腫瘤血管內(nèi)皮標志物的研究進展

吳風雷,胡 楠,鄭義同

(連云港市第一人民醫(yī)院腫瘤科,江蘇連云港 221002）

腫瘤血管內(nèi)皮標志物的研究進展

吳風雷,胡 楠,鄭義同

(連云港市第一人民醫(yī)院腫瘤科,江蘇連云港 221002）

腫瘤血管內(nèi)皮標志物;新生血管;腫瘤

腫瘤血管內(nèi)皮標志物(tumor endothelialmarkers,TEMs）是近年來在使用基因微陣列技術(shù)對腫瘤和非腫瘤的血管內(nèi)皮進行比較時發(fā)現(xiàn)的,其在腫瘤組織中的特異表達模式及跨細胞膜定位的獨特結(jié)構(gòu)對于腫瘤的診斷、預后和靶向治療具有重要意義?，F(xiàn)對 TEMs的研究進展進行綜述。

1 腫瘤血管生成的背景概念

新生血管生成是指從已經(jīng)存在的血管中芽生出新的血管,涉及血管內(nèi)皮細胞的活化、遷移,基底膜降解,管腔的形成和重塑等生物學過程,其在胚胎形成、女性月經(jīng)周期、妊娠、炎癥反應和組織損傷修復中都起著重要作用[1]。Folkman[2]在 1971年確定了腫瘤生長和血管生成之間的關系,發(fā)現(xiàn)當實體腫瘤的直徑超過 1～2 mm時,新生血管的生成與否決定腫瘤發(fā)生退化還是繼續(xù)生長、浸潤,直至發(fā)生遠處轉(zhuǎn)移。腫瘤組織生長到一定程度后,某個亞群細胞可以轉(zhuǎn)化為促血管生成的表型,誘導新生血管生成,為腫瘤組織提供營養(yǎng)物質(zhì)和氧氣,同時也促進腫瘤細胞發(fā)生轉(zhuǎn)移。因此,大多數(shù)實體腫瘤的生長具有血管依賴性。

2 抗腫瘤血管治療的策略

基于新生血管對腫瘤生長的重要作用,有學者提出了抑制腫瘤新生血管理論,認為破壞和阻斷腫瘤的血管形成,就可以阻斷腫瘤細胞的營養(yǎng)供給通路,使其“餓死”。同時,通過對各種內(nèi)源性或外源性血管生成抑制因子和促進因子的調(diào)控,阻斷血管生成過程中的部分環(huán)節(jié),以腫瘤血管內(nèi)皮的分子標志或腫瘤的高生長狀態(tài)作為特異性的靶點,抑制腫瘤新生血管生成,可以達到控制腫瘤生長甚至使其消退的目的。目前,以腫瘤新生血管為靶點治療實體腫瘤的療效在動物實驗中已經(jīng)得到證實[3-4]。

以腫瘤新生血管為靶點的治療方式較傳統(tǒng)的化療在理論上具有眾多優(yōu)點:1）藥物可以直接作用于暴露在循環(huán)血流中的血管內(nèi)皮細胞,利于其發(fā)揮作用,并且可以避免高分子量的藥物不易透過血管內(nèi)皮而降低治療效價;2）可以發(fā)揮明顯的“旁觀者”效應,因為每根微血管都供應數(shù)百個腫瘤細胞營養(yǎng);3）藥物可以直接作用于遺傳穩(wěn)定性較高的血管內(nèi)皮細胞,從而減少腫瘤耐藥性的發(fā)生[5]。但是,這種治療方式仍然存在諸如特異性較低、全身毒副反應較重、見效緩慢等缺點。目前已知的各種腫瘤血管內(nèi)皮細胞的標志物在人體的其他細胞類型中也可以被檢測到,包括正常的血管內(nèi)皮細胞。這可能會增加其治療血管疾病的靶向性,但是對于腫瘤治療而言,需要的是在腫瘤血管中特異而且豐富表達的分子標志物。因此,發(fā)現(xiàn)在正常和腫瘤血管中分子靶點的區(qū)別,對于更好的了解抗腫瘤血管治療的機制和臨床應用具有重要意義。

3 腫瘤血管內(nèi)皮的分子標志

大多數(shù)的血管內(nèi)皮標志物在腫瘤組織和正常組織中都有表達,這使得腫瘤血管靶向治療缺乏較高的特異性,并導致一系列的毒副反應。最近,有學者使用基因表達串聯(lián)分析方法分析從大腸癌和正常大腸組織中分離出來的血管內(nèi)皮細胞的分子標志表達差異時,發(fā)現(xiàn)了 TEM1～9[7]。

