抗血管生成治疗胶质瘤的研究进展

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【中图分类号】R139 【文献标识码】A 【文章编号】1 12－3183(2011)12－0489－01
　　【摘要】胶质瘤是头部最常见的原发性恶性肿瘤，生长快，预后差，且其增值和侵润程度与血管增值程度具有明显的一致性；实验动物和部分临床病例研究已显示抗血管生成治疗胶质瘤可以明显抑制肿瘤的生长，本文对目前抗血管生成治疗胶质瘤的进展作一综述。
　　【关键词】胶质瘤 血管生成 治疗
　　 胶质瘤约占脑内恶性肿瘤的50%左右,虽然综合治疗也已取得了很大的进步，但胶质瘤患者的中位生存期大约52周左右。从30年前，Folkman首次提出肿瘤的生长和转移依赖新生的肿瘤血管，并且干预血管生成可以有效抑制肿瘤的生长以来,抗血管治疗肿瘤的研究也逐步从概念和动物实验深入到临床应用研究，结果显示这是一种很有潜力的毁灭肿瘤的措施。胶质瘤是增值和侵润程度与血管增值程度具有明显的一致性，实验动物和部分临床病例研究已显示抗血管生成治疗恶性胶质瘤可以明显抑制肿瘤的生长，因此，通过抑制肿瘤新生血管的生成可能就是令人振奋的胶质瘤靶向治疗措施。
　　1 胶质瘤的血管生成
　　 肿瘤细胞与其正常细胞一样，需要血液系统提供足够的氧气和养分以及有效的途径排出废物来维持代谢与生存。肿瘤血管生成指在肿瘤细胞诱导下，从已存在的血管出芽并形成肿瘤自身血管的复杂过程，对肿瘤的生长、浸润和转移都有重大意义。这一过程大致可以分为以下 个连续步骤：(1)肿瘤细胞及其它相关细胞如血管内皮细胞释放多种血管生成因子；(2)在血管生成因子的作用下，血管内皮细胞发生形态改变，包括细胞器数目的增多、大小的改变以及伪足的形成；(3)内皮细胞和肿瘤细胞释放多种蛋白溶酶以降解细胞外基质和毛细血管基底膜，继而引起细胞外基质重塑；(4)内皮细胞从毛细血管后微静脉迁移出来，形成血管新芽；(5)血管内皮细胞增殖；( )肿瘤血管结构重建。由此可见，单独或多环节切断肿瘤血管形成过程就可以达到抑制肿瘤发展的靶向治疗。
　　2 胶质瘤的抗血管治疗
　　2.1 针对血管生成因子及其受体 肿瘤血管生成是在血管生成因子影响下开始的，抑制血管生成因子释放、中和已经释放的血管生成因子及用抗体封闭其受体，能有效抑制肿瘤血管生成和肿瘤生长。
　　2.1.1 血管内皮细胞生长因子（VEGF）:VEGF是目前发现的一个最为高度特异的血管生成调节因子，VEGF与VEGF-R结合后，激活后者介导的酪氨酸激酶信号传导通路，强烈促进血管内皮细胞增生，增加血管通透性，并诱发血管生成［1］。在脑胶质瘤中，存在VEGF和VEGF-R的过度表达，且VEGF表达水平与微血管密度显著相关，其表达水平与胶质瘤的恶性程度和预后直接相关。肿瘤局部的VEGF的高表达主要是有缺氧诱导肿瘤细胞产生的，针对VEGF和VEGF-R系统得抗血管治疗主要有以下方式：通过VEGF抗体阻断VEGF接触VEGF-R抑制胶质瘤血管生成，如Kim等使用VEGF特异单克隆抗体治疗接种人多形性胶质母细胞瘤模型的裸鼠，可显著抑制肿瘤组织内的血管生成，降低微血管密度，抑制肿瘤的生长；用反义VEGF阻断VEGF和VEGF-R的旁分泌通路能抑制胶质瘤生长；利用核酶或反义寡核苷酸可有效地封闭VEGF的作用通路即可达到抗血管生成的目的；用病毒载体转染VEGF受体变异基因使VEGF受体失活，可减少胶质瘤血管生成，抑制肿瘤生长，延长荷瘤动物生存期；封闭VEGF的作用通路和Tie-ANG-1信号通路即可达到治疗目的。 VEGF 有选择地直接作用于血管内皮细胞膜上的两种Ⅲ型酪氨酸激酶受体. 利用抗体封闭生长因子受体,可阻断受体/配体间信号传导. 与抗 VEGF 抗体相比,抗 VEGFR的抗体能够特异性地靶向血管内皮细胞上过表达的 VEGFR, 而雅需中和由肿瘤组织产生的大量的 VEGF。Prewett 等人报道抗小鼠 VEGFR-2 的单克隆抗体 mAb DC101 经腹腔内给药能够抑制藻酸盐包裹肿瘤细胞的血管生成, 并且对多种小鼠肿瘤以及人肿瘤的裸鼠模型产生了抑制作用。另外，重组的人原化抗VEGF单克隆抗体Bevacizumab已正式被PDA批准为抗血管生成治疗药物。
　　2.1.2 成纤维细胞生长因子（FGF）:FGFs是血管内皮细胞增殖，移行，出芽和形成管状血管的直接或间接的作用因子［ ］。FGF-1，FGE-2及相应的受体FGFR-1，FGER-2在胶质瘤细胞中高表达，特别是FGE-2在血管密集的胶质瘤组织表达更多［3］ 。FGF通过作用于内皮细胞上的FGFR，上调尿激酶型纤维蛋白酶原激活剂（uPA）和胶原酶的表达，导致基底膜的降解，促进血管生成；另外，FGF-2增加VEGF在胶质瘤细胞的表达及协调其作用。
