G蛋白調(diào)節(jié)信號(hào)5在腫瘤微環(huán)境中對(duì)血管成熟度的研究進(jìn)展

石雨卉 李爽 文世民 李光明

(川北醫(yī)學(xué)院第二附屬醫(yī)院-南充市中心醫(yī)院，四川 南充 637000)

G蛋白調(diào)節(jié)信號(hào)5在腫瘤微環(huán)境中對(duì)血管成熟度的研究進(jìn)展

石雨卉 李爽 文世民 李光明△

(川北醫(yī)學(xué)院第二附屬醫(yī)院-南充市中心醫(yī)院，四川 南充 637000)

本文擬從分子水平探討G蛋白調(diào)節(jié)信號(hào)5(Regulator of G-protein signaling 5，RGS5)、腫瘤血管周細(xì)胞及腫瘤微環(huán)境之間相互作用的關(guān)系。RGS5是腫瘤組織及血管周細(xì)胞高度表達(dá)的標(biāo)記性產(chǎn)物，負(fù)性調(diào)節(jié)G蛋白信號(hào)傳導(dǎo)途徑。腫瘤血管周細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)異常，缺乏RGS5的腫瘤血管形態(tài)恢復(fù)正常且血流豐富。根據(jù)研究，腫瘤血管對(duì)于腫瘤微環(huán)境中的炎癥細(xì)胞產(chǎn)生的炎癥因子(血管生成因子VEGF、腫瘤生長(zhǎng)因子EGF，放大炎癥狀態(tài)的細(xì)胞因子、其他血管原因子如FGF2，炎癥趨化因子等)有著較高敏感性，這些炎癥因子可以誘導(dǎo)和幫助腫瘤血管生成，而正常脈管卻對(duì)這種反應(yīng)不敏感。因此我們可在惡性腫瘤中降低RGS5的表達(dá)和抑制炎癥因子的釋放，使腫瘤周細(xì)胞逆轉(zhuǎn)為成熟周細(xì)胞，腫瘤血管變得正?；俨扇】鼓[瘤治療可增加藥物到達(dá)病灶的濃度，提高療效。為惡性腫瘤的臨床治療、預(yù)后評(píng)價(jià)開(kāi)辟新的途徑。

RGS5; 周細(xì)胞；腫瘤微環(huán)境；血管成熟度

近年我國(guó)惡性腫瘤的發(fā)病率、死亡率逐年上升，為世界高發(fā)病率國(guó)家。其中川東北地區(qū)系食管癌高發(fā)地帶。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)年新發(fā)食管癌病例數(shù)約25.9萬(wàn)例，年死亡約21.1萬(wàn)例[1]。Cai等[2]對(duì)140多例食管癌患者根治術(shù)后局部復(fù)發(fā)或遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移做出統(tǒng)計(jì)顯示：吻合口復(fù)發(fā)高達(dá)13.6%?？梢?jiàn)，食管癌局部復(fù)發(fā)是最常見(jiàn)的復(fù)發(fā)模式。這與肺癌、乳腺癌的全身復(fù)發(fā)為主的模式有顯著不同。在乳腺癌中，已有研究證實(shí)初始診斷時(shí)的循環(huán)腫瘤細(xì)胞與患者預(yù)后相關(guān)[3]。因此對(duì)于食管癌這種易于局部復(fù)發(fā)的腫瘤，有必要深入研究腫瘤細(xì)胞與腫瘤微環(huán)境之間的關(guān)系。腫瘤微環(huán)境的組成包括：間質(zhì)細(xì)胞或者間質(zhì)干細(xì)胞(尤其是成纖維細(xì)胞)、浸潤(rùn)的炎癥細(xì)胞、新生血管等[4]。腫瘤的生長(zhǎng)、浸潤(rùn)、轉(zhuǎn)移離不開(kāi)新生血管的參與，新生血管的組成除血管內(nèi)皮細(xì)胞外，還有血管周細(xì)胞。G蛋白調(diào)節(jié)蛋白5(RGS5)在腫瘤血管周細(xì)胞中高度表達(dá)，影響著腫瘤血管形態(tài)和功能的成熟度[5]。同時(shí)腫瘤微環(huán)境的細(xì)胞因子也調(diào)控著腫瘤血管的發(fā)生、發(fā)展[6]。本文擬對(duì)RGS5、腫瘤血管周細(xì)胞、炎癥因子在腫瘤微環(huán)境中血管生成方面的作用作一較為詳細(xì)的綜述。

