肝癌血管生成與治療研究進展*

胡雨婷 田 莎 禚昭欽 段博方 鄭家旺 符嘉駿 郭佳鑫 黃曉蒂

湖南中醫(yī)藥大學醫(yī)學院,湖南省長沙市 410208

肝癌是我國第五大惡性腫瘤及癌癥相關死亡的第二大病因,相關數據顯示,2020年我國癌癥新發(fā)病例457萬例,肝癌新發(fā)病例數41萬例,其中,肝癌死亡病例數39萬例[1]。這表明肝癌患者的發(fā)病率低而死亡率偏高,其臨床治療仍需進一步的突破與創(chuàng)新。眾多研究表明,引起肝癌發(fā)生發(fā)展的因素復雜多樣,包括血管因素、過氧化損傷、炎癥反應、基質纖維化等,其中血管因素起重要作用,新生血管是否正常對肝癌的生長、轉移乃至愈后都有極其重要的影響。因此,本文以肝癌血管為主要探討對象,對其生成與治療的最新研究進展做一綜述。

1 肝癌血管生成

血管生成是指新的微血管發(fā)展成一個血流供應系統(tǒng)的生理過程,受到機體相關信號的嚴格控制。與正常血管生成相比,腫瘤細胞通過分泌高水平的促血管生成因子使大量血管新生。但生成的血管大多畸形無效且分布不均,其特征是內部血流不暢,未成熟的腫瘤血管內皮細胞與周細胞結合不緊密,使血管通透性增高,導致腫瘤組織水腫、灌注不良。由于腫瘤血管紊亂及血流不暢,進而引起氧合下降,造成腫瘤內部低氧、低pH及高細胞外基質[2]。而腫瘤內的低氧、低pH、高細胞外基質等可通過多種機制影響血管內皮生長因子(Vascular Endothelial Growth Factor,VEGF)通路及其他相關因子促進血管生成。

1.1 VEGF與血管生成 肝癌血管生成作為肝癌發(fā)生發(fā)展的重要因素,受VEGF、血小板衍生生長因子、轉化生長因子等影響。其中,VEGF作為肝癌中最高表達的促血管生成因子,在肝癌血管生成中發(fā)揮關鍵作用。

VEGF是一種表達在血管內皮上的分子量約為45kDa的同源二聚體糖蛋白,能夠促進血管內皮細胞進行有絲分裂并阻止細胞凋亡,同時還促進細胞遷移和增加血管通透性。因此,VEGF能夠積極調節(jié)生理和病理性血管生成過程。VEGF家族包含許多成員,由多個配體和受體組成,其中,VEGF配體(VEGF-A、VEGF-B、VEGF-C、VEGF-D)及 VEGF 受體(VEGFR-1、VEGFR-2、VEGFR-3)與血管生成相關。大量研究表明,癌癥環(huán)境中多種因子的分泌和缺氧條件可以上調VEGF的表達,VEGF可通過介導多種途徑達到促進腫瘤血管生成的目的,VEGF配體與其受體結合激活VEGF信號通路,在VEGF信號通路中,VEGF-A/VEGFR-2是促進肝癌發(fā)展和血管生成的主要信號通路,VEGF-A與VEGFR-2結合后激活有絲分裂原活化蛋白激酶,實現VEGF-A的有絲分裂原特性,從而引起VEGFR-2的自身磷酸化,活化的VEGFR-2通過激活下游PLC /PKC通路和PI3K/Akt通路,進而調節(jié)腫瘤內皮細胞的增殖和遷移,促進血管生成[3]。其次,VEGF-A 還可通過Dll4/Notch1信號通路參與肝癌血管的生成[4]。Huang等研究表明,肝癌中VEGF可由肌成纖維細胞進行分泌,介導調節(jié)EZH2/VASH1途徑達到促血管生成的目的[5]。Zhu等發(fā)現,肝癌中過表達的COMMD3可上調NF-κB蛋白的表達,并與其相互作用,誘導VEGF的分泌,VEGFR-2磷酸化,促進肝癌血管生成[6]。

