一血管生形成在肿瘤发生发展及转移中的作用

一、血管生（形）成在肿瘤发生、发展及转移中的作用 已知肿瘤的形成是多步、多击、渐进和复杂已知肿瘤的形成是多步、多击、渐进和复杂的过程，在此过程中血管生成起着十分重要的作的过程，在此过程中血管生成起着十分重要的作用。新生血管生成之前，瘤细胞体积多不超过用。新生血管生成之前，瘤细胞体积多不超过 2-3mm3，其所需氧和营养由细胞外基质通过弥散，其所需氧和营养由细胞外基质通过弥散渗透方式提供，但此时所得营养极其有限，肿瘤渗透方式提供，但此时所得营养极其有限，肿瘤的生长极为缓慢或不增长，可长期处于的生长极为缓慢或不增长，可长期处于 “休眠状休眠状态态 ”或原位癌状态。对人体几乎没有什么危害。或原位癌状态。对人体几乎没有什么危害。 一定条件下，由于肿瘤的旁分泌作用产生多一定条件下，由于肿瘤的旁分泌作用产生多种血管生成肽以及微环境的多种细胞因子的作用种血管生成肽以及微环境的多种细胞因子的作用，血管内皮细胞开始增殖并形成新的毛细血管。，血管内皮细胞开始增殖并形成新的毛细血管。一旦有新生血管形成，肿瘤所需氧和营养由血管一旦有新生血管形成，肿瘤所需氧和营养由血管灌注提供，肿瘤呈不可控制的生长、增殖并沿新灌注提供，肿瘤呈不可控制的生长、增殖并沿新生血管转移，对人体形成严重危害。可以认为，生血管转移，对人体形成严重危害。可以认为，如果没有足够的新生血管，就没有肿瘤的生长、如果没有足够的新生血管，就没有肿瘤的生长、发展和远处转移。发展和远处转移。 上述推断已由多位学者以动物实验加以证实上述推断已由多位学者以动物实验加以证实。 Folkman将肿瘤移植于兔角膜，在未接通角膜将肿瘤移植于兔角膜，在未接通角膜血管之前，肿瘤并不增大，一旦与血管接通，血管之前，肿瘤并不增大，一旦与血管接通， 10-15天内肿瘤体积增大天内肿瘤体积增大 100倍。说明肿瘤的生长依倍。说明肿瘤的生长依赖于血管生成。赖于血管生成。 还有实验证明，如将癌细胞或癌前病变（如还有实验证明，如将癌细胞或癌前病变（如乳腺上皮非典型增生）组织移植于兔角膜，都能乳腺上皮非典型增生）组织移植于兔角膜，都能刺激形成新生血管，而移植正常组织则无此种反刺激形成新生血管，而移植正常组织则无此种反应。说明肿瘤及癌前病变有刺激血管生成的作用应。说明肿瘤及癌前病变有刺激血管生成的作用。二、肿瘤血管生成的基本过程及其主要影响因素： 1、血管生成的基本过程：、血管生成的基本过程： 正常生理条件正常生理条件下，血管生成过程受到机体的严格控制，仅在胚下，血管生成过程受到机体的严格控制，仅在胚胎发育，损伤修复等极少数情况下开放。而肿瘤胎发育，损伤修复等极少数情况下开放。而肿瘤的血管生成失去了控制，肿瘤周围宿主原有血管的血管生成失去了控制，肿瘤周围宿主原有血管在多种促血管生成因子影响下，向肿瘤内长入芽在多种促血管生成因子影响下，向肿瘤内长入芽状分支，状分支， 其过程主要有：在瘤细胞产生多种蛋白水解其过程主要有：在瘤细胞产生多种蛋白水解酶作用下，宿主原有毛细血管基底膜被降解，血酶作用下，宿主原有毛细血管基底膜被降解，血管内皮细胞向肿瘤方向移动、增殖，随后形成管管内皮细胞向肿瘤方向移动、增殖，随后形成管状结构毛细血管芽，向肿瘤内延伸，逐渐形成血状结构毛细血管芽，向肿瘤内延伸，逐渐形成血管腔，后者还彼此融合形成血管袢，在其周围沉管腔，后者还彼此融合形成血管袢，在其周围沉积基底膜成分，并被管周细胞包绕，成为比较成积基底膜成分，并被管周细胞包绕，成为比较成熟的毛细血管，然后血流贯通。熟的毛细血管，然后血流贯通。 