　　2.1.3 血小板源生长因子（PDGF）:在生理和病理情况下,PDGF可在血小板,血管内皮细胞，血管平滑肌细胞，胶质和神经元细胞上表达，是间充质和神经外胚层多种细胞的分裂原［4］。PDGFs和PDGFR-a,b在胶质瘤中的表达，且随恶性程度增加而增多， PDGF不仅可以直接激活胶质瘤血管内皮细胞上PDGFR-b促进其增殖，而且通过自分泌和旁分泌的方式刺激胶质瘤细胞表达VEGF和平滑肌细胞，从而促进血管生成。
　　2.2 血管生成抑制因子 : 血管生成抑制物可对抗体内所有肿瘤性血管生成因素的作用，影响肿瘤血管生成。内皮抑素和血管抑素是最重要的内源性血管生成抑制物，二者均为体内雅血管生成活性的较大循环蛋白质的分解片段，它们可诱导内皮细胞凋亡，抑制内皮细胞的增生、移行和新生血管形成。在脑肿瘤研究中发现内皮抑素、血管抑素能显著抑制恶性胶质瘤的生长，将内皮抑素、血管抑素基因经逆转录病毒或腺病毒载体转导至脑肿瘤中可使肿瘤细胞生长和血管生成明显降低，运用内皮抑素、血管抑素可提高肿瘤细胞对放疗、化疗的敏感性，并和放疗、化疗产生协同作用［10］。
　　2.3 诱导血管内皮细胞的凋亡 :针对特异性的肿瘤血管内皮细胞标记物，应用毒素或抗体诱导肿瘤血管系统阻塞，使肿瘤缺血、坏死，抑制肿瘤生长。内皮细胞的存活受到凋亡相关基因、内环境等各种因素的共同作用，可以通过基因靶向治疗将相关凋亡基因转染内皮细胞，或改变其存活的内环境促进其凋亡［4］。整合素在增生血管内皮细胞中特异性表达，而在正常血管内皮细胞中雅表达，它与细胞表面的受体结合，通过一系列信号传导机制影响内皮细胞增生、分裂和生长；它还介导内皮细胞与ECM的粘附，使内皮细胞向周围移行、生长。
　　2.4 针对血管平滑肌和细胞外基膜:血管平滑肌细胞在肿瘤分泌的体液刺激因子作用下向肿瘤实质内移行是肿瘤血管生成的重要特征。血管形成素-l(angiopoietin―1)与其受体Tie2结合后可调节血管平滑肌细胞和外膜细胞的补充，有利于形成新的血管支架，而血管形成素-2(angiopoietin一2)与Tie2结合可阻止血管平滑肌细胞的补充。正常脑组织中雅angiopoietin―l和angiopoietin-2的表达，在胶质瘤细胞和肿瘤血管中可见Tie2和angiopoietin-2的高表达，二者与胶质瘤血管生成有关基底膜和ECM 的破坏、溶解是肿瘤细胞浸润的重要条件，对肿瘤血管形成和内皮细胞的移行也是必要的。参与ECM溶解的关键酶包括基质金属蛋白酶(MMP)、组织纤溶酶原激活因子(tPA)、尿激酶型纤溶酶原激活因子(uPA)。MMP和uPA在胶质瘤细胞和血管内皮细胞中均有表达，二者通过溶解破坏ECM，在肿瘤边界为新生血管芽的形成提供条件。研究发现在胶质瘤中存在MMP与其抑制物基质金属蛋白酶组织抑制剂(TIMP)之间表达的不平衡，运用TIMP可能抑制胶质瘤的生长和浸润基质金属蛋白酶（MMP）抑制细胞外基质和基底膜的降解。如：利用腺相关病毒载体介导的TIMP-l基因转染肿瘤细胞，瘤细胞产生的TIMP-l抑制了MMP-2、MMP-9的活性，使内皮细胞的迁移受到抑制［12］，用RNA干扰技术干扰肿瘤细胞内的组织蛋白酶B和uPAR的转录使胶质瘤的血管生成明显减少。
           
       2.5 抑制内皮细胞特异性粘附分子的作用:粘附分子分为整合素、钙粘素、免疫球蛋白粘附分子及选择素。粘附分子通过影响内皮细胞间的相互作用，产生适合内皮细胞存活、增殖和分化的内环境，其中整合素p3可与含其配体RGD肽的细胞外基质成分相连接，促进内皮细胞的迁移和肿瘤毛细血管的生成，因此可以将p3作为基因治疗的靶点。血管内皮细胞之间通过类似于上皮细胞之间的紧密连接形成一个整体。血管内皮细胞钙粘素 (VE-cadherin)是一种内皮细胞特异的跨膜蛋白, 在血管生成过程中对血管形态构成发挥重要作用［5］。血管内皮细胞钙粘素单克隆抗体 mAb-BV13 以及 mAb-BV14 均可阻断 VE-cadherin 的黏附特性, 抑制血管生成和肿瘤生长. 但 mAb-BV13 在抑制血管生成的同时, 体内肺脏以及心脏组织的血管通透性显著升高, 而mAb-BV14则对血管通透性没有明显影响。整合素抑制剂，血管的生成依赖原有的血管牙扩展，内皮细胞必须相互粘附并与ECM粘附以形成新生微血管，参与内皮细胞的迁移和毛细血管道形成。
　　3 疗效检测 影像学