3.1 TEMs的基本結(jié)構(gòu) TEMs是由新的血管內(nèi)皮細胞標志基因編碼的跨膜蛋白。主要有以下幾種。TEM 1又叫 endosialin,是一種糖蛋白,在各種 TEMs中,其 mRNA的表達在腫瘤血管內(nèi)皮和正常血管內(nèi)皮中的差異最大[8]。有關研究結(jié)果顯示 TEM1在正常組織中也有表達,但其在一些腫瘤組織中的表達明顯升高[9-10]。TEM1是具有 757個氨基酸的Ⅰ型跨膜蛋白,能夠被 FB5抗體所識別,其跨膜蛋白的主體部分在細胞膜外,約為 685個氨基酸,而胞內(nèi)只有 1個短小的 COOH端尾巴;在 TEM 1的胞外段有 3個 EGF樣區(qū)域,1個 C-lectin樣糖酶識別區(qū)域,類似于凝血酶調(diào)節(jié)蛋白的結(jié)構(gòu)[7,11]。TEM 5共 7次跨過細胞膜,擁有1 331個氨基酸,其疏水區(qū)域大約位于第 300個氨基酸處,在胞外的氨基端,TEM5擁有 4個簡單的 LRRs和1個 IgG區(qū)域,這樣的結(jié)構(gòu)與膜糖蛋白之間具有同源性,在介導蛋白之間相互作用時經(jīng)常出現(xiàn);同時,TEM5與屬于 GPCR家族的 7次跨膜的分泌素家族蛋白具有較高的同源性,眾所周知,臨床所用的藥物大概有一半是以 GPCR為治療目標的[12]。與 TEM1相似,TEM7也屬于Ⅰ型跨膜蛋白,具有很長的胞外區(qū)域,1個疏水的跨膜區(qū)域和 1個短的細胞漿內(nèi)尾巴。人類大腸癌血管內(nèi)皮細胞中 TEM 7的表達顯著高于其他 TEMs。抗體染色顯示在腫瘤血管內(nèi)皮細胞中同樣存在 TEM7的高表達。TEM8也屬于Ⅰ型跨膜蛋白,約 564個氨基酸,其胞內(nèi)段約有 220個氨基酸,遠遠多于其他細胞表面的 TEMs,而且擁有至少 7個潛在的磷酸化位點,這表明 TEM8可能在胞膜的信號轉(zhuǎn)導過程中起作用。TEM 8胞外段有 1個 vWFA區(qū)段,包含 1個金屬離子依賴的黏附序列;而 vWFA區(qū)段也經(jīng)常出現(xiàn)在整合素的胞外段[13-14],并對整合素生理功能的發(fā)揮起著重要的作用。進一步的研究發(fā)現(xiàn),TEM8區(qū)段和整合素 αD最相似[15],而整合素 αD能夠通過其Ⅰ區(qū)段與脈管細胞黏附分子相互作用。體外實驗研究表明 TEM 8在血管內(nèi)皮細胞促血管生成作用中起重要作用[16-18]。

3.2 TEMs表達的特異性 TEMs在大腸癌組織中的表達較高,而在正常大腸組織中表達較少或無表達,進一步研究發(fā)現(xiàn),TEMs的表達嚴格定位在腫瘤的血管內(nèi)皮細胞中,這表明 TEMs在非血管內(nèi)皮細胞和正常血管內(nèi)皮細胞中表達較少或無表達,而在腫瘤組織的血管內(nèi)皮細胞特異性高表達,而且在血管內(nèi)皮細胞中的表達比非血管內(nèi)皮細胞中的表達要高 20倍[8]。其中 TEM 1、TEM5、TEM 7、TEM8定位于血管內(nèi)皮細胞表面,可能在細胞信號傳導和調(diào)節(jié)血管生成過程中起一定作用,這有利于其作為藥理作用的靶點。

3.3 TEMs在腫瘤中表達的廣泛性 TEMs最早是在大腸癌的血管內(nèi)皮細胞中發(fā)現(xiàn)的,進一步的研究發(fā)現(xiàn)其廣泛表達于腫瘤的血管內(nèi)皮細胞,例如 TEM 7還表達于直腸癌肝轉(zhuǎn)移、肉瘤、肺癌、乳腺癌、胰腺癌和腦腫瘤等;另外,在肺癌、腦腫瘤組織中還發(fā)現(xiàn) TEM1、TEM 3、TEM4、TEM 5、TEM 8、TEM9也存在相似的表達模式[8]。

4 TEMs在腫瘤組織中的表達及意義

Davies等[19]檢測了 120例乳腺癌組織和 33例癌旁正常組織中 TEMs的表達情況,發(fā)現(xiàn) TEM 8在乳腺癌組織中的表達顯著高于癌旁正常組織,TEM4、TEM 5、TEM6、TEM 7等在腫瘤組織中的表達也有不同程度的升高;具有較高復發(fā)率和病死率的患者的TEM 1的表達顯著高于無病生存的患者,具有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的患者 TEM1的水平要明顯高于淋巴結(jié)陰性的患者?？傊?TEMs在腫瘤組織中的表達較豐富,而且與腫瘤患者的預后有關,但其在各種實體腫瘤中的表達情況尚需進一步研究。

5 結(jié)語

TEMs作為新發(fā)現(xiàn)的腫瘤新生血管標志物,因其在腫瘤血管內(nèi)皮細胞表達的特異性及其跨細胞膜的獨特結(jié)構(gòu)而備受關注。但 TEMs的具體功能及其在腫瘤的診斷、治療和預后檢測方面的應用尚需進一步的研究。

[1] Kerbel R,Folkman J.Clinical translation of angiogenesis inhibitors[J].Nat Rev Cancer,2002,2(10）:727-739.

