Ang-Tie2通路與血管生成關(guān)系的研究進展

聶 雄，費 偉,△，周 昊，李明芳，高明玉

(1.川北醫(yī)學(xué)院口腔醫(yī)學(xué)院, 四川南充637000；2.四川省醫(yī)學(xué)科學(xué)院 四川省人民醫(yī)院口腔科，四川成都610072)

受體酪氨酸激酶是最大的一類酶聯(lián)受體，它既是酶，也是受體，能與配體結(jié)合后將其靶蛋白的酪氨酸殘基磷酸化。其主要類型有50多種，其中，Tie2作為酪氨酸激酶受體家族中的一員，最初發(fā)現(xiàn)是在1992年由Ziegler等[1]從人胎盤中克隆出來；血管生成素(Angiopoietin，Ang)是一族分泌型的促血管生成因子，參與血管的生長發(fā)育、重塑；Ang是Tie2的配體，能與Tie2結(jié)合，Ang/Tie2信號是近年來發(fā)現(xiàn)的除血管內(nèi)皮生長因子(Vascular endothelial growth factor,VEGF)以外的一種新的血管生成通路，在調(diào)節(jié)血管生成、發(fā)育的中發(fā)揮重要作用。研究表明它不僅參與正常生理血管的形成、與病理狀態(tài)下如炎癥、創(chuàng)傷、腫瘤等的血管生成都有著密不可分的關(guān)系；是成人血管穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子。本文將對Ang/Tie2的結(jié)構(gòu)、功能以及在炎癥、創(chuàng)傷、腫瘤等血管生成中的作用展開綜述。

1 Ang/Tie2的結(jié)構(gòu)及生物學(xué)功能

Tie2是一種酪氨酸激酶受體,其基因位于9P21染色體上，共編碼約1124 個氨基酸，其結(jié)構(gòu)分為胞外區(qū)，跨膜結(jié)構(gòu)域及胞內(nèi)區(qū)，其中胞外結(jié)構(gòu)域包含3個免疫球蛋白(Ig1～Ig3)、3個表皮生長因子(EGF1-EGF3)序列和3個纖維連接蛋白III型序列，它們彼此之間緊密折疊形成一個球狀結(jié)構(gòu)；胞內(nèi)區(qū)含有1個酪氨酸激酶活性結(jié)構(gòu)域及1個羧基末端結(jié)構(gòu)[2]。Tie2最早發(fā)現(xiàn)特異性地表達于血管內(nèi)皮細胞表面，隨著學(xué)者不斷研究發(fā)現(xiàn)在單核巨噬細胞、造血祖細胞等均有所表達。

Ang是一個生長因子家族，在調(diào)節(jié)和維持血管和淋巴管生長成熟中起關(guān)鍵作用；其結(jié)構(gòu)主要由三部分組成，包括蛋白信號肽、螺旋結(jié)構(gòu)域以及纖維蛋白原樣結(jié)構(gòu)；Ang是Tie2的配體，與Tie2結(jié)合，包括4種類型:Ang1、Ang2、Ang3、Ang4[3]；Ang1基因位于8q22～q23染色體上，包含498個氨基酸；是Tie2的激動劑，與Tie2結(jié)合后能激活并誘導(dǎo)其磷酸化，能維持內(nèi)皮細胞粘附、遷移，從而促進血管成熟、維持血管穩(wěn)定及完整性。Ang2基因位于8p23染色體上，包含496個氨基酸，最初是作為 Ang-1 的天然拮抗劑，用于抑制Ang1誘導(dǎo)的Tie2磷酸化，促進血管重塑。而后發(fā)現(xiàn)Ang2也可充當激動劑與Tie2結(jié)合，Ang2的這種相反作用可能是依賴環(huán)境變化而決定的。兩者存在60%相似性；并且兩者與Tie2結(jié)合的親和力也接近，都處于較高水平[4],目前，Ang功能的研究以Ang1、Ang2為主。關(guān)于Ang3 和 Ang4的功能，還有待后續(xù)學(xué)者的發(fā)現(xiàn)。

