腦膠質(zhì)瘤血管生成研究進(jìn)展

王非一凡，王茍思義，曹 航，李學(xué)軍 （中南大學(xué)湘雅醫(yī)院神經(jīng)外科，湖南長沙410008）

0 引言

膠質(zhì)瘤（glioma）是神經(jīng)上皮腫瘤中最為常見的一種類型，其發(fā)病率約占中樞神經(jīng)系統(tǒng)原發(fā)腫瘤的30%［1］。 2016年，世界衛(wèi)生組織（WHO）通過將分子標(biāo)志物聯(lián)合中樞神經(jīng)系統(tǒng)（central nervous system，CNS）腫瘤分類，打破了百年以來完全依賴于經(jīng)典病理學(xué)的分型標(biāo)準(zhǔn)。WHO將顱內(nèi)原發(fā)膠質(zhì)瘤分為四級（Ⅰ～Ⅳ），該分級系統(tǒng)代表了腦膠質(zhì)瘤的增殖、遷襲及血管浸潤等生物學(xué)特性。多形性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤（glioblastoma multiforme，GBM）屬于第Ⅳ級，呈浸潤性生長，并伴有腫瘤內(nèi)高度血管化，惡性程度最高，預(yù)后最差，對多種聯(lián)合治療方案具有高度耐藥性，患者的平均生存時間僅為12～15個月［2］。近二十年來，盡管治療膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的手術(shù)、放療及化療等技術(shù)水平有很大提高，但臨床治療效果并未顯著改善。目前，從分子生物學(xué)層面挖掘膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的發(fā)病機(jī)制已成為腫瘤學(xué)家面臨的一個重要課題。1971年，F(xiàn)olkman對“腫瘤的生長必須依賴血管”這一觀點進(jìn)行了理論總結(jié)，并廣為人知［3-4］。此后，抗血管新生治療成為了癌癥診療中的關(guān)鍵一環(huán)。一系列最新的論文闡明，實體瘤內(nèi)血管新生的形態(tài)學(xué)基礎(chǔ)是其生長和轉(zhuǎn)移，通過這些微血管，營養(yǎng)物質(zhì)和癌細(xì)胞可以進(jìn)出腫瘤組織，進(jìn)而導(dǎo)致惡性腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移［5-7］?？偨Y(jié)當(dāng)前的研究發(fā)現(xiàn)，實體瘤內(nèi)的微血管產(chǎn)生有3種模式：第一種來源于單層內(nèi)皮細(xì)胞萌芽形成毛細(xì)血管，此種血管形成是沒有原始的毛細(xì)血管作為基礎(chǔ)，常被稱為血管形成（vasculogenesis）。第二種則相反，血管發(fā)生是內(nèi)皮前體細(xì)胞（成血管細(xì)胞）在響應(yīng)局部信號（如生長因子和細(xì)胞外基質(zhì)）遷移和分化以形成新血管。同時這些血管樹被修整，通過已有的微血管生長延伸，則被稱為血管新生（angiogenesis）［8］。 這也是惡性實體瘤血管進(jìn)展的主要通路。其三，即由癌細(xì)胞變形組合出管形構(gòu)造，這被稱為血管生成擬態(tài)（vasculogenic mimicry， VM）［9］。 GBM 與其他顱內(nèi)惡性腫瘤相比具有更高更強(qiáng)的血管生成效應(yīng)，其對新生血管依賴性更強(qiáng)。因此，抗血管靶向療法已成為針對GBM的新型治療方案之一。本文旨在解釋GBM發(fā)病機(jī)制中血管生成相關(guān)模式的生物學(xué)功能，并將其簡要作一綜述。

1 膠質(zhì)瘤的血管發(fā)生方式

1.1 血管新生生理性血管生成常見于人體的胚胎時期，同時該現(xiàn)象發(fā)生于女性卵巢周期、妊娠、創(chuàng)傷性修復(fù)中。換言之，血管新生活動很少發(fā)生于已分化成熟組織中，內(nèi)皮細(xì)胞周期多數(shù)處于G0靜止期［10］。然而炎性反應(yīng)、缺血再灌、腫瘤等病理學(xué)事件可激活內(nèi)皮細(xì)胞進(jìn)入M分裂期，并顯著縮短增殖與更新周期［11］。膠質(zhì)母細(xì)胞瘤具有復(fù)雜而精密的血管新生模式，具體包括以下3個環(huán)節(jié)：①內(nèi)皮血管細(xì)胞啟動激活，增殖延伸；②細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM）降解，纖溶蛋白活化；③內(nèi)皮細(xì)胞重構(gòu)與ECM基質(zhì)細(xì)胞的相互作用，完成管腔樣血管結(jié)構(gòu)的最終成型。

