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腫瘤血管生成的調節機制

腫瘤血管的生成是腫瘤細胞和血管內皮細胞通過旁分泌和自分泌的不同形式、誘發體內多種細胞因子介導產生的瀑布式反應，這種反應能否發生取決于血管生成促進因子和血管生成抑制因子間的平衡狀態（即Hanahen等提出的調控血管平衡的開關系統）。人體內存在多種促血管生成因子，如VEGF、堿性成纖維細胞生長因子（bVEGF）、內皮抑素（endostatin）等，當二者間的平衡狀態被打破，血管生成促進因子表達或產生高于血管生成抑制因子時，腫瘤血管開始形成。

1. 內源性促血管生成物質

體內存在諸多促血管生成物質，按其生化生理特點大致可以分為肝素結合生長因子、如VEGF、FGF，非肝素結合生長因子、如轉化生長因子（TGF）、表皮細胞生長因子（EGF），炎性介導因子等（詳見表I）。其中尤以VEGF、FGF、PDGF等肝素結合類生長因子與腫瘤血管生成的關系最為密切。

表I 內源性促血管生成物質

（1） VEGF與VEGF受體

VEGF是促血管生成活性最強的生長因子，在小鼠胚胎發育期，如將VEGF基因或VEGF受體（VEGFR）基因剔除，都將因血管生成障礙而導致胚胎死亡。VEGF在腫瘤血管生成中起重要作用，許多腫瘤細胞都有VEGF的高表達。大量研究報道認為，外周血中VEGF的水平與腫瘤預后直接相關。VEGF主要通過相應的受體KDR和Flt-1發揮作用，KDR和Flt-1均為酪氨酸激酶受體（RTK），VEGF與KDR結合后主要通過MAPK信號通路促進內皮細胞增殖及血管生成。Flt-1的功能較為復雜，VEGF與其結合除能促進內皮細胞遷移外，還能活化基質金屬蛋白酶（MMPs），同時還能通過與VEGF的結合而對KDR活性起調節作用。

腫瘤細胞VEGF表達升高同腫瘤組織缺氧產生缺氧誘導因子有關，后者能上調VEGF的表達。內皮細胞增殖時VEGF受體表達增加。傳統觀念認為VEGF受體的表達是內皮細胞特異性的，但近來越來越多的研究表明，腫瘤細胞在表達分泌VEGF的同時，也可表達VEGF受體，由此產生的后果是腫瘤細胞分泌的VEGF可通過旁分泌（作用于內皮細胞）及自分泌（作用于腫瘤細胞自身的VEGF受體）途徑而促進血管的生成及腫瘤細胞的增殖。

（2） 堿性成纖維細胞生長因子（bFGF）

bFGF可通過上調內皮細胞表達和分泌膠原酶、uPA及其受體等，誘導內皮細胞的的增殖和遷移。bFGF與VEGF對促血管生成具協同效應，后者可使內皮細胞bFGF生成增多，VEGF體外促血管生成的作用及誘導纖溶酶原激活物（PA）的能力也有賴于內皮細胞產生的bFGF。臨床研究表明，許多腫瘤組織中bFGF表達升高。在腫瘤患者的尿液及血清中也可檢測到較高水平的bFGF。有人認為體液中bFGF水平是判斷腫瘤預后及是否復發的潛在指標。

（3） 其它促腫瘤血管生成因子

如表I中所列，除上述的VEGF、bFGF外，體內還有數十種內源性血管生成因子或物質不同程度地參與了促血管生成過程，如血小板衍化生長因子（PDGF）和腫瘤壞死因子（TNF-a），它們均源自單核巨噬細胞，前者能促進內皮細胞增殖趨化、參與血管外周細胞的聚集和微血管系統的發育，后者在低劑量時可作為生長因子誘發血管的生成。

最近對軸突導向分子（Axon guidance molecules）在血管再生發生發展過程中的作用日益受到重視。軸突導向的受體和配體主要可分為四個家族：神經素（Neuropilins，NRP）/semaphorins、ephrins、eobo/Slit和netrin/Unc5。如NRP可作為VEGF異構體的受體，可通過VEGF165加強對VEGF受體KDR的激活作用，可作為VEGF信號傳導通路的正性調控因子參與血管的生成，又如ephrin B2和它的受體Eph B4在動靜脈血管分化中起重要作用。最近有研究認為，Eph/ephrin的相互作用在惡性腫瘤的進展及血管再生中發揮了重要作用，可溶性Eph B4可抑制實驗動物的腫瘤生長，有可能作為新的抗血管生成靶點。