但是，肿瘤诱发的新生毛细血管结构异常，但是，肿瘤诱发的新生毛细血管结构异常，排列紊乱，基底膜不完整，管壁很薄癌细胞容易排列紊乱，基底膜不完整，管壁很薄癌细胞容易通透而穿入血管内。这种特殊的血管结构是肿瘤通透而穿入血管内。这种特殊的血管结构是肿瘤细胞容易进入血流细胞容易进入血流 ,发生远处转移的重要解剖基础发生远处转移的重要解剖基础。 肿瘤血管生成的全过程，受到机体神经内分肿瘤血管生成的全过程，受到机体神经内分泌等因素的影响，也受到肿瘤细胞和肿瘤基质细泌等因素的影响，也受到肿瘤细胞和肿瘤基质细胞表达的生长因子调控。胞表达的生长因子调控。 2、血管生成相关因子：、血管生成相关因子：可分为血管生成促进和抑制因子两类：可分为血管生成促进和抑制因子两类：（ 1）血管生成促进因子：）血管生成促进因子： 血管内皮细胞生长因子（血管内皮细胞生长因子（ VEGF）：它是）：它是活力最强，最具代表性的促血管生成因子，按其活力最强，最具代表性的促血管生成因子，按其所含氨基酸数目可分成所含氨基酸数目可分成 4种不同的蛋白质分子，种不同的蛋白质分子，包括包括 VEGF121、 VEGF165、 VEGF189和和 VEGF206，VEGF165是主要的存在形式。是主要的存在形式。 VEGF基因的表达基因的表达与低氧分压，多种细胞因子（与低氧分压，多种细胞因子（ EGF、 TGF-、KGF等），细胞的分化和转化有关。近有报告雌等），细胞的分化和转化有关。近有报告雌激素可诱导激素可诱导 VEGF基因表达。基因表达。 VEGF最主要的功能是促进血管内皮细胞的最主要的功能是促进血管内皮细胞的分裂，由于其受体只存在于血管内皮细胞，故对分裂，由于其受体只存在于血管内皮细胞，故对其他类型细胞，几乎无促分裂作用。其他类型细胞，几乎无促分裂作用。 VEGF的功的功能是通过其受体（能是通过其受体（ VEGFR）介导，目前已知）介导，目前已知VEGFR至少有三种，至少有三种， VGEF1、 VEGF2、 VEGF3，前二者都是酪氨酸激酶，与，前二者都是酪氨酸激酶，与 VEGF结合后可诱结合后可诱导导 11种以上的蛋白质磷酸化。缺氧在种以上的蛋白质磷酸化。缺氧在 VEGFR基基因的表达中也有重要作用。近有报告，因的表达中也有重要作用。近有报告， TGF-对对VEGFR有负调节作用。有负调节作用。 其他尚有成纤维细胞生长因子（其他尚有成纤维细胞生长因子（ FGF） 和和 、血管生成素（、血管生成素（ angiogenin）、血小板源性内）、血小板源性内皮细胞因子（皮细胞因子（ PDGF）、转化生长因子（）、转化生长因子（ TGF） 和和 、肿瘤坏死因子、肿瘤坏死因子 （ TNF-）、胸苷磷酸化酶）、胸苷磷酸化酶、肝细胞生长因子等均有促血管生成活性。、肝细胞生长因子等均有促血管生成活性。（ 2）血管生成抑制因子：）血管生成抑制因子： 已知的主要有血小板已知的主要有血小板第第 4因子（因子（ PF4）、）、 干扰素及凝血栓蛋白等。干扰素及凝血栓蛋白等。三、有关乳腺癌的血管生成抑制剂三、有关乳腺癌的血管生成抑制剂按其作用靶点的不同可分为以下几类：按其作用靶点的不同可分为以下几类：1、主要抑制血管内皮增殖及血管生成因子表达、传、主要抑制血管内皮增殖及血管生成因子表达、传 递的递的 TNP-470（ AGM-1470） 1992 抑制内皮细胞抑制内皮细胞的增殖和迁移的增殖和迁移 期临床期临床 Angiostatin 1994 尚有诱导凋亡的作用尚有诱导凋亡的作用 期临床期临床 Endostatin 1997 尚有诱导凋亡的作用尚有诱导凋亡的作用 期临床期临床 CA4P 2000 尚有诱导凋亡的作用尚有诱导凋亡的作用 期临床期临床 抗抗 VEGF单抗单抗 1999 