导语:
血管生成(Angiogenesis)是肿瘤生长、转移和多种血管依赖性疾病的核心驱动力,而 VEGF(血管内皮生长因子)信号通路则是这一过程最关键的调控枢纽。自 1983 年 VEGF 被首次发现以来,围绕它的研究已深刻改变了肿瘤和眼科疾病的治疗格局。本文将从背景、配体-受体系统、下游信号机制、前沿进展及临床治疗策略五个维度,系统梳理 VEGF 信号通路的逻辑脉络。
Section.01
背景
VEGF 信号通路的发现,堪称血管生物学领域的里程碑。1983 年,Dvorak 团队首次鉴定出“血管通透因子”(VPF),随后证实其与 VEGF 为同一分子。1989 年,Ferrara 成功从牛垂体滤泡细胞中分离出 VEGF,揭示了其作为内皮细胞特异性促分裂因子的核心地位[1]。
VEGF 信号的生理功能无可替代——它调控胚胎血管发育、组织修复和伤口愈合。然而,当 VEGF 信号失调时,就成为多种疾病的“帮凶”:肿瘤过度表达 VEGF 诱导新生血管获取养分,促进生长和转移;糖尿病视网膜病变、老年黄斑变性等眼科疾病中,VEGF 过度表达导致病理性血管增生,严重损害视力[1,2]。
正因如此,VEGF/VEGFR 轴已成为抗血管生成治疗的核心靶点。然而,耐药性、疗效不足和不良反应仍是当前面临的重大挑战。
Section.02
配体:
VEGF 家族的七位成员
VEGF 家族包含七种分泌型糖蛋白:VEGF-A、VEGF-B、VEGF-C、VEGF-D、VEGF-E、PlGF(胎盘生长因子)和 VEGF-F,它们通过不同的剪接异构体和糖基化修饰产生多样化的生物学功能[1,3]:
Section.03
受体系统:
VEGFR 家族与辅助受体
VEGF 受体属于受体酪氨酸激酶(RTK)家族,包含三个主要成员:VEGFR-1、VEGFR-2、VEGFR-3,以及辅助受体神经纤毛蛋白 NRP1 和 NRP2[5,6]。
1.VEGFR-2(KDR/Flk-1):核心受体
功能:血管生成的主信号受体。
结构:1356 个氨基酸,包含 7 个胞外 Ig 样结构域、跨膜域、近膜域(JMD)和分裂酪氨酸激酶域(TKD)。
关键磷酸化位点:
Y801(近膜域):解除自抑制,激活激酶活性。
Y951(激酶插入域):招募 TSAd,调控迁移。
Y1054/Y1059(活化环):激酶活性核心位点。
Y1175(C 末端):招募 PLCγ,调控增殖。
Y1214(C 末端):招募 NCK,调控迁移和通透性。
2.VEGFR-1(Flt-1)
功能:负调控诱饵受体,结合 VEGF-A/B 和 PlGF。
特点:胞内激酶活性较弱,主要通过与 VEGF-A 竞争性结合来调控配体可用性。
作用:调控单核细胞迁移、造血、血管形态发生。
3.VEGFR-3(Flt-4)
功能:淋巴管生成主调控受体。
配体:VEGF-C、VEGF-D。
表达:主要表达于淋巴管内皮细胞。
4.辅助受体:NRP1/NRP2
NRP1:增强 VEGF-A 与 VEGFR-2 的结合效率。
NRP2:协助 VEGF-C/D 激活 VEGFR-3。
Section.04
下游信号通路:
三条核心途径
当配体与受体(以 VEGFR-2 为主)结合引发二聚化及自磷酸化后,会激活复杂的下游信号级联反应,精确调控内皮细胞命运[1]。
1.PLCγ-PKC-MAPK/ERK 通路:增殖的主驱动力
VEGFR-2 磷酸化后激活 PLCγ,进而通过 PKC 和 Ras-Raf-MEK-ERK 级联反应,最终启动 DNA 合成和细胞分裂,驱动内皮细胞增殖[7]。
2.PI3K-Akt 通路:生存的保障
PI3K 活化产生 PIP3,招募并激活 Akt。Akt 通过磷酸化多种下游效应分子(如 BAD、Caspase-9)传递抗凋亡信号,确保新生内皮细胞在迁移和增殖过程中存活。
3.FAK/p38 MAPK 通路:迁移与通透性的调控
通过 Nck 和 Fyn 等衔接蛋白,VEGF 可激活 FAK 和 p38 MAPK,诱导细胞骨架重排,促进内皮细胞迁移和管腔形成。此外,在 TSAd 介导下,VEGF 激活 Src 家族激酶,磷酸化 VE-cadherin 和 β-catenin 等黏附分子,增加血管通透性——这一机制解释了 VEGF 为何最早被鉴定为“血管通透因子”[8]。
