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摘要：血管内皮生长因子（VEGF）既是主要的血管形成因子，又是骨生长因子，现就VEGF在骨折愈合中与骨代谢关系的最新研究进展作一综述。
关键词：VEGF成骨细胞破骨细胞骨代谢
Doi:10.3969/j.issn.1671-8801.2014.08.052【中图分类号】R-0【文献标识码】B【文章编号】1671-8801(2014)08-0038-01
骨折愈合是一个复杂的过程，由多种生长因子、细胞因子、激素等参与。最近研究发现血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)对骨折愈合的调节起到了一定的作用。
1VEGF的结构特性
VEGF是一种具有高度生物活性的功能性糖蛋白，最早在牛垂体的腺胞中发现并提取。VEGF分子是由2个相同的多肽链通过二硫键构成的二聚体，亚基的相对分子质量为18000-24000，总蛋白的相对分子质量为34000-46000。分子表面由许多阳离子，呈强碱性，等电点高，对酸稳定。它是一种典型的外分泌型蛋白，在多肽链的N端有一段信号肽，成熟肽段第1位氨基酸是丙氨酸，C端富含碱性氨基酸。VEGF是目前已知的所有促血管生成因子中同时具备促血管增生和增强血管通透性功能的生长因子。
VEGF对淋巴管系统的影响在近期得到研究。在转染腺病毒的鼠类皮肤上，鼠VEGF诱导形成巨大的淋巴管，而应用人VEGF异构体仅影响皮肤淋巴管的扩张。
2VEGF的作用机制
2.1VEGF与成骨。在胚胎发生时骨形成与血管生成关系密切，骨生发中心位于血管化的环境中，而成骨细胞和骨细胞在新骨形成过程中总是毗邻血管内皮细胞存在，从而证明血管生成、骨再生具有协同作用的物质基础。有研究表明：内皮细胞能分泌内皮素-1（endothelin-1,ET-1）和胰岛素样生长因子（IGF-1），结合成骨细胞胞膜上存在的ET-1和IGF-1受体而刺激骨形成，同时成骨细胞又能分泌VEGF促进血管内皮细胞生长。研究发现：VEGF还可促进血管内皮细胞分泌IGF-1、ET-1，从而刺激成骨细胞的生长。这些已提示自分泌与旁分泌的相互关系。VEGF能明显提高大鼠成骨细胞活性、增强其迁移、增殖、分化并加速骨形成。
2.2VEGF与软骨内成骨。软骨内成骨是脊椎动物发育过程中骨骼纵向生长的重要机制。在软骨内骨化早期，灭活VEGF，则推迟软骨钙化。VEGF在软骨内成骨过程中协调着软骨细胞的消长、细胞外基质的改建、血管增生、骨形成间的关系。VEGF对膜内成骨方式的骨形成也有促进作用。
2.3VEGF与破骨。破骨与破骨细胞（Osteoclast,OC）的骨吸收活动相伴随，骨吸收活动是OC在骨的微环境内进行复杂分子生物学反应的过程。骨吸收首先是OC分泌酸，致使骨组织脱矿，继而通过分泌的酶将残留的有机物分解。
2.4VEGF与其它骨生长因子间的关系。
2.4.1VEGF与BMP、TGF-β的关系。形成蛋白（BMPs）属于转化生长因子β（TGF-β）基因超家族成员。作为一种信号分子，BMPs对脊椎动物作用之一就是诱导骨、软骨以及与骨骼相关的结缔组织形成。还有其它细胞因子参与骨吸收的调控，如肿瘤坏死因子（TNF）、成纤维生长因子（FGF）、肝细胞生长因子（HGF）。
2.4.2VEGF与钙调素、甲状旁腺素、前列腺素及1,25-（OH）2D3的关系。通过在蛋白质水平或转录水平的瞬间转染实验，研究激素对成骨样细胞表达VEGF的调节。结果表明：一方面，钙调素、1,25-（OH）2D3对成骨细胞的作用均可通过提高VEGF的表达来实现。另一方面，VEGF并不促进成骨细胞增殖，但可诱导该细胞的迁徙和对甲状旁腺素（PTH）依赖性cAMP的聚集以及碱性磷酸酶（ALP）活性的提高。
2.4.3血管内皮生长因子对骨折处皮肤及软组织的影响。实验证实，在皮肤创面修复及软组织的创伤修复过程中，血管内皮生长因子，起着重要作用。而众所周知骨折周围的软组织及皮肤的及时修复，为骨折愈合提供了重要的微环境作用。对骨折愈合起着促进作用。
3VEGF在骨折治疗中的前景及存在问题
