血管周細(xì)胞在腫瘤血管生成和轉(zhuǎn)移過程中的作用研究進(jìn)展*

鄧 鑫 羅 茂 李 蓉 綜述 吳劍波 審校

研究腫瘤微環(huán)境對(duì)徹底了解腫瘤病理機(jī)制非常重要。腫瘤基質(zhì)是腫瘤微環(huán)境的重要元素之一，包括細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）、纖維母細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞（EC）和壁細(xì)胞，其中壁細(xì)胞又分為周皮細(xì)胞和血管平滑肌細(xì)胞（vascular smooth muscle cell，SMC）。正常的周皮細(xì)胞嵌入毛細(xì)血管基底膜中，其在基底膜上與內(nèi)皮細(xì)胞和其它血管壁成份相互作用，共同調(diào)節(jié)細(xì)胞間信號(hào)，防止血管滲漏。鑒于血管周細(xì)胞這一基本功能，研究者推測(cè)其在腫瘤血管生成和轉(zhuǎn)移過程中起到重要作用。

1 血管周細(xì)胞與血管新生的關(guān)系

血管生成（angiogenesis）是指在原有血管的基礎(chǔ)上，內(nèi)皮細(xì)胞以發(fā)芽的模式形成新血管的過程。血管生成是在促血管生成因子的作用下，血管內(nèi)皮細(xì)胞從靜止?fàn)顟B(tài)變成具有遷移能力的頂細(xì)胞（tip cell），同時(shí)激活間質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloid proteins，MMP2/MMP9）降解血管外基質(zhì)，幫助頂細(xì)胞向周圍擴(kuò)增和遷移形成柱狀絲狀偽足，并逐步形成血管腔（lumen）［1］。最后，周細(xì)胞和血管平滑肌細(xì)胞等支持細(xì)胞環(huán)繞在內(nèi)皮細(xì)胞周圍形成完整的新生血管。血管新生階段的周皮細(xì)胞形態(tài)發(fā)生改變，細(xì)胞膨脹變?yōu)檠苌杀硇?。激活態(tài)血管周細(xì)胞與微血管連結(jié)不夠緊密，因此其細(xì)胞質(zhì)就能生長(zhǎng)延伸到腫瘤實(shí)質(zhì)中。血管周細(xì)胞與血管壁分離有助于ECs遷移到周圍基質(zhì)中形成新生血管，同時(shí)也能升高血管滲透性導(dǎo)致血漿蛋白滲漏到周圍基質(zhì)中作為ECs生長(zhǎng)的臨時(shí)基質(zhì)。血管周細(xì)胞對(duì)血管新生、成熟和穩(wěn)定非常重要。血管周細(xì)胞募集到血管壁能促使血管穩(wěn)定，募集在血管壁上的血管周細(xì)胞會(huì)分泌一系列異質(zhì)性黏附因子和可溶性因子在抑制內(nèi)皮細(xì)胞增殖的同時(shí)也為內(nèi)皮細(xì)胞提供生存信號(hào)，使內(nèi)皮細(xì)胞處于一種穩(wěn)定的平衡狀態(tài)，這些因子包括VEGF、PDGF-β（PDGFB）、Ang1/Tie2 、Ang2/Tie2和CCN2/結(jié)締組織生長(zhǎng)因子（connection tissue growth factor，CTGF）等［2-4］。

2 血管周細(xì)胞介導(dǎo)的血管不穩(wěn)定性

在血管新生階段，血管周細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞的連接穩(wěn)定性被干擾，導(dǎo)致血管周細(xì)胞的激活和內(nèi)皮細(xì)胞的增生、轉(zhuǎn)移。腫瘤缺氧對(duì)腫瘤血管周皮細(xì)胞有極大的影響，缺氧誘導(dǎo)腫瘤產(chǎn)生一系列細(xì)胞信號(hào)因子，NO導(dǎo)致血管舒張，血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF）和血管生成素2（Ang-2）增加血管滲透性，蛋白酶使血管基底膜和細(xì)胞外基質(zhì)降解。這一系列信號(hào)分泌和傳遞到血管微環(huán)境中使得周細(xì)胞-內(nèi)皮細(xì)胞之間的穩(wěn)定連接被干擾。其中VEGF是血管周細(xì)胞-內(nèi)皮細(xì)胞連接不穩(wěn)定的一個(gè)重要調(diào)節(jié)因子。特別是在缺氧條件下產(chǎn)生的缺氧誘導(dǎo)因子（HIF1）會(huì)刺激血管周細(xì)胞分泌VEGF促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞增生［5］。另外，VEGF和其他促血管生長(zhǎng)因子也會(huì)導(dǎo)致血管舒張和增加內(nèi)皮細(xì)胞層的通透性［6］。