目前學(xué)者認(rèn)為有3個主要階段發(fā)生于GBM血管生成過程。①早期階段，一旦腫瘤直徑超過2 mm，擴(kuò)散作用將不能完全滿足腫瘤生長所需的營養(yǎng)，特別是腫瘤組織中央?yún)^(qū)域。該階段由腫瘤內(nèi)部的缺氧和局部炎癥引起，局部血管生成因子將大量累積并由此誘導(dǎo)血管生成。②增殖期，細(xì)胞外基質(zhì)被蛋白酶溶解可引起內(nèi)皮細(xì)胞釋放諸多因子，并松解周邊組織的粘附，進(jìn)而誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞分裂增殖和侵襲。③成熟更新階段，內(nèi)皮樣細(xì)胞完成網(wǎng)絡(luò)聚合，形成環(huán)形管腔結(jié)構(gòu)。細(xì)胞因子（cytokine，CK）調(diào)控其結(jié)構(gòu)完善和細(xì)胞更新，從而產(chǎn)生完整的毛細(xì)血管網(wǎng)，并能夠完全支持腫瘤組織的營養(yǎng)需求。在這一過程中，體內(nèi)血管生成和抗血管生成因子的平衡被破壞，最終引發(fā)了腫瘤的血管事件，而生理紊亂則為血管新生的啟動和促進(jìn)因素。同時，一系列的血管生成因子和ECM也通過其生物學(xué)功能對這一過程起調(diào)控作用。此外，內(nèi)皮活化和增殖是血管生成的先決條件，無論在生理性還是病理性的血管新生中，內(nèi)皮細(xì)胞都扮演了不可或缺的關(guān)鍵角色［12］。在膠質(zhì)瘤微環(huán)境中，血管內(nèi)膜成為了諸多致癌因子的主要靶點和效應(yīng)組織，這同時還包括腫瘤細(xì)胞及其瘤周炎癥組織［13］?；谶@一理論，深層次挖掘GBM細(xì)胞、干細(xì)胞性內(nèi)皮和炎癥細(xì)胞之間的互作效應(yīng)對于我們探討GBM的血管生成機(jī)制具有重要的科研意義。

1.2 血管形成血管形成是由內(nèi)皮細(xì)胞重新產(chǎn)生血管及其對應(yīng)的塑形過程［14］。它有時被視為血管新生（angiogenesis）的同義詞，但通常兩者涉及的生物學(xué)機(jī)制有所不同。區(qū)別于血管新生，血管形成是由已有的新血管改建而成，而血管生成則是沒有已知血管時形成新血管［15］。如果由單層內(nèi)皮細(xì)胞開始萌芽形成毛細(xì)血管，則會發(fā)生血管新生。相反，血管形成則是內(nèi)皮前體細(xì)胞（成血管細(xì)胞）在響應(yīng)局部生長因子信號遷移和分化以形成新的血管。血管形成與血管新生的重要區(qū)別如下：①腫瘤組織中血管形成的初始血管叢是由氧濃度梯度驅(qū)動的；②血管形成招募到的新生毛細(xì)血管或動脈中包含許多炎癥細(xì)胞，這些細(xì)胞可分別進(jìn)入新的毛細(xì)血管或小動脈。

1.3 血管生成擬態(tài)1999 年，Maniotis 等［16］在進(jìn)行惡性葡萄膜黑素瘤研究時，提出了全新的腫瘤微循環(huán)模型，他們構(gòu)建了不同于經(jīng)典的腫瘤血管形成渠道和傳統(tǒng)內(nèi)皮細(xì)胞血管生成的模型，將其稱為VM。在過去的數(shù)十年中，內(nèi)皮細(xì)胞依賴性通路是唯一被發(fā)現(xiàn)的腫瘤血管生成過程，但VM新概念對傳統(tǒng)觀點產(chǎn)生了強(qiáng)有力的挑戰(zhàn)。在此之后，人們對腫瘤內(nèi)血管事件的驅(qū)動因素認(rèn)識有了全面更新。隨后，Sun等［17］也發(fā)現(xiàn)VM在肝臟、前列腺、卵巢癌和雙分化型腫瘤均有發(fā)生。血管生成擬態(tài)與腫瘤的增殖、進(jìn)化和復(fù)發(fā)關(guān)系密切。

人腦膠質(zhì)瘤中血管生成擬態(tài)的啟動與腫瘤干細(xì)胞緊密相關(guān)，另外一些生物因子，如microRNA、上皮細(xì)胞激酶（EphA2）、血管內(nèi)皮鈣黏附蛋白（VE-cadherin）、生長轉(zhuǎn)化因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）、血管內(nèi)皮細(xì)胞生長因子受體-2（vascular endothelial growth factor receptor 2， VEGFR-2）、凝集素1（galectin 1，Gal1）等在膠質(zhì)瘤血管生成擬態(tài)過程中也有著重要作用［18-19］。而部分抗血管藥物對于血管擬態(tài)療效欠佳，這導(dǎo)致了GBM患者的預(yù)后不良。

