血管形成在肿瘤临床中的意义

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1、血管形成在肿瘤临床中的意义血管形成在肿瘤临床中的意义 实体肿瘤的生长及存活依赖血管形成，已为广大的肿瘤学家们所公认。新生血 管通过灌注形式为肿瘤细胞生长提供营养供给，也是肿瘤细胞代谢产物排泄的 有效途径，同时新生的血管也是肿瘤向远处转移的重要途径；而在没有血管形 成的情况下，肿瘤的营养供给及代谢物排泄仅能靠简单的物理弥散，这就严重 地限制了肿瘤细胞的生长及其向远处扩散的可能性。临床的研究证明肿瘤血管 形成与肿瘤病人的预后有密切的相关性，临床前的研究证明抗血管形成治疗可 以有效地控制肿瘤的生长，因此，肿瘤新生血管被认为是一个有价值的治疗靶 点，抗肿瘤新生血管研究也是肿瘤学中的一个研究热点。 肿瘤

2、生长依赖血管形成的依据 1971 年，Folkman 博士在新英格兰医学杂志上首先提出了肿瘤生长依赖 血管形成的观点（Tumor growth isangiogenesis dependent）。人们经过大量 的研究进一步证实了新生血管形成与肿瘤发生、发展的关系，并且研究发现了 许多抗新生血管形成的技术及制剂，这些制剂及方法在体外及体内实验中取得 了喜人的成果。早在 1945 年，人们在研究创伤及肿瘤对血管的影响时，就发现 了一个有趣的现象，将肿瘤细胞置于一个有半透膜的小室内，然后将此小室埋 在小鼠的皮下，结果发现小室内的肿瘤细胞在新生血管形成前生长缓慢，而当 小室内有新生血管形成后，肿瘤细胞

3、生长迅速加快；同时也发现在小室的半透 膜面，新生血管形成丰富，提示新生血管形成对肿瘤生长有利；而肿瘤细胞本 身也有诱导新生血管形成的作用。早期的研究还发现，移植于离体的灌注脏器 内肿瘤，因在灌注脏器是没有血管形成的，所以肿瘤在离体灌注的脏器内生长 缓慢，肿瘤保持在 1-2mm3 大小；当将离体脏器再移植回宿主体内后，新生血 管形成明显，肿瘤则迅速长大至 1-2cm3，并且将宿主动物致死。动物实验发现 ，将肿瘤细胞团混悬于眼前房中，因前房中无血管形成，所以肿瘤体积始终保 持在 1mm3 左右，可以维持很长一段时间，但肿瘤仍然保持存活；然而，一旦将 这些肿瘤移植到虹膜后，新生血管迅速形成，肿瘤生长

4、迅速，在 2 周内可从增 加至原大小的 1600 倍。鸡胚尿囊膜模型研究证明，在无血管期肿瘤生长通常 受到明显的限制，肿瘤的直径多在 0.93 0.29mm，当进入血管期后，肿瘤在 血管形成的 24 小时内迅速增长，通常在 7 天左右长达直径 8.0 2.5mm。尿 囊膜通常发生在鸡胚发育的第 5 天，其血管内皮细胞 3H-TdR 的掺入值，随着 时间的推移逐步降低，在第八天时急速下降。按时间顺序连续在尿囊膜上移植 肿瘤发现，随着时间推移，血管内皮细胞的生长速率在下降，血管形成在减少 ，甚至血管萎缩，肿瘤的生长亦与之相应的降低。1989 年 Folkman 等在自然 杂志上发表了一个转基因小鼠

5、的实验结果，在鼠胰腺 细胞中转入 S V 4 0 Toncoprotein 基因后，-细胞在 4-6 周时，即出现增生现象，39.5 周时约 50% 的胰岛出现增生的 细胞；但仅有一小部发生癌变。通过体内外的研究发现， 能引起新生血管形成的增生细胞与肿瘤的发生之间有着密切的关系；而良性增 生往往不伴有诱生新生血管的能力。提示血管形成在肿瘤的发生过程中有重要 的作用。以上的研究都证明，肿瘤与血管形成之间有着密切的关系，虽然未能 直接地证明肿瘤的生长是依赖血管形成的，但是间接地提示了这一现象中的一 种必然联系的存在。然而，随着研究的不断深入，尤其是从 80 年代末开始，人 们找到许多肿瘤的生长依赖