可見,VEGF通過PLC-γ/PKC、PI3K/Akt、EZH2 /VASH1等多條途徑參與肝癌血管的生成。

1.2 低氧與血管生成 在肝癌中,快速生長的腫瘤細胞對氧和營養(yǎng)的持續(xù)需求,導致一些腫瘤細胞處于氧擴散極限之外的缺氧環(huán)境中,腫瘤細胞進一步通過激活缺氧誘導因子-1α(Hypoxia-inducibe Factor 1,HIF-1α)來響應缺氧,HIF-1α可通過激活血管生成相關因子如血管內皮生長因子(VEGF)、內皮縮血管肽-1(ET-1)、血管緊張素(Ang)等多種相關信號通路及下游因子,從而調節(jié)腫瘤血管生成。

HIF-1現已被廣泛認為是對缺氧應答的主要調節(jié)因子。最新研究表明,HIF-1可誘導許多缺氧適應基因的表達,調控下游多種靶基因參與細胞增殖、血管新生、血管運動等反應。Zhang等研究發(fā)現HIF-1α在基因水平啟動下游VEGF的轉錄,進而影響血管生成[7]。

HIF與缺氧反應原件(Hypoxia Response Element,HRE)結合,誘導內皮縮血管肽-1(ET-1)、血管緊張素(Ang)等表達,參與腫瘤血管生成。Zhu等研究表明ET-1既可參與細胞外基質的重構,維持新生血管穩(wěn)定,也可促進VEGF表達和腫瘤血管生成[8]。近年來發(fā)現,Ang是在腫瘤血管生成中發(fā)揮關鍵作用的因子,參與腫瘤血管新生的起始及延續(xù)過程,影響腫瘤生長和轉移,并有望成為一種新的抗腫瘤血管新生靶向因子。其中AngⅠ在腫瘤細胞中表達,與人血管生成素受體酪氨酸激酶2(Human angiogenin receptor Tyrosine kinase 2,Tie-2) 受體結合后,調控內皮細胞的增殖與凋亡,趨化血管支持細胞如壁細胞和平滑肌細胞至血管內皮細胞周圍,對腫瘤血管的成熟與穩(wěn)定有重要作用;AngⅡ與Tie-2結合,直接激活Tie-2,拮抗AngⅠ的生物活性,破壞腫瘤血管完整性[9]。腫瘤發(fā)生的早期,AngⅡ參與破壞瘤體周邊原有的正常血管,促進腫瘤新生血管的生成,在瘤體周邊形成血管共選擇(VesselCO-option)區(qū)。腫瘤形成后,AngⅡ與血管內皮生長因子(VEGF)發(fā)揮協(xié)同作用,共同促進腫瘤血管生成,并阻礙血管的完整性,使得腫瘤新生血管在各種因子的刺激下不斷增生[10]。

可見,缺氧的腫瘤微環(huán)境誘導HIF-1α的表達,對VEGF、ET-1、AngⅠ、AngⅡ等與血管生成相關的通路和因子有促進和協(xié)同作用,共同促進肝癌血管的生成,進一步促進肝癌的發(fā)展。

1.3 細胞外基質(Extracellular matrix, ECM)與血管生成 正常肝臟中ECM的主要成分為蛋白聚糖、膠原蛋白、糖胺聚糖,而肝癌組織中癌細胞與癌癥相關細胞協(xié)同工作,通過各種途徑調節(jié)ECM,引起各種細胞因子和生長因子分泌增加以及ECM沉積成分增多,促進肝癌的發(fā)生發(fā)展。

ECM中包含多種細胞分泌的參與血管生成的分子,如促血管生成因子、炎癥因子、外泌體、基質金屬蛋白酶蛋白家族(MMPs)等。肝癌是一種高度血管生成癌,VGEF在誘導血管持續(xù)生成中起著至關重要的作用。早期研究表明,慢性炎癥是導致腫瘤血管不斷生成的重要因素,肝癌組織中高表達的TNF-α和IL-6可以促進VEGF的分泌,VEGF能夠與內皮細胞表面的相關受體如VEGFR2結合,激活VEGF/VEGFR2信號通路,促進血管生成[11-12]。新興研究發(fā)現,肝癌組織中存在的外泌體,可提供多種途徑調節(jié)促血管生成因子參與誘導腫瘤血管的新生。Lin等研究證明,肝癌細胞分泌的外泌體中存在的miR-210可以通過靶向SMAD4和STAT6轉移到內皮細胞以促進腫瘤血管生成[13]。肝癌中HepG2分泌的外泌體亦可表達NKG2D(免疫細胞的活化受體)和HSP70(一種與應激相關的熱休克蛋白),這兩者都可作用于VEGF受體。此外,肝癌ECM中的MMPs也與血管生成密切相關。有研究證明,MMP-2、MMP-8、MMP-9、MMP-10在肝癌的轉移和侵襲過程中有利于血管的生成[14]。