2 Ang/Tie2信號通路的作用

2.1 Ang/Tie2在胚胎發(fā)育中的作用Ang/Tie2對胚胎發(fā)育中的血管生成至關(guān)重要，Tie2缺陷小鼠多在胚胎發(fā)育10.5天(E10.5)和E12.5之間死亡。這些缺陷小鼠的血管發(fā)育多處于早期階段，神經(jīng)血管叢無法繼續(xù)發(fā)育達到重塑或成熟[5]。Ang1缺陷的小鼠與Tie2缺陷小鼠的胚胎表型相似，Ang1/Tie2信號的缺乏將會促使心臟發(fā)育的早期退化，導(dǎo)致心房形態(tài)的嚴重破壞[6]。Ang2作為Tie2受體的激動或拮抗配體，這依賴于環(huán)境因素，Ang2缺陷小鼠的表型相對而言更為復(fù)雜，剛出生的小鼠生長相對正常，隨著生長發(fā)育，它們會表現(xiàn)出不同程度的水腫和乳糜腹水；許多小鼠在出生后2周出現(xiàn)死亡；當Ang2過表達時又會導(dǎo)致胚胎致死，與Ang1或Tie2缺失的功能相似[5]。

2.2 Ang/Tie2在創(chuàng)傷中的作用研究表明，在創(chuàng)傷性腦損傷的患者中，內(nèi)皮細胞上Ang/Tie2信號處于失衡狀態(tài)，當提高Ang1表達水平，激活A(yù)ng1/Tie2信號通路時，對創(chuàng)傷性腦損傷的恢復(fù)起著保護作用[7]。此外，Wu 等[8]研究了頭頸部手術(shù)損傷后紅細胞中Ang/Tie2信號通路的作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)手術(shù)創(chuàng)傷會觸發(fā)促血管生成因子的釋放，紅細胞膜中Ang/Tie2信號通路發(fā)生改變，Ang1表達下降，Ang2和VEGF水平升高。這提示Ang/Tie2信號通路在紅細胞調(diào)節(jié)手術(shù)創(chuàng)傷誘導(dǎo)血管生成過程中發(fā)揮著重要作用。

2.3 Ang/Tie2在炎癥中的作用內(nèi)皮細胞損傷導(dǎo)致血管滲漏是膿毒癥一種常見的發(fā)病機制，在嚴重膿毒癥感染早期，Ang2是一個有效的預(yù)測因子，過表達Ang1，降低Ang2的表達，與內(nèi)皮細胞功能改善有關(guān)，可減少脂多糖誘導(dǎo)的內(nèi)皮粘附分子的表達，進而減輕白細胞浸潤，增強其抗炎和抗?jié)B透作用，并提高了其生存期。即Ang2水平或Ang2/Ang1比值可預(yù)測膿毒癥患者的死亡率[9]。并且膿毒癥合并彌散性凝血患者，激活Tie2后可減輕血栓形成[10]。這些可能都是由于炎癥刺激、內(nèi)皮功能發(fā)生障礙、Ang/Tie2信號改變導(dǎo)致微血管滲漏有關(guān)。因此，保護內(nèi)皮細胞的完整性被認為是減輕膿毒癥一種方法。

2.4 Ang/Tie2在心血管疾病中的作用心腦血管發(fā)生重塑往往是心腦血管疾病的前兆。而Ang/Tie2信號通路能通過調(diào)節(jié)血管生成、重塑，在心腦血管疾病中發(fā)揮作用，大量研究發(fā)現(xiàn)，多數(shù)心血管疾病如冠狀動脈粥樣硬化、急性心肌梗死等患者中都可發(fā)現(xiàn)Ang2水平升高，心肌細胞缺血、血管內(nèi)皮破壞造成相應(yīng)心血管疾病[11]；因此，Ang2已被報道作為心血管疾病中的生物標志物。此外，Ang1/Tie2信號能夠抑制腦血管通透性，促進血管的再生和重塑，同時它能抑制因腦卒中導(dǎo)致的神經(jīng)細胞損傷，促進微血管及神經(jīng)元的形成，從而改善腦卒中，為其治療提供一種新思路[12]。

2.5 Ang/Tie2在眼部疾病中的作用血管滲漏是視網(wǎng)膜、脈絡(luò)膜等部位相關(guān)眼病的特征之一，當Ang/Tie2信號發(fā)生失衡時，可導(dǎo)致眼部血管發(fā)育異常，內(nèi)皮功能紊亂，血管滲漏，引起相關(guān)眼病。研究發(fā)現(xiàn)，糖尿病視網(wǎng)膜病變的患者，玻璃體中Ang2和VEGF水平升高，Ang2和VEGF共同表達能促進新生血管形成，敲除Ang2、VEGF可以減少視網(wǎng)膜周細胞破壞缺失，減輕血管屏障破壞，防止血管滲漏。進而減輕視網(wǎng)膜病變[13];這說明Ang/Tie2、VEGF等信號通路的水平變化可作為靶向治療視網(wǎng)膜等疾病的一種新方法。