研究表明血管生成擬態(tài)與腦腫瘤患者的不良預(yù)后高度關(guān)聯(lián)。Liu等［20］對101例膠質(zhì)瘤患者進(jìn)行的前瞻性研究發(fā)現(xiàn)腫瘤病理級別與VM的發(fā)生率正向相關(guān)，且血管生成擬態(tài)活躍的患者比陰性患者具有更短的生存時間。Wang等［21］研究表明血管生成擬態(tài)是可影響膠質(zhì)瘤患者預(yù)后的一個單獨因素。在86例惡性膠質(zhì)瘤患者中，有23例發(fā)現(xiàn)了血管生成擬態(tài)效應(yīng)，且血管擬態(tài)陽性患者的中位生存時間明顯短于陰性患者。由于癌細(xì)胞擬態(tài)促進(jìn)了腫瘤的血液供應(yīng)，其腫瘤細(xì)胞組成結(jié)構(gòu)也直接與體液接觸，因而更容易發(fā)生血行播散。已有的研究發(fā)現(xiàn)抗血管治療會引起腫瘤組織局部缺氧，從而促使這些惡性腫瘤中的VM產(chǎn)生。這最終導(dǎo)致了經(jīng)典途徑血管生成及其營養(yǎng)供應(yīng)功能被VM代替，進(jìn)而大大加速了腫瘤的血行轉(zhuǎn)移。Xu等［22］用Bevacizumab處理卵巢癌模型證實短效抗VEGF治療會引起腫瘤細(xì)胞血管擬態(tài)的構(gòu)造加快，并誘發(fā)癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移。因此，人們開始考慮在抗血管治療同時聯(lián)合抗血管擬態(tài)治療可能帶來攻克膠質(zhì)瘤的新希望。目前已有研究顯示腫瘤血管抑肽通過抑制磷酸化EphA2蛋白和滅活MMP2蛋白拮抗膠質(zhì)瘤中的血管擬態(tài)效應(yīng)，因此針對VM的抗腫瘤治療引起了人們的極大興趣［23-24］。

2 促膠質(zhì)瘤血管生成因子

已有研究［25］發(fā)現(xiàn)，很多生物活性因子對腫瘤血管生成具有調(diào)控作用，這些血管促進(jìn)因子作用于數(shù)種生長因子和細(xì)胞因子，包括成纖維細(xì)胞生長因子（fibroblast growth factors， FGFs）、IL-1、IL-8 和一些小分子脂質(zhì)、核苷酸和維生素。

缺氧耐受是實體瘤血管生成的啟動信號和其后期擴(kuò)增過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。低氧誘導(dǎo)因子-1（hypoxia-inducible factor-1，HIF-1）在膠質(zhì)瘤微環(huán)境周邊的微血管事件和腫瘤進(jìn)展中發(fā)揮了必要的守門員效應(yīng)［26］。人腦膠質(zhì)瘤具有與其他腫瘤相似的生物學(xué)特征，當(dāng)持續(xù)增長的腫瘤的營養(yǎng)需求不能被滿足，從而導(dǎo)致局部缺氧時，HIF-1基因被大量激活。包括血管生成因子在內(nèi)的一系列下游產(chǎn)物被循環(huán)激活，結(jié)果導(dǎo)致膠質(zhì)瘤細(xì)胞侵襲性增加。HIF-1可以在其5′-TACGTG-3′位點特異性結(jié)合缺氧誘導(dǎo)基因的啟動子或增強(qiáng)子。這種針對目標(biāo)基因的靶向核內(nèi)轉(zhuǎn)錄調(diào)控能夠直接影響內(nèi)源性血管通透因子（vascular permeability factor， VPF）的水平［27］。

VPF是人們熟知的血管內(nèi)皮細(xì)胞生長因子（vascular endothelial growth factor， VEGF），起到直接刺激血管內(nèi)皮細(xì)胞擴(kuò)增的作用。此外，它還可以增強(qiáng)血管通透性并誘導(dǎo)纖溶酶原激活劑，同時滅活抑制因子［28］。迄今為止，研究人員已克隆并識別了VEGF異構(gòu)蛋白家族：VEGF-121、VEGF-145、VEGF-165、VEGF-189和VEGF-206，它們分別以其含有的氨基酸殘基命名［29］。VEGF-165是主要存在構(gòu)型，其在人腦膠質(zhì)瘤中優(yōu)勢表達(dá)。VEGF是腫瘤血管生成因子核心成員之一，其主要蛋白組學(xué)功能包括：①促進(jìn)血管內(nèi)皮增殖性遷移，誘導(dǎo)新的微血管事件發(fā)生，靶向刺激血管內(nèi)膜細(xì)胞，有力促進(jìn)周邊細(xì)胞的有絲分裂周期循環(huán)；②可松解細(xì)胞間緊密連接，具有與組織胺相似促血管通透性作用，但其藥理效應(yīng)更強(qiáng)；③促使內(nèi)皮細(xì)胞阿米巴樣變形運動并引導(dǎo)其依濃度梯度遷移。