6、血管的直接证据。1993 年 Kim 等发表的一个裸鼠体内的研究结果证明，有三株人肿瘤细胞生长是依赖于血管内皮细胞生长因子（V EGF）对新生血管形成的促进作用，应用抗 VEGF 的抗体阻断 VEGF 的效应后， 肿瘤的生长即受到明显的抑制。Gross 及 Hori 等分别报告，腹腔内注射碱性纤 维母细胞生长因子（bFGF）后可以刺激原发肿瘤的生长及转移；而使用抗 bFGF 的特异性抗体后，可以抑制 70% 依赖 bFGF 刺激的血管形成而生长的肿瘤。烟 曲霉素的衍生物 TNP-470 是一个作用明确的血管形成抑制剂，对血管内皮细胞 有特异性的抑制作用，动物体内的研究发现，它可以明显抑制原发肿

7、瘤及转移 灶的发生。TNP-470 抑制肿瘤呈剂量依赖性。使用 TNP-470 后，B16BL6 黑色 素瘤、M5076 视网膜细胞肉瘤、Lewis 肺癌及 walker256 肿瘤的大小分别减少 到对照相的 16、10、17及 4。同时，TNP-470 还抑制可以 M5076 肉瘤 的肝转移。Millauer 等使用逆转录病毒将突变的位点缺陷 VEGF 受体 FLK1 转 导至脑胶质瘤中，结果肿瘤的血管形成受到抑制，肿瘤生长亦受到明显抑制。 血管形成的临床意义 以上的研究从直接及间接的方面都证明了血管形成在肿瘤的发生及转移中起着 重要的作用。在临床上新生血管形成同样具有重要的意义，肿瘤血管形

8、成与肿 瘤转移及预后密切相关。1992 年，Macchiarini 报道了肺癌中血管形成研究的 结果，作者计数手术切除的 87 例 T1N0M0 的 NSCLC 患者的癌组织平均血管密 度及数量，发现微血管密度和转移的发生明显相关。在放大 200 倍的显微镜下 ，微血管数为 09/HP 显相关。在放大 200 倍的显微镜下，微血管数为 09/H P 时，肿瘤转移发生率为 9.2；1019/HP 时，为 62；2030/HP 时为 100 。如果以 09/HP 者发生转移的相对危险度为 1，那么，1019/HP 者则为 2.4 2；2030/HP 者则为 20。Giampietro 研究了乳腺癌

9、患者肿瘤组织中血管密度 与预后的关系，发现乳腺癌患者的死亡率及复发率与微血管密度呈正比。血管 密度超过 100/HP 者，有 39复发，其中 20.7的患者死亡；相反，微血管密 度低于 33/HP 者仅 4复发及死亡。Saclarides 研究大肠癌患者，血管密度与 预后的关系发现，血管密度在病变已穿透粘膜及 5 年内死亡的患者中明显高（P 0.002 及 P 0.013）. 血管形成的发生机制 迄今人们对血管形成的机制仍不甚明了，血管形成是一个极复杂的病理生理过 程，包括许多的环节。通常认为肿瘤血管形成的过程主要包括以下几个步骤： 血管内皮下基底膜溶解及内皮细胞活化；内皮细胞向肿瘤组织迁移；

10、内 皮细胞增殖，并形成细胞条索；形成新生血管。在这一过程中包含了肿瘤细 胞与正常内皮细胞间、与细胞外基质的相互作用、相关细胞的参与及大量细胞 因子的调节，使得新生血管得以形成。在正常的情况下，血管形成是受到严格 地调控的，而在肿瘤组织中这种平衡则完全倾向血管形成一方。胞可以产生大 量的细胞因子刺激血管内皮细胞增殖、迁移及血管形成。其中活性较强的因子 包括酸性及碱性纤维母细胞生长因子（aFGF 及 bFGF），血管内皮细胞生长因子 （VEGF）及内皮细胞生长因子（EGF）等。在多种肿瘤组织中，VEGF 往往大量 存在于肿瘤坏死与活跃长生的细胞之间的区域，提 VEGF 可能是这些肿瘤血管生 成中重

11、要的介质。内皮细胞表面存在有大量的 VEGF 受体（VEGFR、flki/flt-1 ）许多因子是通过调节 VEGFR 的表达来调控血管的形成。 抗血管形成在肿瘤治疗中的意义 血管形成为肿瘤细胞生长提了条件，肿瘤细胞的生长需要有血管形成，而血管 的增生亦为肿瘤转移提供了条件，肿瘤细胞可以通过不成熟的毛细血管进入血 流形成远处转移。所以人们选择了血管形成作为一个肿瘤治疗的靶点。同时， 血管形成作为靶点，还有一个有利的条件，在正常的成人中，除了创伤愈合及 生殖周期外，几乎所有的新生血管形成都是病理性的，如肿瘤、风湿性关节炎 及糖尿病眼底病变等。所以选择这一靶点也是更安全、毒副作用更小的治疗方 法。