临床上存在一些难治性骨折，比如老年人骨折、股骨颈骨折，胫骨中下段骨折以及合并有软组织严重损伤甚至软组织缺损的骨折等，这些骨折血供很差，难以愈合。另外，治疗中不适当的复位固定加重血供损伤，以及代谢遗传疾病使骨折发生延迟愈合乃至骨不连，此时，如能改善骨折局部的细胞增殖及血管形成，从而有利于恢复骨折部位血供。基于这一前提，使用VEGF治疗骨折为临床提供了新的途径。
目前利用生长因子治疗疾病主要有两种：一种是外源性生长因子直接作用于病变局部发挥治疗作用，另一种是利用生长因子基因转染来获得病变局部表达进行治疗。两者各具优缺点，前者方法简单、操作方便，可将VEGF直接用于骨折局部，但存在半衰期短、所需剂量大以及可能产生毒副作用等而限制临床应用；应用基因转染治疗，其优点在于持续分泌生长因子且维持一定的浓度，从而有效的促进骨折的愈合。这种促进骨折愈合的转基因疗法目前正成为骨科的研究热点。不过，虽然骨折的基因疗法初步实验结果振奋人心，展现出广阔的应用前景，但是也應该看到，影响骨折愈合的因子众多，VEGF只是其中之一，虽然理论上它可促进骨折愈合，但VEGF作为单独的作用因子对骨折愈合究竟有多大的作用还有待进一步研究，而且如何控制VEGF基因表达、何时表达，以多大强度表达目前都不得而知，另外，基因疗法的致瘤可能性也应引起实验者的关注。尽管如此，利用VEGF治疗骨折毕竟为难治性骨折的治疗提供了一种理论上可行的方法。参考文献
[1]Tischer E,Mitchell R,Harman T，etal The hunman gene for vascular endothelial growth factor Multiple protein forms are encoded through altemative exon splicing [J].J Biol Chem,1991,266(6):11947-11954
[2]Carmeliet P,COllen D.Molecular basis of angiogenesis Role of VEGF and VE-cadherin[J].Ann N Y Acad sci,2000,902:249-264
关键词：VEGF成骨细胞破骨细胞骨代谢
Doi:10.3969/j.issn.1671-8801.2014.08.052【中图分类号】R-0【文献标识码】B【文章编号】1671-8801(2014)08-0038-01
骨折愈合是一个复杂的过程，由多种生长因子、细胞因子、激素等参与。最近研究发现血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)对骨折愈合的调节起到了一定的作用。
1VEGF的结构特性
VEGF是一种具有高度生物活性的功能性糖蛋白，最早在牛垂体的腺胞中发现并提取。VEGF分子是由2个相同的多肽链通过二硫键构成的二聚体，亚基的相对分子质量为18000-24000，总蛋白的相对分子质量为34000-46000。分子表面由许多阳离子，呈强碱性，等电点高，对酸稳定。它是一种典型的外分泌型蛋白，在多肽链的N端有一段信号肽，成熟肽段第1位氨基酸是丙氨酸，C端富含碱性氨基酸。VEGF是目前已知的所有促血管生成因子中同时具备促血管增生和增强血管通透性功能的生长因子。
VEGF对淋巴管系统的影响在近期得到研究。在转染腺病毒的鼠类皮肤上，鼠VEGF诱导形成巨大的淋巴管，而应用人VEGF异构体仅影响皮肤淋巴管的扩张。
2VEGF的作用机制
2.1VEGF与成骨。在胚胎发生时骨形成与血管生成关系密切，骨生发中心位于血管化的环境中，而成骨细胞和骨细胞在新骨形成过程中总是毗邻血管内皮细胞存在，从而证明血管生成、骨再生具有协同作用的物质基础。有研究表明：内皮细胞能分泌内皮素-1（endothelin-1,ET-1）和胰岛素样生长因子（IGF-1），结合成骨细胞胞膜上存在的ET-1和IGF-1受体而刺激骨形成，同时成骨细胞又能分泌VEGF促进血管内皮细胞生长。研究发现：VEGF还可促进血管内皮细胞分泌IGF-1、ET-1，从而刺激成骨细胞的生长。这些已提示自分泌与旁分泌的相互关系。VEGF能明显提高大鼠成骨细胞活性、增强其迁移、增殖、分化并加速骨形成。