[2] Folkman J.Tumor angiogenesis:therapeutic implications[J].N Engl JMed,1971,285(21）:1182-1186.

[3] Lyden D,Young AZ,Zagzag D,et al.Id1and Id3are required for neurogenesis,angiogenesisand vascularization of tumour xenografts[J].Nature,1999,401(6754）:670-677.

[4] Ishida T,Kundu RK,Yang E,et al.Targeted disruption of endothelial cell-selective adhesionmolecule inhibits angiogenic processes in vitro and in vivo[J].JBiol Chem,2003,278(36）:34598-34604.

[5] Kerbel RS.Inhibition of tumor angiogenesisasa strategy to circumvent acquired resistance to anti-cancer therapeutic agents[J].Bioessays,1991,13(1）:31-36.

[6] Folkman J.What is the evidence that tumorsare angiogenesis dependent[J].JNatl Cancer Inst,1990,82(1）:4-6.

[7] Carson-Walter EB,Watkins DN,Nanda A,et al.Cell surface tumor endothelialmarkers are conserved in mice and humans[J].Cancer Res,2001,61(18）:6649-6655.

[8] St Croix B,Rago C,Velculescu V,et al.Genes expressed in human tumor endothelium[J].Science,2000,289(5482）:1197-1202.

[9] Opavsky R,Haviernik P,Jurkovicova D,et al.Molecular characterization of the mouse Tem 1/endosialin gene regulated by cell density in vitro and expressed in normal tissues in vivo[J].JBiol Chem,2001,276(42）:38795-38807.

[10]Rettig WJ,Garin-Chesa P,Healey JH,et al.Identification of endosialin,a cellsurface glycoprotein of vascular endothelial cells in human cancer[J].Proc Natl Acad Sci U S A,1992,89(22）:10832-10836.

[11]Christian S,Ahorn H,Koehler A,et al.Molecular cloning and characterization of endosialin,a C-type lectin-like cell surface receptor of tumor endothelium[J].JBiol Chem,2001,276(10）:7408-7414.

[12]Im DS.Orphan G protein-coupled receptors and beyond[J].Jpn J Pharmacol,2002,90(2）:101-106.

[13]Colombatti A,Bonaldo P.The superfamily of proteins with von W illebrand factor type A-like domains:one theme common to components of extracellular matrix,hemostasis,cellular adhesion,and defense mechanisms[J].Blood,1991,77(11）:2305-2315.

[14]Dickeson SK,Santoro SA.Ligand recognition by the I domain-containing integrins[J].Cell Mol Life Sci,1998,54(6）:556-566.

[15] Van der Vieren M,Crowe DT,Hoekstra D,et al.The leukocyte integrin alpha D beta 2 binds VCAM-1:evidence for a binding interface between Idomain and VCAM-1[J].JImmunol,1999,163(4）:1984-1990.

[16] Hotchkiss KA,Basile CM,Spring SC,et al.TEM8 expression stimulates endothelial cell adhesion and migration by regulating cell-matrix interactions on collagen[J].Exp Cell Res 2005,305(1）:133-144.

[17] Rmali KA,Puntis MC,JiangWG.TEM-8and tubule formation in endothelial cells,its potential role of its vW/TM domains[J].Biochem Biophys Res Commun,2005,334(1）:231-238.

[18] Werner E,Kowalczyk AP,Faundez V.Anthrax toxin receptor 1/tumor endothelium marker 8mediates cell spreading by coupling extracellular ligands to the actin cytoskeleton[J].JBiol Chem,2006,281(32）:23227-23236.

[19] Davies G,Cunnick GH,Mansel RE,etal.Levelsofexpression of endothelialmarkers specific to tumour-associated endothelial cells and their correlation with prognosis in patients with breast cancer[J].Clin Exp Metastasis,2004,21(1）:31-37.

R 730.23

A

1673-5412(2010）05-0454-03

吳風雷(1981-）,男,碩士,主要從事腫瘤的基礎與臨床研究。E-mail:wfl_2002_2008@yahoo.com.cn

鄭義同(1957-）,男,學士,主要從事腫瘤的基礎與臨床研究。

2010-07-18）