Endotel Hücreleri İçin Önemli Bir Protein Ailesi; Vasküler Endotel Büyüme Faktörü (Vegf), Ailenin Üyeleri, Yapısı ve Sentezi = An Important Protein Family for Endothelial Cells; Vascular Endothelial Growth Factor (Vegf) Members of the Family, ....

Cumhuriyet Üniversitesi

Tıp Fakültesi

Endotel Hücreleri İçin Önemli Bir Protein Ailesi; Vasküler Endotel Büyüme Faktörü

(Vegf), Ailenin Üyeleri, Yapısı ve Sentezi

An Important Protein Family for Endothelial Cells; Vascular Endothelial Growth Factor (Vegf)

Members of the Family, Structure and Synthesis

Yusufhan YAZIR *, Süheyla GONCA**, Serdar FİLİZ**, Hakkı DALÇIK***

* Uzm. Dr., Kocaeli Üniversitesi Histoloji-Embriyoloji Anabilim Dalı, Kocaeli ** Yrd. Doç. Dr., Kocaeli Üniversitesi Histoloji-Embriyoloji Anabilim Dalı, Kocaeli *** Prof. Dr., Kocaeli Üniversitesi Histoloji-Embriyoloji Anabilim Dalı, Kocaeli

Özet

Trombosit Kaynaklı Büyüme Faktörleri Süperailesinin üyesi olan Vasküler Endotel Büyüme Faktörü ailesi, endotel hücreleri için özgüldür ve önemli etkileri vardır. Vücutta hem fizyolojik olaylarda, hem de tümör büyümesi ve yayılmasını da içeren patolojik bir çok hastalığın etiyolojisinde yer alır. Bu yüzden 1980’lerde keşfedildiğinden günümüze kadar gittikçe artan bir ilgiyle araştırılmaktadır.

Altı üyesi vardır: VEGF-A, VEGF-B, VEGF-C, VEGF-D, VEGF-E ve Plasenta büyüme faktörü. VEGF-A Human-VEGF olarak da isimlendirilir. Hatta bazı makalelerde VEGF olarak da adlandırılmaktadır. VEGF-A’nın geni kromozom 6p21.3’teki lokalizasyonda kodlanmıştır. Şu ana kadar bilinen altı adet izoformu vardır: VEGF121,VEGF145, VEGF165, VEGF183, VEGF189 ve VEGF206. VEGF-B, 167 amino asitli bir proteindir ve vasküler endotel büyüme faktörü reseptörü-1’e bağlanarak monositlerin aktivasyonu ve farklılaşmasında rol alır. VEGF-C, 388 amino asitten oluşur ve lenfanjiogenezde rol oynar. VEGF-D, 334 amino asitten oluşur ve VEGF-C gibi lenfanjiogenezde rol alır. VEGF-E’nin amino asit dizilimi ise VEGF-A ile %25 oranında aynıdır. Endotel hücrelerinin proliferasyonunu sağlar ve kan damarlarının geçirgenliğini arttırır.

VEGF vücutta birçok farklı hücrede sentezlenir: ovaryum follikülleri, korpus luteum, akciğer alveolar hücreleri, renal glomerül visseral epitel hücreleri, böbrek proksimal tübül hücreleri, adrenal korteksin tüm hücreleri, Leydig hücreleri, aktive makrofajlar, arteriolleri çevreleyen fibroblastlar, bronşiyal ve koroid pleksus epitel hücreleri, hepatositler gibi.

VEGF yapımı trombosit kaynaklı büyüme faktörü-BB, keratinosit büyüme faktörü, epidermal büyüme faktörü, tümör nekrozis faktör-α, transforming büyüme faktörü-β1 ve interlökin-β1 gibi çeşitli faktörler tarafından başlatılır. Ama bunların arasında hipoksi belki de, VEGF ve reseptörlerinin yapımını indükleyen en etkili stimuluslardan biridir.