血管内皮生长因子 VEGF 的信号转导[1,5]
Section.05
前沿突破
1.调控新维度:GlycoRNA 与 VEGF 信号的“刹车”
2026 年 1 月发表于 Nature 的一项突破性研究揭示了一个全新调控层:细胞表面 RNA(csRNA,特别是 glycoRNA)与硫酸乙酰肝素形成的复合物,可作为 VEGF-A 信号的负调控因子。
研究发现,VEGF-A₁₆₅ 的肝素结合结构域可直接结合细胞表面 RNA,该相互作用抑制了硫酸乙酰肝素介导的 ERK 信号激活。当破坏 VEGF-A 与 RNA 的结合后,ERK 信号增强,导致血管过度发育。这一发现为理解 VEGF 信号的选择性调控提供了全新视角,也提示 RNA 代谢可能成为血管生成调控的新靶点[9]。
2.双靶向策略:Tie2 激活 + VEGF 中和的协同效应
2026 年 6 月发表于 Journal of Translational Medicine 的研究报道了一种新型 Tie2×VEGF 双特异性抗体融合蛋白 MT-103。
传统策略通过抑制 Ang2 间接激活 Tie2 受体以稳定血管,但疗效不足。MT-103 通过直接激活 Tie2 同时中和 VEGF,实现血管稳定与抗新生血管的双重效果。在激光诱导脉络膜新生血管模型中,MT-103 比阿柏西普(Aflibercept)减少新生血管面积 14%;在氧诱导视网膜病变模型中,抑制血管渗漏能力比 Ang2×VEGF 双特异性抗体高 20%。此外,MT-103 增强了周细胞覆盖,血管稳定性更好[10]。
3.缺氧重塑信号网络:ADAMTS2/3 的调控新发现
缺氧是 VEGF 表达的经典启动信号。2026 年的一项研究进一步揭示:缺氧可大幅放大 VEGF 对 ADAMTS2 和 ADAMTS3(细胞外基质重塑相关金属蛋白酶)的转录诱导,分别达约 19 倍和约 46 倍。JNK、MAPK/ERK、p38 和 PI3K 通路均参与其中,提示缺氧条件下 VEGF 信号网络发生全局性重编程,为理解缺氧驱动的血管病变提供了新靶点[11]。
4.VEGF 信号跨界调控干细胞多能性
2026 年 Nature Communications 发表重磅研究,揭示内源性 VEGF 信号在人类胚胎干细胞(hESCs)中发挥全新功能:首次证明 VEGF 信号不仅是血管调控因子,更是干细胞命运决定的“守门人”。VEGF 信号在始发态hESCs 中特异性激活,在原状态中静默,通过抑制 BMP 通路和激活 NANOG 表达,维持 hESCs 的自我更新并阻止滋养层分化[12]。
Section.06
临床治疗策略与药物[13,14]
1.抗 VEGF 药物
基于对 VEGF 通路的深入理解,临床已开发出多种靶向药物。根据靶点位置,VEGF 靶向药物可分为两大类[2]。
第一类:靶向胞外配体/受体相互作用的大分子药物。
单克隆抗体:贝伐珠单抗(2004 年获批结直肠癌)、雷珠单抗(眼科 AMD/DR)——特异性结合 VEGF-A。
受体-Fc 融合蛋白(VEGF Trap):阿柏西普、康柏西普——作为“陷阱”捕获多种 VEGF 形式,亲和力更高。
第二类:靶向胞内酪氨酸激酶结构域的小分子 TKI。
替沃扎尼(Tivozanib)、阿昔替尼(Axitinib)获批用于肾细胞癌。
小分子 TKI 可口服,但特异性较低,全身副作用(如高血压)更显著。
2.临床应用与局限
抗 VEGF 药物已彻底改变肿瘤和眼科疾病的治疗。然而,挑战依然严峻:
1. 约 30% 患者对抗 VEGF 治疗无显著视力改善。
2. 耐药性问题:肿瘤可通过激活旁路促血管生成通路(FGF、PDGF 等)逃逸 VEGF 阻断。
3. 给药方式:眼科大分子药物需反复玻璃体腔注射,影响患者依从性。
3.新兴方向
1. 小分子和多肽:新型纳米抗体、肽模拟物和适配体正在开发中,旨在克服大分子的给药障碍并提高组织穿透性。
2. 放射性药物:靶向 VEGF/VEGFR 的放射性分子探针可无创检测肿瘤中 VEGFR 表达水平,辅助抗血管生成治疗的决策和疗效评估。