2.6 Ang/Tie2在腫瘤中的作用腫瘤的新生血管生成是腫瘤發(fā)展的一個關(guān)鍵因素，在癌癥早期階段，可以觀察到血管形成較為緩慢，此時腫瘤處在一種休眠狀態(tài)，當腫瘤繼續(xù)發(fā)展，血管形成活躍，腫瘤細胞可分泌促血管生成因子，當促血管生成因子信號占主導(dǎo)地位時，就會誘導(dǎo)血管形成，這一過程被稱為“血管生成開關(guān)”。即血管生成開關(guān)是腫瘤血管化的啟動標志[14]。血管生成開關(guān)能使腫瘤從休眠狀態(tài)中活躍，當腫瘤血管化啟動時就會形成異常血管網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)致腫瘤灌注受損，造成一種缺氧微環(huán)境，可促進腫瘤細胞侵襲性更強，同時可妨礙免疫細胞對腫瘤細胞殺傷作用，進一步促進腫瘤的發(fā)生。

近年來，Ang/Tie2被發(fā)現(xiàn)信號調(diào)節(jié)腫瘤血管生成的一條重要通路，對腫瘤細胞血管生成、侵襲、轉(zhuǎn)移等有著至關(guān)重要的作用。與乳腺癌、肺癌、直腸癌、黑色素瘤、口腔癌等腫瘤的進展關(guān)系密切。

2.6.1Ang/Tie2與乳腺癌的關(guān)系 乳腺癌是目前女性中最常見的惡性腫瘤，乳腺癌的生存期一直是人們關(guān)注的重點，Ramanathan等[15]利用腫瘤學(xué)中的一個“大數(shù)據(jù)”即癌癥基因組圖譜，選取了888例患者對Ang/Tie2表達與乳腺癌生存率的關(guān)系進行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Ang2/Tie2過表達的患者無病生存率和總生存率均降低。而當降低Ang2的表達時患者無病生存率增加，這表明Ang2在乳腺癌患者的生存率中發(fā)揮了關(guān)鍵作用；此外，Song等[16]檢測了健康及乳腺癌患者組織及血漿中Tie2表達情況發(fā)現(xiàn)，乳腺癌患者組織和血漿中Tie2的mRNA和蛋白表達均高于正常組織；降低Tie2的表達可以抑制癌細胞的增殖。

研究顯示，Ang/Tie2在乳腺癌的轉(zhuǎn)移中起著重要的作用；Min等[17]在乳腺癌骨侵襲中發(fā)現(xiàn)，與Tie2+CD11b髓系細胞相比，Tie2-的破骨細胞明顯減少。中和Tie2活性能抑制了溶骨骨侵襲和腫瘤生長；據(jù)報道，在早期乳腺癌治療后，雖然未見有轉(zhuǎn)移跡象，但部分癌細胞可在早期逃離原發(fā)灶，轉(zhuǎn)移至在遠處器官中保持休眠，這些彌散性腫瘤細胞多以休眠狀態(tài)滯留在轉(zhuǎn)移的骨髓中，其細胞生長及代謝能力減弱，對放化療也不敏感，當處在休眠狀態(tài)的彌散性腫瘤細胞被喚醒時，就會發(fā)生骨轉(zhuǎn)移，這種情況在前列腺癌骨轉(zhuǎn)移中也有發(fā)現(xiàn)[18]。有學(xué)者在轉(zhuǎn)移到骨的前列腺癌細胞中發(fā)現(xiàn)Tie2高表達[19],這些細胞中不僅癌癥干細胞(前列腺腫瘤轉(zhuǎn)移多源自該細胞群)標記物表達更高，而且對化療藥物耐藥性也增強。敲除Ang1/Tie2可抑制癌癥干細胞標記物，減少前列腺腫瘤轉(zhuǎn)移。因此Ang/Tie2信號一直也是腫瘤轉(zhuǎn)移研究的重要靶點。

2.6.2Ang/Tie2與肺癌的關(guān)系 肺癌是癌癥中死亡較高的一種，其中Ang/Tie2信號與肺癌進展有著千絲萬縷的聯(lián)系。Dong等[20]研究發(fā)現(xiàn)肺癌組織中Ang2明顯高于癌旁組織，通過沉默Ang2表達對其上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化的影響發(fā)現(xiàn)，沉默Ang2后發(fā)現(xiàn)上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化中的上皮標志物E-cadherin表達水平明顯增高，而間充質(zhì)標志物Vimentin及轉(zhuǎn)錄因子Snail和Twist表達水平顯著下降，癌細胞增殖受到抑制，侵襲轉(zhuǎn)移率降低，提示Ang2通過對上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化過程中的標志物的改變促進腫瘤轉(zhuǎn)移。Ang/Tie2可能為肺癌治療的潛在靶點提供一種方法。