Anahtar Kelimeler: VEGF, VEGF’ün yapısı, VEGF’ün sentezi.

Summary

Vascular endothelial growth factor family that is a member of the Platelet Derived Growth Factor Superfamily is spesific for endothelial cells and it has important effects. It is seen in both physiological events and pathological disseases including growth of tumor and its metastasis. Thus, since it has been discovered in 1980s, VGEF is being investigated with an increasing interest till today.

VEGF family has six members: VEGF-A, VEGF-B, VEGF-C, VEGF-D, VEGF-E and Placental Growth Factor. VEGF-A is also named as Human-VEGF. It is also named only "VEGF" in some articles. VEGF-A’s gene is located on chromosome 6p21.3. So far, six isoforms of VGEF-A have been known: VEGF121, VEGF145, VEGF165, VEGF183, VEGF189 ve VEGF206. VEGF-B that binds to vascular endothelial growth factor receptor-1 is a protein of 167 amino acids, and plays a role in activation and differentiation of monocytes. VEGF-C has 388 amino acids, and it plays a role in lymphangiogenesis. VEGF-D has 334 amino acid, and it also plays a role in lymphangiogenesis like VEGF-C. There is 25% homology in the amino acid level between VEGF-E and VVEGF-EGF-A. VVEGF-EGF-VEGF-E provides proliferation of endothelial cells, and increases permeability of blood vessels.

Various cells synthesize VEGF in human body such as ovarian follicles, corpus luteum, pulmonary alveolar cells, renal glomerulus visceral epithelial cells, renal proximal tubulus cells, all of adrenal cortex cells, Leydig cells, activated macrophages, fibroblasts of arterioles, bronchial and choroid plexus epithelial cells, hepatocytes.

Synthesis of VEGF is initiated by various factors like platelet derived growth factor-BB, keratinocyte growth factor, epidermal growth factor, tumor necrosis factor-α, transforming growth factor- β1 and interleukin- β1. It is important to note that , among these factors hypoxia may be the most effective stimulus that induces synthesis of VEGF and its receptors.

Key Words: VEGF, Structure of VEGF, Synthesis of VEGF.

C. Ü. Tıp Fakültesi Dergisi 26 (4):181 – 184, 2004

Endotel Hücreleri İçin Önemli Bir Protein Ailesi; Vasküler Endotel Büyüme Faktörü

Vasküler Endotel Büyüme Faktörü (VEGF),

özellikle endotel hücreleri için özgül etkilere sahip olan

multifonksiyonel bir büyüme faktörü ailesidir (1).

Endotel hücresinin proliferasyonuna, migrasyonuna ve

differensiasyonuna sebep olur (2). VEGF, hem gelişim

sırasında, hem de yetişkinde vaskülogenez ve

anjiogenez için önemli ve gereklidir (3). Bu büyüme

faktörü, özellikle damar oluşumunda kritik rol oynarken,

endotel hücrelerinin yaptığı bir çok fonksiyonda da

gerekli olduğu görülmüştür. Bunlar embriyogenez, yara

iyileşmesi, tümör büyümesi, miyokardial iskemi, oküler

neovasküler hastalıklar ve romatoid artrit gibi kronik

inflamatuar hastalıkları da kapsayan fizyolojik ve

fizyopatolojik olaylardır. Bu yüzden de son yıllarda ilgi

odağı haline gelmekte ve birçok araştırmaya konu

olmaktadır (4).

Tarihçesi

VEGF ailesi ilk keşfedildiğinde, kobay derisinde bir

vasküler sızıntı başlattığı için Vasküler Permeabilite

Faktörü olarak isimlendirilmişti (5). 1980’lerin sonunda

ise, bu aileden ilk özel anjiogenik büyüme faktörü

ayrıştırıldı ve buna vaskülotropin veya vasküler

endotelial büyüme faktörü adı verildi.