12、如何阻断血管形成这一病理过程，从理论讲可以有以下几个方面：抑制 蛋白降解酶的活性，防止内皮细胞活化；干扰血管生成因子的合成、释放及 生物效应的发生；阻止内皮细胞的增殖；阻止内皮细胞的迁移。近十余年 来，人们寻找抗血管形成药物方面作出了很大的努力，并且已使很多的临床医 生看到了它们的前锦。在美国已有近百种的制剂在进行临床验证，有的已经到 了期。在研究的药物中包括有化学合成的药物、有基因工程、蛋白质工程的 产物，如内皮细胞的抑制因子、人源化的抗体等以及反义的核酸等。1994 年， OReilly 博士等在 Folkman 博士的实验室发现一种有趣的现象，荷 Lewis 肺癌 的小鼠，一旦 Lewi

13、s 肺癌从移植部位切除后，在肺内会很快出现转移的现象， 其肺内转移灶的数目，可以达到原发灶未切除鼠的 10 倍。他们推测 Lewis 肺 癌细胞产生某种抑制肿瘤转移的物质。Folkman 等使用重度联合免疫缺陷（SCI D）鼠的模式，同样证实了这一结果，说明免疫功能在这一现象中不是重要的。 后来发现荷 Lewis 肺癌小鼠的血清及经过透析与浓缩的小便均可以抑制小鼠体 内转移癌的发生，并且发现他都可以明显抑制牛毛细血管内皮细胞的增殖。而 正常小鼠的血清及尿液则无此作用。为了找到这一抑制血管形成活性的物，Fol kman 博士及其同事们终于从荷 Lewis 肺癌小鼠的血及尿液中分离出一种分子量 为

14、 38kb 的蛋白质，并证明了它抑制血管内皮细胞增殖的活性。通过对此蛋白 质进行测序后发现，该蛋白质与人纤维蛋白酶原的片段有 98的同源性。他们 为这一蛋白质命名为血管抑素（Angiostation）。为了证明人血纤维蛋白溶酶 原来的血管抑素确有抑制肿瘤转移的作用，他们在小鼠的模型中使用了血管抑 素，结果发现使用血管抑素组的 1/18（P0.001 ）。进一步的研究，他们又 发现了内皮抑素（endstatin），并证明血管抑素与内皮抑素联合使用将更加有 效。虽这两种药品已由美国恩特利医药公司生产，但此药物都还未上临床。从 基因水平看，癌基因的活化使细胞具备一些促血管形成的能力，如释放一些蛋 白

15、酶，化学趋化因子及促血管形成因子等，而抑癌基因则可以抑制肿瘤的转移 能力，如 P53，nm-23 等。肿瘤内的新生血管是从原有的血管基础上“芽生”而 来的，肿瘤细胞及由化学趋化因子招引来的巨噬细胞等释放蛋白降解酶，如金 属基质蛋白酶家族（M a t r i xMetaloproteinases,MMPS），它们可以降解基 质、基底膜等，使静止的内皮细胞被活化，同时，基质降解后，一些储于基质 中的生长因子被释放出来，可进一步刺激内皮细胞增殖。促进血管形成的因素 中，各类生长因子是一个重要的组成部分，肿瘤细胞可以产生一部分，更主要 的是招引来的细 5 自然产生的血管生长抑制因子是体内调节血管形成的

16、重要组 成成份，PF4，IL-12 等抑制血管内皮细胞增殖的因子已经开始进入期临床。 还有一些拮抗刺激血管内皮增殖、移动及小管形成的生长因子的药物亦开始的 临床应用研究，RhuMabVEGF 已进入 / 期临床 SU5416 正开始进行期临床 。TNP-470AGM-1470,O-(chloroacetylcarbamoyl)fumagillol是一种半合成的烟曲霉素（fumagillin）衍生物。从 Aspergillus fumigatus 发酵液中分离的 烟曲霉素能够抑制体外内皮细胞的增殖和体内肿瘤诱导的血管生成，抑制肿瘤 在小鼠体内的生长，但同时也引起小鼠体重的严重下降。在烟曲霉素碱水解产 物烟曲霉醇（fumagillol）结构的基础上合成的 TNP-470 毒性较低，其抑制体 外血管内皮细胞生长的能力比烟曲霉素要强 50 倍以上。TNP-470 能抑制小鼠 Le wis 肺癌、B16 黑色素瘤、M5076 视网膜细胞肉瘤、Meth A 肉瘤、结肠癌以