腫瘤干細(xì)胞與腫瘤血管生成的相關(guān)性研究

陳麗麗　袁秀梅　楊　嵐　馬志紅　展　濤

(牡丹江醫(yī)學(xué)院，黑龍江　牡丹江　157011)

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腫瘤干細(xì)胞與腫瘤血管生成的相關(guān)性研究

陳麗麗袁秀梅楊嵐馬志紅展?jié)?/p>

(牡丹江醫(yī)學(xué)院，黑龍江牡丹江157011)

腫瘤干細(xì)胞；內(nèi)皮細(xì)胞；分化；血管形成

腫瘤干細(xì)胞的自我更新與分化和腫瘤發(fā)生、發(fā)展有著密切的關(guān)系〔1〕，并對于臨床腫瘤防治工作有著重要的指導(dǎo)意義。本文圍繞腫瘤干細(xì)胞與血管內(nèi)皮細(xì)胞的結(jié)構(gòu)、功能，以及最近幾年國內(nèi)外該方面的相關(guān)研究進(jìn)展作一綜述。

1　血管內(nèi)皮細(xì)胞及血管生成

1.1血管內(nèi)皮細(xì)胞血管內(nèi)皮是一薄層的專門上皮細(xì)胞，由一層扁平的多邊形細(xì)胞所組成。現(xiàn)在普遍認(rèn)為血管內(nèi)皮層具有幾個功能：①血液細(xì)胞和組織細(xì)胞的屏障；②使血管通透性下降，對血液與組織之間的物質(zhì)交換進(jìn)行調(diào)節(jié)；③抗血栓作用；④合成和分泌一些調(diào)節(jié)血管活性及張力的因子；⑤抑制血管壁細(xì)胞的游走和增殖；⑥生成一些因子，促進(jìn)或抑制血管生長，參與新生血管形成過程;⑦抗原遞呈；⑧產(chǎn)生細(xì)胞因子和表達(dá)黏附因子；⑨信息傳遞功能；此外，血管內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)并分泌多種分子，如血管性血友病因子(vWF)、白細(xì)胞相關(guān)抗原(CD31)、CD34、C反應(yīng)蛋白等。上述這些分子對血管內(nèi)皮細(xì)胞起著重要的調(diào)節(jié)作用。

1.2血管內(nèi)皮特異的生長因子血管內(nèi)皮特異的生長因子目前包括5個血管內(nèi)皮細(xì)胞生長因子(VEGF)家族、4個Angiopoietin家族、至少一個Ephrni大家族，這些因子之間相互協(xié)同、相互補充。

2　腫瘤血管形成及腫瘤血管內(nèi)皮細(xì)胞

2.1腫瘤血管形成模式傳統(tǒng)研究認(rèn)為，腫瘤生長要經(jīng)過兩個階段，首先是無血管期。腫瘤細(xì)胞在這個階段沒有血管，腫瘤直徑不超過4 mm，腫瘤細(xì)胞處于相對靜止?fàn)顟B(tài)。然后受體內(nèi)一些因素影響，腫瘤細(xì)胞等生成一些因子(如VEGF)，這些因子進(jìn)而誘導(dǎo)腫瘤生成一些微血管，隨著這些血管的生長，腫瘤細(xì)胞分裂生長速度加快，這標(biāo)志腫瘤細(xì)胞已經(jīng)進(jìn)入了第二個階段——有血管期。一些腫瘤組織中的微血管來源特指宿主血管的腫瘤化，即腫瘤體內(nèi)殘存的原宿主血管在一些因素的作用下，逐漸轉(zhuǎn)化成腫瘤血管?，F(xiàn)在發(fā)現(xiàn)的血管形成方式主要包括以下幾種：①出芽式血管生成；②套疊式血管生成；③成血管細(xì)胞募集，是指胚胎發(fā)育期間，血液血管干細(xì)胞先產(chǎn)生成血管細(xì)胞，再分化為內(nèi)皮細(xì)胞；④ 血管選定，一般是大腦和肺等富含血管組織的腫瘤血管形成方式〔2〕；⑤鑲嵌體血管；⑥血管生成擬態(tài)。

2.2腫瘤血管及腫瘤血管內(nèi)皮細(xì)胞正常組織血管的外周細(xì)胞一般具有保護(hù)血管的作用，比如這些細(xì)胞可以削弱低氧以及激素的失衡對血管的負(fù)面影響。腫瘤血管卻缺少血管生長中的保護(hù)機(jī)制，而且構(gòu)成管壁細(xì)胞多樣化，既可以是同源性的內(nèi)皮細(xì)胞，也可由腫瘤細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞鑲嵌組成。

