肿瘤血管生成与肿瘤治疗.ppt

1、 肿瘤血管生成肿瘤血管生成 和肿瘤治疗和肿瘤治疗 高海霞高海霞 （d201102051d201102051） 郭郭 颖颖 （d201102053d201102053） 张云芳张云芳 （d20110205d201102054 4） 主要内容：主要内容： 肿瘤血管生成机制肿瘤血管生成机制 肿瘤血管生成相关的因子肿瘤血管生成相关的因子 抗血管生成的肿瘤治疗方案抗血管生成的肿瘤治疗方案 肿瘤血管生成机制肿瘤血管生成机制 肿瘤与血管生成的关系肿瘤与血管生成的关系 肿瘤血管形成过程及生成方式肿瘤血管形成过程及生成方式 肿瘤微环境与肿瘤血管新生肿瘤微环境与肿瘤血管新生 肿瘤血管生成中的主要信号通路肿瘤血管生

2、成中的主要信号通路 肿瘤的血管依赖性理论的提出肿瘤的血管依赖性理论的提出 最初描述血管生成最初描述血管生成 by dr john hunterby dr john hunter 17871787 一些德国病理学家观察到部分一些德国病理学家观察到部分人类肿瘤高度血管化人类肿瘤高度血管化, , 从从 而提出而提出新生血管可能在肿瘤进展中重要致病作用新生血管可能在肿瘤进展中重要致病作用1 1 18001800 里程碑的发表里程碑的发表: judah folkman : judah folkman 提出提出 肿瘤生长是血管生成依赖的肿瘤生长是血管生成依赖的 19711971 肿瘤与血管生成的关系肿瘤与

3、血管生成的关系 n肿瘤中的血管生成是肿瘤生肿瘤中的血管生成是肿瘤生 长转移中最基本的因素。长转移中最基本的因素。 肿瘤血管承担血液与组织间氧、营肿瘤血管承担血液与组织间氧、营 养必需物质、代谢产物和能量信息养必需物质、代谢产物和能量信息 交换的功能。交换的功能。 肿瘤血管参与一系列反馈调节。肿瘤血管参与一系列反馈调节。 实体瘤大多起始于肿瘤血管生成，实体瘤大多起始于肿瘤血管生成， 间质细胞分泌的细胞因子启动肿瘤间质细胞分泌的细胞因子启动肿瘤 新生血管的编码，从早期的异常增新生血管的编码，从早期的异常增 生开始，逐步进展为肿瘤，并进一生开始，逐步进展为肿瘤，并进一 步发生转移。步发生转移。 肿瘤

4、内部血管的形成对肿瘤的生长具有重要作用。肿瘤血管 为肿瘤组织提供新陈代谢所必需的氧气和营养，从而使肿瘤得 以迅速的生长并同时为肿瘤的远端转移提供转运。 血管生成是肿瘤生长转移中最基本的因素血管生成是肿瘤生长转移中最基本的因素 肿瘤无血供，仅靠弥散肿瘤无血供，仅靠弥散 获取营养时，体积不超获取营养时，体积不超 过过2mm2mm3 3，处于静息期，处于静息期 肿瘤细胞分泌大量肿瘤细胞分泌大量 vegfvegf，促使供应肿，促使供应肿 瘤的血管生成瘤的血管生成 拥有血供的肿瘤迅拥有血供的肿瘤迅 速生长并可发生侵速生长并可发生侵 袭、转移袭、转移 肿瘤血管生成肿瘤血管生成 血管生成血管生成（ angi

5、ogenesis ）是指在 原有血管的基础上，内皮细胞以发芽 的模式形成新血管的过程。这个过程 包括了原始血管网扩张，形成动脉 静脉和毛细血管周细胞和平滑肌细胞 环绕形成完整的新生血管。 肿瘤血管生成的基本过程肿瘤血管生成的基本过程 血管部位细胞外基质改变、基底膜血管部位细胞外基质改变、基底膜 降解，内皮细胞芽生、增殖和迁移；降解，内皮细胞芽生、增殖和迁移； 新生内皮细胞索形成管状毛细血管新生内皮细胞索形成管状毛细血管 襻及管腔；襻及管腔； 新生血管管腔的贯通。新生血管管腔的贯通。 血管生成因子的产生过多使之与血管生成因子的产生过多使之与 抑制因子失衡，导致内皮细胞激活抑制因子失衡，导致内皮细

