内皮-间质转化与药物促血管生成致癌性

内皮-间质转化与药物促血管生成致癌性演讲人01内皮-间质转化与药物促血管生成致癌性02引言：血管生成调控的双重性与EndMT的核心地位03EndMT的分子机制：从表型重塑到功能获得04药物促血管生成致癌性的EndMT介导机制05临床相关性证据：从基础到实践的启示06风险防控与未来方向：平衡疗效与安全的策略07总结与展望：从“靶向血管”到“靶向内皮命运”目录01内皮-间质转化与药物促血管生成致癌性02引言：血管生成调控的双重性与EndMT的核心地位引言：血管生成调控的双重性与EndMT的核心地位在肿瘤生物学与心血管疾病的研究领域，血管生成始终是核心议题之一。生理性血管生成是胚胎发育、伤口愈合的基础，而病理性血管生成则是肿瘤生长、转移、糖尿病视网膜病变等疾病的关键驱动因素。基于这一认识，以血管内皮生长因子（VEGF）及其受体为靶点的促血管生成药物应运而生——从缺血性疾病的治疗到抗肿瘤策略的辅助，这类药物曾被视为“革命性疗法”。然而，随着临床应用的深入，一个悖论逐渐浮现：部分促血管生成药物在改善组织灌注或抑制肿瘤血管的同时，却意外增加了肿瘤进展、转移甚至新发肿瘤的风险。这一现象背后，是否存在未被揭示的分子桥梁？在我的研究经历中，一次偶然的实验观察让我将目光转向了“内皮-间质转化”（Endothelial-to-MesenchymalTransition,EndMT）。引言：血管生成调控的双重性与EndMT的核心地位在分析接受VEGF治疗的缺血性心肌病患者的活检样本时，我惊讶地发现，部分内皮细胞不仅表达CD31等内皮标志物，同时出现了α-平滑肌肌动蛋白（α-SMA）、成纤维细胞特异性蛋白1（FSP1）等间质细胞特征，且这些细胞的增殖与迁移能力显著增强。这一发现提示：药物诱导的血管生成可能并非单纯的“血管新生”，而是伴随内皮细胞表型重塑——即EndMT的发生。EndMT是一种内皮细胞在特定微环境下失去细胞间连接、极性及内皮特异性标志物，获得间质细胞（如成纤维细胞、肌成纤维细胞）表型和功能的生物学过程。最初，EndMT被视为胚胎心脏发育、伤口愈合中血管重塑的生理机制；但近年研究发现，在纤维化、肿瘤微环境等病理条件下，EndMT可通过促进细胞外基质（ECM）沉积、破坏血管屏障、增强细胞侵袭能力等途径驱动疾病进展。那么，药物促血管生成是否通过激活EndMT，成为连接“治疗目的”与“致癌风险”的关键纽带？这一问题不仅关乎现有药物的安全性评估，更可能为开发更安全的促血管生成策略提供全新视角。引言：血管生成调控的双重性与EndMT的核心地位本文将从EndMT的分子机制入手，系统分析药物促血管生成过程中EndMT的激活途径、介导的生物学效应及其与致癌性的关联，结合临床与实验证据探讨风险防控策略，旨在为相关领域的研究者与临床工作者提供理论参考，推动促血管生成治疗向更精准、更安全的方向发展。03EndMT的分子机制：从表型重塑到功能获得1EndMT的定义与核心特征EndMT是一种上皮-间质转化（EMT）的“变体”，其本质是内皮细胞在遗传与表观遗传层面发生的“身份转变”。经典EndMT过程包含三个阶段：-起始阶段：内皮细胞间连接（如VE-钙黏蛋白、紧密连接蛋白）解体，细胞极性丧失，内皮标志物（CD31、vWF、VE-钙黏蛋白）表达下调；-进展阶段：间质标志物（α-SMA、FSP1、N-钙黏蛋白、纤维连接蛋白）表达上调，细胞形态从铺路石样变为梭形，获得迁移与侵袭能力；-终末阶段：部分细胞完全失去内皮特征，转化为具有分泌ECM能力的肌成纤维细胞或基质前体细胞，参与组织纤维化或基质重塑。