VEGF、ILK、CD151在腫瘤血管生成及膠質(zhì)瘤中的研究進(jìn)展

石鳳云，佟建洲

（1.承德醫(yī)學(xué)院病理學(xué)教研室，河北承德 067000；2.保定市第一中心醫(yī)院）

VEGF、ILK、CD151在腫瘤血管生成及膠質(zhì)瘤中的研究進(jìn)展

石鳳云1，佟建洲2

（1.承德醫(yī)學(xué)院病理學(xué)教研室，河北承德 067000；2.保定市第一中心醫(yī)院）

膠質(zhì)瘤；VEGF；ILK；CD151；血管生成

人腦膠質(zhì)瘤是起源于中樞神經(jīng)系統(tǒng)上皮細(xì)胞最常見(jiàn)的惡性腫瘤，膠質(zhì)瘤是一種高度血管化的腫瘤，新血管生成在膠質(zhì)瘤生長(zhǎng)、浸潤(rùn)過(guò)程中起重要作用。 Folkman[1]于1971年提出的“腫瘤血管新生理論”認(rèn)為，當(dāng)腫瘤直徑大于2.0mm時(shí)，為保持其自身快速增殖，實(shí)體腫瘤內(nèi)必須有新生血管為腫瘤生長(zhǎng)提供營(yíng)養(yǎng)和轉(zhuǎn)移途徑。因此，惡性腫瘤生長(zhǎng)、浸潤(rùn)與轉(zhuǎn)移的前提之一即是誘導(dǎo)新生血管生成，抑制腫瘤血管生成的研究也是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)之一。眾多研究表明，血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)[2]、整合素連接激酶（ILK）[3]及CD151[4]均能促進(jìn)腫瘤血管生成，本綜述旨在分析三者在腫瘤血管生成和膠質(zhì)瘤中的研究進(jìn)展。

1 VEGF

1.1 VEGF的發(fā)現(xiàn) 1983年,Senger等[5]從豚鼠癌性腹水和腫瘤細(xì)胞培養(yǎng)介質(zhì)中分離出一種蛋白因子，可以誘導(dǎo)血清蛋白由血管滲漏而不引起血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷，稱(chēng)為血管通透性因子(vascular permeability factor,VPF)，該因子通過(guò)作用于血管內(nèi)皮細(xì)胞，在活體內(nèi)促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞增殖與遷移，從而誘導(dǎo)血管生長(zhǎng)及血管網(wǎng)形成，新生血管的血管壁薄，通透性較高，因此又稱(chēng)為VEGF。

1.2 VEGF的結(jié)構(gòu) VEGF基因在人體內(nèi)定位于染色體6p21.3，該基因全長(zhǎng)約28Kb，由8個(gè)外顯子與7個(gè)內(nèi)含子交替剪接構(gòu)成[6]。VEGF是一種具有生物學(xué)活性的糖蛋白，擁有8個(gè)半胱氨酸殘基的同源二聚體序列，相對(duì)分子量為34-46KD。VEGF是血小板衍生因子（platelet derived growth factor, PDGF）家族的成員，目前已發(fā)現(xiàn)VEGF家族成員有7個(gè)，包括VEGF-A、B、C、D、E、F和胎盤(pán)生長(zhǎng)因子[7]。其中VEGF-A在組織中含量最豐富，功能作用最強(qiáng)，文獻(xiàn)中的VEGF多指VEGF-A。由于VEGF mRNA剪接方式不同，形成了6種異型體：VEGF121、145、165、183、189和206，其中VEGF165是最主要的同分異構(gòu)體。

