腫瘤相關(guān)的血管擬態(tài)的研究進展

王 穎,陳思吉綜述，郭素紅審校

(吉林醫(yī)藥學院檢驗學院，吉林 吉林 132013)

腫瘤內(nèi)部的血管為腫瘤組織的生長提供所需的營養(yǎng)物質(zhì)，有助于癌癥的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移。然而研究發(fā)現(xiàn)，血管生成并不是滋養(yǎng)腫瘤組織的唯一方式。癌癥干細胞可分化為內(nèi)皮細胞來支持細胞外基質(zhì)的形成，最終誘導腫瘤相關(guān)的新生血管形成,這一過程被稱為血管擬態(tài)(vasculogenic mimicry,VM)[1-2]。VM為腫瘤組織的血液供應提供了新通道[3]。

1 腫瘤微環(huán)境與腫瘤血管生成

腫瘤微環(huán)境是指腫瘤在發(fā)生、生長及轉(zhuǎn)移的過程中所處的復雜環(huán)境，它不僅包括腫瘤細胞、免疫細胞、內(nèi)皮細胞等多種細胞，而且包括由腫瘤細胞通過自分泌和旁分泌的方式，釋放的為腫瘤生長和發(fā)展創(chuàng)造有利外部組織環(huán)境的細胞因子和肽類生長因子等可溶性物質(zhì)[4]。腫瘤與腫瘤微環(huán)境之間既相互促進，又相互拮抗。它不僅為腫瘤的發(fā)生提供環(huán)境，而且其中存在的促血管生成因子和(或)血管生成抑制因子等和腫瘤血管生成有著密切的聯(lián)系。

腫瘤血管生成是指腫瘤在快速生長的過程中為滿足自身血供需要，在已有的毛細血管或毛細血管后靜脈的基礎上，形成新的血管的過程。腫瘤血管生成的方式主要與5種：①依賴于血管內(nèi)皮生長因子的芽生式血管;②在已有血管管腔內(nèi)形成大量跨血管組織微柱的套疊式血管;③由血管網(wǎng)包圍的腫瘤細胞形成的馬賽克血管[5];④由于腫瘤血管消退、腫瘤內(nèi)部缺氧，而在腫瘤邊緣形成的充塞式血管;⑤不依賴于血管內(nèi)皮細胞的全新腫瘤微循環(huán)模式血管生成擬態(tài)[6]。其中血管生成擬態(tài)為腫瘤細胞的生長提供了新的血供模式，這也恰恰解釋了為何單純的抗血管生成類藥物治療腫瘤效果不佳的原因。

2 血管擬態(tài)的特性

1999年，Maniotis等在光鏡下發(fā)現(xiàn)一些由腫瘤細胞圍成的形態(tài)多種多樣的管道，這種管道結(jié)構(gòu)經(jīng)過碘酸希夫反應染色呈陽性，管道中存在紅細胞并經(jīng)血管造影證實為血管樣結(jié)構(gòu)。但經(jīng)光鏡、透射電鏡及血管內(nèi)皮細胞組化檢測，均未發(fā)現(xiàn)血管內(nèi)皮細胞的存在[1]。研究表明，VM是一種與經(jīng)典的腫瘤血管生成途徑完全不同、不依賴機體內(nèi)皮細胞的全新腫瘤微循環(huán)模式。迄今為止，免疫組化可以以CD31和 過碘酸希夫反應陽性染色模式作為標記物在腫瘤標本中對VM進行表征。VM的兩種不同分型已被確定:1型，即管型，由腫瘤細胞圍成的管道，無內(nèi)皮細胞[2];2型，即圖案樣基質(zhì)型，呈環(huán)狀，包裹腫瘤細胞，由富含纖維連接蛋白、層黏連蛋白的基底膜組成[3]。VM在腫瘤發(fā)生的早期是一種支持腫瘤生長方式。血管生成和VM在腫瘤組織中協(xié)同作用[7]。在VM-血管生成聯(lián)合時，VM作為功能微循環(huán)的一部分，從而促進腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移。

3 血管擬態(tài)形成的機制

3.1 腫瘤細胞自身方面

Seftor等研究發(fā)現(xiàn)黑色素瘤MUM-2細胞分化成MUM-2B細胞和MUM-2C細胞。MUM-2B細胞侵襲性高，可形成VM。MUM-2C細胞侵襲性低，幾乎不能形成VM。通過基因分析發(fā)現(xiàn)，兩種細胞之間存在210個基因表達不同，MUM-2B分子標志與多向分化的胚胎樣的基因型相似[8]。由此可見，腫瘤細胞通過改變基因型去分化形成多向分化的胚胎干細胞表型，促進VM的形成。正是由于腫瘤細胞的這種去分化的能力反映出腫瘤細胞的可塑性，從而解釋了為何腫瘤細胞在不依賴血管內(nèi)皮細胞的情況下能形成一種全新的供血模式來滋養(yǎng)腫瘤的形成。