3 血管周細(xì)胞介導(dǎo)的血管穩(wěn)定性

血管周細(xì)胞的覆蓋對(duì)未成熟內(nèi)皮細(xì)胞管的穩(wěn)定非常重要。有多種因子參與血管周細(xì)胞募集到腫瘤血管壁的過程中，包括1-磷酸鞘氨醇、Ang-1、PDGFB和金屬蛋白酶等［7-8］。VEGF和其他促血管生成因子誘導(dǎo)血管周細(xì)胞表達(dá)MMP-9促進(jìn)血管周細(xì)胞遷移到小鼠腫瘤血管壁上［9］。體外實(shí)驗(yàn)證明血管周細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞通過相互分泌基質(zhì)金屬蛋白酶抑制因子（TIMPs）（ECs分泌TIMP-2，血管周細(xì)胞分泌TIMP-3）作用于MMPs，從而抑制基質(zhì)蛋白水解和維持血管穩(wěn)定［10］。抑制TIMP的表達(dá)會(huì)導(dǎo)致基于MMPs進(jìn)程的血管退化。Stratman等［11］證明內(nèi)皮細(xì)胞對(duì)血管周細(xì)胞的募集作用能引導(dǎo)血管基底膜基質(zhì)形成和限制血管寬度。

雖然腫瘤細(xì)胞能分泌PDGFB來募集血管周細(xì)胞，但這些血管周細(xì)胞并不能與血管壁穩(wěn)定結(jié)合，這一結(jié)果提示ECs分泌的PDGFB比腫瘤基質(zhì)分泌的PDGFB在維持血管周細(xì)胞與血管壁結(jié)合穩(wěn)定性方面作用更大［12］。敲出PDGFB/PDGFRB基因小鼠的血管周皮細(xì)胞覆蓋率顯著下降，隨后進(jìn)一步出現(xiàn)內(nèi)皮連接缺陷、內(nèi)皮增生、微血管滲漏、血管舒張、毛細(xì)血管減少、出血等生理變化［13］。正常生理情況下，血管周細(xì)胞覆蓋率顯著下降對(duì)動(dòng)物是致命的。雖然PDGFB中缺少C端保留序列的突變小鼠能夠存活，但其體內(nèi)血管周細(xì)胞數(shù)量較正常鼠更少，并且?guī)缀鯖]有結(jié)合到血管壁上，尤其是在視網(wǎng)膜和腎臟血管組織中最為明顯［14］。

血管周細(xì)胞和vSMCs均能表達(dá)Ang-1，Ang-1與ECs上的Tie-2受體結(jié)合建立周細(xì)胞-內(nèi)皮細(xì)胞相互作用，從而抑制ECs增殖和穩(wěn)定新生血管。Tie-2不僅在血管內(nèi)皮細(xì)胞上表達(dá)，而且在肝癌組織中的血管平滑肌細(xì)胞上也表達(dá)，提示肝癌組織中，通過Ang-2和Tie-2信號(hào)傳導(dǎo)通路，促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞及平滑肌細(xì)胞增生、塑型及毛細(xì)血管出芽，形成新的血管［15］。另外，Ang-2還能通過結(jié)合Tie2，競(jìng)爭(zhēng)性抑制Ang-1促Tie2磷酸化作用，破壞血管穩(wěn)定性，增加VEGF血管生成作用，促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)［16］。這些發(fā)現(xiàn)提示Ang-1和Ang-2的平衡對(duì)調(diào)節(jié)周皮細(xì)胞覆蓋率非常重要。

4 腫瘤轉(zhuǎn)移過程中的血管周細(xì)胞

不正常血管周細(xì)胞結(jié)合到腫瘤毛細(xì)血管壁上造成血管周細(xì)胞覆蓋率不足，進(jìn)一步造成血管穩(wěn)定性減弱以及滲透性升高［17］。這一機(jī)制可能與腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移相關(guān)。腫瘤未成熟或者滲漏的血管其間質(zhì)壓力會(huì)增加，從而加速腫瘤細(xì)胞進(jìn)入血管內(nèi)腔。臨床研究發(fā)現(xiàn)，癌細(xì)胞侵襲性強(qiáng)的乳腺癌患者體內(nèi)的血管周覆蓋率均較低，相應(yīng)的這些患者的生存率也更低［18］。動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，前列腺癌小鼠模型中血管周細(xì)胞覆蓋率增加，其腫瘤侵襲能力明顯下降［19］。有證據(jù)顯示人肝癌轉(zhuǎn)移過程中肝血管周細(xì)胞的增多和激活與腫瘤相關(guān)，一旦這些細(xì)胞被激活即參與到腫瘤轉(zhuǎn)移微環(huán)境的形成過程中，隨后被募集到內(nèi)皮細(xì)胞層中參與腫瘤血管新生［20-21］。另外，這些研究也提示血管周細(xì)胞可能有抑制腫瘤原發(fā)灶部位癌細(xì)胞內(nèi)滲的功能，但同時(shí)血管周細(xì)胞也有可能加速轉(zhuǎn)移灶的癌細(xì)胞外滲。