1.3 VEGF促血管生成的作用機(jī)制 VEGF主要通過(guò)與血管內(nèi)皮細(xì)胞上fms樣酪氨酸激酶受體及胎-肝激酶-1/含激酶插入?yún)^(qū)受體結(jié)合后發(fā)揮作用[8]。VEGF與其受體特異性結(jié)合后，可引起受體二聚化，使胞內(nèi)激酶區(qū)構(gòu)象發(fā)生改變，進(jìn)而使激酶具有活性，活性激酶催化底物蛋白磷酸化，最終通過(guò)信號(hào)傳導(dǎo)分子的級(jí)聯(lián)反應(yīng)，促使血管內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)，其后產(chǎn)生的一系列生物學(xué)效應(yīng)能夠增加細(xì)胞有絲分裂，促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞移動(dòng)和變形，提高血管通透性，促使微血管新生，最終形成新的腫瘤供血血管網(wǎng)。VEGF還可通過(guò)使腫瘤內(nèi)的血管彎曲，促使內(nèi)皮細(xì)胞間空隙變大，導(dǎo)致血管通透性增強(qiáng)，因而更易于腫瘤細(xì)胞獲取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，也更有利于腫瘤細(xì)胞發(fā)生血行轉(zhuǎn)移[9]。此外，腫瘤細(xì)胞也可以通過(guò)合成、分泌VEGF，再反過(guò)來(lái)促進(jìn)腫瘤血管的生長(zhǎng)。

1.4 VEGF與膠質(zhì)瘤 采用免疫組化法檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，VEGF蛋白在人腦膠質(zhì)瘤組織中呈高表達(dá)，主要定位在膠質(zhì)瘤細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)，部分在血管內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)，VEGF在膠質(zhì)瘤中的陽(yáng)性表達(dá)率隨膠質(zhì)瘤組織惡性程度的增高而增高，并且與膠質(zhì)瘤的微血管密度呈正相關(guān)[10]。目前，在膠質(zhì)瘤中，VEGF與缺氧誘導(dǎo)因子1 α(HIF-1α)[11]、基質(zhì)金屬蛋白酶-9及p53[12]等多種因子表達(dá)的相關(guān)性已有研究，眾因子共同促進(jìn)膠質(zhì)瘤血管的生成，進(jìn)而促進(jìn)膠質(zhì)瘤的生長(zhǎng)、浸潤(rùn)與轉(zhuǎn)移。

2 ILK

2.1 ILK的發(fā)現(xiàn) 1996年，Hannigan等[13]通過(guò)運(yùn)用酵母菌雙雜合篩選系統(tǒng)，以整合素β1亞基的胞漿結(jié)構(gòu)域?yàn)檎T餌，在哺乳動(dòng)物上皮細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞的溶解物中發(fā)現(xiàn)了一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶ILK，該激酶作為一種整合素和生長(zhǎng)因子信號(hào)傳導(dǎo)通路的交集性結(jié)構(gòu)蛋白，參與了整合素介導(dǎo)的多種信號(hào)傳導(dǎo)通路，從而在腫瘤的生長(zhǎng)、浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移等過(guò)程中起重要作用。

2.2 ILK的結(jié)構(gòu) ILK基因在人體內(nèi)定位于染色體11p15.5-p15.4，基因全長(zhǎng)約1.8Kb。ILK包含3個(gè)結(jié)構(gòu)域：N端、磷脂酰肌醇結(jié)合結(jié)構(gòu)域（PH結(jié)構(gòu)域）、C端。N端由第33至164位氨基酸組成，包括4個(gè)錨蛋白重復(fù)序列，主要作用是將ILK連接到PINCH蛋白，從而連接到生長(zhǎng)因子受體上[14]。PH結(jié)構(gòu)域由第180至212位氨基酸組成，是指N端靠近激酶結(jié)構(gòu)域的部位，PH結(jié)構(gòu)域與磷酸肌醇3磷酸（PIP3）結(jié)合后激活I(lǐng)LK，活化后可發(fā)揮其在整合素和生長(zhǎng)因子信號(hào)傳導(dǎo)過(guò)程中的中心性結(jié)構(gòu)蛋白作用。C端由第186至451位氨基酸組成，是激酶催化結(jié)構(gòu)域及ILK的活性中心，可通過(guò)對(duì)下游的效應(yīng)蛋白進(jìn)行磷酸化，實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控；還可與整合素β1和β3的胞內(nèi)區(qū)域接觸，將胞內(nèi)信號(hào)傳遞到胞外，調(diào)整整合素與細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）的親和力。

