肺癌抗血管生成治療研究現(xiàn)狀及進展

馬春華 于海鵬 郭志

肺癌抗血管生成治療研究現(xiàn)狀及進展

馬春華 于海鵬 郭志

肺癌是世界上最常見的惡性腫瘤之一。放化療是晚期肺癌的標(biāo)準治療方式，但患者生存期仍維持在較低水平。研究發(fā)現(xiàn)腫瘤的發(fā)生及發(fā)展依賴腫瘤血管形成。血管內(nèi)皮生長因子及其受體是重要的血管生成調(diào)節(jié)因子，參與腫瘤形成及發(fā)展的多個過程。抗腫瘤血管生成治療為肺癌的綜合治療開辟新的途徑。本文就肺癌抗血管生成治療研究的現(xiàn)狀及進展做一綜述。

肺癌；血管生成；血管內(nèi)皮生長因子；治療

肺癌是當(dāng)今世界對人類健康威脅最大的惡性腫瘤之一，其發(fā)病率和死亡率逐年上升，我國肺癌患病絕對人數(shù)為全世界第1位。非小細胞肺癌(non-small cell lung cancer，NSCLC)約占肺癌總數(shù)的80%。大部分肺癌患者確診時已屬腫瘤晚期，失去手術(shù)治療機會。雖然放、化療在晚期NSCLC治療方面療效確切，但療效仍維持在較低的水平，有效率僅20%～40%，5年生存率只有8%～12%[1]。腫瘤對放療及化療藥物不敏感是晚期NSCLC治療失敗的主要原因之一，臨床上迫切需要有新的方法聯(lián)合治療晚期NSCLC。

1971年美國學(xué)者Folkman教授提出了“腫瘤生長和轉(zhuǎn)移依賴血管生成，阻斷血管生成是遏制腫瘤生長的有效策略”這一學(xué)說[2]。抗腫瘤血管生成治療的概念一經(jīng)提出，各學(xué)科在腫瘤血管生成機制及抑制腫瘤血管生成方面進行大量的科學(xué)研究，試圖尋找抗腫瘤血管生成行之有效的方法。1997年Folkman實驗室的O'Reilly等[3]從培養(yǎng)的小鼠內(nèi)皮細胞瘤（EOMA細胞）上清液中分離純化獲得的一種內(nèi)源性血管生成抑制劑內(nèi)皮抑素（endostatin，ES），它能特異性抑制病理性血管內(nèi)皮細胞生長，進而抑制腫瘤血管生長，達到抑制腫瘤生長和轉(zhuǎn)移的作用。內(nèi)皮抑素能使腫瘤細胞迅速凋亡，具有廣譜的抗腫瘤作用，且沒有明顯的毒性反應(yīng)，最有希望成為新一代的抗腫瘤藥物。為此，國內(nèi)、外學(xué)者積極開展諸多基礎(chǔ)和臨床實驗研究[4-5]證明，腫瘤新生血管對于其生長、浸潤和轉(zhuǎn)移具有十分重要的意義，抑制新生血管的生成可使腫瘤細胞進入休眠狀態(tài)，并可誘導(dǎo)其凋亡。因此，針對腫瘤血管生成為靶點的治療成為重要的臨床抗腫瘤治療的新途徑，并取得較大的進展。本文就肺癌抗血管生成治療研究的現(xiàn)狀及進展做一綜述。