6、胞激活 ，产生血管生成表型；，产生血管生成表型； 肿瘤血管生成的方式肿瘤血管生成的方式 出芽式血管生成出芽式血管生成（sprouting angiogenesis, sa） 套叠式血管生成（套叠式血管生成（intussusceptive angiogenesisintussusceptive angiogenesis，iaia） 成血管细胞募集成血管细胞募集 镶嵌体血管镶嵌体血管 血管选定（血管选定（vessel cooptionvessel cooption，vcvc） 血管生成拟态（血管生成拟态（vasculogenic mimicryvasculogenic mimicry，vmvm）

7、肿瘤血管生成的方式肿瘤血管生成的方式 出芽式血管生成（出芽式血管生成（sprouting angiogenesis, sasprouting angiogenesis, sa） iaia是通过间质柱状结构插入已有血管的内腔，导致原有血是通过间质柱状结构插入已有血管的内腔，导致原有血 管腔的分割和新生血管的形成。管腔的分割和新生血管的形成。 sa是指肿瘤血管起源于已存在的内 皮细胞，通过出芽的方式形成新的 肿瘤性毛细血管。sa是最早被认识 的肿瘤血管形成方式，其主要步骤 包括血管内皮细胞的增殖、迁移及 管状血管结构的形成。 套叠式血管生成（套叠式血管生成（intussusceptive angi

8、ogenesisintussusceptive angiogenesis，iaia） 成血管细胞募集成血管细胞募集 成血管细胞募集：是肿瘤组织分泌的促成血管细胞募集：是肿瘤组织分泌的促 血管生成因子动员骨髓中的循环内皮前血管生成因子动员骨髓中的循环内皮前 体细胞（体细胞（circulating endothelial circulating endothelial precursors, cepprecursors, cep），并且引导他们到），并且引导他们到 达肿瘤局部直接参与肿瘤血管的形成。达肿瘤局部直接参与肿瘤血管的形成。 cepcep的动员与募集主要通过的动员与募集主要通过vegf-

9、avegf- a和和 ang- 1ang- 1动力学刺激信号系统完成。动力学刺激信号系统完成。 血管选定（vessel cooption，vc）发 生在大脑和肺等富含血管组织的肿瘤， 可以通过血管选定的方式形成血管。 肿瘤细胞能够嵌入肿瘤的血管壁，以便活化的自然杀 伤细胞穿透并进入肿瘤组织内部。最近，chang等详细 地描述了这种现象，并称之为镶嵌体血管（mosaic blood vessels，mbv） 肿瘤血管生成的方式肿瘤血管生成的方式 血管选定血管选定 镶嵌体血管镶嵌体血管 血管生成拟态（血管生成拟态（vasculogenic mimicryvasculogenic mimicry，v

10、mvm） 。 此概念是由maniotis等在1999年提出的。 肿瘤血管生成中主要要信号通路肿瘤血管生成中主要要信号通路 肿瘤血管生成中主要要信号通路肿瘤血管生成中主要要信号通路 vegf-vegfrvegf-vegfr信号传导系统信号传导系统 vegf能迅速刺激酪氨酸磷酸化 并通过激活rasrafmek erk和p13激酶途径，使转录因 子激活或降解其mrna使蛋白失 活，从而表达其活性。 vegfrl还可以激活肿瘤的进展和转移。 vegfr2可促进原有血管基础上的有丝分 裂，增加血管通透性，并在诱导血管生 成等一系列活动中起首要作用。 vegfr3为是原发或继发恶性肿瘤淋巴内 皮细胞的特异

