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1、肿瘤血管,肿瘤血管形成(angiogenesis) 是指肿瘤细胞诱导的微血管生长以及肿瘤中血液循环建立的过程。 肿瘤血管形成是肿瘤发生、生长和浸润与转移的重要条件。随着对肿瘤发生机制研究的不断深入,肿瘤血管形成在肿瘤发展中的重要地位及抗血管生成治疗肿瘤的作用成为肿瘤治疗的一个全新的领域。血管生成抑制剂有可能成为抗肿瘤的主要药物，并为最终治愈肿瘤提供有效手段。,第一节 肿瘤血管形成过程及特点 血管发生 胚胎发育形成原始血管结构 出芽方式继续增生分化出新生血管 血管形成 血管生成 Cap基底膜降解,EC迁移、增殖、 形成管状结构，基底膜及血流贯通 病理的血管形成，特别是肿瘤条件下的血管形成呈持续、
2、失控性的过程。,生理条件下严格受控,血管形成 （1）原血管基底膜的酶解；（2）内皮细胞的迁移； （3）内皮细胞的增殖；（4）新生毛细血管的成熟器官化构建。,肿瘤无血管形成的支持就不能进一步增长 血管前期 肿瘤生长休眠期， 直径12mm 血管期 瘤体积增大,浸润、转移 有诱导血管形成的能力。 肿瘤血管形成这一过程既受机体神经内分泌因素影响，又受肿瘤细胞和肿瘤基质细胞表达的生长因子调控。,肿瘤生长过程,一、肿瘤血管形成的特征, 失控性：肿瘤新生血管出现迅速，生长快，并呈持续性，10 %20 %的肿瘤血管内皮细胞始终处于DNA合成状态,这种持续的血管生成是由肿瘤组织血管生成生长因子持续高水平释放造成
3、的。, 不成熟性：不规则、窦状壁薄、BM膜厚薄不一、断裂、碎片或缺乏。内皮细胞超微结构中管样小体明显增多，细胞之间连接松散。部分毛细血管壁缺乏内皮细胞。很少进化为成熟的小动脉或小静脉，不具收缩功能，不受神经体液调节。对正常血管有活性的物质对该血管不起作用(乙酰胆碱、血管紧张素、温度）。,血管异常生长 肿瘤不同区域的血管有不同的形态， 反映了肿瘤生长不同时间内微血管变化状态 与癌细胞生长、增殖不均匀有关。 新生的Cap从肿瘤外围长入肿瘤中，并相互吻合形成 外围血管网，再进一步分支进入肿瘤深部； 新生的Cap网直接进入肿瘤中央，呈树状向外分支， 肿瘤细胞分裂增殖直接形成肿瘤血管，随肿瘤长大血 管不
4、断地向外延伸，并与外围Cap网相连。 一般认为外周血管丰富时，中央血管少，而中央血管丰富时，外围血管则少。 血管丰富区热点,新生的Cap从肿瘤外围长入肿瘤中,新生的Cap网直接进入肿瘤中央，呈树状向外分支, 在肿瘤血管形成前期与机体内原先的血管采取了共生方式，而不是相互抵抗破坏,因而没有引起中央坏死，血管外周也没有血管生成。 肿瘤中血供与血流速度不同 肿瘤中有细胞丰富区、边缘区、半坏死区和坏死区，各区血供不尽相同，半坏死区与坏死区血流明显减少减慢，非坏死区血流速度可以快于正常组织。大肿瘤血流速度的均值低于小肿瘤，在大肿瘤内血管内皮细胞的营养供给少，肿瘤中实际增加的效应血管管径小，血流慢，营养耗
5、尽。,癌细胞更新速度快于内皮细胞发生乏氧性坏死 在肿瘤周围内皮细胞增生指数为2.2，肿瘤细胞增生指数为7.3。同样小鼠瘤细胞22小时更新一代，血管内皮细胞的增殖是50小时更新一代。 用显微分光光度计研究肿瘤血流的质与量，其中红细胞常出现完全性脱氧，瘤内约1040仅为内皮细胞所构成的血管，无相应的营养血流，氧利用率很低。 癌细胞增生、癌内缺乏淋巴管网，瘤体间流体静脉压升高、压迫小血管，使瘤内血流量仅为正常的1 10 瘤细胞无氧酵解产生大量H+，使肿瘤中存在着不同程度的低营养、低PH值、低氧的三低细胞群。 肿瘤微循环较肿瘤生长表现出低效和相对不足，肿瘤组织特别是中心部位常常因为缺血、缺氧而坏死。,