3.2 腫瘤微環(huán)境的影響

缺氧是腫瘤微循環(huán)中最常見的現(xiàn)象之一，腫瘤的迅速生長和血供不足都會導致腫瘤的微環(huán)境缺氧。缺氧的微環(huán)境能夠提高腫瘤細胞的可塑性，促進VM的形成。此外，缺氧的微環(huán)境可以刺激缺氧誘導因子(hypoxia inducible factor,HIF)1α的表達，HIF-1α是主要的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子，它可以調(diào)控血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)的轉(zhuǎn)錄，VEGF能刺激上皮細胞激酶EphA2和血管上皮鈣黏素的表達。血管內(nèi)皮鈣黏蛋白(vascular endothelial-cadherin,VE-cadherin)可以減少EphA2在細胞膜上的分布并促進其磷酸化，被激活的EphA2可以使局部黏著斑激酶(focal adhesion kinase,FAK)磷酸化，進一步激活細胞外信號調(diào)節(jié)激酶(ERK1/2)，最終激活磷脂酰肌醇-3激酶(phosphoinositide 3-kinase,PI3K)[9]?；罨腅phA2也可直接激活PI3K信號通路。PI3K參與介導膜型-基質(zhì)金屬蛋白酶1(MT1-MMP/MMP-14)通路，從而激活基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metallo-proteinase,MMP)-2。在MT1-MMP和MMP-2的共同作用下，促進了層黏連蛋白(laminin 5γ25γ2,LN-5γ2)鏈裂解成5γ2和5γ2x片段,從而促進腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移及VM的形成[10-11]。

3.3 血管擬態(tài)的分子調(diào)節(jié)機理

3.3.1血管內(nèi)皮鈣黏蛋白

VE-cadherin是一種黏著斑蛋白，正常在內(nèi)皮細胞中特異性表達，介導細胞之間相互黏附，穩(wěn)定內(nèi)皮細胞的連接。VE-cadherin主要是激活EphA2。EphA2與相應的配體結(jié)合使其磷酸化，從而激活PI3K等下游信號通路，PI3K參與調(diào)節(jié)MMP-14,上調(diào)MMP-2的表達，導致LN-5γ2片段的裂解，最終促進VM的形成[11]。體外研究顯示，當剔除 VE-cadherin 的基因或用其反義寡核苷酸抑制 VE-cadherin的表達，則可以抑制VM的形成[12]。此外，Hess等的實驗也證實了去除VE-cadherin會影響VM的形成[13]。由此可見，VE-cadherin在VM的形成中具有重要的作用。

3.3.2磷脂酰肌醇-3激酶

PI3K是一種磷酸化的磷酸肌醇的脂類酶，與腫瘤的浸潤、侵襲、轉(zhuǎn)移以及血管生成有著密切的關(guān)系。PI3K信號通路參與細胞增殖分化和血管生成等過程。PI3K通過激活MT1-MMP前基因,使其轉(zhuǎn)化成MT1-MMP,從而激活MMP-2前基因。在MT1-MMP和MMP-2的協(xié)調(diào)作用下，促使LN-5γ2鏈裂解成兩種片段，裂解的片段可以沉積在細胞外基質(zhì)中并有可能參與腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移以及促進VM的形成[11]。Kadkol[14]等的實驗中發(fā)現(xiàn)，在惡性黑色素瘤組織切片中，VM形成的區(qū)域內(nèi)opn基因的表達明顯增加。而opn基因可以促進腫瘤細胞的浸潤、轉(zhuǎn)移和血管生成。此外，激活后的PI3K也可以通過上調(diào)opn基因的表達形成VM[15]。這表明黑色素瘤中VM的形成和PI3K信號通路有關(guān)。