一、腫瘤血管生成的機制

腫瘤血管生成是一個復(fù)雜的多階段的過程，包括腫瘤細胞與機體血管的共選擇(coopertion)、血管新生(angiogenesis)、血管發(fā)生(vasculogenesis)、血管套疊(intussusception)4個方面[6]。關(guān)于腫瘤血管生成的調(diào)控，Hanahan等[7]提出了“血管生成開關(guān)平衡假說”，認為血管形成過程受到開關(guān)的調(diào)節(jié)。正常組織血管生成的促進因子與抑制因子處于動態(tài)平衡，而腫瘤組織使該生理平衡失衡。促血管生成因子(proangiogenesis factor)主要包括血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)、血小板衍生生長因子(platelet-derived growth factor, PDGF)、轉(zhuǎn)化生長因子(transfoming growth factor,TGF)、堿性成纖維細胞生長因子(basic fibroblast growth factor,bFGF)、表皮生長因子(epidermal growth factor,EGF)和胰島素樣生長因子(insulin-like growth factor,IGF)等。血管生成抑制因子(anti-angiogenesis factor)主要包括血管抑素(angiostatin)、內(nèi)皮抑素(endostatin)、血小板因子-4(PF-4)、凝血酶敏感蛋白-1 (TSP-1)、干擾素-α(IFN-α)和金屬蛋白酶抑制劑(MMP)等。促血管生成因子和血管生成抑制因子二者間的平衡狀態(tài)決定血管的生成或抑制。當(dāng)腫瘤體積在1～2mm3以下時，其可通過被動彌散獲得生長所需的氧和營養(yǎng)物質(zhì),以維持自身的生存。但隨著腫瘤瘤體的增大，腫瘤內(nèi)部細胞出現(xiàn)缺血、缺氧，部分腫瘤細胞壞死，尚存的腫瘤細胞在缺血、缺氧、PH值降低等因素刺激下上調(diào)促血管生成因子和/或下調(diào)血管生成抑制因子，導(dǎo)致正、負血管生成因子的平衡被打破，腫瘤的血管生成是腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中的病理失衡。腫瘤衍化微血管內(nèi)皮細胞(tumor derived microvascular endothelial cells, TdMEC)來源于機體正常血管內(nèi)皮細胞，其在上述因子平衡失調(diào)的誘導(dǎo)下發(fā)生增殖和遷移，最終腫瘤微血管形成[8]，這一過程稱為血管新生(angiogenesis)。骨髓來源的血管內(nèi)皮祖細胞(endothelial progenitor cells)和造血干/祖細胞(haematopoietic stem/ progenitor cells)在腫瘤分泌的促血管生成因子的作用下，在腫瘤內(nèi)定植并向其內(nèi)部遷移，形成新血管，稱之為血管發(fā)生(vasculogenesis)[9]。腫瘤血管在腫瘤間質(zhì)內(nèi)進一步遷移、牽插稱為血管套疊(intussusception)。

腫瘤微血管生成為腫瘤提供了生長所需的氧和營養(yǎng)物質(zhì)，同時也為腫瘤細胞擴散提供了重要途徑[10-11]。腫瘤轉(zhuǎn)移主要包括：(1)原發(fā)瘤增殖、腫瘤新生血管生長，瘤細胞侵襲基底膜、進入血管或淋巴管；(2)腫瘤細胞避開宿主的免疫應(yīng)答，在循環(huán)系統(tǒng)中形成瘤栓并轉(zhuǎn)運到遠處的靶器官；(3)腫瘤細胞在靶器官形成微小轉(zhuǎn)移灶，腫瘤血管形成，轉(zhuǎn)移癌灶增殖。在腫瘤發(fā)生侵襲轉(zhuǎn)移的過程中，微血管生成自始至終發(fā)揮著重要作用，新生血管的形成是腫瘤增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移的必要條件。

在促血管生成因子中，VEGF是最潛在和特異的生長因子，它由腫瘤細胞、血管內(nèi)皮細胞和巨噬細胞合成，并通過自分泌、旁分泌方式特異作用于血管內(nèi)皮細胞上的受體，具有促進內(nèi)皮細胞生長、增殖、遷移、細胞外基質(zhì)降解、血管管型結(jié)構(gòu)形成等作用[12]。在新生血管中，對于血管內(nèi)皮細胞VEGF還有強大的抗凋亡作用，能抑制內(nèi)皮細胞的老化和凋亡。VEGF還可通過產(chǎn)生NO，松弛血管平滑肌，調(diào)節(jié)內(nèi)皮細胞依賴性的血管舒張，調(diào)節(jié)血管張力，增加微靜脈、小靜脈的通透性，促進血漿纖維蛋白原、血管收縮因子和凝血因子的外滲。VEGF尚可促進血管活性分子的產(chǎn)生，促進淋巴內(nèi)皮細胞生長和抑制腫瘤細胞凋亡[10]。