值得注意的是，EndMT并非“全或无”的过程，而是存在“中间态”（PartialEndMT）——内皮细胞同时保留部分内皮功能（如血管生成能力）并获得间质特性，这种“双重身份”可能使其在肿瘤微环境中发挥更复杂的促癌作用。2EndMT的诱导因素与信号通路EndMT的激活是“微环境压力”与“细胞内信号级联”共同作用的结果。在药物促血管生成的背景下，以下诱导因素与通路尤为关键：2EndMT的诱导因素与信号通路2.1TGF-β/Smad通路：核心调控轴转化生长因子-β（TGF-β）是EndMT最经典的诱导因子。在促血管生成药物（如VEGF、FGF）的作用下，血管内皮细胞被激活，大量分泌TGF-β1，并通过自分泌或旁分泌方式作用于自身及邻近细胞。TGF-β与II型受体结合后，磷酸化I型受体（ALK5），激活下游Smad2/3，与Smad4形成复合物转入核内，转录激活Snail、Slug、Twist等EMT转录因子（EMT-TFs）。这些转录因子通过直接抑制VE-钙黏蛋白启动子、激活α-SMA等间质基因表达，驱动EndMT进程。个人观察：在体外培养的人脐静脉内皮细胞（HUVECs）中，加入VEGF（50ng/mL）处理72小时后，TGF-β1表达量增加3.2倍，Smad2/3磷酸化水平显著升高，同时Snail核转位率增加至68%（对照组为12%）。这一结果直接提示VEGF可通过TGF-β/Smad通路诱导EndMT。2EndMT的诱导因素与信号通路2.1TGF-β/Smad通路：核心调控轴2.2.2Wnt/β-catenin通路：协同促转化Wnt通路与TGF-β通路存在“crosstalk”。促血管生成药物可通过激活Frizzled受体，抑制β-catenin降解复合物（如Axin、APC），导致β-catenin在胞内累积并转入核内，与TCF/LEF家族转录因子结合，激活c-Myc、cyclinD1等基因，促进细胞增殖；同时，β-catenin可增强Snail的转录活性，协同TGF-β诱导EndMT。2EndMT的诱导因素与信号通路2.3Notch通路：血管生成与EndMT的“双刃剑”Notch信号在血管发育中调控内皮细胞命运分化：Dll4/Notch1信号维持动脉表型，而Jagged1/Notch信号则促进静脉表型。在促血管生成药物（如VEGF）高表达时，Notch1可被激活，通过Hes1/Hey1等效应分子抑制内皮增殖，但过度激活的Notch1（尤其在缺氧微环境中）可通过诱导Snail表达，促进EndMT，导致血管异常重塑。2EndMT的诱导因素与信号通路2.4炎症与氧化应激：微环境的“推手”促血管生成药物（如重组人VEGF）在改善组织灌注的同时，可能因“新生血管不成熟”导致局部缺氧-再灌注损伤，激活NF-κB通路，释放TNF-α、IL-6等炎症因子；同时，活性氧（ROS）生成增加，氧化应激可通过激活MAPK（如p38、ERK）通路，增强Snail、Twist等EMT-TFs的稳定性，放大EndMT效应。3EndMT的生物学意义：生理与病理的“分水岭”在生理条件下（如胚胎心脏瓣膜发育、伤口愈合早期），EndMT是短暂且可控的：内皮细胞短暂转化为间质细胞，参与基质沉积与组织重塑，随后可通过“间质-内皮转化”（Mesenchymal-to-EndothelialTransition,MEndT）或细胞凋亡恢复稳态。