肿瘤淋巴管生成的分子调控机制

肿瘤淋巴管生成的分子调控机制

肿瘤转移和扩散是影响肿瘤预后的重要因素。血行转移和淋巴转移是肿瘤细胞转移扩散的重要方式。与血管相比,淋巴管结构具有不连续的基底膜,内皮细胞间缺乏紧密连接,因此肿瘤细胞更容易沿淋巴管扩散,形成淋巴结转移。肿瘤血管生成在肿瘤生长和转移扩散中所起的作用已经得到证实。近年来,随着一些特异的淋巴管内皮细胞标志如血管内皮生长因子受体-3(vascularendothelialgrowthfactorreceptor-3,VEGFR-3)、Podoplanin、淋巴管内皮细胞透明质酸受体-1(lymphaticvesselendothelialhyaluronanreceptor-1,LYVE-1)和Prox1的发现,加之淋巴管内皮细胞分离和标记显示技术的改进,肿瘤淋巴管生成在肿瘤淋巴转移过程的作用逐渐受到重视,肿瘤淋巴管生成也逐渐成为研究的热点。1肿瘤组织内部淋巴管密度与预后的关系动物实验发现,在淋巴管生成因子的作用下,肿瘤组织内部有淋巴管新生,并与肿瘤淋巴结转移相关。但在人类肿瘤中却发现,肿瘤组织内部虽然存在着增殖核抗原染色阳性的淋巴管,但这些淋巴管仅由2~3个淋巴管内皮细胞组成,管腔小,不规则,并且大多塌陷,因此并不一定具有功能。这可能是由于肿瘤组织中癌细胞迅速分裂增生,间质静水压增高,使得新生的淋巴管管腔闭塞。另外,肿瘤细胞侵袭生长也会对淋巴管产生破坏作用。尽管肿瘤组织内部淋巴管可能是功能缺陷的,但肿瘤组织内部增多的淋巴管却增加了肿瘤细胞淋巴转移的概率,肿瘤组织内部淋巴管密度(intratumorallymphaticvesselsdensity,ILVD)与患者淋巴结转移和不良预后相关。Maula等应用LYVE-1对97例头颈部鳞状细胞癌标记淋巴管研究发现,ILVD还会增加患者局部复发的危险。另外Sipos等对胰腺内分泌肿瘤研究发现,ILVD在某些具有侵袭血管或转移特性的肿瘤类型中增加。这表明肿瘤内部淋巴管不仅与淋巴结转移、局部复发和不良预后有关,还可能与肿瘤恶性演进有关。因此,ILVD可以作为预测患者发生淋巴结转移危险性以及判断预后的指标。目前大多数研究认为,肿瘤组织周围淋巴管是为肿瘤细胞提供浸润和转移的直接通道,在肿瘤转移过程中发挥了更重要的作用,并与患者不良预后有关。Padera等应用染色吸收试验证实,肿瘤组织中有功能的淋巴管多数位于肿瘤组织周围区域。与肿瘤组织内部塌陷和扁平的淋巴管相比,肿瘤组织周围淋巴管管腔扩大,紊乱扭曲,管腔内可见癌栓。Xiong等研究发现,ⅠA1~ⅡA期宫颈鳞癌组织中D2-40标记的淋巴管主要位于肿瘤组织周围,肿瘤组织周围淋巴管密度(peritumorallymphaticvesselsdensity,PLVD)与淋巴管浸润相关,并与肿瘤复发和无病生存率相关。2肿瘤组织新生淋巴管生成肿瘤淋巴管生成的机制十分复杂,目前尚无定论。骨髓内皮祖细胞是来源于循环内皮细胞系统的一个亚群,表达CD34和VEGFR-2。在诸如肿瘤的病理情况下,机体循环中内皮祖细胞的数量会增加,并可渗入血管内皮细胞之间与其融合,参与肿瘤的血管生成。Salven等研究发现,部分内皮祖细胞在表达CD34和VEGFR-2的同时还表达淋巴管内皮标志VEGFR-3。