血管生成與喉癌侵襲、轉移的研究進展

王樹楹,呂 梅,杜翠萍,吳麗華,姚藝文

(1.大連市第六人民醫院 耳鼻咽喉科,遼寧大連 116001;2.大連醫科大學附屬第一醫院 耳鼻咽喉科,遼寧 大連 116011)

血管生成與喉癌侵襲、轉移的研究進展

王樹楹1,呂 梅2,杜翠萍2,吳麗華2,姚藝文2

(1.大連市第六人民醫院 耳鼻咽喉科,遼寧大連 116001;2.大連醫科大學附屬第一醫院 耳鼻咽喉科,遼寧 大連 116011)

新生毛細血管的形成,對喉癌腫瘤細胞本身的增殖和生長是必不可少的,同時也是腫瘤侵襲、轉移的必要條件。在腫瘤血管形成的機制中血管生成調節因子起著關鍵作用,這些因子能夠控制血管生成發生、發展以及終止過程,并作為抗血管生成治療的分子靶點受到關注。本文綜述了比較重要的幾種細胞活性因子：血管內皮生長因子(VEGF)、基質金屬蛋白酶(MMP)、整合素、血管生成素等在喉癌血管生成方面的臨床意義。

血管生成;喉癌;細胞因子

喉部惡性腫瘤是中國常見的惡性腫瘤之一,它嚴重威脅著人們的生命健康。喉部惡性腫瘤的發病率約為全身惡性腫瘤的 1%～5%。在耳鼻咽喉的惡性腫瘤中,國內各地統計約占 7.9%～35%不等,中國北方為高發地區。近年來,喉癌的發病率有明顯增加的趨勢[1]。喉癌的浸潤和轉移是惡性腫瘤的基本生物學特性,也是惡性腫瘤預后較差的原因,是引起病人死亡的重要因素。腫瘤侵襲、轉移是一個多步驟、多因素參與的極其復雜的過程。大量的研究結果證實,新生毛細血管的形成,對原發腫瘤細胞本身的增殖和生長是必不可少的,同時也是腫瘤侵襲、轉移的必須條件。

1 腫瘤血管生成的機制與調控

血管生成過程包括內皮細胞(Endotheliocyte,EC)趨化、移動、增殖、管腔結構的形成及血管平滑肌細胞等血管周圍細胞的移入、粘附至內皮層進而形成完整的血管壁,再經重塑形成成熟的血管系統等。血管生成有兩種方式：①發芽性血管生成,即內皮細胞降解細胞外基質,并通過趨化移動、增殖,形成新的管腔。②非發芽性血管生成,是已存在的血管通過分裂的方式或相鄰血管通過融合成為新的血管。腫瘤誘發血管生成的特點：當腫瘤直徑≤3 mm時,腫瘤細胞間通過彌散作用取得營養,此時,不產生血管生長因子,且很少發生轉移。當腫瘤直徑 ＞3mm時,必須需要新生血管來提供充足的血液,此時,腫瘤誘導巨噬細胞產生血管生長因子,從而使內皮細胞分裂加快,血管增生,腫瘤得以長大。但當腫瘤組織新生血管被阻斷時,即使是巨大的腫瘤也會被抑制[2]。因此,抗血管生成在腫瘤的治療中已成為引人注目的靶點。在腫瘤血管形成的機制中血管生成調節因子起著關鍵作用。這些因子能夠控制血管生成的發生、發展以及終止過程,并作為抗血管生成治療的分子靶點受到關注。腫瘤血管形成的調控分為正調控和負調控[3]。當正調控因素增加或負調控因素減弱時,將促進腫瘤的生長與轉移;反之,抑制腫瘤的生長與轉移。

2 腫瘤血管生成相關因子與喉癌

2.1 血管內皮生長因子

目前,已發現具有直接或間接地促進血管新生作用的因子有多種。已報道的與血管生長有關的生長因子有 30多種,誘導腫瘤血管生成。其中,血管內皮生長因子(VEGF)是目前所知道的最強的直接作用于血管內皮細胞的生長因子,它是一種廣泛存在的內皮細胞的特異性因子。在腫瘤生長過程中,通過與受體的結合,VEGF的作用表現為：①增強血管內皮細胞有絲分裂和遷移;②增加血管尤其是微小血管的滲透性;③促淋巴管形成及腫瘤淋巴轉移[4]。目前的研究表明,VEGF促進新生血管生成的可能機制有：①通過活化磷酸酯酶 C和刺激第二信使的形成來直接促進血管內皮細胞的有絲分裂;②在核酸和蛋白水平誘導纖維蛋白溶解酶原活化物的表達,參與細胞外蛋白水解和基底膜的降解,有利于血管內皮細胞的遷移和增生;③增加血管通透性,造成纖維蛋白原等血漿蛋白的外滲,形成血管內皮細胞生長的必須基質 -纖維蛋白凝膠[4]。