在結(jié)構(gòu)和功能上，腫瘤血管與正常血管也不相同〔2〕。腫瘤血管一般有大量分支和分叉，并且扭曲膨脹、雜亂無章，內(nèi)徑多樣無規(guī)則，呈現(xiàn)一種高度失調(diào)狀態(tài)。腫瘤由于瘤內(nèi)血管具有上述的混亂易變性〔3〕，造成自身處于低氧和酸性的狀態(tài)〔4〕。該狀態(tài)不僅可以增加易于轉(zhuǎn)移的惡性腫瘤細(xì)胞存活數(shù)量，又能增強(qiáng)一些對低氧耐受并且失去凋亡能力的細(xì)胞在低氧狀態(tài)下的增殖能力〔5〕。

腫瘤血管內(nèi)皮細(xì)胞在腫瘤新生血管形成中有著重要的意義和地位。在一定條件下，腫瘤細(xì)胞或間質(zhì)細(xì)胞分泌可溶性血管形成因子的活性上調(diào)和內(nèi)皮細(xì)胞膜上的黏附分子表達(dá)上調(diào)等，會活化內(nèi)皮細(xì)胞，使其能夠增殖和遷移，促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞或腫瘤細(xì)胞釋放各種蛋白酶，之后經(jīng)過級聯(lián)反應(yīng)，重組新的基底膜及完善血管周圍細(xì)胞的形成。因此，腫瘤血管形成的全過程中，內(nèi)皮細(xì)胞是多種因子的作用靶點，在腫瘤新生血管形成中有著重要的作用。此外，內(nèi)皮細(xì)胞需要多種物質(zhì)的作用來維持自身的存活。

2.3腫瘤血管形成的特征①失控性：腫瘤新生血管出現(xiàn)迅速，生長快，并呈持續(xù)性，這種持續(xù)的血管生成是由腫瘤組織血管生成生長因子持續(xù)高水平釋放造成的。②不成熟性：不規(guī)則、竇狀壁薄、BM膜厚薄不一、斷裂、碎片或缺乏；內(nèi)皮細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)中管樣小體明顯增多，細(xì)胞之間連接松散；部分毛細(xì)血管壁缺乏內(nèi)皮細(xì)胞；很少進(jìn)化為成熟的小動脈或小靜脈，不具收縮功能，不受神經(jīng)體液調(diào)節(jié)。對正常血管有活性的物質(zhì)對該血管不起作用(乙酰膽堿、血管緊張素Ⅱ、溫度)。③血管異常生長：腫瘤不同區(qū)域的血管形態(tài)不同，表明腫瘤生長不同時期內(nèi)微血管的變化狀態(tài)，這與癌細(xì)胞生長、增殖不均勻有關(guān)；④在腫瘤血管形成前期與體內(nèi)原先的血管采取了共生方式，而不是相互抵抗破壞，因而沒有引起中央壞死，血管外周也沒有血管生成。⑤腫瘤中血供與血流速度不同。⑥癌細(xì)胞更新速度快于內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)生乏氧性壞死。⑦較大的癌塊中間動、靜脈分支吻合可形成血管湖。⑧血管內(nèi)皮細(xì)胞的異質(zhì)性，其血管內(nèi)皮細(xì)胞仍保留著該器官的抗原性，說明內(nèi)皮細(xì)胞表面抗原來源的部位可能在腫瘤轉(zhuǎn)移時的選擇性黏附、體液因子的區(qū)域性釋放中發(fā)揮作用。

3　腫瘤干細(xì)胞與血管生成

3.1腫瘤干細(xì)胞干細(xì)胞是一類具有自我更新能力、無限增殖能力以及多向分化潛能的原始細(xì)胞，現(xiàn)已分離培養(yǎng)出多種組織來源的干細(xì)胞。分為胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞〔6〕。目前，CD133和Nestin是應(yīng)用最廣泛的腦腫瘤干細(xì)胞的表面標(biāo)志物。CD133屬于跨膜蛋白，是造血干細(xì)胞標(biāo)志物，于神經(jīng)胚胎形成早期開始表達(dá)，至神經(jīng)干細(xì)胞分化為神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞時表達(dá)停止。有研究顯示，從惡性腦腫瘤中分離獲得的腫瘤干細(xì)胞球CD133染色均為陽性〔7〕。Nestin一直是神經(jīng)干細(xì)胞最重要的標(biāo)志物，屬于中間微絲，其作為骨架蛋白主要在神經(jīng)干細(xì)胞以及前體細(xì)胞中表達(dá)。在腦腫瘤干細(xì)胞中也有一定表達(dá)〔8〕。此外，還有一些標(biāo)志物如Bmi-1、Musashi-1、PSP、melk、Sox2等在腦腫瘤干細(xì)胞中也有表達(dá)〔9〕。但是，只能作為干細(xì)胞共有的表面標(biāo)志物，還不能當(dāng)作腦腫瘤干細(xì)胞特異性的表面標(biāo)志物。