因此推测,这部分细胞可能为淋巴管内皮细胞祖细胞,并以上述肿瘤血管生成的方式参与肿瘤淋巴管生成。但目前多数研究认为,肿瘤组织新生淋巴管是由组织中既存的淋巴管以“出芽”方式形成的。He等通过比较骨髓内皮祖细胞和组织既存淋巴管对肿瘤淋巴管生成所起作用时发现,在肿瘤淋巴管生成的过程中,新生的淋巴管主要来源于组织中既存的淋巴管,骨髓内皮祖细胞的作用很小。另有研究发现,机体巨噬细胞不仅可以刺激组织中既存的淋巴管内皮细胞分裂增生,而且还可以进入组织间质中,直接转化为淋巴管内皮细胞簇并与组织中既存的淋巴管相连接。这就揭示某些细胞可以通过转化的方式转变为淋巴管内皮细胞,进而形成新生淋巴管。至于肿瘤细胞能否以这种方式形成新生淋巴管,目前还没有相关研究。3直接或间接参肿瘤淋巴管生成调控机制十分复杂,许多因子都直接或间接参与了这一过程。目前大多数研究认为,VEGF-C和VEGF-D是肿瘤淋巴管生成最重要的调控因子。3.1vegf-c或vegf-d对vegf-d在肿瘤淋巴管生成中的调控作用VEGF-C或VEGF-D与其位于淋巴管内皮细胞上的酪氨酸激酶受体VEGFR-3结合后,通过一系列复杂的细胞内信号传递,最终引起淋巴管内皮细胞增殖和淋巴管生成。对人类肿瘤组织的临床研究发现,VEGF-C或VEGF-D表达水平与肿瘤患者淋巴结转移和不良预后相关。相关的动物肿瘤模型进一步证实了VEGF-C或VEGF-D在肿瘤淋巴管生成和淋巴转移过程中所发挥的重要调控作用。在高表达VEGF-C的动物肿瘤模型中,肿瘤内部和(或)肿瘤PLVD增加,肿瘤细胞淋巴转移增加。相反,Karkkainen等研究发现,Vegfc-/-鼠无法出芽形成淋巴管,组织淋巴管发育不全,致使小鼠在出生前就由于液体在组织内过多蓄积而死亡。而VEGF-C或VEGF-D则能够逆转Vegfc-/-鼠的这种缺陷。Haiko等进一步研究发现,在VEGFR-3下游基因突变体小鼠模型中,小鼠淋巴管发育障碍,而在Keratin14启动子诱导小鼠高表达人或小鼠VEGF-D基因后,Vegfc(+/-)小鼠淋巴管发育障碍的情况得到改善。因此,无论是临床研究还是动物实验的结果均表明,VEGF-C/VEGF-D/VEGFR-3信号途径在肿瘤淋巴管生成过程中起到了重要的调控作用。同时这也就为抗肿瘤淋巴管生成基因治疗提供了可能的靶点。Shi等建立人胰腺癌细胞系BxPC-3裸鼠动物模型,经VEGF-CShRNA处理后检测肿瘤组织中VEGF-C的表达和D2-40标记的肿瘤淋巴管度,结果证实,VEGF-CShRNA能明显抑制VEGF-C的表达,同时肿瘤组织内淋巴管密度明显减少。Stacker等用一种不表达VEGF-C或VEGF-D的细胞系293EBNA建立小鼠肿瘤模型,研究发现,VEGF-D能够诱导肿瘤组织淋巴管生成,而抗VEGF-D的单克隆抗体则可以封闭VEGF-D诱导肿瘤淋巴管生成的作用。Caki-2是一种具有高诱导淋巴管生成特性的肾癌细胞株。Lin等利用Caki-2接种到裸鼠身上建立动物模型,将腺病毒介导的可溶性VEGFR3(sVEGFR3-Fc)载体转染到肿瘤细胞中,观察其对肿瘤淋巴管生成和淋巴结转移的影响。结果发现,在空载体裸鼠组,肿瘤周围引流淋巴管管腔增大,并且数目增多。而在sVEGFR3-Fc治疗组裸鼠肿瘤相关淋巴管未见扩大,并且发生转移的淋巴结数目也减少。