3.3.3基質(zhì)金屬蛋白酶

根據(jù)實驗數(shù)據(jù)[16]表明，MMPs在多種因子或缺氧等微環(huán)境下高表達從而促進腫瘤的轉(zhuǎn)移及誘導VM管道的形成。MMPs 家族蛋白酶主要有MMP-2、MMP-9以及 MT1-MMP參與VM的形成。MT1-MMP與MMP-2參與調(diào)節(jié)PI3K通路，促進LN-5γ2片段的裂解，導致VM管道結(jié)構(gòu)的形成[17-18]。MMP-9通過表達成明膠酶 B來募集內(nèi)皮干細胞為VM的形成創(chuàng)造條件[16]，并且通過降解和重塑細胞外基質(zhì)，配合腫瘤細胞的可塑性，有助于VM的形成。在動物實驗中[19]，通過應用沙利度胺有效抑制MMP-2、MMP-9的表達來抑制VM的形成。因此，MMPs有望成為腫瘤治療的新靶點。

4 抗血管擬態(tài)潛在作用的藥物

4.1 腫瘤細胞外基質(zhì)重塑抑制劑

腫瘤細胞外基質(zhì)重塑是VM形成過程中的重要環(huán)節(jié),EphA2是一種廣泛存在于人的組織細胞中的酪氨酸激酶受體，能夠調(diào)節(jié)腫瘤細胞的生長、凋亡、遷移及血管生成[20]。研究表明，抑制蛋白酪氨酸酶活性或敲除 EphA2 基因均可抑制高侵襲性腫瘤中 VM 的產(chǎn)生。表明 EphA2具有調(diào)控VM生成的作用，認為其可通過一系列信號因子促進VM的形成，進而促進腫瘤的浸潤，侵襲和轉(zhuǎn)移。因此，EphA2可作為腫瘤治療的重要分子靶標。Margaryan等[21]研究發(fā)現(xiàn)，通過siRNA技術(shù)沉默EphA2的表達，可以明顯減少VM 的生成及腫瘤浸潤、增殖[20]。

4.2 血管內(nèi)皮生長因子抑制劑

VEGF可以促進血管生成，通過特異性作用于血管內(nèi)皮細胞，來促進內(nèi)皮細胞的增值和轉(zhuǎn)移[22]。血管內(nèi)皮生長因子抑制劑可有效抑制內(nèi)皮細胞的增殖分化。貝伐單抗是一種抗腫瘤血管生成的人源化單克隆抗體[23]，可與VEGF-A 結(jié)合,減少VEGF與受體的結(jié)合來抑制血管的生長[24]。此外，血管內(nèi)皮生長因子受體是一種酪氨酸激酶依賴性受體，只有與受體結(jié)合后，才能活化激酶來促進細胞的增殖。由此可見，降低受體活性可以限制血管生成。因此，可以通過使用酪氨酸激酶抑制劑降低激酶活性抑制內(nèi)皮細胞的增殖分化影響VM的生成。

4.3 腫瘤侵襲相關(guān)蛋白酶抑制劑

腫瘤細胞在侵襲和轉(zhuǎn)移過程中降解細胞外基質(zhì)和基底膜需要依賴腫瘤細胞分泌的多種蛋白水解酶，可以穿透基底膜在組織間隙內(nèi)擴散和轉(zhuǎn)移[17]。其中MMPs是一種鋅依賴內(nèi)肽酶，其與VM的形成密切相關(guān)。研究表明，MMPs在正常組織中表達較低，而在細胞外基質(zhì)重塑時表達較高。MMP-1、-2、-9、-14 可在擬態(tài)網(wǎng)絡周圍大量分泌。1980年Liotta[26]等率先發(fā)現(xiàn)MMP-2能降解各種細胞外基質(zhì)蛋白，促進 VM 形成。進一步研究發(fā)現(xiàn)MMP-2抑制劑能阻滯 VM 管狀結(jié)構(gòu)的形成，進而阻斷腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移。因此，MMPs一直被視為腫瘤治療的重要靶蛋白。現(xiàn)已研發(fā)的MMPs抑制劑包括：異羥肟酸鹽類和非異羥肟酸鹽類。但因其存在一定的毒副作用和不良反應，目前仍無法應用于臨床治療。

近年來，中醫(yī)藥在治療各種癌癥方面也取得了一定進展。鹽酸石蒜堿通過抑制VE-Cad表達，阻止管道的形成[25]。去氫厄弗酚通過下調(diào)MMP-2顯著抑制VM的形成[26]。其中藥成分如葡萄籽花青素、異黃腐醇、人參皂苷Rg3、去甲斑蝥素、巴黎多葉醇和姜黃素，都已被證實具有良好的抗腫瘤作用。

綜上所述，VM在促進腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移中起著至關(guān)重要的作用,且與患者的不良預后有關(guān)。針對VM的治療策略的研究仍需進一步探索,要在分子水平上闡明VM在腫瘤進展中的作用，為腫瘤治療提供新思路、新方法、新策略。