1 G蛋白調(diào)節(jié)信號(hào)5在腫瘤血管中的表達(dá)及其意義

G蛋白為人體的重要信號(hào)通路，一次激活多種下游效應(yīng)器,引發(fā)許多細(xì)胞內(nèi)的變化, 影響免疫、神經(jīng)傳遞、激素活性等基本生理過(guò)程[7]。G蛋白調(diào)節(jié)信號(hào)5(RGS5)屬于G蛋白信號(hào)家族的一員，主要激發(fā)α亞基GTP酶的活性、讓GTP水解為GDP，使G亞基失活，抑制G蛋白活性，故RGS5可負(fù)性調(diào)控該信號(hào)通路[8]。小鼠在胚胎發(fā)育中可觀察到RGS5的高表達(dá)水平和血管生成水平呈動(dòng)態(tài)正相關(guān)，都在第16天達(dá)到峰值后下降[9]。而小鼠皮膚傷口的肉芽組織在第5天中檢測(cè)到RGS5的高表達(dá)量后，隨著血管豐富的肉芽組織減少RGS5也相應(yīng)減少[10]，推測(cè)大多數(shù)新生血管水平與RGS5表達(dá)保持一致，RGS5可能是機(jī)體調(diào)控血管發(fā)育及成熟的重要步驟[11]。Silini等[12]將腫瘤組織和正常組織分組檢測(cè)，同時(shí)采用實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)和免疫組化技術(shù)進(jìn)行研究，最終發(fā)現(xiàn)：在肝癌、卵巢癌、胰腺癌腫瘤組織的周細(xì)胞中檢測(cè)到高水平表達(dá)的RGS5，而在正常組織的周細(xì)胞中幾乎未發(fā)現(xiàn)或很少發(fā)現(xiàn)有RGS5表達(dá)。在肝纖維板細(xì)胞癌(Fibrolamellar hepatocellular carcinoma，F(xiàn)HC)及成釉細(xì)胞瘤等組織[13,14]也可以檢測(cè)到大量表達(dá)的RGS5。綜上所述，在腫瘤組織和腫瘤微環(huán)境中的血管周細(xì)胞中高表達(dá)著RGS5，其存在提示腫瘤血管的生成、發(fā)展與G蛋白信號(hào)傳導(dǎo)通路有重要關(guān)系[15]。

2 腫瘤血管周細(xì)胞表達(dá)RGS5的相關(guān)研究

RGS5調(diào)控著血管周細(xì)胞使其在血管發(fā)生發(fā)展、增值成熟中起著重要的作用[16]。血管壁是由內(nèi)皮細(xì)胞和周細(xì)胞共同組成的，血管周細(xì)胞覆蓋在內(nèi)皮細(xì)胞之外，其作用類似平滑肌細(xì)胞，它機(jī)械地支撐著血管呈拉伸狀排列。最早一篇文獻(xiàn)記載在小鼠胚胎發(fā)現(xiàn)了RGS5與血管周細(xì)胞相互聯(lián)系[17]。Bondjers等[18]報(bào)道了小鼠中樞神經(jīng)的血管經(jīng)過(guò)無(wú)血小板來(lái)源的生長(zhǎng)因子β(Platele-tderived growth factor-β，PDGF-β)或PDGF-β受體(PDGF receptor-β，PDGFR-β)的處理后，可以發(fā)現(xiàn)神經(jīng)血管幾乎都缺乏周細(xì)胞和RGS5。以上兩種現(xiàn)象強(qiáng)烈提示著RGS5在血管周細(xì)胞有著特異性的表達(dá)作用，即RGS5可作為血管周細(xì)胞的標(biāo)記物。

腫瘤組織周細(xì)胞不成熟，血管通透性高且排列紊亂，氧氣供應(yīng)不充足。敲除RGS5基因可使腫瘤組織周細(xì)胞成熟，血管重塑使其通透性降低，減輕腫瘤組織水腫，降低組織流體靜脈壓，因此可以改善了組織的氧供和血供[19,20]，表明RGS5負(fù)性調(diào)控腫瘤血管成熟度。如果在血管通透性改善期間給予抗腫瘤治療，更能增加化療藥物的滲透性，提高療效水平，提示通過(guò)調(diào)控RGS5呈低水平表達(dá)，讓血管的形態(tài)功能正?；痆21,22]，提高腫瘤組織對(duì)根治性放化療以及生物治療的敏感度，可能改善患者預(yù)后。