11、性标记物。 肿瘤血管生成中主要要信号通路肿瘤血管生成中主要要信号通路 dll4-notchdll4-notch信号传导系统信号传导系统 notch信号系统能增强血管稳定性， 并通过降低大动脉内皮细胞对局部血 管生长因子(如vegf)的应答增加大动 脉内径。 在胚胎发育中dll4一notch系统的 缺失可导致胚胎的死亡。 血管内皮细胞的notchl受体与dll4 配体结合后，发生级联放大反应， 抑制细胞活化，防止过多的端细胞 形成血管突起。 ang-tie-2ang-tie-2信号传导系统信号传导系统 tie-2tie-2是是ang-1ang-1的唯一受体，的唯一受体，ang-lang-l结结

12、合合tie-2tie-2后可引起酪氨酸磷酸化，然后后可引起酪氨酸磷酸化，然后 通过一系列信号传导途径增强内皮细胞通过一系列信号传导途径增强内皮细胞 存活率、细胞间的稳定性以及毛细血管存活率、细胞间的稳定性以及毛细血管 的形成，抑制毛细血管通透性。的形成，抑制毛细血管通透性。 当环境中vegf浓度升高时，ang一2 促进新生血管萌芽；当环境中vegf 浓度降低时，ang一2使血管退化。 ang-2和tie-1可下调ang-1介导的 tie-2信号传导，ang的作用还进一 步被vegf-a和整合素调整。 肿瘤微环境就是指在肿瘤在生长过程中，由肿瘤细胞，内皮 细胞，细胞外基质，免疫细胞，成纤维细胞相

13、互作用形成的 肿瘤细胞生长的特殊环境，这一环境具有肿瘤组织雪供不足 ，间质压力高，营养相对缺乏等特点。 血管内皮细胞 在微环境中基因表达被修饰向有利于血管生成方向发展 细胞外间质 细胞外间质成份促进血管内皮细胞存活，增殖或小血管 形成 间质降解释放一系列促血管生成因子，目前发现的最有 效的是vegf 间质相关蛋白酶，如mmp9可通过释放vegf促进血管生成 免疫细胞：诱导内皮细胞表达vegf-a，促进血管生成 成纤维细胞：诱导内皮细胞表达vegf-a，促进血管生成 肿瘤微环境与肿瘤血管新生肿瘤微环境与肿瘤血管新生 二二血管生成调节因子血管生成调节因子 正常血管系统的动态平正常血管系统的动态平

14、衡是靠血管调节因子共同衡是靠血管调节因子共同 作用而维持，调节血管生作用而维持，调节血管生 成的因子有两类，即血管成的因子有两类，即血管 生成激活因子和抑制因子生成激活因子和抑制因子 。当二者之间的平衡被打。当二者之间的平衡被打 破时，就会启动血管生成破时，就会启动血管生成 或血管退化。或血管退化。 angiostatin endostatin thrombospondin-1 vegf bfgf pdgf 在疾病情况下比如肿瘤，血管生在疾病情况下比如肿瘤，血管生 成促进因子作用更强，就表现为成促进因子作用更强，就表现为 新生血管生成。新生血管生成。 内源性促抗血管生成因子内源性促抗血管生成因

15、子 vegf bfgf pigf pdgf tgf-a/b tnf-a il-8 hgf angiogenin il-3 proliferin leptin g-csf interferons a/b angiostatin endostatin vasostatin canstatin tumstatin platelet factor-4 thrombospodin-1 il-12 16 kd prolactin fragment il-18 ip-10 53 kd antithrombin iii stimulators inhibitors 血管内皮生长因子（血管内皮生长因子（ vas

16、cular endothelial growth vascular endothelial growth factor, vegffactor, vegf）又称血管通透）又称血管通透 性因子性因子( (vascular vascular permeability factor,vpf permeability factor,vpf ) )， 为分子量为分子量34-45kd34-45kd的同源二聚体的同源二聚体 糖蛋白。糖蛋白。 血管内皮生长因子血管内皮生长因子 (vegf )(vegf ) 近年又发现其他一些与 vegf功能相似、结构上有一 定同源性的多肽因子，包括 胎盘生长因子(placen