2.3 ILK促血管生成的作用機(jī)制 ILK通過(guò)參與整合素和

生長(zhǎng)因子信號(hào)傳導(dǎo)發(fā)揮促血管生成作用。整合素是一種由α和β兩種亞基構(gòu)成的跨膜的二聚體蛋白，通過(guò)與ECM結(jié)合引起級(jí)聯(lián)反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)外的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。整合素具有兩種存在狀態(tài)：潛伏型和激活型，在潛伏型時(shí)，α亞基和β亞基緊密結(jié)合，掩蔽激活位點(diǎn)。ILK與整合素的β亞基直接結(jié)合可磷酸化整合素，使其由潛伏狀態(tài)轉(zhuǎn)換為激活狀態(tài)，進(jìn)而調(diào)整整合素與ECM的親和力。整合素與ECM結(jié)合，可使磷脂酰肌醇-3激酶（PI3K）活化，活化的PI3K主要磷酸化PI(4)P1和PI(4,5)P2,生成PI(3,4)P2和PI(3,4,5)P3。PIP3與ILK的PH結(jié)構(gòu)域結(jié)合后可活化ILK，活化的ILK具有磷酸化細(xì)胞內(nèi)多種底物的作用，參與信號(hào)傳導(dǎo)，在血管生成過(guò)程中發(fā)揮作用[14]。此外，在低氧環(huán)境中，ILK活性增高，高活性的ILK可通過(guò)磷酸化激活蛋白激酶B再進(jìn)一步磷酸化，并激活雷帕霉素靶蛋白，進(jìn)而增強(qiáng)HIF-1α的穩(wěn)定性和活性，最終促進(jìn)VEGF的表達(dá)，導(dǎo)致細(xì)胞遷移及血管形成。同時(shí)，VEGF與鄰近內(nèi)皮細(xì)胞上的受體結(jié)合，通過(guò)正反饋激活I(lǐng)LK，進(jìn)而調(diào)節(jié)下游效應(yīng)子促進(jìn)腫瘤血管形成[15]。

2.4 ILK與膠質(zhì)瘤 ILK蛋白在膠質(zhì)瘤組織中高表達(dá)，定

位于膠質(zhì)瘤細(xì)胞的細(xì)胞膜和（或）細(xì)胞質(zhì),與膠質(zhì)瘤惡性程度呈正相關(guān)關(guān)系[15]。Dimpy等[16]發(fā)現(xiàn)，ILK抑制劑可明顯抑膠質(zhì)瘤細(xì)胞的浸潤(rùn)和腫瘤組織的血管生成，表明ILK蛋白在膠質(zhì)瘤血管生成中起重要作用。

3 CD151

3.1 CD151的發(fā)現(xiàn) 1991年，Ashman等[17]在血小板表面發(fā)現(xiàn)一種蛋白，活化后可導(dǎo)致血小板聚集，被稱(chēng)為血小板內(nèi)皮細(xì)胞四跨膜蛋白抗原3（PETA3）。其cDNA后，分別在巨核母細(xì)胞白血病細(xì)胞系及成人T淋巴白血病細(xì)胞中被分離出來(lái)，通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助比較分析，確認(rèn)其屬于四跨膜蛋白家族(TM4SF)。最終在“第六次人白細(xì)胞分化抗原會(huì)議”上正式統(tǒng)一命名為CD151。 3.2 CD151的結(jié)構(gòu) CD151基因在人定位于染色體11p15.5，基因全長(zhǎng)約1443Kb。作為T(mén)M4SF家族的成員，其氨基酸有25%-30%與其它成員相同。TM4SF家族的特征結(jié)構(gòu)是：由4個(gè)疏水性的跨膜區(qū)、一大一小兩個(gè)細(xì)胞外環(huán)和兩個(gè)短的細(xì)胞內(nèi)尾端構(gòu)成[18]。4個(gè)疏水性的跨膜區(qū)中有3個(gè)位于N端，1個(gè)位于C端，每區(qū)所含氨基酸數(shù)均大于22個(gè)，此長(zhǎng)度足以支持其跨越脂質(zhì)雙分子層。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ疏水區(qū)之間有短的親水區(qū)相間隔，而Ⅲ、Ⅳ疏水區(qū)之間有1個(gè)大的親水序列位于胞外，構(gòu)成了胞外的兩個(gè)外環(huán)。CD151編碼的蛋白質(zhì)在N端有16個(gè)位于胞內(nèi)的親水殘基，在C端有7個(gè)。