Chaudary等通过建立ME180和SiHa子宫颈癌裸鼠动物模型对VEGF-C/VEGFR3信号机制进行研究,结果发现,无论是VEGF-C基因敲除还是VEG-FR3抗体均抑制裸鼠肿瘤淋巴管生成,并抑制肿瘤细胞增殖。除此以外,VEGF-C还可以通过其他机制影响肿瘤淋巴转移的过程,如改变淋巴管内皮的黏附特性、表面趋化因子及其受体的表达等。3.2vegf-a在肿瘤中的表达VEGF-A主要功能是促血管生成,其受体为VEGFR-2。后来发现某些淋巴管内皮细胞上也有VEGFR-2表达。临床和动物肿瘤模型研究表明,VEGF-A同时具有促进肿瘤淋巴管生成的作用,肿瘤中VEGF-A的表达水平与肿瘤淋巴转移正相关。但其作用机制目前还有争论,VEGF-A既可能直接激活VEGFR-2,也可能是通过激活VEGF-C/VEGF-D/VEGFR-3信号系统以间接方式来实现促肿瘤淋巴管生成这一生物学效应。3.3pdgf-bb激活的催化剂血小板源性生长因子(platelet-derivedgrowthfactors,PDGFs)其成员包括PDGF-AA、PDGF-AB、PDGF-BB、PDGF-CC和PDGF-DD。受体为PDGFR-α和PDGFR-β,具有酪氨酸激酶活性,激活后促进肿瘤细胞增殖和血管生成。最近研究发现,PDGF-BB可能也是一种淋巴管生长因子,具有促进肿瘤淋巴管生成的作用,并且这种作用是不依赖VEGF-C/VEGF-D/VEG-FR-3信号系统的。尽管如此,对于PDGF-BB的淋巴管生成作用还有争论,需要更多的临床实验和动物模型来验证。3.4细胞增殖的功能肝细胞生长因子(hepatocytegrowthfactor,HGF)功能主要是调节肝细胞增殖,刺激某些上皮细胞增殖和迁移,并且在组织修复和肿瘤侵袭过程中发挥作用。最近研究发现,HGF可能具有促进淋巴管生成的作用,其作用机制可能是直接激活其受体(HGF-R,又称MET/c-met),或者通过激活VEGF-C/VEGF-D/VEGFR-3信号系统间接实现。3.5gf-2受体胰岛素样生长因子(insulin-likegrowthfactors,IG-Fs)包括IGF-1和IGF-2,其受体为IGF-1R和IGF-2R。Bj9rndahl等究发现,在体外IGF-1和IGF-2可以促进淋巴管内皮细胞的增殖和迁移;而在体内试验中,IGF-1和IGF-2均可以诱导小鼠角膜淋巴管生成,具有淋巴管生成的作用,并且IGF-1的淋巴管生成作用不依赖于VEGF-C/VEGF-D/VEGFR-3信号途径。3.6淋巴管生成功能成纤维细胞生长因子-2(fibroblastgrowthfactor-2,FGF-2)是另一种可能具有淋巴管生成功能的因子。在小鼠角膜模型中,FGF-2可以促进淋巴管生成,并且这种作用是通过激活VEGF-C/VEGF-D/VEGFR-3信号途径间接完成的。3.7横向调节作用血管生成素(Angiopoietins,Ang)包括Ang-1和Ang-2,受体为Tie2。Ang-1在血管重塑和稳定中起正向调节作用,Ang-2作用相反。最近研究发现,Ang-1也有促进淋巴管生长的作用,并且可溶性VEGFR-3蛋白能够抑制Ang-1诱导淋巴管“出芽”生