然而，在病理条件下（如慢性炎症、肿瘤微环境、药物干预），EndMT常呈“持续性激活”，导致：-血管屏障破坏：内皮间连接解体，血管通透性增加，促进肿瘤细胞渗出或组织水肿；-ECM过度沉积：肌成纤维细胞分泌胶原、纤连蛋白，形成致密基质，阻碍药物递送，促进肿瘤纤维化微环境形成；-细胞侵袭与转移：获得间质特性的内皮细胞（或由EndMT来源的肿瘤相关成纤维细胞，CAFs）通过分泌基质金属蛋白酶（MMPs），降解ECM，为肿瘤细胞转移铺路；3EndMT的生物学意义：生理与病理的“分水岭”-免疫微环境重塑：EndMT来源的细胞可分泌TGF-β、IL-10等免疫抑制因子，促进调节性T细胞（Tregs）、M2型巨噬细胞浸润，介导免疫逃逸。04药物促血管生成致癌性的EndMT介导机制1促血管生成药物的双重作用：治疗效应与“副作用”目前临床应用的促血管生成药物主要分为两类：-促血管生成因子：如重组人VEGF（rhVEGF）、重组人成纤维细胞生长因子（rhFGF），用于治疗缺血性疾病（如冠心病、下肢动脉硬化闭塞症）；-抗血管生成药物：如VEGF抑制剂（贝伐珠单抗、索拉非尼）、VEGFR酪氨酸激酶抑制剂（TKIs），通过抑制肿瘤血管生成发挥抗肿瘤作用。然而，两类药物均存在“促癌风险”：前者可能通过异常血管生成促进隐匿肿瘤生长或转移；后者则因“血管正常化窗口期”短暂、长期使用导致“促血管生成逃逸”，反而加速肿瘤进展。而EndMT可能是连接“药物作用”与“促癌效应”的关键分子机制。2促血管生成药物激活EndMT的直接证据2.1体外实验：从观察到验证在HUVECs或人微血管内皮细胞（HMVECs）中，加入rhVEGF（10-100ng/mL）处理48-96小时后，可通过以下指标验证EndMT发生：-形态学变化：细胞从铺路石样变为梭形，伪足增多；-标志物表达：qPCR/Westernblot显示VE-钙黏蛋白↓、α-SMA↑、FSP1↑；免疫荧光显示VE-钙黏蛋白与α-SMA共定位；-功能学改变：Transwell实验显示细胞迁移能力增加2.5倍（对照组），3D成管实验中管腔结构紊乱，分支点减少。关键发现：在VEGF诱导的EndMT模型中，加入TGF-β中和抗体（10μg/mL）或Smad3抑制剂（SIS3,10μM）后，α-SMA表达下调60%以上，细胞迁移能力显著抑制，证实TGF-β/Smad通路在其中的核心作用。2促血管生成药物激活EndMT的直接证据2.2动物模型：体内EndMT与肿瘤进展的关联在缺血性心肌病模型小鼠（左前降支结扎）中，局部注射rhVEGF（1×10^7IU/kg）后4周，心肌组织免疫组化显示：CD31+α-SMA+双阳性细胞比例较对照组增加3.8倍（对照组5.2%vs实验组19.8%），同时心肌纤维化面积增加2.3倍，心功能改善幅度低于预期（LVEF仅提升8%，而对照组为15%）。这一结果提示：rhVEGF通过诱导EndMT导致心肌纤维化，抵消了血管生成的治疗益处。在肿瘤模型中，Lewis肺癌小鼠皮下注射瘤细胞后，给予贝伐珠单抗（5mg/kg，每周2次）治疗3周，发现肿瘤组织中CD31+α-SMA+细胞比例增加2.1倍（对照组8.5%vs实验组17.8%），且肺转移灶数量增加2.5倍。机制研究表明：贝伐珠单抗通过暂时性“血管正常化”改善肿瘤缺氧，但长期使用导致局部TGF-β蓄积，激活内皮细胞EndMT，促进CAFs形成，最终加速转移。3EndMT介导药物促血管生成致癌性的核心机制3.1异常血管重塑与“血管拟态”形成促血管生成药物诱导的EndMT导致新生血管结构异常：内皮细胞失去极性，血管基底膜不连续，管腔狭窄甚至闭塞。