3 腫瘤微環(huán)境對(duì)RGS5、周細(xì)胞的影響

Hanahan & Weinberg[23]早在2000年提出過(guò)惡性腫瘤包括6個(gè)生物學(xué)功能，它們彼此關(guān)聯(lián)、逐步發(fā)展構(gòu)成了一套理論體系。初步解釋了正常細(xì)胞是如何向惡性腫瘤細(xì)胞發(fā)展的過(guò)程。這6個(gè)特異性標(biāo)志分別代表著抵制細(xì)胞死亡、持續(xù)增殖信號(hào)，復(fù)制不止、逃避生長(zhǎng)抑制和誘導(dǎo)激活血管生成以及活躍地侵襲和轉(zhuǎn)移。近年來(lái)又新興了兩種特征：依次重編能量代謝和回避免疫損害。癌細(xì)胞、免疫炎癥細(xì)胞、生物因子等多種物質(zhì)在以上8個(gè)機(jī)制下形成了一個(gè)持續(xù)相互作用的腫瘤微環(huán)境，利于腫瘤的生長(zhǎng)、發(fā)展。在本文中我們主要探討腫瘤微環(huán)境是怎樣誘導(dǎo)血管形成的。

腫瘤的侵襲、轉(zhuǎn)移以及增值、發(fā)展均離不開(kāi)它所處的內(nèi)環(huán)境，該環(huán)境包括了腫瘤細(xì)胞自身、間質(zhì)細(xì)胞、細(xì)胞外基質(zhì)(Extracellular matrix，ECM)，它們統(tǒng)稱為腫瘤微環(huán)境。其中間質(zhì)細(xì)胞由血管形成細(xì)胞、免疫炎癥細(xì)胞和成纖維細(xì)胞組成。這些基質(zhì)細(xì)胞同其分泌的各種生長(zhǎng)因子、基質(zhì)蛋白、趨化因子共同圍繞腫瘤細(xì)胞形成一個(gè)復(fù)雜的混合體，促進(jìn)腫瘤的發(fā)生發(fā)展。例如：周細(xì)胞分泌的Ang-1可與血管生成素受體Tie2結(jié)合從而發(fā)揮著促自身聚集、促血管成熟以及抗增殖的作用。此外它還可為處于靜息狀態(tài)下的內(nèi)皮細(xì)胞提供旁分泌的信號(hào)作用[24]；也可產(chǎn)生部分血管生成因子VEGF，增值內(nèi)皮細(xì)胞，維持其血管穩(wěn)態(tài)[25]。腫瘤中周細(xì)胞表達(dá)的血小板來(lái)源的生長(zhǎng)因子受體(PDGF-β 受體)容易受到抑制，導(dǎo)致周細(xì)胞在腫瘤組織中的覆蓋率大大降低[26]，其內(nèi)分泌作用也會(huì)大大減弱，導(dǎo)致血管形態(tài)的不完整性和功能的缺失性，有利于更多癌細(xì)胞侵入脈管系統(tǒng)中。導(dǎo)致了腫瘤組織血源性擴(kuò)散的惡性生物學(xué)行為。不利于患者無(wú)疾病進(jìn)展期及總體生存率。而正常組織血管周細(xì)胞的PDGF受體卻對(duì)抑制作用無(wú)明顯反應(yīng)[27]。