3. 联合治疗:抗 VEGF 联合放疗、化疗或其他靶向药物正在探索中,旨在拓宽“血管正常化窗口”以增效。
📚 参考文献
1.Signal Transduct Target Ther. 2025;10(1):170.2.Pharmaceuticals. 2024;17(7):959.3.Blood Cells Mol Dis. 2007;38(3):258-268.4.Nat Commun. 2026 May 15;17(1):4380.5.Cell. 2019;176(6):1248-1264.6.Ophthalmol Ther. 2024;13(7):1857-1875.7.Front Oncol. 2023;13:1231875.8.Sci Rep. 2018 Feb 7;8(1):2550.9.Nature. 2026;651(8106):808-818.10.J Transl Med. 2026;24(1):872.11.Tissue Cell. 2026;103:103636.12.Nat Commun. 2026;17(1):3873.13.Pharmacol Ther. 2025;276:108934.14.Biochim Biophys Acta Rev Cancer. 2024;1879(2):189079.
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Tivozanib是 VEGFR1、VEGFR2 和 VEGFR3 的抑制剂, IC50 分别为 30 nM、6.5 nM 和 15 nM. 它还能够抑制 PDGFR 和 c-Kit.
A770204
VEGFR
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Axitinib是一种多靶点酪氨酸激酶抑制剂, 对VEGFR1、VEGFR2、VEGFR3和PDGFRβ的IC50值分别为0.1 nM、0.2 nM、0.1-0.3 nM和1.6 nM.
A226761
VEGFR
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Ramucirumab是一种人源化IgG1单克隆抗体, 通过与VEGFR-2结合来阻止其与配体结合. Ramucirumab具有用于胃癌、肝癌和结直肠癌研究的潜力.
A1174427
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Sunitinib (SU 11248) 是一种多靶点受体酪氨酸激酶抑制剂, 对 VEGFR2 和 PDGFRβ 的 IC50 值分别为 80 nM 和 2 nM. 作为一种 ATP 竞争性抑制剂, 舒尼替尼有效抑制 Ire1α 的自磷酸化, 从而阻止 RNase 激活.
A157426
VEGFR2
Ponatinib
Ponatinib (AP24534) 是一种口服活性的多靶点激酶抑制剂, 对 Abl 的 IC50 为 0.37 nM, 对 PDGFRα 为 1.1 nM, 对 VEGFR2 为 1.5 nM, 对 FGFR1 为 2.2 nM, 对 Src 为 5.4 nM.
A485520
VEGFR2
Sorafenib
Sorafenib是一种多靶点激酶抑制剂, 能够抑制 Raf-1 和 B-RAF(IC50 分别为 6 和 22 µM), 以及受体酪氨酸激酶 VEGFR2、VEGFR3、PDGFRβ、FLT3 和 c-Kit(IC50 分别为 90、15、20、57 和 58 nM).
A316727
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A256460
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A537026
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