阻断阻断 VEGF、 BFGF、 PDGF 期临床期临床 Genistein，抑制内皮细胞增殖，抑制，抑制内皮细胞增殖，抑制 VEGF、bFGF、 EGF、 TGF-、 PDGF活性活性2、抑制细胞外基质形成的、抑制细胞外基质形成的 Neovastatin 1996 抑制基质金属蛋白酶抑制基质金属蛋白酶，抑制细胞外基质降解、抑制细胞外基质降解、 期临床期临床 Marimastat（ BB2516） 1999 作用与作用与Neovastatin类似、类似、 期临床期临床 近有近有 bay12-9566， AG3340， COL-3，BMS-275291等，也已进入等，也已进入 期临床实验期临床实验3、抑制整合素等粘附因子的、抑制整合素等粘附因子的 Vitaxin（ LM609）、）、 2000 抑制内皮细抑制内皮细 胞表皮整合素、胞表皮整合素、 期临床期临床 近有抗整合素、近有抗整合素、 V3单抗，单抗， batimastat，EMDI21947等等4、非特异作用机理的、非特异作用机理的 反应停（反应停（ thalidomide），）， 2000，也有认为，也有认为有直接抑制内皮细胞增殖作用，有直接抑制内皮细胞增殖作用， 期临床期临床 另有白介素另有白介素 12， CAZ， IM862等等四、乳腺癌前病变四、乳腺癌前病变 腺上皮非典型增腺上皮非典型增生与血管生成的关系生与血管生成的关系 文献对乳腺癌与血管生成关系已有较多研究文献对乳腺癌与血管生成关系已有较多研究，而乳腺非典型增生程度与血管生成的关系，尚，而乳腺非典型增生程度与血管生成的关系，尚未见报告。重庆医科大学附属第一医院对此进行未见报告。重庆医科大学附属第一医院对此进行了初步研究。我们应用免疫组化法，以了初步研究。我们应用免疫组化法，以 F 为特为特异性血管内皮细胞标志物，对正常乳腺及良、恶异性血管内皮细胞标志物，对正常乳腺及良、恶性病变组织的血管内皮细胞进行组化染色，分别性病变组织的血管内皮细胞进行组化染色，分别以微机图象分析系统以微机图象分析系统 (CIAS)和人工计数，对微血和人工计数，对微血管内皮细胞面积管内皮细胞面积 (MEA)和微血管密度和微血管密度 (MVD)进行进行定量分析。定量分析。 发现从正常乳腺组织发现从正常乳腺组织 单纯腺上皮增生单纯腺上皮增生 轻度非典型增生轻度非典型增生 中重度非典型增生中重度非典型增生 乳乳腺癌，腺癌， MEA和和 MVD呈进行性增加，呈进行性增加， (P 0.05和和 P 0.01)，说明乳腺非典型增生至癌变过程与血管，说明乳腺非典型增生至癌变过程与血管生成呈正相关。提示非典型增生至癌变过程对血生成呈正相关。提示非典型增生至癌变过程对血管生成有明显的依赖性。管生成有明显的依赖性。 我们还探讨了上述病理过程与我们还探讨了上述病理过程与 PCNA、 P53、 C-erbB-2的关系，发现随着的关系，发现随着 MEA、 MVD的增的增加，加， PCNA、 P53和和 Cerb-2也有增加之势，二者也有增加之势，二者呈正相关。说明血管生成与不典型增生至癌变过呈正相关。说明血管生成与不典型增生至癌变过程中的细胞增殖、生长密切有关。程中的细胞增殖、生长密切有关。 理论上，如能抑制血管生成活性，应有可能理论上，如能抑制血管生成活性，应有可能阻抑乳腺非典型增生至癌变的过程，减少乳腺癌阻抑乳腺非典型增生至癌变的过程，减少乳腺癌发生的几率。这方面，我们研究了若干中药成分发生的几率。