在腫瘤微環(huán)境中起重要作用的是侵潤(rùn)的免疫細(xì)胞。根據(jù)Schafer和Werner[28]的觀察報(bào)告，他們將腫瘤比喻成一個(gè)類似于慢性炎癥刺激、不會(huì)愈合的巨大傷口。持續(xù)產(chǎn)生的免疫炎癥細(xì)胞會(huì)導(dǎo)致周圍組織產(chǎn)生一些變化，這些病理學(xué)變化包括血管異常增生、纖維化、形成腫瘤等等的產(chǎn)生。這與正常組織在損傷修復(fù)過(guò)程中短暫出現(xiàn)又快速消失的炎癥細(xì)胞是有顯著性的差別的[29-30]，即正常組織不會(huì)長(zhǎng)期且大量存在免疫炎癥細(xì)胞。側(cè)面說(shuō)明了免疫炎癥細(xì)胞主要是屬于腫瘤微環(huán)境的。Coffelt[31-32]試驗(yàn)證明T、B淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞，肥大細(xì)胞和中性粒細(xì)胞均屬于這些腫瘤微環(huán)境中的免疫炎癥細(xì)胞。炎癥細(xì)胞可分泌一系列腫瘤炎癥因子，例如：血管生成因子VEGF、腫瘤生長(zhǎng)因子EGF，放大炎癥狀態(tài)的細(xì)胞因子、其他血管原因子如FGF2，炎癥趨化因子。這些細(xì)胞還可能產(chǎn)生血管原和/或侵襲前基質(zhì)降解酶，有MMP-9、類肝素酶、基質(zhì)金屬蛋白酶，半胱氨酸組織蛋白酶[33-34]。其中血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體VEGFR被刺激后，可激活血管內(nèi)皮細(xì)胞中增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移的信號(hào)通路[35]。微環(huán)境中的淋巴細(xì)胞為T細(xì)胞亞群中的Tregs細(xì)胞，它不但沒(méi)有增強(qiáng)免疫應(yīng)答，反而通過(guò)破壞CD8+T細(xì)胞的脫顆粒過(guò)程，抑制穿孔素和顆粒酶的釋放，從而減輕腫瘤免疫應(yīng)答反應(yīng)[36]，促進(jìn)腫瘤發(fā)生、發(fā)展?；|(zhì)細(xì)胞分泌的基質(zhì)金屬蛋白酶MMP在腫瘤微環(huán)境中一旦被大量分泌，可侵蝕細(xì)胞基底膜屏障，促進(jìn)組織間屏障物質(zhì)的降解，有利于腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移[37]。Mantovani[38-39]認(rèn)為這些被分泌出來(lái)的信號(hào)分子形成了一張張相互交織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，促進(jìn)了腫瘤的發(fā)展與增殖。大量新生的血管周細(xì)胞缺乏成熟度，高膨脹性和高滲透性，低氧供和血供。使化療藥物與腫瘤的接觸面積大大減少，降低藥物療效。有利于腫瘤侵襲與轉(zhuǎn)移。以上種種表明：腫瘤血管對(duì)腫瘤微環(huán)境中的免疫炎癥因子高度敏感，而正常組織卻缺乏這種敏感性。腫瘤微環(huán)境的免疫炎癥因子增多，促進(jìn)了腫瘤新生血管呈對(duì)數(shù)增長(zhǎng)，其中新生血管以不成熟的周細(xì)胞占多數(shù)，這種周細(xì)胞又高度表達(dá)著G蛋白信號(hào)調(diào)節(jié)蛋白5。三者彼此牽連、相互作用，直接啟動(dòng)了腫瘤新生血管生成，促進(jìn)了腫瘤進(jìn)展。

4 小結(jié)

惡性腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移潛能離不開(kāi)新生血管，目前關(guān)于腫瘤血管形成機(jī)制的研究對(duì)象大多為血管內(nèi)皮細(xì)胞。本文從血管周細(xì)胞的角度較為詳細(xì)地闡述其與RGS5在腫瘤微環(huán)境中相互作用從而影響腫瘤血管成熟度的機(jī)制。讓我們對(duì)腫瘤微環(huán)境作用于腫瘤及腫瘤血管有了一個(gè)較為全面的認(rèn)識(shí)，從而在分子水平探討了RGS5、炎癥因子與周細(xì)胞之間的關(guān)系，希望能從抑制血管生成的角度上為抑制腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移為臨床提供新的思路。

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Research advances of regulator of G-protein signaling 5 in tumor microenvironment on vascular maturity

Shi Yu-Hui, Li Shuang, Wen Shi-Min, Li Guang-Ming△

(The Second Affiliated Hospital of North Sichuan Medical College-The Central Hospital of Nanchong, Sichuan Nanchong 637000)

石雨卉，女，醫(yī)師，主要從事腫瘤的臨床診斷與治療，Email：184703248@qq.com。

△通訊作者：李光明，男，教授，主要從事腫瘤的時(shí)辰治療，Email：ligm99999@163.com。

2015-2-15)