　　 有关微血管结构的分子影像学的发展正在改变着肿瘤的诊断和治疗。抗血管生成治疗可使肿瘤长期处于一种稳定状态，因而需要一种雅创的、价格便宜的方法来监测其疗效。目前迫切需要一种对肿瘤组织的微血管结构敏感并且易于分析的成像序列来评价病变的治疗效果。肿瘤微血管的血流动力学与正常脑血管的不同点有:微血管的流动特征和血容积、微血管的渗透性、血管外液。MR或CT灌注成像操作起来不仅方便，而且更能长期随访肿瘤的血流状态，评价肿瘤的治疗效果。功能参数血流量、血容量、平均通过时间可定量反映肿瘤的血供状态，从而进一步评价组织的灌注。渗透值可同时评价血管的成熟程度，并能够观察与血管渗透因子VEGF表达的关系，如肿瘤周围部位、肿瘤实性成分。未来的血管生成影像学研究将关注于特异性的与新生血管结合的小分子标记物，如顺磁性小体，它可携带抗血管生成药物，这样便可达到同时观察并治疗肿瘤的目的。
　　4 抗血管治疗的给药途径
　　 抗血管治疗可通过全身系统给药和肿瘤局部给药两种途径进行。载体是装载有关基因的运输工具，治疗基因多数要通过载体才能进入靶点发挥作用，因此载体的选择和应用直接影响基因治疗效果，它有如下功能：保护基因不被降解，输送基因到靶细胞细胞核，并使转基因发生转录。目前常用的载体包括：(1)病毒载体，包括逆转录病毒、腺病毒和腺相关病毒，优点是转导率高，但可能对人体有一定的毒性反应；(2)非病毒载体，包括质粒、脂质体等，优点是易合成，可长期转基因表达，雅免疫反应，不会使宿主基因突变。还有报告使用微胶囊细胞作为基因药物控制输送工具 ，还有人为提高基因治疗时载体的靶向性，将经基因修饰的腺病毒衣壳和蛋白桥结合形成载体-配体靶向复合物，这适于组织特异性基因治疗。
　　5 展望
　　 抗血管治疗为胶质瘤的治疗提供了一种全新的思路，它可使肿瘤长期处于休眠状态不出现临床症状；运用它控制肿瘤发展，减少肿瘤血供，并将其缩小至数毫米大小，就能为手术全切甚至立体定向、Y-刀等手段微侵袭切除病灶创造条件；在手术后运用可防止肿瘤复发。虽然抗血管治疗的前景令人兴奋，但由于其治疗必须是长期和持续的，遇到创伤修复、心脑缺血性疾病和妊娠时可能需要停止治疗，因此，与其它治疗方法相结合和寻找不干扰创伤修复和妊娠过程的血管抑制剂的工作仍须进一步研究。
　　参考文献
　　［1］ Wen H, Lu Y, Yao H, Buch S. Morphine induces expression of platelet-derivedgrowth?factorin humanbrainmicrovascularendothelialcells: implication forvascularpermeability. 2011;  ( ):e21101.
　　［2］ Gupta K, Radotra BD, Banerjee AK, Nijhawan R. Quantitation of angiogenesis and its correlation withvascular endothelial growth factorexpression in astrocytic tumors.Anal Quant Cytol Histol. 2004 Aug;2 (4):223-9.
　　［3］ Shibuya M. Differential roles of vascular endothelial growth factor receptor-1 and receptor-2 in angiogenesis. J Biochem Mol Biol. 200  Sep 30;39(5):4 9-18.
　　［4］ Rusnati M, Presta M. Fibroblast growth factors/fibroblast growth factor receptors as targets for the development of anti-angiogenesis strategies.Curr Pharm Des. 2001;13(20):2025-44.
　　［5］ Wen H, Lu Y, Yao H, Buch S. Morphine induces expression ofplatelet-derived growth factorinhumanbrainmicrovascular endothelial cells: implication for vascular permeability.PLoS One. 2011; ( ):e21101. Epub 2011 Jun 28.
　　
　　作者单位：214000 南京医科大学附属雅锡市人民医院神经外科
　　
            
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