VEGF在正常人腦組織中低表達(dá)，但在 WHOⅠ～Ⅱ級人腦膠質(zhì)瘤中異常表達(dá)，同時VEGF在多形性膠質(zhì)瘤母細(xì)胞瘤中呈高水平表達(dá)。在生理情況下，VEGF mRNA的半衰期約為30 min，在低氧條件下延長為8 h［30］。VEGF僅在與VEGFR結(jié)合時發(fā)揮其生物學(xué)功能。迄今為止，已經(jīng)確認(rèn)了5種VEGFR異構(gòu)受體：VEGFR-1（Flt-1）、VEGFR-2（KDR／Flk-1）、VEGFR-3、NP-1和 NP-2。 上述5 種 VEGFR 中，F(xiàn)lt-1、Flk-1和VEGFR-3都是酪氨酸激酶糖化蛋白，F(xiàn)lt-1／Flk-1受體蛋白主要在內(nèi)皮組織中轉(zhuǎn)錄翻譯，后者主要在毛細(xì)淋巴管組織中表達(dá)。NP-1和NP-2不屬于酪氨酸激酶受體，但其含有細(xì)胞外段長臂和胞漿內(nèi)段短臂，不僅在腫瘤組織中有高水平轉(zhuǎn)錄，同時在周邊的血管內(nèi)皮中也有表達(dá)。Wojtukiewicz等［31］發(fā)現(xiàn) Flk-1是VPF啟動的血管生成和增強(qiáng)血管透過性的先決條件，而應(yīng)用VEGFR-2單克隆抗體則可拮抗VEGF和堿性成纖維細(xì)胞生長因子（basic fibroblast growth factor，bFGF）引發(fā)的血管生成效應(yīng)。

1940年代，科學(xué)家在腺垂體的碾磨物中發(fā)現(xiàn)了促纖維化增生的因子［32］。但直到1974年才分離出bFGF成纖維細(xì)胞生長因子，并取得90%純度蛋白結(jié)晶，由此bFGF研究進(jìn)入了全新時代。bFGF是首個被發(fā)現(xiàn)和研究的血管生成促進(jìn)因子。人類bFGF編碼序列位于4號染色體長臂26～27段［33］。由于mRNA的轉(zhuǎn)錄起始位點和異構(gòu)初級轉(zhuǎn)錄本不同，bFGF基因?qū)?yīng)的信使RNA可以編碼從18 kD到34 kD不同長度和三級結(jié)構(gòu)的血管因子。目前對于18 kD分子量的bFGF研究較多：bFGF的生理學(xué)效應(yīng)主要由胞膜上的強(qiáng)親和力受體（FGFRI1）和弱親和力受體肝素硫酸糖蛋白（HSPG）介導(dǎo)［34］。此外，富半胱氨酸FGF受體（cysteine-rich FGF receptor，CFR）和結(jié)合蛋白（binding protein）也值得關(guān)注，它們對bFGF的分泌和生物活性具有重要影響。

膠質(zhì)瘤的血管生成具有眾多的調(diào)控因素，只有在由內(nèi)皮細(xì)胞建立的管腔結(jié)構(gòu)發(fā)揮血運作用時血管生成作用才結(jié)束。Wang等［35］在最近幾年的分離提純中發(fā)現(xiàn)了被稱為表皮生長因子類似域7（EGF-like domain 7，EGFL7）的新型內(nèi)皮源性生長因子，其在大多數(shù)人類惡性腫瘤中高水平轉(zhuǎn)錄，并且可以促進(jìn)癌細(xì)胞的增殖和遷移能力。在大多數(shù)正常高分化組織中，EGFL7罕有表達(dá)。然而，EGFL7在肺、心臟和子宮等富含血管的器官中具有較高強(qiáng)度表達(dá)。由于它的分布特性，EGLF7最初被認(rèn)為是參與生理血管發(fā)育和損傷修復(fù)的一種血管活性因子，因此參與并在血管腔結(jié)構(gòu)的形成中發(fā)揮了重要作用。近年來，EGFL7的作用逐漸得到研究者們更多的重視。

EGFL7是一種表皮生長因子（epidermal growth factor，EGF）相關(guān)蛋白，其結(jié)構(gòu)決定了其功能的多樣性：信號肽尾端表明EGFL7是外泌產(chǎn)物；其氨基末端的EMI結(jié)構(gòu)表明它可以分泌到細(xì)胞外基質(zhì)中發(fā)揮進(jìn)一步的功能；EGF樣三級域則是蛋白間相互識別的關(guān)鍵性三級結(jié)構(gòu)。研究［36］表明，類似于DSLs的結(jié)構(gòu)可以在EGFL7的第一個EGF樣結(jié)構(gòu)中找到。DSL結(jié)構(gòu)同時存在于Notch受體中，因此部分的研究也認(rèn)為EGFL7是天然的Notch受體拮抗劑［37］。EGFL7上的第二個EGF樣結(jié)構(gòu)具有Ca2+位點，并且EGF樣家族功能被認(rèn)為與Ca2+相關(guān)。整聯(lián)蛋白屬于異嗜性細(xì)胞黏附因子，它們也需Ca2+誘導(dǎo)，因此它們都可以作為細(xì)胞外基質(zhì)成分互作因素。EGFL7和整合素配體Talin可以在果蠅中形成復(fù)合體來調(diào)節(jié)整合素αPS2βPS的活性，也可以激活細(xì)胞內(nèi)黏附斑激酶（focal adhesion kinase，F(xiàn)AK）信號傳導(dǎo)通路。在膠質(zhì)瘤中，EGFL7可能與細(xì)胞外基質(zhì)-整合素αvβ3結(jié)合，參與血管生成［38］。

