腫瘤干細胞與腫瘤血管生成的相關性研究

陳麗麗　袁秀梅　楊　嵐　馬志紅　展　濤

(牡丹江醫學院，黑龍江　牡丹江　157011)

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腫瘤干細胞與腫瘤血管生成的相關性研究

陳麗麗袁秀梅楊嵐馬志紅展濤

(牡丹江醫學院，黑龍江牡丹江157011)

腫瘤干細胞；內皮細胞；分化；血管形成

腫瘤干細胞的自我更新與分化和腫瘤發生、發展有著密切的關系〔1〕，并對于臨床腫瘤防治工作有著重要的指導意義。本文圍繞腫瘤干細胞與血管內皮細胞的結構、功能，以及最近幾年國內外該方面的相關研究進展作一綜述。

1　血管內皮細胞及血管生成

1.1血管內皮細胞血管內皮是一薄層的專門上皮細胞，由一層扁平的多邊形細胞所組成。現在普遍認為血管內皮層具有幾個功能：①血液細胞和組織細胞的屏障；②使血管通透性下降，對血液與組織之間的物質交換進行調節；③抗血栓作用；④合成和分泌一些調節血管活性及張力的因子；⑤抑制血管壁細胞的游走和增殖；⑥生成一些因子，促進或抑制血管生長，參與新生血管形成過程;⑦抗原遞呈；⑧產生細胞因子和表達黏附因子；⑨信息傳遞功能；此外，血管內皮細胞表達并分泌多種分子，如血管性血友病因子(vWF)、白細胞相關抗原(CD31)、CD34、C反應蛋白等。上述這些分子對血管內皮細胞起著重要的調節作用。

1.2血管內皮特異的生長因子血管內皮特異的生長因子目前包括5個血管內皮細胞生長因子(VEGF)家族、4個Angiopoietin家族、至少一個Ephrni大家族，這些因子之間相互協同、相互補充。

2　腫瘤血管形成及腫瘤血管內皮細胞

2.1腫瘤血管形成模式傳統研究認為，腫瘤生長要經過兩個階段，首先是無血管期。腫瘤細胞在這個階段沒有血管，腫瘤直徑不超過4 mm，腫瘤細胞處于相對靜止狀態。然后受體內一些因素影響，腫瘤細胞等生成一些因子(如VEGF)，這些因子進而誘導腫瘤生成一些微血管，隨著這些血管的生長，腫瘤細胞分裂生長速度加快，這標志腫瘤細胞已經進入了第二個階段——有血管期。一些腫瘤組織中的微血管來源特指宿主血管的腫瘤化，即腫瘤體內殘存的原宿主血管在一些因素的作用下，逐漸轉化成腫瘤血管。現在發現的血管形成方式主要包括以下幾種：①出芽式血管生成；②套疊式血管生成；③成血管細胞募集，是指胚胎發育期間，血液血管干細胞先產生成血管細胞，再分化為內皮細胞；④ 血管選定，一般是大腦和肺等富含血管組織的腫瘤血管形成方式〔2〕；⑤鑲嵌體血管；⑥血管生成擬態。

2.2腫瘤血管及腫瘤血管內皮細胞正常組織血管的外周細胞一般具有保護血管的作用，比如這些細胞可以削弱低氧以及激素的失衡對血管的負面影響。腫瘤血管卻缺少血管生長中的保護機制，而且構成管壁細胞多樣化，既可以是同源性的內皮細胞，也可由腫瘤細胞和內皮細胞鑲嵌組成。

在結構和功能上，腫瘤血管與正常血管也不相同〔2〕。腫瘤血管一般有大量分支和分叉，并且扭曲膨脹、雜亂無章，內徑多樣無規則，呈現一種高度失調狀態。腫瘤由于瘤內血管具有上述的混亂易變性〔3〕，造成自身處于低氧和酸性的狀態〔4〕。該狀態不僅可以增加易于轉移的惡性腫瘤細胞存活數量，又能增強一些對低氧耐受并且失去凋亡能力的細胞在低氧狀態下的增殖能力〔5〕。

腫瘤血管內皮細胞在腫瘤新生血管形成中有著重要的意義和地位。在一定條件下，腫瘤細胞或間質細胞分泌可溶性血管形成因子的活性上調和內皮細胞膜上的黏附分子表達上調等，會活化內皮細胞，使其能夠增殖和遷移，促進內皮細胞或腫瘤細胞釋放各種蛋白酶，之后經過級聯反應，重組新的基底膜及完善血管周圍細胞的形成。因此，腫瘤血管形成的全過程中，內皮細胞是多種因子的作用靶點，在腫瘤新生血管形成中有著重要的作用。此外，內皮細胞需要多種物質的作用來維持自身的存活。

2.3腫瘤血管形成的特征①失控性：腫瘤新生血管出現迅速，生長快，并呈持續性，這種持續的血管生成是由腫瘤組織血管生成生長因子持續高水平釋放造成的。②不成熟性：不規則、竇狀壁薄、BM膜厚薄不一、斷裂、碎片或缺乏；內皮細胞超微結構中管樣小體明顯增多，細胞之間連接松散；部分毛細血管壁缺乏內皮細胞；很少進化為成熟的小動脈或小靜脈，不具收縮功能，不受神經體液調節。對正常血管有活性的物質對該血管不起作用(乙酰膽堿、血管緊張素Ⅱ、溫度)。③血管異常生長：腫瘤不同區域的血管形態不同，表明腫瘤生長不同時期內微血管的變化狀態，這與癌細胞生長、增殖不均勻有關；④在腫瘤血管形成前期與體內原先的血管采取了共生方式，而不是相互抵抗破壞，因而沒有引起中央壞死，血管外周也沒有血管生成。⑤腫瘤中血供與血流速度不同。⑥癌細胞更新速度快于內皮細胞發生乏氧性壞死。⑦較大的癌塊中間動、靜脈分支吻合可形成血管湖。⑧血管內皮細胞的異質性，其血管內皮細胞仍保留著該器官的抗原性，說明內皮細胞表面抗原來源的部位可能在腫瘤轉移時的選擇性黏附、體液因子的區域性釋放中發揮作用。