17、tor growth factor，pigf)， vegf-b(vegf相关因子， vegf-related factor， vrf)，vegf-c(vegf相关蛋 白，vegf-related protein ，vrp)，以及vegf-dfigf 和vegf-e等成员，它们共同 构成vegf家族。 vegf家族是目前研究最深 入的血管生长因子家族, 能够 特异性地刺激血管内皮细胞的 增殖和血管生成, 增加血管通 透性。 vegf 家族与肺癌、甲 状腺癌、乳腺癌、血管瘤和中 枢神经系统肿瘤等多种肿瘤的 生长、转移、病理分级和预后 等密切相关。 vegfvegf主要由血管周围主要由血管周围 的细

18、胞产生，并通过旁分泌的细胞产生，并通过旁分泌 机制作用于内皮细胞，在促机制作用于内皮细胞，在促 进血管形成、抑制内皮细胞进血管形成、抑制内皮细胞 的凋亡及提高血管通透性等的凋亡及提高血管通透性等 方面发挥重要作用。方面发挥重要作用。 vegfvegf 诱导形成的肿瘤血管是异常诱导形成的肿瘤血管是异常 的，在许多肿瘤中过度表达的，在许多肿瘤中过度表达 ，刺激肿瘤血管形成，使血，刺激肿瘤血管形成，使血 管易漏扭曲，不成熟。管易漏扭曲，不成熟。 vegfvegf只有与其特异性受体结合后才能只有与其特异性受体结合后才能 发挥生物学功能。目前，已鉴定并克隆出发挥生物学功能。目前，已鉴定并克隆出 3 3种

19、受体，即种受体，即vegfvegf受体受体l l (vegfr-1 (vegfr-1，又称，又称 flt-1)flt-1)、vegfvegf受体受体2 2 (vegfr-2 (vegfr-2，又称，又称flk-flk- 1 1或或kdr)kdr)及及vegfvegf受体受体3 3 (vegfr-3 (vegfr-3又称又称flt-flt- 4), 4), 均均属酪氨酸激酶受体，称为属酪氨酸激酶受体，称为fltflt家族家族 。前两种受体一般只表达于血管内皮细胞。前两种受体一般只表达于血管内皮细胞 表面，但偶尔在其它类型细胞，如肿瘤细表面，但偶尔在其它类型细胞，如肿瘤细 胞中也有表达。胞中也有表

20、达。 vegfvegf参与肿瘤生长的整个过程参与肿瘤生长的整个过程 vegfvegf vegfvegf bfgf tgfb-1 vegfvegf bfgf tgfb-1 pigf vegfvegf bfgf tgfb-1 pigf pd-ecgf vegfvegf bfgf tgfb-1 pigf pd-ecgf pleiotrophin vegf参与肿瘤生长的整个过程，出现于整个肿瘤生命周期中，即使随着时间延伸 ，可能出现第二条通路，vegf仍处于过度表达状态，仍然是最重要的血管生长因 子。 内皮细胞抑制素内皮细胞抑制素(endostatin)(endostatin) endostatin最

21、先由folkman实验 室的michael s. oreilly博士于 1997年发现，论文发表在世界 著名的细胞杂志上。 内皮细胞抑制素内皮细胞抑制素(endostatin)(endostatin) 内皮抑素 es 最初是从鼠的 成血管细胞瘤株培养液中分离 提纯得到的一种在动物体内天 然存在的蛋白。 内皮抑素 es 是由细胞外 基质成分胶原 的羧基末 端水解而来，含有184个氨基 酸，分子量为20 kd。 es可以抑制内皮细胞的增殖和迁移，并 诱导内皮细胞凋亡。 内皮细胞抑制素主要的抗血管生成活 性是通过抑制内皮细胞迁移实现的：它可 与内皮细胞表面的51整联蛋白结合，抑 制fak的激活,进一