6、 较大的癌块中间动、静脉分支吻合可形成血管湖，这些统称为肿瘤相关性血管病变。 血管内皮细胞的异质性是其突出的生物学特性，主要表现在内皮细胞的结构、功能、抗原成分或/与代谢特点上。在某些器官的肿瘤组织中，其血管内皮细胞仍保留着该器官的抗原性（如脑、卵巢、肺癌的血管内皮细胞具有这些肿瘤细胞表达的抗原），说明内皮细胞表面抗原来源的部位可能在肿瘤转移时的选择性粘附、体液因子的区域性释放中发挥作用。或由这些肿瘤细胞演化为内皮细胞。,二、血管形成新方式-拟血管生成 1999年美国Iowa大学的Maniotis等研究人的眼葡萄膜黑色素瘤微循环而发现了一种与经典的肿瘤血管生成途径完全不同的、不依赖内皮细胞的全
7、新的肿瘤血管生成、一种全新的肿瘤内血管生成模式。黑色素瘤细胞通过自身变形并与细胞外基质相互作用模仿血管壁结构形成可输送血液的管道系统，从而重建肿瘤的微循环,并在某个环节与宿主血管相连使肿瘤获得血液供应，并将这个过程命名为血管生成拟态(vasculogenic mimicry)。 血管生成拟态特点为：肿瘤细胞通过自身变形和基质重塑产生血管样通道,通道内无内皮细胞衬覆，通道外基底膜PAS染色为阳性。,1、血管生成拟态的特点 在血管生成拟态中, 一层厚薄不一PAS阳性物质将瘤细胞和血流分开(红细胞在PAS阳性物质形成的管道中流动,该管道是瘤细胞构建的无细胞血管)； 血管生成拟态中；肿瘤血管是由高度侵
8、袭性肿瘤细胞以无内皮细胞衬覆的形式形成的，并非是在血流冲力下被动形成的，或由内皮细胞增生形成； 毛细血管通过出芽的方式进入肿瘤组织内,可以见到在瘤细胞之间有漏出的红细胞,而血管生成拟态中基质衬覆的血管内很少看见红细胞漏出；, 微血管中可以见到微血栓的形成,而血管生成拟态的图案样血管中很少有微血栓,有人可能据此推测瘤细胞或者血管外基质有抑制凝血功能; 血管生成拟态大约有7 种不同形状的PAS阳性图案: 直的、平行排列的、十字交叉的、彩虹样的(没有完全封闭) 、有分支的彩虹样、封闭的环状和网络状的通路(即最少有3个背靠背的PAS阳性环)。封闭的环形PAS阳性血管图案往往是那些组织学上具有转移特征的
9、肿瘤。 血管生成拟态中PAS阳性血管对肿瘤血管的标记物因子相关抗原、Ulex、CD31、CD34和KDR均为阴性。,2、血管生成拟态的意义 血管生成拟态和血管生成的机制表明不同肿瘤可以获得不同的血管形成机制。或同种肿瘤有多种血管形成机制。 恶性度相对较低的肿瘤没有表现血管生成拟态证据，而恶性度高的肿瘤则有血管生成拟态；以血管生成方式的肿瘤的微循环可能有中央坏死出现，具有血管生成拟态的肿瘤内无中央坏死灶； 有人认为PAS阳性物产生于由肿瘤细胞形成的无血管通路之前，该现象仅是机体对肿瘤的一个基质反应，即所谓纤维化血管化。Maniotis等的体外研究不支持上述结论。他的结果显示不仅葡萄膜黑色素瘤的血
10、管生成拟态微循环有侵袭性的瘤细胞构成,而且在纤维母细胞、其他基质细胞和内皮细胞不存在时，这些血管生成拟态的血管也可能出现。,第二节 肿瘤血管形成的影响因素及调控机制 肿瘤血管形成是一个复杂的多步骤过程，受多种 因子调节，是刺激因素和抑制因素失衡的结果。 已经报道的有30多种血管生长因子 bFGF aFGF 、VEGF、 EGF)、HGF 、TNF、 IL8、粒细胞集落刺激因子(GCSF)等。,一、促肿瘤血管生成的生长因子 血管内皮细胞生长因子 (vascular endothelial growth factor,VEGF) 一种可以促进内皮细胞和血管发生的促有丝分裂因子 。 1、VEGF的结
11、构： 五种异构体：VEGF121、 VEGF165、 VEGF189、 VEGF206、 VEGF145，多数组织以其成熟的形式VEGF165表达为主，促进细胞有丝分裂潜能方面VEGF165比VEGFl21更强。 5种类型的VEGF具有相同的生物学活性，其中VEGF121和VEGF165以可溶性方式分泌，另外三种VEGF以与细胞表达蛋白多糖结合的形式存在 。VEGF/VPF的蛋白家族基本成员包括胎盘 生长因子和VEGFA，B，C，D，E。原来命名为血管通透因子(VPF),2、VEGF的受体 （VEGFR） VEGF选择性的或具有高度亲和性的直接作用于两种型酪氨酸激酶受体：VEGFR-1(flt