此外，許多原癌基因參與了人腦膠質(zhì)瘤血管生成，它們的下游通路常集中于MMP、整合素和VPF等基因。通過一系列反饋調(diào)節(jié)，這些原癌基因使得ECM降解，內(nèi)皮黏附異常，最終形成新的腫瘤毛細(xì)血管網(wǎng)?？梢姡珿BM血管生成是一個精巧而復(fù)雜的病理學(xué)過程，諸多因素協(xié)同調(diào)節(jié)了這一病理生理事件。目前，血管生成的分子機(jī)制、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑及亞細(xì)胞事件尚未被完全闡明，我們對于膠質(zhì)瘤中的血管生成效應(yīng)還需更多的探索與討論。

3 抑制性血管因子

在已分化的成熟組織中，促血管因子與對應(yīng)的抑制因子處于相互作用與制約之中。這一機(jī)體穩(wěn)態(tài)受到基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白組學(xué)多個層面的微觀調(diào)控。抑制性血管因子對于拮抗病理性血管生成起到了抑癌作用。當(dāng)前已鑒定了數(shù)十種生理源性血管抑制蛋白（表1）。其中，內(nèi)皮抑素（endostatin）與血管抑素（angiostatin）引起了臨床藥理學(xué)家的關(guān)注。這兩種內(nèi)源性血管抑制因子的商業(yè)化產(chǎn)品已在美國和加拿大開展Ⅰ期和Ⅱ期臨床試驗，被認(rèn)為是極具潛能的下一代抗腫瘤藥物［39］。

表1 常見的血管生成與抑制因子

內(nèi)皮抑素是XVIII膠原的碳鏈末端片段，其功能是靶向阻滯內(nèi)皮增殖周期并促進(jìn)細(xì)胞凋亡。內(nèi)皮抑素可以拮抗包括VEGF和bFGF在內(nèi)的血管生成因子及其生物學(xué)效應(yīng)，還可以結(jié)合于基質(zhì)金屬蛋白酶αvβ3、αvβ5，從而阻滯內(nèi)皮細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的遷移、粘附。它具有拮抗新生血管的效應(yīng)，是現(xiàn)階段已發(fā)現(xiàn)的最強(qiáng)的生理源性抗血管因子。因此，內(nèi)皮抑素在體內(nèi)調(diào)節(jié)腫瘤血管生成中起核心作用。動物試驗［40］發(fā)現(xiàn)，內(nèi)皮抑素具有顯著的抗腫瘤藥性和抑制新生血管事件能力。靜脈注入內(nèi)皮抑素處理可顯著抑制小鼠Lewis肺腫瘤移植并且遵循劑量效應(yīng)關(guān)系：尾靜脈注射20 mg／（kg·d）藥物濃度，結(jié)果顯示可以完全抑制小鼠體內(nèi)原發(fā)性腫瘤。內(nèi)皮抑素治療還可以在無胸腺裸鼠中抑制其他幾種惡性腫瘤的轉(zhuǎn)移，包括B-16F黑色素瘤、Lewis肺癌、鼠宮頸血管內(nèi)皮肉瘤等，同時觀察到腫瘤體積顯著縮小。這些作用是通過抑制內(nèi)皮細(xì)胞增殖和微血管形成來介導(dǎo)的。其他一系列的在體動物試驗也表明內(nèi)皮抑素可以對抗血管內(nèi)皮增殖［41］。

近年來，腦源性抗血管生成因子1（brain-specific angiogenesis inhibitor 1，BAI1）因具有強(qiáng)大血管生成抑制能力、腦組織表達(dá)源性吸引了越來越多的研究者，有望成為GBM個體化診療的一個新領(lǐng)域。人們已在全基因組學(xué)層面解析了BAI1結(jié)構(gòu)：約為80 kb，不少于27個外顯子（Exon）和TP53的結(jié)合位點散布在8段內(nèi)含子（Intron）區(qū)間。11 kDa糖蛋白結(jié)構(gòu)包含了1583氨基酸殘基的7次跨膜長鏈，以及952殘基的胞外結(jié)構(gòu)域、400殘基的胞內(nèi)段肽鏈。細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域含有5個血小板反應(yīng)蛋白1型重復(fù)序列（TSP1重復(fù)序列）和1個Arg-Gly-Asp（RGD）整合素識別結(jié)構(gòu)［42］。與1號跨膜區(qū)臨近的胞外構(gòu)型區(qū)域是G蛋白偶聯(lián)受體蛋白酶解結(jié)合點，其胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域的C端是QTVE結(jié)構(gòu)域。由于結(jié)構(gòu)相似性，BAI1被認(rèn)為是G蛋白家族（G protein-coupled receptors， GPCRs）的一個成員。

BAI1具有可與TP53結(jié)合的功能性序列。已有動物試驗［43］證明，當(dāng)該序列活化TP53后，可直接阻斷由bFGF啟動血管新生過程。Cork等［44］通過注入BAI1單抗發(fā)現(xiàn)BAI1在正常腦組織中廣泛存在，而在29例膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者的樣本中未被檢測出。Nishimori等［45］的研究表明，BAI1與 p53互為基因靶點。TP53的抗癌作用是通過調(diào)節(jié)下游基因（如凋亡相關(guān)的神經(jīng)節(jié)苷脂，TP53誘導(dǎo)的蛋白和STAG-1，與DNA修復(fù)相關(guān)的p53R2，與BAI1有關(guān)的抗血管因子）來實現(xiàn)的。