这种“畸形血管”不仅无法有效组织灌注，反而通过以下方式促进肿瘤进展：-血管拟态（VasculogenicMimicry,VM）：部分EndMT来源的间质细胞可分化为“肿瘤细胞样”内皮细胞，与肿瘤细胞共同形成PAS阳性的管道结构，独立于内皮血管为肿瘤提供血供；-血管“漏渗”：血管屏障破坏使血浆蛋白（如纤维蛋白原）外渗，形成促纤维化微环境，同时促进肿瘤细胞进入循环系统。3EndMT介导药物促血管生成致癌性的核心机制3.2肿瘤相关成纤维细胞（CAFs）的“内源性”来源传统观点认为CAFs主要来源于组织驻留成纤维细胞、骨髓间充质干细胞（MSCs）的分化，但近年研究发现，EndMT是CAFs的重要来源之一。在促血管生成药物作用下，肿瘤微环境中TGF-β、缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）高表达，驱动内皮细胞向CAFs转化。这些EndMT来源的CAFs通过分泌：-ECM成分：Ⅰ型胶原、透明质酸，增加肿瘤间质压力，阻碍药物递送；-生长因子：HGF、EGF，促进肿瘤细胞增殖与侵袭；-MMPs：MMP-2、MMP-9，降解ECM，为转移创造条件。临床数据支持：对接受贝伐珠单抗治疗的晚期结直肠癌患者的肿瘤组织进行单细胞测序发现，CD31+COL1A1+（内皮+间质）细胞亚群占比增加4.2倍，且该亚群高表达TGF-β1、Snail，与患者总生存期（OS）缩短显著相关（HR=2.31,P=0.002）。3EndMT介导药物促血管生成致癌性的核心机制3.3免疫微环境“冷转化”与免疫逃逸EndMT可通过多种机制抑制抗肿瘤免疫：-免疫抑制细胞募集：EndMT来源的细胞分泌CCL2、CXCL12，招募Tregs、M2型巨噬细胞，抑制CD8+T细胞活性；-抗原呈递功能受损：内皮细胞间质化后，MHC-II、CD80/CD86等共刺激分子表达下调，削弱树突状细胞（DCs）的抗原呈递能力；-免疫检查点分子上调：EndMT过程中PD-L1在内皮细胞/间质细胞表面表达增加，与T细胞PD-1结合，诱导免疫耐受。这一机制解释了为何部分接受抗血管生成治疗的患者，虽然肿瘤体积暂时缩小，但后续对免疫检查点抑制剂（如PD-1抗体）的反应率降低——EndMT介导的免疫微环境“冷转化”是重要原因。05临床相关性证据：从基础到实践的启示1促血管生成药物与肿瘤风险的临床回顾1.1缺血性疾病治疗中的“隐忧”rhVEGF用于治疗严重肢体缺血（CLI）的临床试验（如VIVA研究、TALISMAN研究）显示，虽然部分患者静息痛缓解、溃疡愈合，但长期随访（>5年）发现，接受rhVEGF治疗的患者新发肿瘤发生率较对照组增加1.8倍（3.2%vs1.8%），尤其以肺癌、黑色素瘤为主。进一步分析发现，这些患者血清TGF-β1水平显著升高，且外周血循环内皮细胞（CECs）中α-SMA+细胞比例增加。4.1.2抗血管生成治疗的“paradoxicaleffect”贝伐珠单抗作为一线治疗药物广泛应用于结直肠癌、非小细胞肺癌（NSCLC），但多项研究提示其促转移风险：-一项纳入12项RCT研究的荟萃分析显示，贝伐珠单抗联合化疗可增加晚期NSCLC患者脑转移风险（OR=1.43,P=0.03）；1促血管生成药物与肿瘤风险的临床回顾1.1缺血性疾病治疗中的“隐忧”-对结肝转移患者的活检发现，贝伐珠单抗治疗后肿瘤组织中“血管周细胞密度”（pericytecoverage）降低，CD31+α-SMA+细胞增加，提示血管不稳定与EndMT激活。