3　腫瘤干細胞與血管生成

3.1腫瘤干細胞干細胞是一類具有自我更新能力、無限增殖能力以及多向分化潛能的原始細胞，現已分離培養出多種組織來源的干細胞。分為胚胎干細胞和成體干細胞〔6〕。目前，CD133和Nestin是應用最廣泛的腦腫瘤干細胞的表面標志物。CD133屬于跨膜蛋白，是造血干細胞標志物，于神經胚胎形成早期開始表達，至神經干細胞分化為神經元和膠質細胞時表達停止。有研究顯示，從惡性腦腫瘤中分離獲得的腫瘤干細胞球CD133染色均為陽性〔7〕。Nestin一直是神經干細胞最重要的標志物，屬于中間微絲，其作為骨架蛋白主要在神經干細胞以及前體細胞中表達。在腦腫瘤干細胞中也有一定表達〔8〕。此外，還有一些標志物如Bmi-1、Musashi-1、PSP、melk、Sox2等在腦腫瘤干細胞中也有表達〔9〕。但是，只能作為干細胞共有的表面標志物，還不能當作腦腫瘤干細胞特異性的表面標志物。

3.2腫瘤干細胞與腫瘤血管新生之間的關系腫瘤血管的生成是一個由局部微環境、癌基因和抑癌基因等因素共同參與，通過影響血管生成因子之間的平衡狀態進行調節的復雜的病理生理過程。腫瘤生長依賴血液供應〔10〕，其生長和轉移過程中的關鍵環節是血管新生，而干細胞參與并促進腫瘤血管新生，從而促進腫瘤的生長和轉移，此外，一些干細胞經過修飾后則可以起到反向的作用。Bruno等〔11〕研究為成體干細胞經血管內皮分化參與腫瘤血管新生提供了直接的實驗證據。

4　針對血管的治療在腫瘤治療中的應用

4.1腫瘤血管生成抑制劑的應用研究發現，許多生長因子都有促進血管新生的特性，主要有以下幾類：①VEGF〔11〕；②成纖維細胞生長因子；③其他：轉化生長因子β(TGF)β和血小板衍化內皮細胞生長因子(PDGF)等內皮細胞分裂及化學趨化因子。目前，針對促進血管新生的生長因子抑制劑已應用于臨床，如貝伐單抗單藥治療或者聯合化療治療諸如乳腺癌、前列腺癌等實體瘤都取得了一定的療效。類似的血管抑制劑還包括：蘇尼替尼-主要抑制VEGFR-1，-2，PDGFRα/β和FGFR-1;沙利度胺能夠抑制VEGF和FGF，也有抗TNF-α作用〔12〕。

4.2抗血管生成治療中的問題與展望根據Folkman〔13〕抗腫瘤血管生成治療理論，抑制腫瘤中新血管的產生，能造成氧及營養物質供應通道阻斷，從而使腫瘤的氧及營養物質不能充分供應，從而導致腫瘤慢慢被“餓死”。一些學者提出疑問，抗血管生成治療雖然抑制腫瘤血管形成，使腫瘤內血供下降，從而抑制腫瘤的生長。但是，抗血管生成是否也會減少化療藥物向腫瘤內的灌注和氧向腫瘤內供應。因此，一些學者提出了腫瘤學中一個新概念-“血管正常化”，即抗腫瘤血管生成藥物可以短暫的使腫瘤血管的結構和功能趨向于于正常血管發展，使腫瘤內藥物灌注增加及氧供應充分，導致腫瘤細胞的殺傷作用增強〔14〕。Winkler 等〔15〕在用小鼠移植瘤作為研究對象的實驗中也確實觀察到了“血管正常化”現象。隨著多種抗血管生成藥物不斷被研發、應用，人們也發現一些問題:①單一抗血管生成藥物治療療效的確定；②腫瘤血管結構、功能、發生、發展在分子水平上認識尚不充分；③一些腫瘤對抗血管生成藥物產生耐受的耐藥機制并不完全清楚；④抗血管治療療效評價與患者個體差異之間的辯證關系。相信這些問題隨著科學研究的進步，一定會得到解決。

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14Huang G，Chen L.Tumor vasculature and microenvironment normalization:a possible mechanism of antiangiogenesis therapy〔J〕.Cancer Biother Radiopharm，2008;23(5):661-7.

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〔2016-03-25修回〕

(編輯袁左鳴)

黑龍江省教育廳科研項目(No.12541849)；牡丹江市科學技術項目(No.Z2015s0041)

展濤(1981-)，男，講師，碩士，主要從事病理學研究。

陳麗麗(1979-)，女，主治醫師，主要從事臨床研究。

R739.4

A

1005-9202(2016)15-3852-02；doi：10.3969/j.issn.1005-9202.2016.15.113