研究發現[5],聲門上型喉癌組織中 VEGF的表達水平高于聲門型,這為解釋聲門上型癌較聲門型癌易擴散提供了分子生物學依據?？赡芘c聲門上區淋巴管和血管分布密度較高有關。另外,VEGF的表達還與喉鱗癌的臨床分期及組織分化程度相關：晚期喉癌組織中 VEGF的表達高于較早期喉癌,分化差者高于分化較好者。以上表明,喉癌組織分化程度越低,細胞分泌 VEGF的能力越強;腫瘤越晚期需要越多的血管提供營養。

2.2 基質金屬蛋白酶

腫瘤浸潤的另一關鍵步驟是發生了癌細胞和細胞外基質(extra cellular matrix,ECM)的異質性粘附,并降解 ECM。基質金屬蛋白酶(MMPs)是降解ECM的主要酶類。1980年,Liotta等首先報道了MMPs在癌細胞轉移中的作用。MMPs在癌細胞侵襲和轉移中的意義在于通過破壞基質的降解平衡而促進癌細胞突破基底膜和細胞外基質構成的組織化學屏障,還可通過促進癌細胞血管外侵襲滲透形成遠處轉移,并對腫瘤支持血管的形成具有重要作用。MMPs降解 ECM及血管基底膜的作用,使得血管內皮細胞能繁殖并向腫瘤方向發展,以“發芽”的方式從原有的血管發出新的分支,并且在血管形成后期重塑基底膜和管腔的過程中發揮作用[6]。此外,MMP還能調節血管活性因子的活性,從而影響血管生成。例如 MMP能激活潛伏形式的轉化生長因子β(TGF2β),通過降解基質成分,釋放出與基質成分結合的堿性成纖維生長因子(bFGF)和血管內皮生長因子(VEGF),通過降解血管基底膜而釋放出膜結合的腫瘤壞死因子α(TNF2α)。上述均為血管生成的促進因子[7]。

喉癌的浸潤與轉移和其它惡性腫瘤一樣并非某單一 MMP起作用,而是多種 MMP共同起作用的結果。其中 MMP-1在喉癌中表達較常見,被認為在喉癌浸潤和轉移中起著重要的作用。喉癌的癌前病變和原位癌中,MMP-2在病變組織中隨著組織癌變的加重而表達增多[8]。實驗發現,根據 MMP-9在不同 T分級及有無淋巴結轉移者中積分情況可以看出,淋巴結轉移者 MMP-9明顯高于無淋巴結轉移者,而與腫瘤位置及病理分級無關[9]。

2.3 粘附因子

血管生成過程中需要 EC與 ECM間、EC與 EC間及 EC與其它周圍細胞間的相互作用。這種作用是由粘附因子完成的。整合素是介導細胞與細胞外基質、細胞間粘附作用的主要因子。整合素在腫瘤進展中的作用可能具有兩重性[10],腫瘤發生早期整合素表達降低可致瘤細胞與基底膜或 ECM成分的粘附作用減弱,從而有利于腫瘤在局部生長與擴散;瘤細胞進人血循環后,整合素表達增高有利于瘤細胞粘附于血管內皮繼而定位增殖。在腫瘤血管新生的過程中起著不可缺少的作用,在體外和體內實驗中,整合素表達在血管內皮細胞的有腔面和無腔面,介導內皮細胞的遷移和毛細血管管腔的形成。Soldi R等[11]研究發現,αVβ3介導的內皮細胞與 ECM之間的粘附對 VEGFR-2的激活至關重要,從而促進血管的生成。研究發現,在頭頸部鱗癌中整合素α6、β4的表達較正常細胞增加,特別是在喉癌病理切片和建株的喉癌細胞,整合素 α6、β4的高表達及極性消失與腫瘤的高侵襲性和復發密切相關[12]。人喉癌 Hep-2和AMC-HN-8細胞株均表達較高的整合素 α6、β4。利用 α6、β4特異性單抗封閉喉癌細胞表面的 α6、β4后可抑制腫瘤細胞的粘附與浸潤[13]。