12、-1)和VEGFR-2(KDR/flk-1)来发挥作用。基因打靶技术证实VEGFR-1和VEGFR-2在血管发生中起重要的作用，但VEGF必须达到一定的阈值，低于此阈值血管发生即不能发生作用。 VEGFR-3(fm样的酪氨酸激酶，Flt-4) 不是VEGF的受体，它与VEGFC和VEGFD结合。 VEGF与一个联合受体家族（神经菌毛蛋白(Neuropilin，NRPl和NRP2) )相互作用。, VEGFR-1是VEGF活性的一个抑制因子， 负向调节VEGF功能的因子。 VEGFR-2是VEGF促有丝分裂、血管生成和增强通透性效应的主要调节因子。 蛋白激酶C（不是Ras）作用下VEGFR-2活
13、化使VEGF诱导内皮细胞生长。 VEGFR2的活化具有抗凋亡效应，这种效应由PI-3激酶-Akt通路所介导。 VEGFR-2在内皮细胞中传输一个促存活的信号可能诱导抗凋亡基因survivin的表达。 神经菌毛蛋白是VEGF受体异构体，这个分子能结合崩解素-信号素家族，在神经信号转导过程中有作用。,3、VEGF增加肿瘤血管通透性和促进血管形成 增加肿瘤血管通透性 VEGF/VPF增加局部血循环大分子的通透性，使血浆和血浆蛋白通透性增高比组胺强5000倍，血浆蛋白在组织基质中的沉积，为成纤维细胞和血管内皮细胞的长入提供临时性基质。 VEGF/VPF主要靶器官是毛细血管后静脉和小静脉，因这些血管的内
14、皮细胞表面均有VEGFR-1和VEGFR-2, VEGF/VPF与其受体结合，形成有利于大分子渗透的通道（颅咽管瘤中VEGF表达量与囊肿形成的范围正相关。抗VEGF抗体处理后较少腹水形成和较低的肿瘤微血管渗透性。胶质瘤中VEGFmRNA水平与毛细血管渗透性和血管面积有密切相关性）。, VEGF促血管生成的机制 VEGF以旁分泌方式特异地作用于内皮细胞，促其分裂、增殖、趋化。 诱导血管内皮中窗孔和囊状空泡的形成,增加血管通透性，促使血浆蛋白外渗，提供血管生成的基质和肿瘤细胞生长的微环境。 诱导内皮细胞表达和分泌多种蛋白酶,对降解血管基底膜和ECM具有重要的意义。 通过诱导Bcl-2、surviv
15、in等抗凋亡分子的表达，抑制内皮细胞凋亡,促进血管的生成。 诱导内皮细胞生成和释放bFGF ,和增强多种促血管生成因子效应。,VEGF 的作用过程 VEGF是一种促内皮细胞有丝分裂原，肿瘤细胞分泌的VEGF通过旁分泌方式与特异性分布在内皮细胞表面的受体结合，促进血管内皮细胞的增殖、分离和迁移，诱导内皮细胞增加表达组织因子、尿激酶、组织血浆酶原激活剂和基质金属蛋白酶，这些物质可引起凝血、促发纤溶、降解胶原，诱导肿瘤血管形成，新生的肿瘤血管为肿瘤生长提供营养，并间接促进肿瘤细胞的增殖，而且为肿瘤提供了转移的通道，促进肿瘤的恶性进展。,肿瘤细胞 产生VEGF 释放 EC表面受体结合 EC活化 定向迁
16、移 管形成 攀形成 血管建立,4、VEGF与肿瘤的相关性研究 目前在VEGF引起的肿瘤血管形成与干预性的研究主要在于三个方面： 1.在原发与转移性肿瘤中VEGF/VPF过表达的研究已在mRNA和蛋白质水平上（胃肠道癌、胰腺癌、乳腺癌、肾癌、膀胱癌和胶质母细胞瘤等的研究）。 2.研究肿瘤微血管内皮细胞上两种特异性高亲和性受体过表达与肿瘤发生的关系。 3.肿瘤血管显著血浆蛋白、纤维蛋白原渗出与血管外纤维蛋白的交联和沉积，促进肿瘤间质的形成。VEGF 抗体的抗血管活性，使肿瘤由于断绝血供而死亡（动物模型中正、反义VEGF抗体的不同结果证明）。目前正在进行人源化的抗VEGF抗体的可行性与安全性研究。, VEGF与肿瘤的微血管密度(MVD)增加有关 关于各种肿瘤中VEGF的表达及其血管生成作用已有了较多的研究，已知结直肠癌，子宫内膜癌、肝癌等多种肿瘤组织中VE