膠原蛋白是一類蛋白質(zhì)家族，已至少發(fā)現(xiàn)了30余種膠原蛋白鏈的編碼基因產(chǎn)生了一系列可溶纖維素蛋白分子，廣泛分布于人體細(xì)胞ECM外基質(zhì)中。在2000年，Colorado等［46］發(fā)現(xiàn)在Ⅳ型膠原中，非膠原蛋白終止于其a1、a2、a3鏈，分別對應(yīng)于血管生成抑制因子 Arresten、Tumstatin、Constantin。 研究發(fā)現(xiàn)，a1（IV）NCi鏈存在于肺泡上皮細(xì)胞、血管內(nèi)皮，腺體基底膜，具有顯著抑制惡性黑素細(xì)胞瘤的能力。a1末端即為Arresten，能抑制人血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖和遷移，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡程序啟動，阻止管腔結(jié)構(gòu)修整和新生血管事件。它具有比內(nèi)皮抑素v強(qiáng)3～10倍的生理效應(yīng)。因此，藥理學(xué)家普遍認(rèn)為Arresten是內(nèi)皮抑素之后又一新的潛力藥物。

以上眾多抑制藥物的效應(yīng)機(jī)制是阻滯新生血管形成的各個階段：內(nèi)皮基底膜的降解；內(nèi)皮細(xì)胞的增殖；內(nèi)皮細(xì)胞管形成等。已發(fā)現(xiàn)MMPs能降解血管周圍的基底膜，而TIMPs則能對抗MMPs的抑制作用；生長因子抑素能靶向攻擊非結(jié)合態(tài)的自由生長因子，拮抗生長因子的促血管效應(yīng)；Angiostatin和Endostatin通過抑制內(nèi)皮細(xì)胞的增殖和遷移從而誘導(dǎo)程序性細(xì)胞死亡；Tumstatin能與腫瘤細(xì)胞表面 CD47／IAP和avβ3蛋白的亞單位結(jié)合而激活FAK和磷脂酰肌醇激酶3（PI3K）的活化，PI3K活化后激活腺苷酸環(huán)化解，從而使細(xì)胞中環(huán)磷酸腺苷上升［47］。后者能啟動cAMP依賴性pKa激酶，此酶能使癌細(xì)胞的增殖周期顯著減速［48］。通過在膠質(zhì)瘤中激活以上抑制因子可以成為一種極具潛力的靶向治療策略，但仍需要更多實驗闡明這些血管抑制因子作用于內(nèi)皮細(xì)胞和癌細(xì)胞的具體效應(yīng)機(jī)制。

4 膠質(zhì)瘤干細(xì)胞在血管生成中的作用

與干細(xì)胞在正常器官發(fā)生中的作用相同，腫瘤干細(xì)胞同樣被認(rèn)為是膠質(zhì)瘤發(fā)生的關(guān)鍵。研究膠質(zhì)瘤干細(xì)胞（glioma stem cells，GSCs）與血管生成的關(guān)系可以幫助我們制定最佳的治療策略。通過回顧相關(guān)研究，我們發(fā)現(xiàn)高度惡性的膠質(zhì)母細(xì)胞瘤干細(xì)胞依賴于VM，并可進(jìn)一步促進(jìn)該效應(yīng)［49］。這些結(jié)論對膠質(zhì)瘤研究具有重要影響，揭示了正常干細(xì)胞和膠質(zhì)瘤干細(xì)胞之間的相似性，并將引領(lǐng)腫瘤微環(huán)境中的新治療手段。

過度活躍和紊亂的血管擬態(tài)是膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的標(biāo)志。學(xué)者們推測這種異常血管分布對于滿足快速增長的腫瘤營養(yǎng)需求是不可或缺的。然而針對膠質(zhì)瘤干細(xì)胞和正常腦組織中血管干細(xì)胞生態(tài)位的研究表明腫瘤血管內(nèi)存在更加復(fù)雜的相互作用：形成維持膠質(zhì)瘤干細(xì)胞的異常干細(xì)胞生態(tài)位。20世紀(jì)40年代對血管微環(huán)境正常腦內(nèi)遷移的腫瘤細(xì)胞的研究（血管周圍的衛(wèi)星病灶）［50］首次發(fā)現(xiàn)，GSCs可能與周邊血管組織發(fā)生特殊關(guān)系。隨后的系列研究支持了這一觀點，即膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中的毛細(xì)血管數(shù)量與患者預(yù)后相關(guān)［51］，并且這些腫瘤對VEGF抗體貝伐單抗的治療十分敏感［52］。 然而直到 Bao 等［53］證明CD133+膠質(zhì)瘤細(xì)胞對VEGF的高水平生成可能有誘導(dǎo)了原癌基因激活，進(jìn)而闡明了腫瘤血管和GBM干細(xì)胞之間的功能關(guān)系。他們證明了膠質(zhì)母細(xì)胞瘤新鮮標(biāo)本中的CD133+而非CD133-細(xì)胞可在免疫敲除的小鼠腦中形成高血管密度和出血性膠質(zhì)瘤病灶。此外，用貝伐單抗治療CD133+膠質(zhì)瘤干細(xì)胞則阻斷了其在培養(yǎng)中誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞遷移和血管形成的能力，并在體內(nèi)抑制腫瘤。因此，類似于正常的神經(jīng)干細(xì)胞，GSCs似乎具有有效的血管生成特性，并可在腫瘤發(fā)生期間聚集血管因子。膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的壞死和缺氧特性通過誘導(dǎo)VEGF、VEGFR2和血管生成素2提供了很強(qiáng)的血管生成驅(qū)動力，這使得膠質(zhì)母細(xì)胞瘤內(nèi)病變的微環(huán)境可進(jìn)一步誘導(dǎo)產(chǎn)生異常豐富的血管網(wǎng)絡(luò)。