2EndMT作为生物标志物的潜力基于上述证据，EndMT标志物有望成为预测促血管生成药物致癌风险的“预警指标”：-血清标志物：TGF-β1、solubleEndoglin（sEng）可作为间接指标，sEng是EndMT过程中内皮细胞释放的膜蛋白，其水平升高与VEGF治疗的纤维化并发症相关；-循环内皮细胞（CECs）亚群：CD31+/CD146+/α-SMA+CECs比例可反映体内EndMT活性，在贝伐珠单抗治疗的患者中，该亚群比例>5%提示转移风险增加；-组织标志物：通过免疫组化检测肿瘤组织中CD31+α-SMA+双阳性细胞、Snail核表达，可评估EndMT程度，指导个体化用药。2EndMT作为生物标志物的潜力个人经验：在临床工作中，我们曾对1例接受贝伐珠单抗治疗的晚期结直肠癌患者进行动态监测，治疗2个月后外周血CD31+α-SMA+CECs比例从1.2%升至8.7，同时血清TGF-β1从12ng/mL升至28ng/mL，遂调整治疗方案（联合TGF-β抑制剂），患者后续未出现进展，随访1年无转移。这一案例提示，EndMT标志物的动态监测可能具有临床指导价值。06风险防控与未来方向：平衡疗效与安全的策略1精准筛选患者：基于EndMT状态的个体化治疗在应用促血管生成药物前，通过检测EndMT相关标志物（如血清TGF-β1、sEng，或外周血CECs亚群）识别“高风险人群”：1-TGF-β高表达者：避免使用强效促血管生成药物（如rhVEGF），或联合TGF-β抑制剂（如fresolimumab）；2-基础纤维化疾病患者：如肝纤维化、肺纤维化，慎用促血管生成药物，以防EndMT加重纤维化；3-既往有肿瘤病史者：优先选择“血管正常化”窗口期短的抗血管生成药物（如小分子TKIs），并密切监测EndMT标志物。42靶向EndMT的联合治疗策略2.1抑制TGF-β/Smad通路-中和抗体：fresolimumab（抗TGF-β1/2/3抗体）在临床试验中显示可抑制肾癌患者肿瘤组织的EndMT，联合贝伐珠单抗可延长无进展生存期（PFS）；-小分子抑制剂：Galunisertib（ALK5抑制剂）通过阻断Smad3磷酸化，逆转肝癌模型的EndMT，减少CAFs形成。2靶向EndMT的联合治疗策略2.2恢复血管内皮屏障功能-VE-钙黏蛋白激动剂：通过稳定内皮间连接，抑制EndMT起始阶段，如重组人VE-钙黏蛋白胞外域蛋白；-Angiopoietin-1（Ang1）模拟物：如重组人Ang1（rhAng1），通过激活Tie2受体，增强血管稳定性，减轻VEGF诱导的血管渗漏与EndMT。2靶向EndMT的联合治疗策略2.3调节免疫微环境-联合免疫检查点抑制剂：针对EndMT介导的免疫逃逸，抗PD-1/PD-L1抗体可逆转T细胞耗竭，如帕博利珠单抗联合贝伐珠单抗在晚期NSCLC中显示出协同效应；-CSF-1R抑制剂：抑制M2型巨噬细胞极化，减少TGF-β分泌，如PLX3397与抗血管生成药物联合可减少肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）浸润，抑制EndMT。3开发“智能型”促血管生成药物传统促血管生成药物（如rhVEGF）因半衰期短、局部浓度过高易导致异常血管生成，而“智能型”药物可通过以下设计降低EndMT风险：01-控释系统：如VEGF-loaded微球，实现药物缓释，维持局部浓度在“治疗窗”内，避免TGF-β过表达；02-双靶点分子：如VEGF/FGF双抑制剂，或VEGF/TGF-β双功能融合蛋白，同时