2.4 其 它

血管生成素(Angiopoietins,Ang)是一種新發現的調節血管生成的重要信息途徑。Ang-1吸引血管平滑肌細胞、周細胞等血管周圍細胞包圍,支持內皮細胞,促進血管重塑、成熟,維持血管的完整性和調節血管功能[14]。Ang-2分解血管內皮細胞與周圍支持細胞和細胞外基質的聯系,破壞血管的完整性,并通過提高內皮細胞及其周圍支持細胞的活性,使得 Ang-1和VEGF誘導的血管生成發揮作用,誘導新生血管的生成[15]。大量研究證實 Ang-2在富血管的腫瘤中表達上調。并且 Ang-2在腫瘤中的表達與腫瘤的血管生成、侵襲、轉移潛能及不良的預后關系密切[16]。Ang-1,2在喉鱗狀細胞癌中的高表達可能在腫瘤進展過程中起了重要的作用,與腫瘤血管的形成關系密切。其中 Ang-2與 VEGF共同作用促進腫瘤血管的形成[17]。

內皮細胞的另一酪氨酸激酶受體 EphB4(屬于Eph受體家族,由靜脈內皮細胞產生),與其配體EphinB2(由動脈內皮細胞產生)對血管生成也起重要作用。有研究證明,EphB4可刺激細胞遷移和增殖,在血管生成中有重要的作用。Ephrin配體通過雙相信號途徑與鄰近內皮細胞上的 Eph受體相互作用促進了血管內皮細胞的芽生、遷移、增殖和管腔形成[18],EphB4可上調血管內皮生長因子 VEGF的表達,VEGF可以通過自分泌和旁分泌促進血管生成[19]。Uttam等[20]發現 EphB4在所有頭頸部鱗狀細胞癌的腫瘤標本和轉移淋巴結都有表達,EphB4的蛋白表達水平和基因擴增在腫瘤的低分化(Ⅲ或Ⅳ)高于高分化(Ⅰ或Ⅱ)。在喉癌組織中,EphB4與 EphrinB2蛋白高表達組的平均間質微血管密度(MVD)值明顯高于低表達組,說明 EphB4與 EphrinB2在喉癌的發生和演進過程中起著重要的作用,并與腫瘤血管密切相關。

3 展 望

轉移是影響患者生命和治療效果的主要原因。應用多種抗體檢測腫瘤轉移相關基因表達,提供較全面的信息,有助于判斷腫瘤的轉移潛能,使臨床醫師能夠合理選擇干預治療,避免不必要的輔助治療。一些腫瘤轉移因子特異性抑制劑的開發,將為臨床控制腫瘤轉移開辟新的治療前景。

目前,抗血管生成治療作為不同于常規抗腫瘤治療的新策略,已成為腫瘤研究的熱點之一。抑制腫瘤血管生成,可望成為阻斷腫瘤侵襲轉移的重要手段之一。微血管的增多可能會增強腫瘤的惡性程度,而微血管的減少提示腫瘤抗血管治療的敏感性增強。腫瘤血管生成相關因子表達的調控機制、在血管形成過程的作用以及它們之間的關系是今后研究中應該關注的重點,這些研究將有助于發展針對于喉癌等惡性腫瘤的抗血管療法和策略。

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Research p rogress of angiogenesis in invasion and m etastasis of laryngeal carcinom a

WANG Shu-ying1,LüMei2,DU Cui-ping2,WU Li-hua2,YAO Yi-wen2
(1.Departmentof Otolaryngology,the Sixth People Hospital of Dalian,Dalian 116001,China;2.Departmentof Otolaryngology,the First Affiliated Hospita l of Dalian Medical University,Dalian 116011,China)

Angiogenesis is necessary for the cellu lar p roliferation and grow th of laryngeal carcinoma and is essential for tumor invasion and metastasis.Angiogenic regulatory factors play important roles in themechanism of tumor neovascularization,controlling the development and termination of angiogenic progress.So they became themain targets for antiangiogenic therapies.We reviewed several rep resentative cytokines regarding their clinical significance in laryngeal carcinoma,such as vascular endothelial grow th factor(VEGF),matrixmetalloproteinase(MMPs),integrin and angiogenin.

angiogenesis;laryngeal carcinoma;cytokine

R 739.65

A

1671-7295(2011)01-0086-04

2010-08-10;

2010-11-22

王樹楹(1964-),男,遼寧大連人,副教授。E-mail：Shuying325@hotmail.com

呂 梅,副教授 。E-mail：lv_mei@163.com