和胞吐作用。為了進一步弄清VEGF增加吞飲小泡數(shù)量的機制，我們應用免疫組織化學和western blot等方法檢測了VEGF作

13、用前后caveolin—1和caveolin—2的分布和蛋白表達水平的變化。結(jié)果顯示，VEGF作用后caveolin—1和caveolin—2在C6腦膠質(zhì)瘤大鼠腦腫瘤組織微血管中的表達水平增加，二者均在VEGF作用45 min時達峰值，以后逐漸降低，在VEGF作用120 min時降到給藥前水平。由此我們認為，VEGF可能通過上調(diào)caveolin—1和caveolin—2的表達增加吞飲小泡的數(shù)量，從而增加血腫瘤屏障的通透性。 上述

14、結(jié)果證明，VEGF作用后血腫瘤屏障通透性和吞飲小泡數(shù)量增加，同時質(zhì)膜微囊結(jié)構(gòu)蛋白caveolin—1和caveolin—2的表達水平上調(diào)。我們首次在分子水平上證明，VEGF能夠通過增加吞飲小泡數(shù)量的跨細胞途徑增加血腫瘤屏障的通透性。但是，VEGF上調(diào)caveolin—1和caveolin—2的信號機制有待于進一步研究。 結(jié)論: 1、VEGF顯著增加血腫瘤屏障的通透性，同時增加血腫瘤屏障BMECs中吞飲小泡的數(shù)量。