Daha sonraları da

diğerleri bu aileye eklendi (6).

Üyeleri ve Yapısı

Son yıllarda VEGF üzerine yapılan çalışmalar, bu

ailenin Trombosit Kaynaklı Büyüme Faktörleri (PDGF)

süperailesinin önemli bir üyesi olduklarını ortaya

koymuştur. Aynı zamanda VEGF ailesinin VEGF-A

(Human-VEGF), VEGF-B, VEGF-C, VEGF-D, VEGF-E ve

Plasenta büyüme faktörü (Placenta growth factor; PlGF)

adı verilen altı üyeden meydana geldiğini göstermiştir

(7-9).

VEGF’ün cDNA dizileri salgı aktivitesini düzenleyen

hidrofobik ve sekretuvar bir baş olan N-terminal

dizilerinde şifrelenmiştir (6).

VEGF-A

geni, kromozom 6p21.3’teki

lokalizasyonda kodlanmıştır. Aynı zamanda

Human-VEGF olarak bilinir. Human-VEGF-A bazı makalelerde sadece

VEGF olarak adlandırılmaktadır (7). VEGF-A’nın şu ana

kadar bilinen altı adet izoformu vardır. Bunlar VEGF

,

VEGF

, VEGF

,

VEGF

, VEGF

ve VEGF

olarak

isimlendirilmişlerdir ve isimlerindeki sayılar içerdikleri

amino asit sayılarını göstermektedir (4,10,11). Bu

izoformlardan VEGF

hariç, hepsi heparine

bağlanmaktadır. VEGF

, VEGF

ve VEGF

salgılandığında kolayca diffüze olur ve erimiş formları

sıvılarda saptanabilir. VEGF

ve VEGF

ise salgılandığı

halde hücre aracılı olarak kalır ve varlıkları testlerle

kolayca saptanamaz (4). VEGF

,

VEGF’ün orijinal

karakteristik formu olup, yaklaşık 34-46 kDa ağırlığında

homodimerik bir glikoproteindir (4,6). VEGF

,

VEGF

’in aksine hücre yüzeyindeki veya ekstrasellüler

matriksteki proteoglikanlara ve heparine bağlanan

formdur. VEGF

heparin ve heparan sülfat

proteoglikanına bağlanmayı tetikler ve arttırır (6).

VEGF-B, başlangıçta VEGF-A ile %23'ü homolog

olan bir sinyal peptitinin bölünmesinden sonra, 186

amino asitli bir protein olarak oluşur. Sonra, ekson-6'da

oluşan bir alternatif splicing ile tamamen farklı terminal

COOH- grupları içeren 167 amino asitli bir proteine

dönüşür (9). VEGF-B, vasküler endotel büyüme faktörü

reseptörü-1 (VEGFR-1)'e bağlanarak monositlerin

aktivasyonu ve farklılaşmalarında rol alır (12).

VEGF-C, VEGF-benzeri protein olarak da bilinir.

VEGF-A ile %16'sı benzeyen 388 amino asitten

oluşmuştur (9). Lenfatik damarların oluşmasında

(lenfanjiogenez) rol oynamaktadır. 2 ve

VEGFR-3'e bağlanarak vasküler ve lenfatik endoteliyal

hücrelerde mitojenik etki yapar (8,12). Yapılan bir

deneyde, transjenik farenin derisinde VEGF-C’nin fazla

salgılanmasının endotel hücre proliferasyonuna ve

lenfatik damarlarda genişlemeye neden olduğu, bununla

beraber vasküler doku oluşmadığı rapor edilmiştir (13).

VEGF-C’nin Kaposi sarkomunda önemli oranda rol aldığı

görülmüştür (14).

VEGF-D, 334 amino asitten oluşan ve VEGF-A'ya

%31 oranında aynı amino asitler içeren bir

proteindir(15). C-terminal uçlarında zengin sistein

domainleri içerir. Bu da VEGFR-2 ve VEGFR-3'e

bağlanarak VEGF-C ile benzer işlevler yapar (9,12).