二、腫瘤微環(huán)境的概念

20世紀70年代Folkman教授指出[13]：生長的腫瘤為了能夠超出被動擴散所限制的距離（1～2 mm3），必須獲得新生的血管。血管源性表型的“開關(guān)”允許腫瘤快速伸展，這個所謂的“血管生成開關(guān)”受周圍的因子或者遺傳學(xué)改變的調(diào)控，上調(diào)血管生成刺激因子和/或下調(diào)血管生成抑制因子。在腫瘤不斷生長過程中，腫瘤血管不斷出現(xiàn)新生和凋亡，但這一動態(tài)過程基本上都是在促血管生成因子占絕對優(yōu)勢的條件下進行的。這樣所生成的血管在形態(tài)和功能上與正常血管明顯不同[14]。腫瘤新生血管具有如下特點：腫瘤新生血管生成不成熟，缺乏結(jié)構(gòu)的完整性和細胞間連接，管壁薄弱，僅排列一層內(nèi)皮細胞，缺乏平滑肌，基底膜不完整或缺如；腫瘤血管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)紊亂，多形成竇狀血管、巨大毛細血管，血管排列紊亂、扭曲變形，存在異常的動靜脈瘺等，導(dǎo)致血管內(nèi)無效循環(huán)增加，氧含量通常較低；腫瘤血管結(jié)構(gòu)缺乏完整性而呈高通透性的特點；腫瘤血管壁不僅由內(nèi)皮細胞組成，也摻入有腫瘤細胞在血管壁上，由瘤細胞和血管內(nèi)皮細胞相間排列在腫瘤血管壁上共同圍成腫瘤的血管腔；由于腫瘤血管結(jié)構(gòu)的不正常、缺乏側(cè)支循環(huán)潛能及有效毛細血管密度下降，促進了腫瘤乏氧和酸中毒。腫瘤血管的上述特點導(dǎo)致腫瘤細胞生長所需的營養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)不足，腫瘤細胞特別是處于腫瘤中心的腫瘤細胞總是處于一種乏氧狀態(tài)。從而提出了腫瘤微環(huán)境(tumor microenvironment)的概念[15]，所謂腫瘤微環(huán)境是指腫瘤在生長過程中，由腫瘤細胞及細胞外間質(zhì)相互作用后形成的腫瘤細胞生長的特殊環(huán)境，這一環(huán)境具有腫瘤組織內(nèi)血供不平衡、間質(zhì)壓力較正常組織高、營養(yǎng)物質(zhì)相對缺乏的特點。而形成這些特點的主要原因就是促血管生成因子和血管生成抑制因子的平衡失調(diào)并向前者偏斜。

三、抗腫瘤血管生成治療的藥物

目前關(guān)于腫瘤血管靶向治療的研究主要在腫瘤血管生成抑制劑(tumor angiogenesis inhibitor,TAI)和腫瘤血管靶向制劑(vascular targeting agent,VTA)兩方面[16]。TAI旨在通過抑制腫瘤新生血管來阻止腫瘤生長，目前該方面的藥物研發(fā)成果較多，并已進入各期臨床實驗，而VTA則是通過有選擇性的快速破壞腫瘤組織中已生成的血管來消滅腫瘤，對治療大體積腫瘤比較有效，近年來也逐漸引起重視。

根據(jù)腫瘤血管形成機制，目前針對抗腫瘤血管形成的分子靶向藥物主要有以下途徑[17-18]：阻斷促血管生成因子表達并增加血管生成抑制因子表達；抑制血管新生刺激因子、血管生長因子與其受體的結(jié)合，干擾細胞間信號傳導(dǎo)；抑制血管新生激活因子來阻止內(nèi)皮細胞的增殖；將基質(zhì)金屬蛋白酶作為治療的靶點，抑制細胞外基質(zhì)和基底膜的降解。目前TAI主要分為血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）類、組織金屬蛋白酶抑制劑（TIMP）類、血管抑素類、內(nèi)皮抑素類、整合素類等。貝伐單抗是一種重組人源化單克隆IgG1抗體，抗體片段和全長抗體都能夠結(jié)合并阻斷VEGF-A的所有生物學(xué)活性，是用于抑制血管生成的首個藥物, 在進展期肺癌中取得確切的臨床療效[19]。重組人血管內(nèi)皮抑素注射液(recombinant human endostatin ，rh-endostatin, Endostar,代號YH-16,商品名:恩度)是由我國學(xué)者羅永章等通過改變血管抑素的氨基酸序列，自主創(chuàng)新研發(fā)的一種新型人血管內(nèi)皮抑素，具有良好的抗腫瘤血管生成作用,其與化療聯(lián)合應(yīng)用治療晚期NSCLC已取得了較好的效果。

VTA的作用機制是以快速而選擇性的損傷實體瘤既存血管的內(nèi)皮細胞，使腫瘤細胞因缺乏養(yǎng)料和氧氣而迅速大面積壞死，這對于治療較大體積的腫瘤有顯著療效。VTA類藥物按照藥物作用方式不同可分為小分子類VTA和生物類VTA[20]。