2.6.3Ang/Tie2與結(jié)直腸癌的關(guān)系 Ang2/Tie2信號通路與結(jié)直腸癌的進展、預(yù)后息息相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，在結(jié)直腸癌患者中，Ang2、Tie2的表達明顯較高，且Ang2的表達與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移存在相關(guān)，過表達Ang2/Tie2可促進腫瘤的進展，加快其惡化，影響其總生存率[21]；因此Ang/Tie2信號通路在結(jié)直腸癌是一種有效的預(yù)后標志物。

2.6.4Ang/Tie2與胃癌的關(guān)系 眾所周知，腫瘤相關(guān)巨噬細胞是在腫瘤微環(huán)境中起關(guān)鍵作用的細胞群，而表達Tie2單核巨噬細胞(Tie2-expressing monocytes/macrophages，TEMs)在促進腫瘤血管、淋巴管生成、參與腫瘤免疫抑制的微環(huán)境的形成中起重要作用[22]。許多研究發(fā)現(xiàn)胃癌患者血漿中的Ang2、Tie2的濃度明顯高；大量的TEMs表達可能與其生存率低相關(guān)。表明Tie2的過表達可能與胃癌預(yù)后不良存在一定的關(guān)系[23]。

2.6.5Ang/Tie2與子宮卵巢癌的關(guān)系 子宮卵巢癌是女性中常見的兩種疾?。谎芯堪l(fā)現(xiàn)相比原發(fā)腫瘤，Ang2/Tie2在上皮性卵巢癌轉(zhuǎn)移中表達呈上升趨勢，TEMs能夠促使上皮性卵巢癌血管生成與轉(zhuǎn)移，主要機制是由于上皮性卵巢癌腹水中Ang2濃度升高，促使TEMs的聚集，聚集的TEMs通過激活I(lǐng)GF-1下游信號,促進腫瘤血管生成。因而Ang2-TEMs-IGF1軸可作為上皮性卵巢癌治療的一個新靶點[24]。此外，子宮內(nèi)膜癌中，Xu 等[25]發(fā)現(xiàn)，相比單獨抑制VEGF-A或Ang2而言，同時沉默VEGF-A和Ang2能更好地抑制癌細胞增殖和侵襲，這可作為對子宮內(nèi)膜癌治療的一種新策略。

2.6.6Ang/Tie2與黑色素瘤的關(guān)系 癌癥轉(zhuǎn)移一直是研究的熱點話題，而Ang2可以作為黑色素瘤轉(zhuǎn)移的生物性標志。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，在轉(zhuǎn)移部位中，Ang2的表達明顯比原發(fā)腫瘤部位要高，通過人類蛋白質(zhì)圖譜數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)Ang2蛋白水平與黑色素瘤患者總生存率存在相反關(guān)系[26]。這提示Ang2可加速癌細胞的進展和轉(zhuǎn)移，對于其具體機制，有學(xué)者認為Ang2可促進e-選擇素介導(dǎo)的黑色素瘤細胞與血管內(nèi)皮細胞粘附，加重其轉(zhuǎn)移，降低其生存率[27]。

2.6.7Ang/Tie2與口腔鱗癌的關(guān)系 Ang/Tie2信號通路與口腔癌也存在一定的關(guān)系；冀洪海[28]等研究發(fā)現(xiàn)口腔鱗癌中Tie2 的水平較正常組織高，且與病理分級成正相關(guān)。矛盾的是，有國外學(xué)者通過研究發(fā)現(xiàn)，口腔鱗癌中Tie2的表達較低，過表達Tie2細胞具有更好的細胞粘附性，細胞侵襲性較差，Ang1能增強Tie2功能，促進細胞粘附性。同時，發(fā)生淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移陽性鱗癌患者中Tie2和Ang1低都存在表達，這提示Ang1/Tie2可能成為口腔鱗癌中淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的潛在標志物[29]。由于Ang/Tie2在口腔癌中的調(diào)控機制復(fù)雜且了解甚微，因此還需后續(xù)學(xué)者進行更加深入的研究。

綜上所述，Ang/Tie-2不僅參與正常生理血管的形成、在病理狀態(tài)如炎癥、損傷、腫瘤等疾病的血管生成、增殖、侵襲中有著重要作用，尤其在腫瘤血管生成中研究廣泛，隨著以后的深入研究，Ang/Tie2通路有希望成為未來新型靶向治療的靶點。