VEGF-E, VEGF-A ile amino asit dizilimi %25

oranında aynı olan bir polipeptittir. Güçlü bir mitojen ve

permeabilite arttırıcı faktördür. VEGFR-1'e bağlanmayı

başaramaz ama VEGFR-2'ye seçici olarak bağlanarak

etkisini gösterir (12).

Yazır ve ark.

PlGF, VEGF ailesinin tanımlanan ilk üyesidir.

Sinyal peptitlerinin bölünmesi sırasında önce 131 amino

asite sahiptir. Daha sonra yeni amino asitlerin

eklenmesiyle VEGF-A ile %37 oranında benzeşen ve 152

amino asit içeren son şekli oluşur (9). VEGF-B gibi

VEGFR-1'e bağlanarak etki gösterir (12).

Sentezi

Endotel hücreleri için önemli bir mitojen olan ve

migrasyon etkisine sahip bu faktör, fizyolojik olarak

ovulasyondan hemen önce ovaryum folliküllerinden

salgılanarak yeni damarların oluşumunu arttırırken,

ovulasyondan sonra bu salgılama görevini korpus

luteum üstlenir. Erken implantasyon döneminde

embriyo trofoblastlarınca salgılanır (16). Embriyolojik

gelişimin ilk dönemlerinin sonuna doğru VEGF biraz

azalırken, organogenez döneminde oldukça yükselir.

Yine VEGF yetişkinde akciğer alveolar hücrelerde,

böbrek glomerüllerinde, proksimal tübüllerde ve düşük

seviyede de olsa karaciğer hepatositleri ve beyinde

gösterilmiştir (17). Ayrıca, adrenal korteksin tüm

hücrelerinde ve testiste testosteron üreten Leydig

hücrelerinde VEGF yapımına ait mRNA’ların

sentezlendiği gösterilmiştir. VEGF'ün demonstrasyonu

için yapılan immunositokimyasal çalışmalarda aktive

makrofajlarda, arteriolleri çevreleyen fibroblastlarda,

akciğer bronşiyol epitelinde, koroid pleksus epitelinde ve

renal glomerül visseral epitelinde varlığı gösterilmiştir

(6).

VEGF mRNA’sının transkripsiyonu; trombosit

kaynaklı büyüme faktörü-BB (PDGF-BB), keratinosit

büyüme faktörü (FGF-7), epidermal büyüme faktörü

(EGF), tümör nekrosis faktör-α (TNF-α), transforming

büyüme faktörü- β1 (TGF- β1) ve interlökin- β1 gibi

çeşitli faktörler tarafından başlatılır. Böylece bu

maddelerin mitojenik olmadığı, VEGF salgılanmasına yol

açarak mitojeniteyi arttırdıkları gösterilmiştir(6).

Ayrıca protein büyüme faktörlerinin haricinde,

forbol esterleri ve prostaglandin E

(PGE

) gibi bazı

küçük mediatörlerin de VEGF ekspresyonunu

düzenledikleri görülmüştür (18).

Hipoksi, belki de, VEGF ve reseptörlerinin yapımını

indükleyerek anjiogenezi başlatan en etkili

stimuluslardan biridir. Buna örnek olarak büyüyen

tümörlerin hipoksik merkezleri oluşması ve bunu

engellemek için tümör hücrelerinden VEGF ekspresyonu

ve yeni damar yapımı gösterilebilir. Yine tıkanmış kalp

damarlarına bağlı gelişen hipoksi sonrasında da VEGF

ekspresyonu artmaktadır. Hipoksinin VEGF’ü arttırma

mekanizmasının sadece bir kısmı çözülebilmiştir. VEGF

yapımı hipoksi tarafından tetiklenirken, CO tarafından da

inhibe edilmektedir (2,19). Hipoksinin yanında azalan

pH ve sitokinler ile de VEGF ekspresyonu artmaktadır

(2).