3.2腫瘤干細(xì)胞與腫瘤血管新生之間的關(guān)系腫瘤血管的生成是一個由局部微環(huán)境、癌基因和抑癌基因等因素共同參與，通過影響血管生成因子之間的平衡狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)的復(fù)雜的病理生理過程。腫瘤生長依賴血液供應(yīng)〔10〕，其生長和轉(zhuǎn)移過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是血管新生，而干細(xì)胞參與并促進(jìn)腫瘤血管新生，從而促進(jìn)腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移，此外，一些干細(xì)胞經(jīng)過修飾后則可以起到反向的作用。Bruno等〔11〕研究為成體干細(xì)胞經(jīng)血管內(nèi)皮分化參與腫瘤血管新生提供了直接的實驗證據(jù)。

4　針對血管的治療在腫瘤治療中的應(yīng)用

4.1腫瘤血管生成抑制劑的應(yīng)用研究發(fā)現(xiàn)，許多生長因子都有促進(jìn)血管新生的特性，主要有以下幾類：①VEGF〔11〕；②成纖維細(xì)胞生長因子；③其他：轉(zhuǎn)化生長因子β(TGF)β和血小板衍化內(nèi)皮細(xì)胞生長因子(PDGF)等內(nèi)皮細(xì)胞分裂及化學(xué)趨化因子。目前，針對促進(jìn)血管新生的生長因子抑制劑已應(yīng)用于臨床，如貝伐單抗單藥治療或者聯(lián)合化療治療諸如乳腺癌、前列腺癌等實體瘤都取得了一定的療效。類似的血管抑制劑還包括：蘇尼替尼-主要抑制VEGFR-1，-2，PDGFRα/β和FGFR-1;沙利度胺能夠抑制VEGF和FGF，也有抗TNF-α作用〔12〕。

4.2抗血管生成治療中的問題與展望根據(jù)Folkman〔13〕抗腫瘤血管生成治療理論，抑制腫瘤中新血管的產(chǎn)生，能造成氧及營養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)通道阻斷，從而使腫瘤的氧及營養(yǎng)物質(zhì)不能充分供應(yīng)，從而導(dǎo)致腫瘤慢慢被“餓死”。一些學(xué)者提出疑問，抗血管生成治療雖然抑制腫瘤血管形成，使腫瘤內(nèi)血供下降，從而抑制腫瘤的生長。但是，抗血管生成是否也會減少化療藥物向腫瘤內(nèi)的灌注和氧向腫瘤內(nèi)供應(yīng)。因此，一些學(xué)者提出了腫瘤學(xué)中一個新概念-“血管正?；?，即抗腫瘤血管生成藥物可以短暫的使腫瘤血管的結(jié)構(gòu)和功能趨向于于正常血管發(fā)展，使腫瘤內(nèi)藥物灌注增加及氧供應(yīng)充分，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞的殺傷作用增強(qiáng)〔14〕。Winkler 等〔15〕在用小鼠移植瘤作為研究對象的實驗中也確實觀察到了“血管正?；爆F(xiàn)象。隨著多種抗血管生成藥物不斷被研發(fā)、應(yīng)用，人們也發(fā)現(xiàn)一些問題:①單一抗血管生成藥物治療療效的確定；②腫瘤血管結(jié)構(gòu)、功能、發(fā)生、發(fā)展在分子水平上認(rèn)識尚不充分；③一些腫瘤對抗血管生成藥物產(chǎn)生耐受的耐藥機(jī)制并不完全清楚；④抗血管治療療效評價與患者個體差異之間的辯證關(guān)系。相信這些問題隨著科學(xué)研究的進(jìn)步，一定會得到解決。

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〔2016-03-25修回〕

(編輯袁左鳴)

黑龍江省教育廳科研項目(No.12541849)；牡丹江市科學(xué)技術(shù)項目(No.Z2015s0041)

展?jié)?1981-)，男，講師，碩士，主要從事病理學(xué)研究。

陳麗麗(1979-)，女，主治醫(yī)師，主要從事臨床研究。

R739.4

A

1005-9202(2016)15-3852-02；doi：10.3969/j.issn.1005-9202.2016.15.113