5 以血管周細(xì)胞為靶點(diǎn)的抗腫瘤療法

大量的臨床研究著重關(guān)注血管周細(xì)胞在提升內(nèi)皮細(xì)胞生存力和維持血管穩(wěn)定的作用機(jī)制。血管周細(xì)胞募集到腫瘤新生血管主要通過PDGFB/PDGFRB和Ang-1/Tie2信號(hào)通路。其中，PDGFB/PDGFRB信號(hào)通路對(duì)維持周細(xì)胞-內(nèi)皮細(xì)胞連接穩(wěn)定性起到重要作用。有多項(xiàng)研究已經(jīng)驗(yàn)證以PDGFB/PDGFRB信號(hào)通路為靶點(diǎn)的抗血管周細(xì)胞藥物聯(lián)合其他抗癌藥物的療效［22］。對(duì)人卵巢癌研究發(fā)現(xiàn)，同時(shí)抑制PDGF-B信號(hào)通路和VEGF信號(hào)通路比單獨(dú)抑制VEGF信號(hào)通路能更有效的抑制腫瘤血管生成［23］。然而，人腎癌臨床研究發(fā)現(xiàn)，與單獨(dú)抑制VEGF通路相比，同時(shí)抑制VEGF和PDGF通路并沒有明顯的療效意義；而事實(shí)上，同時(shí)抑制兩條通路對(duì)患者也有較明顯的不良反應(yīng)。綜合上述研究結(jié)果，我們認(rèn)為需要更進(jìn)一步研究基于PDGF為靶點(diǎn)的治療方案在影響調(diào)控周細(xì)胞-內(nèi)皮細(xì)胞相互作用方面的機(jī)制，以及開展更多的關(guān)于聯(lián)合運(yùn)用抗血管生成療法在多種抗癌治療過程的益處與風(fēng)險(xiǎn)研究的臨床試驗(yàn)。

6 促血管周細(xì)胞療法抑制腫瘤生長(zhǎng)

從血管周細(xì)胞的在血管生成過程中的作用分析，我們可以推測(cè)出兩類以血管周細(xì)胞為靶點(diǎn)的治療方案。第一類是加強(qiáng)血管周細(xì)胞的募集，以促使血管穩(wěn)定和抑制血管新生。這一途徑可以通過募集血管周細(xì)胞到腫瘤血管內(nèi)皮細(xì)胞層從而抑制血管生長(zhǎng)；同時(shí)這也減少了腫瘤內(nèi)血管的滲漏從而阻止癌細(xì)胞的擴(kuò)散。另一類就是利用血管周前體細(xì)胞作為基因載體，修復(fù)受損血管。這一想法在以內(nèi)皮前體細(xì)胞為載體的抗血管新生基因療法中已經(jīng)得到應(yīng)用［24］。最近還有學(xué)者按照此思路研究了人的隱靜脈血管周前體細(xì)胞對(duì)小鼠心肌梗塞受損組織的修復(fù)作用，發(fā)現(xiàn)血管周前體細(xì)胞能明顯增加心肌梗塞受損部位的血管數(shù)量，提高心肌梗塞動(dòng)物的心臟功能［25］。

7 展望

由于不同類型腫瘤中，血管周細(xì)胞參與調(diào)控腫瘤血管的機(jī)制有所不同，所以對(duì)于某些腫瘤類型其最佳治療方案也許是提高血管周細(xì)胞募集量，從而達(dá)到穩(wěn)定腫瘤血管，減少腫瘤血管數(shù)量的目的；而對(duì)另外一些腫瘤類型，采用抑制血管周細(xì)胞覆蓋率或者擾亂周細(xì)胞-內(nèi)皮細(xì)胞相互作用療法使腫瘤血管失穩(wěn)態(tài)，進(jìn)而促使血管網(wǎng)絡(luò)退化，也許是其最佳的治療方案。未來研究應(yīng)更加關(guān)注不同抗腫瘤血管生成治療法對(duì)不同腫瘤類型的療效，以確定采用何種方案治方案能達(dá)到最佳療效。

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