四、聯(lián)合抗腫瘤血管生成治療

最近一些研究探討了將腫瘤的抗血管生成治療與腫瘤的放療、化療聯(lián)合進行抗腫瘤治療后所產(chǎn)生的效果良好。研究結(jié)果提示腫瘤的抗血管生成治療對于放、化療而言有協(xié)同作用[21-24]。Jain[25]提出抗腫瘤血管生成治療在抑制新生血管形成的同時具有改建腫瘤紊亂的血管網(wǎng)，減少不成熟、無功能血管的數(shù)量，使之結(jié)構(gòu)和功能趨于正常化，從而改善局部血液循環(huán)，降低血管通透性和組織間液壓（IFP）來增加血流灌注，減少了耗氧腫瘤細胞和內(nèi)皮細胞的數(shù)量來減少氧氣的總需求量，提高局部氧分壓。對于產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因，多數(shù)學(xué)者[26-27]認為抗腫瘤血管生成的藥物可以使得腫瘤血管及微環(huán)境正常化，使得血管結(jié)構(gòu)變得規(guī)則、血管基底膜完整、血管周圍支持細胞增多，從而使血管供應(yīng)營養(yǎng)物質(zhì)能力增強，增強抗侵蝕能力。化療藥物更容易作用于腫瘤，腫瘤細胞對放、化療更加敏感。因此，抗腫瘤血管生成治療聯(lián)合傳統(tǒng)治療方式顯示出良好的前景。

五、總 結(jié)

抗腫瘤血管治療，歸根結(jié)底是恢復(fù)促血管生成因子和血管生成抑制因子二者間平衡關(guān)系這一目標(biāo)上來。當(dāng)兩者的平衡恢復(fù)后，腫瘤內(nèi)異常微血管逐漸凋亡，新生血管在這種平衡下能夠達到類似正常化的狀態(tài)。腫瘤血管及微環(huán)境正常化的意義在于腫瘤血管的正常化對于腫瘤治療而言非常重要。腫瘤的血管分布存在異質(zhì)性的特點，導(dǎo)致腫瘤細胞的供血必然不均勻，部分腫瘤細胞處于缺氧狀態(tài)，對放射治療及化療藥物敏感性下降，這一特點限制了傳統(tǒng)抗腫瘤治療的療效。最有效的抗腫瘤化療要使得每一個腫瘤細胞都能充分接觸細胞毒性藥物并且產(chǎn)生最大的細胞毒效應(yīng)。從這一方面來講，腫瘤血管的正常化可以增加抗腫瘤細胞毒性藥物的療效。

綜上所述，抗血管生成的腫瘤生物治療研究呈現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景，研究抗腫瘤血管生成治療和傳統(tǒng)治療方案聯(lián)合治療肺癌的前景是令人鼓舞的。通過深入研究藥物的作用機制，探索并優(yōu)化抗血管生成治療與傳統(tǒng)治療方式的聯(lián)合治療肺癌，將造福更多的肺癌患者。

1 Blakely C,Jahan T.Emerging antiangiogenic therapies for non-smallcell lung cancer［J］.Expert Rev Anticancer Ther,2011,11(10) : 1607-1618．

2 Folkman J.Tumor angiogenesis:therapeutic implication[J].N Engl J Med,1971,285(21), 1182-1186.

3 O’Reilly MS, Boehm T, Shing Y, et al. Endostatin:an endogenousinhibitor of angiogenesis and tumor growth[J].Cell, 1997, 88(2): 277-285.

4 Lazarus A，Keshet E．Vascular endothelial growth factor and vascular homeostasis[J]．Proc Am Thorac Soc,2011,8(6) : 508-511．

5 Folkman J.Antiangiogenesis in cancer therapy-endostatin and its mechanisms of action[J].Expt Cell Res,2006,312(5):594-607.

6 Jain RK,di Tomaso E,Duda DG,et al.Angiogenesis in brain tumors[J]. Nat Rev Neurosci,2007,8(8):610-612.

7 Hanahan D,Folkman J.Patterns and emerging mechanisms of the angiogenic switch during tumorigenesis[J].Cell,1996,86(3):353-364.

8 Arkudas A,Tjiswi J,Bleiziffer O,et al.Fibrin gel-immobilized VEGF and Bfgf efficiently stimulate angiogenesis in the AV loop model[J],mol Med,2007,13(9-10):480-487.

9 Cele P,Yonemitsu Y.Vascular endothelial growth factor-basic science and its clinical implications[J].Pathophysiology,2004,11(2):69-75.

10 Achen MG，Stacker SA． Molecular control of lymphatic metastasis［J］.Ann N Y Acad Sci,2008,31( 11) : 225-234．

11 Rafii S,Lyden D,Benezra R,et al.Vascular and haematopoietic stem cells:novel targets for antiangiogenesis therapy[J]. Nat Rev Cancer, 2002,2(11):826-835.

12 李永麗,蔡曦光.血管內(nèi)皮生長因子及其受體與肺癌的治療進展[J].醫(yī)學(xué)綜述,2013, 19(2):272-274.