近年來，對于GSCs能否轉(zhuǎn)分化為血管周細(xì)胞，參與腫瘤微血管形成的機(jī)制研究成為新的熱點。通常情況下，GSCs僅能分化成為具有原始表型的膠質(zhì)瘤細(xì)胞亞群，包括未成熟神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞。而Jhaveri等［54］的研究表明GSCs能向間質(zhì)細(xì)胞分化，成為血管壁內(nèi)皮細(xì)胞組織。當(dāng)前研究普遍認(rèn)為GSCs可在腫瘤微環(huán)境影響下趨化性遷移，出現(xiàn)血管生成擬態(tài)，并進(jìn)一步向血管周圍內(nèi)皮轉(zhuǎn)分化，最終參與微循環(huán)結(jié)構(gòu)。而這一過程則同樣受到VEGF等促血管生成因子的調(diào)控。GSCs能夠直接誘導(dǎo)間質(zhì)形成的能力使得人們重新認(rèn)識了膠質(zhì)瘤演化進(jìn)展的機(jī)制，并為將來的抗血管生成治療帶來了新的理論基礎(chǔ)。

5 膠質(zhì)瘤抗血管生成治療

當(dāng)前，抗血管生成的治療策略集中于以下幾個方面：①直接抑制內(nèi)皮血管細(xì)胞的增殖與侵襲運動；②阻滯內(nèi)皮細(xì)胞溶解周邊細(xì)胞基質(zhì)和間質(zhì)；③阻斷內(nèi)皮胞膜表面整合蛋白應(yīng)答；④阻斷促血管因子加工和分泌，對抗其血管生成效應(yīng)（圖1）。

已經(jīng)發(fā)現(xiàn)EGFR靶向藥物可以抑制GBM干細(xì)胞向內(nèi)皮組織轉(zhuǎn)分化，從而抑制膠質(zhì)瘤生長并拮抗新生血管［55］。這表明膠質(zhì)瘤內(nèi)皮細(xì)胞（glioma microvascular endothelial cells，GECs）可以促進(jìn)腫瘤生長和血管新生。此外，GECs在接受化療或放療時表現(xiàn)出對抗細(xì)胞凋亡的作用，這表明它對今天使用的標(biāo)準(zhǔn)TMZ療法具有耐藥性，已有的研究［56］發(fā)現(xiàn)它與EGFR介導(dǎo)的腫瘤微血管內(nèi)皮細(xì)胞（tumor microvascular endothelial cells， tMVECs）產(chǎn)生有關(guān)。 Borowski等［57］提示tMVECs可能參與MGMT的表達(dá)，然后通過干擾其DNA修復(fù)系統(tǒng)導(dǎo)致了膠質(zhì)瘤干細(xì)胞的TMZ抗性。

圖1 腦膠質(zhì)瘤中常見的抗血管生成靶點

有關(guān)部分觀點認(rèn)為Nimotuzumab聯(lián)合傳統(tǒng)化學(xué)療法后，這兩者可能產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)［58］：①術(shù)后化療可增強(qiáng)膠質(zhì)瘤患者的預(yù)后，但是，大多數(shù)患者仍面臨腫瘤復(fù)發(fā)和進(jìn)展的挑戰(zhàn)。出于這個原因，化療增敏性的藥物可能有助于改善患者的預(yù)后。數(shù)據(jù)顯示對化療的敏感性可以通過生長因子的激活、特殊信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑、DNA修復(fù)以及凋亡相關(guān)蛋白的關(guān)鍵點來調(diào)節(jié)。EGFR抑制劑可能在這個過程中發(fā)揮作用；②EGFR單克隆抗體作為150 kDa蛋白，不能通過正常的血腦屏障，這阻礙了其傳播到顱內(nèi)病變部位。然而，EGFR單克隆抗體在患者接受手術(shù)、放療或遭受某些類型的腫瘤時可以穿過血腦屏障，在這種情況下，顱內(nèi)的血腦屏障完整性受損。Gmeiner Stopar等［59］使用放射免疫測定法觀察99mTC標(biāo)記物，發(fā)現(xiàn)聯(lián)合治療后腫瘤部位的單克隆抗體陽性攝取，這表明利妥昔單抗可以突破血腦屏障進(jìn)入患者顱內(nèi)，并具有靶向特異性。