3.3 CD151促血管生成的作用機(jī)制 CD151是與整合素關(guān)系最為密切的TM4SF成員[4]。CD151通過(guò)其細(xì)胞外大環(huán)特異性位點(diǎn)與多種整合素亞基特異性結(jié)合，整合素活化后與細(xì)胞膜上的蛋白分子結(jié)合，形成整合素-CD151-蛋白激酶C復(fù)合體，再以復(fù)合體模式介導(dǎo)信號(hào)由細(xì)胞外向細(xì)胞內(nèi)的傳導(dǎo)，從而將整合素和其它成員與胞內(nèi)磷酸化及去磷酸化過(guò)程連接起來(lái)，進(jìn)而啟動(dòng)內(nèi)皮細(xì)胞的黏附、遷移及新血管的形成。CD151還可通過(guò)上調(diào)PI3K的表達(dá)，實(shí)現(xiàn)促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖的作用，通過(guò)PI3K的磷酸化作用，激活下游信號(hào)通路，參與促進(jìn)血管的新生[19]。CD151還可能通過(guò)與整合素亞基結(jié)合，參與HIF-1α的激活，導(dǎo)致VEGF生成增加，使血管通透性增強(qiáng)，并促進(jìn)腫瘤血管新生[20]。王麗等[21]研究證明，CD151在體內(nèi)具有明確的促血管生成作用，局部高表達(dá)CD151基因能夠提高缺血組織的血管再生能力，并且有利于腫瘤血管新生及腫瘤組織的侵襲。

3.4 CD151與膠質(zhì)瘤 關(guān)于CD151在膠質(zhì)瘤中的研究，Malla等[22]首次應(yīng)用免疫組化法檢測(cè)CD151在膠質(zhì)瘤中的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)CD151和整合素復(fù)合體介導(dǎo)信號(hào)傳導(dǎo)可促進(jìn)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。目前，CD151在膠質(zhì)瘤中的研究較少，仍需大量相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究。

4 展望

人腦膠質(zhì)瘤發(fā)病率占神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤的50%以上，嚴(yán)重危害人類(lèi)健康，經(jīng)手術(shù)、放化療等綜合治療后，效果并不理想，致殘率及復(fù)發(fā)率較高。因此，通過(guò)抑制、阻斷腫瘤血管生成相關(guān)因子的表達(dá)和作用來(lái)抑制膠質(zhì)瘤血管生成，是目前分子水平治療研究的熱點(diǎn)。在抑制腫瘤血管新生的研究中，單純針對(duì)VEGF通路的治療并不是非常有效，說(shuō)明還有其它因子和通路參與了血管新生。ILK和CD151均在腫瘤血管生成中起重要作用，且均可通過(guò)與整合素作用而促進(jìn)腫瘤血管生成，且二者具有促進(jìn)VEGF的作用。因此提示，三者可能通過(guò)促進(jìn)膠質(zhì)瘤腫瘤血管的生成，共同促進(jìn)了膠質(zhì)瘤的生長(zhǎng)和浸潤(rùn)。除此之外，三者在膠質(zhì)瘤發(fā)生、發(fā)展的其它過(guò)程中（如侵襲、轉(zhuǎn)移等）亦發(fā)揮著重要的作用。因此， 通過(guò)聯(lián)合抑制VEGF、ILK及CD151的表達(dá)或作用來(lái)抑制膠質(zhì)瘤的發(fā)生、發(fā)展，或?qū)⒊蔀槟z質(zhì)瘤治療的潛在靶點(diǎn)。

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