13 Folkman J.Antiangiogenesis：new concept for therapy of solid tumors[J].Ann Surg,1972,175(3):409-416.

14 Eberhard A, Kahlert S, Goede V, et al. Heterogeneity of angiogenesis and blood vessel maturation in human tumors: implications for antiangiogenic tumor therapies[J]. Cancer Res,2000,60(5):1388-1393.

15 Fukumura D,Jain RK.tumor microvasculature and microenvironment:targets for antiangionensis and normalization[J]. Microvasc Res,2007,74(2-3):72-84.

16 劉臻臻,羅琪.腫瘤血管靶向治療策略的新進展[J].世界華人消化雜志,2010,18(27):2889-2893.

17 Reck M． Examining the safety profile of angiogenesis inhibitors: implications for clinical practice[J]Target Oncol,2010,5 ( 4 ) :257-267.

18 Feige JJ.Tumor angiogenesis: recent progress and remaining challenges[J].Bull Cancer，2010,97(11) :1305-1310.

19 Braghiroli MI，Sabbaga J，Hoff PM.Bevacizumab: overview of the literature[J].Expert Rev Anticancer Ther,2012,12(5) : 567-580.

20 Hersey P,Sosman J,O'Day S,et al.A randomized phase 2 study of etaracizumab,a monoclonal antibody against integrin alpha(v) beta(3),+or-dacarbazine in patients with stage IV metastatic melanoma[J].Cancer.2010,116(6):1526-1534.

21 洪濱,王婉茹.恩度與化療聯(lián)合治療非小細胞肺癌療效觀察[J].臨床肺科雜志,2012, 17(11):2046-2047.

22 王蕾,黃興,劉曉洪,等.重組人血管內(nèi)皮抑素聯(lián)合 NP 方案治療晚期非小細胞肺癌[J].現(xiàn)代腫瘤醫(yī)學(xué),2010,18( 8) : 1531-1532．

23 鄭青平,倪秉強,羅展雄,等.重組人血管內(nèi)皮抑素聯(lián)合放化療在非小細胞肺癌的臨床觀察[J].實用預(yù)防醫(yī)學(xué),2011,18(9):1713-1715.

24 Itasaka S, Komaki R, Herbst RS, et al. Endostatin improves radiore-sponse and blocks tumor revascularization after radiation therapy forA531 xenografts in mice[J]. Int J Radiat Oncol Biol Phys,2007,67(3):870-878.

25 Jain RK. Normalizing tumor vasculature with anti-angiogenic therapy:a new paradigm for combination therapy[J]. Nature Med,2001,7(9):987-989.

26 Tong RT.Boucher Y.Kozin SV Vascular normalization by vascular endothelial growth factor receptor2 blockade induces a pressure gradient across the vasculature and improves drug penetration intumors[J].Cancer Res,2004,64(11):3731-3736.

27 Aggarwal C，Somaiah N，Simon G.Antiangiogenic agents in themanagement of non-small cell lung cancer: where do we stand now and where are we headed?[J].Cancer Biol Ther,2012,13 (5) :247-263.

The Progress of Anti-angiogenesis Therapy for Lung Cancer

Ma Chunhua1,Yu Haipeng2 ,Guo Zhi2
1Department of Intervention, Tianjin HuanHu Hospital, Tianjin cerebral vascular and neural degenerative disease key laboratory, Tianjin 300060, China
2Department of Intervention, Tianjin Medical University Cancer Institute and Hospital, Key Laboratory of Cancer Prevention and Therapy ,Tianjin 300060, China

Lung cancer is one of the most common malignant tumor in the world. Radiotherapy and Chemotherapy are the standard treatments of Lung Cancer, but the patient survival time remains at a lower level. Studies found that the tumor's occurrence and development relay on angiogenesis. Vascular Endothelial Growth Factor and its receptor are important angiogenesis adjustment factors,which are involved in tumor formation and development of multiple processes.Anti-angiogenesis therapy opens up new avenues for the treatment of Lung Cancer . The paper make a summary of the research present situation and progress of anti-angiogenesis therapy for Lung cancer.

Lung cancer ; Angiogenesis ; Vascular endothelial growth factor ; Therapy

2013-06-17）

（本文編輯：黃強）

10.3877/cma.j.issn.2095-5782.2014.03.017

30060 天津環(huán)湖醫(yī)院(馬春華)；30060 天津醫(yī)科附屬腫瘤醫(yī)院(于海鵬，郭志)

郭志，Email: cjr.guozhi@vip.163.com