KAYNAKLAR

1. Yancopoulos GD, Davis S, Gale NW, Rudge JS, Wiegand SJ, Holash J. Vascular-specific growth factors and blood vessel formation. Nature2000; 407:242-8.

2. Bikfalvi A. Recent developments in the inhibition of angiogenesis: examples from studies on platelet factor-4 and the VEGF/VEGFR system. Biochemical Pharmacology 2004; 68:1017-21.

3. Shalaby R, Rossant J, Yamaguchi TP, Gertsenstein M, Wu X, Breitman ML, et al. Failure of blood-island formation and vasculogenesis in Flk-1 deficient mice. Nature 1995; 376:62.

4. Zachary I. Molecules in focus VEGF. Int J Biochem Cell Biol 1998; 30:1169-74.

5. Ferrara N. Role of VEGF in regulation of physiological angiogenesis. Am J Physiol Cell Physiol 2001; 280: C1358-66.

6. Thomas KA. VEGF, a potent and selective angiogenic agent. J Biol Chemistry 1996; 271:603-6.

7. Kleespies A, Guba M, Jauch KW, Bruns CJ. Vascular endothelial growth factor in esophageal cancer. J Surg Oncol 2004; 87:95-104.

8. Ferrara N, Gerber HP, Le Couter J. The biology of VEGF and its receptors. Nat Med 2003; 9:669-76.

9. Ortega N, L’faqihi F-E, Plouet J. Control of VEGF angiogenic activity by the extracellular matrix. Biol Cell 1998; 90:381-390.

10. Rosenstein JM, Krum JM. New roles for VEGF in nervous tissue-beyond blood vessels. Exp Neurol 2004; 187:246-53.

11. Ferrara N, Davis-Smyth T. The biology of VEGF. Endocrine Reviews 1997; 18:4-25.

12. Clauss M. Molecular biology of the VEGF and the VEGF receptor family. Semin Thromb Hemost 2000; 26:561-9.

Endotel Hücreleri İçin Önemli Bir Protein Ailesi; Vasküler Endotel Büyüme Faktörü

13. Jeltsch M, Kaipainen A, Joukov V, Meng X, Lakso M, Rauvala H, et al. Hyperplazia of lymphatic vessels in VEGF-C transgenic mice. Science 1997; 276:1423-25.

14. Detmar M. Tumor angiogenesis. J. Investig. Dermatol Symp Proc 2000; 5:20-3.

15. Achen MG, Stacker SA. The VEGF family; proteins which guide the development of the vasculature. Int Exp Path 1998; 79:255-265.

16. Tamanini C, De Ambrogi M. Angiogenesis in developing follicle and corpus luteum. Reprod Domest Anim 2004; 39:206-16.

17. Monacci WT, Merrill MJ, Oldfield EF. Expression of vascular permeability factor/vascular endothelial growth factor in normal rat tissues. Am J Physiol 1993; 264:C995-C1002. 18. Harada S, Nagy JA, Sullivan KA, Thomas KA, Endo N,

Rodan GA, et al. Induction of vascular endothelial growth factor expression by prostaglandin E2 and E1 in osteoblasts. J Clin Invest 1994; 93:2490-6.

19. Shweiki D, Itin A, Soffer D, Keshet E. Vascular endothelial growth factor induced by hypoxia may mediate hypoxia-initiated angiogenesis. Nature 1992; 359:843-5.

Yazışma Adresi: Dr. Yusufhan Yazır

Koü. Tıp Fak. Histoloji-Embriyoloji A.D. Sopalı İzmit-Kocaeli. İş Tel: 0 262 233 59 80 / 11 77

Cep Tel: 0 532 493 88 85 Fax: 0 262 233 54 61

E-mail: yusufhanyazir@yahoo.com