这方面，我们研究了若干中药成分，如云芝多糖、槲皮素、姜黄素、青蒿琥酯等及，如云芝多糖、槲皮素、姜黄素、青蒿琥酯等及某些中成药对甾体激素诱导的或某些中成药对甾体激素诱导的或 DMBA诱导的实诱导的实验性乳腺非典型增生的抑制作用，并探讨其机理验性乳腺非典型增生的抑制作用，并探讨其机理，发现这种抑制作用与它们对血管生成活性抑制，发现这种抑制作用与它们对血管生成活性抑制有密切关系。有密切关系。五、抗血管生成疗法治疗及预防乳腺癌的五、抗血管生成疗法治疗及预防乳腺癌的前景及存在问题前景及存在问题1、血管生成抑制剂的特点、血管生成抑制剂的特点 它是一种全身性治疗手段，与化疗相似。它是一种全身性治疗手段，与化疗相似。其作用靶点是血管内皮细胞，凡有血管的其作用靶点是血管内皮细胞，凡有血管的地方，它都有作用，而化疗药物往组织扩地方，它都有作用，而化疗药物往组织扩散时，会受到组织坏死、纤维化、组织内散时，会受到组织坏死、纤维化、组织内高压等因素影响，有时达不到有效浓度。高压等因素影响，有时达不到有效浓度。 肿瘤血管内皮细胞除增殖速度大大快于正肿瘤血管内皮细胞除增殖速度大大快于正常细胞外，其他与正常细胞相似，其基因常细胞外，其他与正常细胞相似，其基因型稳定，不易产生耐药性。而肿瘤细胞容型稳定，不易产生耐药性。而肿瘤细胞容易产生难以处理的多药耐药问题。易产生难以处理的多药耐药问题。 原发和转移性肿瘤的血管内皮细胞相同，原发和转移性肿瘤的血管内皮细胞相同，故血管生成抑制剂效果相似，而原发癌和故血管生成抑制剂效果相似，而原发癌和转移癌细胞的生物学特征可以有很大的不转移癌细胞的生物学特征可以有很大的不同，对化疗的反应各异。同，对化疗的反应各异。 肿瘤血管内皮细胞的增殖速度较正常细胞肿瘤血管内皮细胞的增殖速度较正常细胞快快 50倍左右，血管生成抑制剂对其有选择倍左右，血管生成抑制剂对其有选择性作用，对正常组织副作用较小，几无毒性作用，对正常组织副作用较小，几无毒性反应，安全性良好。而化疗药物对正常性反应，安全性良好。而化疗药物对正常细胞多有明显毒副作用。细胞多有明显毒副作用。 血管生成抑制剂与传统的手术、化疗、放血管生成抑制剂与传统的手术、化疗、放疗、内分泌治疗等配合可提高对实体瘤的疗、内分泌治疗等配合可提高对实体瘤的疗效。疗效。2、抗血管生成疗法目前存在的问题、抗血管生成疗法目前存在的问题 疗效评定标准：传统的疗效评定以肿瘤细疗效评定标准：传统的疗效评定以肿瘤细胞的变化及瘤组织大小、重量的变化为主胞的变化及瘤组织大小、重量的变化为主要指标。而抗血管生成疗法作用靶点在肿要指标。而抗血管生成疗法作用靶点在肿瘤血管内皮细胞，而非肿瘤细胞，目的是瘤血管内皮细胞，而非肿瘤细胞，目的是通过抑制肿瘤的血供达到抑瘤效果，并以通过抑制肿瘤的血供达到抑瘤效果，并以无明显毒副作用有较高的生存质量为特点无明显毒副作用有较高的生存质量为特点。 故其疗效的评估，除传统的指标外，应加入故其疗效的评估，除传统的指标外，应加入无创性技术测定血流状况，如彩色多普勒、电子无创性技术测定血流状况，如彩色多普勒、电子散射断层摄影、散射断层摄影、 MRI技术等，有助于正确评价此技术等，有助于正确评价此疗法的效果。测定血和尿中的相关血管生成因子疗法的效果。测定血和尿中的相关血管生成因子，如，如 VEGF、 bFEF等也可作为疗效参考指标。等也可作为疗效参考指标。 实验动物中显示的抑癌效果，在人体实验实验动物中显示的抑癌效果，在人体实验中往往难以达到，中往往难以达到， endostatin， angiostatin，TNP-470等均有类似情况。报告的动物实等均有类似情况。报告的动物实验很多，而人体实验很少。主要是种属差验很多，而人体实验很少。主要是种属差异还是其他因素，还有待探讨。异还是其他因素，还有待探讨。 血管生成抑制剂必须长期使用，停药后肿血管生成抑制剂必须长期