2. 內源性抑制血管生成物質

為調節血管生成的平衡，人體內除存在許多促血管生成物質外，同時也存在多種抑制血管生成的物質，其中有相當部分來自一些蛋白質的水解片斷，如來自XVIII膠原蛋白的羧基末端片斷endostatin，纖溶酶原降解片斷Angiostatin等（見表II），它們大都表現出較強的抑制血管生成活性，有的已進入臨床試驗。

表II 內源性抑制血管生成物質

因篇幅所限，下面僅對具代表性的內源性抗血管生成抑制物予以簡單介紹，更多和更詳細資料可參考相關文獻。

（1）Angiostatin（血管抑素）

Angiostatin由O’Reilly等于1994年從移植了Lewis肺癌小鼠的血清和尿樣中分離獲得，是纖維蛋白溶酶原的一個裂解片段，由腫瘤產生或活化某些蛋白酶，使纖溶酶原分解而成。在荷瘤小鼠模型中能有效抑制不同腫瘤的生長。Angiostatin抑制血管生成的機制可能主要與其下調VEGF表達、能通過與內皮細胞表面ATP合成酶a亞單位結合使內皮細胞增殖抑制、可以降低由bFGF和VEGF誘導的細胞內的蛋白激酶erk-1和erk-2的活性等。Angiostatin常用皮下注射，有效安全劑量范圍較大且尚未發現毒副作用，未表現出抗原性和細胞毒性，也無耐藥性。

（2）Endostatin（內皮抑素）

Endostatin是O’Reilly等于1997年首次在患內皮細胞瘤的小鼠血清中分離獲得的，是大分子膠原蛋白XVIII的羧基末端非膠原區片段，由183個氨基酸殘基組成，相對分子質量為20kD。其抗腫瘤血管生成作用強于angiostatin。endostatin能特異地抑制內皮細胞增生并明顯抑制腫瘤的生長和轉移。用endostatin處理牛肺動脈內皮細胞可致細胞凋亡，且可明顯減少抗凋亡蛋白bcl-2和bcl-xl的產生，但在其它非內皮細胞中則未觀察到這種作用，提示endostatin可能選擇性地引起內皮細胞凋亡。近來研究發現，endostatin也可通過與纖維母細胞生長因子競爭及通過阻止G0/G1期向S期轉變等不同途徑抑制內皮細胞增殖。endostatin除單純使用具有抗腫瘤活性外，作為一類新型抗腫瘤藥物還可以與傳統的化療、放療聯合應用，具有明顯的協同作用。目前endostatin 已在不同腫瘤中進入臨床試驗期，并在肺癌、乳腺癌中顯示出較好的療效。我國SFDA已批準重組的endostatin作為實驗性藥物上市。

（3）Alphastatin

Alphastatin是Carolyn等于2004年在對纖維蛋白原（fibrinogen）不同片斷對血管生成活性影響的分析后發現的具抑制血管生成功能的內源性物質，由24個氨基酸組成，是現階段發現的最小內源性肽段血管生成抑制物質。Alphastatin主要通過抑制內皮細胞的遷移和管狀化而發揮抑制血管生成作用，但具體的作用機制尚不清楚。Alphastatin抑制血管生成活性強，在動物實驗中，使用較低劑量即能獲得很好抗腫瘤活性（0.025mg/kg/d），有較好的潛在臨床應用前景。

（4）干擾素類（IFNg）

IFN是具較顯著抑制血管生成的細胞因子，可以下調多種腫瘤細胞的bFGF和VEGF的表達，從而抑制血管生成。IFNa和IFNg均可直接抑制人表皮微血管內皮細胞和人毛細血管內皮細胞的增殖、遷移。此外，IFNa和IFNg還能抑制由腫瘤細胞和淋巴細胞誘導的新生血管的形成。研究發現，IFNa和IFNb對bFGF表達的抑制作用具有細胞密度依賴性，而IFN的抗增殖活性作用是非細胞密度依賴性的。IFNa作為抗血管生成的抗腫瘤藥物已進入III期臨床試驗。