22、步影响其下游erklp38 mapk的活化，从而抑制细胞的迁移、影响 细胞的存活。 三三抗血管生成的肿瘤疗法抗血管生成的肿瘤疗法 血管生成是肿瘤发生发展的重要因素，血管生成是肿瘤发生发展的重要因素， 新生血管不仅为病理组织提供养分新生血管不仅为病理组织提供养分 ，保证其生长增殖，同时使得肿瘤细胞与个体的血液循环系统直接相通，是恶，保证其生长增殖，同时使得肿瘤细胞与个体的血液循环系统直接相通，是恶 性肿瘤发生远处转移播散的必要条件。因此抗肿瘤血管生成的研究成为医学工性肿瘤发生远处转移播散的必要条件。因此抗肿瘤血管生成的研究成为医学工 作者研究肿瘤的非常重要的方面。作者研究肿瘤的非常重要的方面。

23、细胞癌变小肿瘤 分泌生长因子 诱发新生血管 血管 新生血管向肿瘤供养 血管 肿瘤生长 肿瘤休眠 血管 癌细胞通过血管扩散 “抗血管生成疗法”示意图 （1）抗vegf的作用的作用 （2）血管生成抑制剂血管生成抑制剂endostatin(es) 抗血管生成治疗的策略 通过抑制促进因子的表达或者外援性补充抑制因子等方法改变血管生成促进因子和 抑制因子之间的相对平衡，来阻断血管生成。 直接针对各种血管生长因子抗体或药物。 针对生长因子受体的药物，阻断细胞内的信号传导通路。 针对血管内皮细胞的药物，抑制内皮细胞的增值和迁移。 基质金属蛋白酶抑制剂，阻止基底膜以及细胞外基质的降解。 其他，比如抗粘附分子抗

24、体抗整合素 v3 等 （1）抗vegf的作用的作用 1. 抑制vegf可导 致现存微血管结 构退化 在临床前模型中 vegf抑制剂治疗1天: 腔管关闭，部分血管 血流减少，内皮细胞 凋亡 （a） 治疗前荧光检测可见肿瘤内血管生成 （b） 治疗1天后，腔管关闭，部分血管血流减少 2.抑制vegf可使存活的肿瘤血管系统正常化 在肿瘤中，vegf的高水平可导致血管渗透性过高、组织间 压增高，导致传统抗肿瘤治疗疗效受限vegf抑制可以降低 血管渗透性和肿瘤组织间压，使残留肿瘤血管系统的细胞内 间隙及空洞和芽生减少，周皮细胞连接更加紧密，血管形状 更加规则。 3.抑制vegf可抑制新血管系统形成 在小鼠

25、模型中，植入肿瘤细胞及抗vegf 治疗后血管再生情况 对照组 抗vegf治疗 植入前 1天后 6天后 9天后 植入前 1天后 6天后 9天后 （2）血管生成抑制剂血管生成抑制剂 endostatin(es) 内皮抑素 endostatin 的抑瘤试验 这是动物试验的大体观，将肿瘤细胞接种在小鼠皮下后，对照组用生理盐水处理，肿 瘤迅速长大，表面有溃烂，试验组用endostatin治疗，肿瘤生长几乎被完全抑制，显示 了良好的抑瘤效果。 内皮抑素的作用机理内皮抑素的作用机理 (一一) endostatin 能作用于 vegf 的受体 kdr/flk-1，阻止 vegf与内皮细胞 结合，直接阻断 vegf 的作用，发挥抗血管生成作用。 endostatin动物试验良好的抑瘤效果公布以后， 引起了世界的轰动，世界上众多实验室和制药公 司投入到endostatin的研究中，使得endostatin成 为目前研究的最深入的内源性血管生成抑制剂， 内皮抑制素的大致做用机理有以下几点： 内皮抑素的作用机理内皮抑素的作用机理 (二二) 基质金属蛋白酶 mmp-2 在血管生成中发挥