2.2VEGF与软骨内成骨。软骨内成骨是脊椎动物发育过程中骨骼纵向生长的重要机制。在软骨内骨化早期，灭活VEGF，则推迟软骨钙化。VEGF在软骨内成骨过程中协调着软骨细胞的消长、细胞外基质的改建、血管增生、骨形成间的关系。VEGF对膜内成骨方式的骨形成也有促进作用。
2.3VEGF与破骨。破骨与破骨细胞（Osteoclast,OC）的骨吸收活动相伴随，骨吸收活动是OC在骨的微环境内进行复杂分子生物学反应的过程。骨吸收首先是OC分泌酸，致使骨组织脱矿，继而通过分泌的酶将残留的有机物分解。
2.4VEGF与其它骨生长因子间的关系。
2.4.1VEGF与BMP、TGF-β的关系。形成蛋白（BMPs）属于转化生长因子β（TGF-β）基因超家族成员。作为一种信号分子，BMPs对脊椎动物作用之一就是诱导骨、软骨以及与骨骼相关的结缔组织形成。还有其它细胞因子参与骨吸收的调控，如肿瘤坏死因子（TNF）、成纤维生长因子（FGF）、肝细胞生长因子（HGF）。
2.4.2VEGF与钙调素、甲状旁腺素、前列腺素及1,25-（OH）2D3的关系。通过在蛋白质水平或转录水平的瞬间转染实验，研究激素对成骨样细胞表达VEGF的调节。结果表明：一方面，钙调素、1,25-（OH）2D3对成骨细胞的作用均可通过提高VEGF的表达来实现。另一方面，VEGF并不促进成骨细胞增殖，但可诱导该细胞的迁徙和对甲状旁腺素（PTH）依赖性cAMP的聚集以及碱性磷酸酶（ALP）活性的提高。
2.4.3血管内皮生长因子对骨折处皮肤及软组织的影响。实验证实，在皮肤创面修复及软组织的创伤修复过程中，血管内皮生长因子，起着重要作用。而众所周知骨折周围的软组织及皮肤的及时修复，为骨折愈合提供了重要的微环境作用。对骨折愈合起着促进作用。
3VEGF在骨折治疗中的前景及存在问题
临床上存在一些难治性骨折，比如老年人骨折、股骨颈骨折，胫骨中下段骨折以及合并有软组织严重损伤甚至软组织缺损的骨折等，这些骨折血供很差，难以愈合。另外，治疗中不适当的复位固定加重血供损伤，以及代谢遗传疾病使骨折发生延迟愈合乃至骨不连，此时，如能改善骨折局部的细胞增殖及血管形成，从而有利于恢复骨折部位血供。基于这一前提，使用VEGF治疗骨折为临床提供了新的途径。
目前利用生长因子治疗疾病主要有两种：一种是外源性生长因子直接作用于病变局部发挥治疗作用，另一种是利用生长因子基因转染来获得病变局部表达进行治疗。两者各具优缺点，前者方法简单、操作方便，可将VEGF直接用于骨折局部，但存在半衰期短、所需剂量大以及可能产生毒副作用等而限制临床应用；应用基因转染治疗，其优点在于持续分泌生长因子且维持一定的浓度，从而有效的促进骨折的愈合。这种促进骨折愈合的转基因疗法目前正成为骨科的研究热点。不过，虽然骨折的基因疗法初步实验结果振奋人心，展现出广阔的应用前景，但是也應该看到，影响骨折愈合的因子众多，VEGF只是其中之一，虽然理论上它可促进骨折愈合，但VEGF作为单独的作用因子对骨折愈合究竟有多大的作用还有待进一步研究，而且如何控制VEGF基因表达、何时表达，以多大强度表达目前都不得而知，另外，基因疗法的致瘤可能性也应引起实验者的关注。尽管如此，利用VEGF治疗骨折毕竟为难治性骨折的治疗提供了一种理论上可行的方法。参考文献
[1]Tischer E,Mitchell R,Harman T，etal The hunman gene for vascular endothelial growth factor Multiple protein forms are encoded through altemative exon splicing [J].J Biol Chem,1991,266(6):11947-11954
[2]Carmeliet P,COllen D.Molecular basis of angiogenesis Role of VEGF and VE-cadherin[J].Ann N Y Acad sci,2000,902:249-264