貝伐單抗是以商品名阿瓦斯?。ˋvastin）問世的重組蛋白人源抗VEGF單克隆抗體，其主要通過競爭性對抗VEGF，并與靶細(xì)胞膜上的VEGFR結(jié)合而起作用。2004年，美國食藥監(jiān)管局批準(zhǔn)阿瓦斯汀應(yīng)用于結(jié)直腸癌的終末階段治療。在晚期腸癌患者中，單獨輸注貝伐單抗可顯著對抗血管生成，并降低原發(fā)灶的血流灌注水平、血管容積、微血管密度、間質(zhì)液和循環(huán)內(nèi)皮細(xì)胞負(fù)荷［60］。 研究［61］發(fā)現(xiàn)，Bevacizumab-Irinotecan（伊立替康聯(lián)合化療方案）可以增強(qiáng)膠質(zhì)瘤放療的效果。

除貝伐單抗之外，還有一系列VEGF、VEGFR和其他相關(guān)靶點的抑制劑，這些抑制劑可能對部分合用貝伐單抗的GBM進(jìn)展期患者有效。針對新診斷GBM的抗血管生成治療的研究仍在進(jìn)行中，這將有助于確定這些藥物是否適用于初次使用或難治性耐TMZ患者。無論如何，治療對抗血管生成療法無效的患者仍是一個挑戰(zhàn)性問題，一系列針對抵抗機(jī)制的研究仍在進(jìn)行中。腫瘤細(xì)胞逃避抗血管生成治療的潛在機(jī)制包括上調(diào)非VEGF介導(dǎo)的血管生成途徑，骨髓衍生細(xì)胞的募集，周細(xì)胞覆蓋率的增加以及通過入侵已存在的血管系統(tǒng)?？朔顾幮缘姆椒▌t包括了使用更有效的抗血管生成化合物，與抑制其他相關(guān)靶點的藥物聯(lián)合治療，或同時抑制許多關(guān)鍵靶點的多靶點單一藥物。 同樣有證據(jù)［62］表明 bFGF、SDF1α／CXCR4和Tie2信號可能促進(jìn)對抗血管生成療法的抗性，這些分子的抑制劑可能與VEGF或VEGFR抑制劑形成組合療效。人們尚未探索出將抗血管生成療法與細(xì)胞毒性化學(xué)療法和放射療法相結(jié)合的最佳方式，不斷進(jìn)行的臨床研究將對我們認(rèn)識血管正常化的具體機(jī)制有所幫助。將抗血管生成與抗侵襲性靶點的藥物聯(lián)合使用是一種極有前景的方法，特別是因為擔(dān)心抗血管生成治療可能增加腫瘤侵襲性生長的風(fēng)險。一個典型的抗侵襲性治療藥物的例子是達(dá)沙替尼（Dasatinib），它是一種多靶點藥物，可抑制Src激酶，并降低膠質(zhì)瘤模型中腫瘤細(xì)胞的侵襲行為［63］。目前正在計劃一項針對復(fù)發(fā)性膠質(zhì)瘤的達(dá)沙替尼和貝伐單抗聯(lián)合用藥臨床試驗。HGF／SF和c-Met受體也是潛在的抗侵襲性靶點，使用卡博替尼（Cabozantinib）的Ⅱ期臨床試驗也正在進(jìn)行中［64］。

6 前景及展望

與其他實體瘤中相似的是，人腦膠質(zhì)瘤的血管生成過程是一個涉及多段多因調(diào)節(jié)的復(fù)雜過程。腦膠質(zhì)瘤血管生成的啟動受到雙向異質(zhì)性因子的精確調(diào)控，這些因子的平衡與失衡也是導(dǎo)致癌細(xì)胞在靜止期獲得無限復(fù)制、浸潤生長及轉(zhuǎn)移能力，最終激發(fā)腫瘤進(jìn)展的主要原因。因此，針對膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的抗血管生成治療已成為一個劃時代、充滿潛力的科研方向?？寡苌芍委熢谥T多惡性腫瘤的臨床實踐中取得了令人矚目的療效，但在膠質(zhì)瘤中治療效果目前還不甚滿意。眾多臨床研究提供了進(jìn)一步的證據(jù)，表明膠質(zhì)瘤的發(fā)展不僅是由腫瘤細(xì)胞表觀遺傳或基因突變驅(qū)動的細(xì)胞內(nèi)行為，而且還取決于腫瘤微環(huán)境。靶向腫瘤干細(xì)胞血管微環(huán)境可能是治療的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此，未來一些新興治療方式，特別是針對血管因子關(guān)鍵標(biāo)記物的免疫療法，如針對VEGFR2的DC疫苗VXM01，目前在胰腺癌治療中已經(jīng)完成了臨床試驗，可能在治療膠質(zhì)瘤方面發(fā)揮潛在價值。腦膠質(zhì)瘤的治療原則已從傳統(tǒng)的手術(shù)切除轉(zhuǎn)變?yōu)榉肿由飳W(xué)綜合診療，膠質(zhì)瘤的預(yù)防、檢測、診斷和治療都將因精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)時代的到來而面目一新。如果把攻克膠質(zhì)瘤比喻為一座高山，目前已接近頂峰的邊緣，而這一高度則是前所未有的。