ECM基質硬化是實體瘤的一個顯著物理特征,主要是由于ECM中的蛋白過度沉積所致。研究發(fā)現,ECM基質硬化可能通過影響細胞因子的合成分泌以及細胞的形態(tài)、生長、分化來促進血管的生成。Dong等通過研究ECM基質剛度在肝癌血管生成中的作用,發(fā)現高剛度的基質刺激信號通過整合素β1轉導到肝癌細胞中,該信號激活PI3K/Akt通路上調VEGF的表達,表明ECM基質硬化可作為調節(jié)肝癌血管生成的啟動機制[15]。Wei等亦證明高剛度的ECM通過上調NEAT1的表達促進HIF-1α的表達,HIF-1α進一步募集到VEGF啟動子,并在肝癌缺氧環(huán)境中激活VEGF表達,從而促進血管生成[16]。

可見,ECM可通過多種機制,如影響細胞因子、外泌體的生成來促進血管生成。

2 肝癌血管治療

2.1 靶向血管藥物

2.1.1 靶向VEGF的單克隆抗體。單克隆抗體是一種人造特異性強、純度高的單一表位抗體,在靶向VEGF單抗中,貝伐珠單抗近年尤其受到關注。其作為VEGF-A的靶向藥物,可與所有循環(huán)的可溶性VEGF-A亞型結合,競爭性抑制VEGFR與VEGF-A配對,從而導致VEGF信號通路不應答[17],達到抑制血管生長,誘導新生血管消退的作用,同時,可促進細胞毒性化學療法的遞送,對腫瘤細胞也有直接療效。作為臨床廣泛應用的靶點藥物,貝伐珠單抗常與阿替利珠單抗聯(lián)合用藥。Komatsu等人在臨床治療中,對一名82歲男性的不可切除晚期肝細胞癌伴Vp4 PVTT進行了貝伐珠單抗加阿替利珠單抗治療,治療過程中發(fā)現腫瘤變小、PVTT消退、血清甲胎蛋白水平下降,檢查無明顯殘余腫瘤體征,證明貝伐珠單抗加阿替利珠單抗對于Vp4 PVTT晚期肝癌的良好作用[18]。此外,Zhang等臨床研究發(fā)現,低劑量靶向局部血管貝伐珠單抗輸注后,使用經動脈化療栓塞治療(TACE)可使晚期肝細胞癌患者的腫瘤血管正?；痆19]?？梢?貝伐珠單抗作為肝癌血管VEGF-A的靶向藥物,在與其他藥物的聯(lián)合使用中具有重要作用。

2.1.2 酪氨酸激酶抑制劑。(1)索拉非尼是目前晚期肝癌的一線治療藥物。索拉非尼可靶向拮抗PDGFR-β、VEGFR-2和VEGFR-3,從而抑制Raf激活及下游Mek/Erk磷酸化,導致血管生成的基因轉錄受阻,腫瘤血管生成減少,組織供能不足;且抑制Mek/Erk磷酸化可下調Cyclin D1水平,阻礙腫瘤細胞從G0到G1階段的周期性進展[20],最終抑制腫瘤細胞的生長和增殖。此外,索拉非尼還可通過抑制eIF4E磷酸化和抗凋亡因子Mcl-1的表達,來促進腫瘤細胞的凋亡[21]。然而,隨著越來越多的臨床用藥監(jiān)測發(fā)現,索拉非尼的耐藥性在臨床使用中不斷增強。因此,索拉非尼與其他肝癌治療的聯(lián)合應用,已成為目前研究的重要方向?？梢?在目前的肝癌臨床診療過程中,靶向血管藥物均存在一定程度的局限性,靶向血管藥物的聯(lián)合治療能取得更好的療效,仍為肝癌治療的主流方向。(2)阿帕替尼是一種新型多靶點抗腫瘤藥物,不僅可與VEGFR-2、ATP特異性結合,阻礙VEGF的配對及VEGFR-2的自磷酸化作用,達到抑制血管生成的目的,而且可通過MAPK/ERK、上皮間質轉化等多條通路抑制腫瘤血管生長。然而,阿帕替尼單獨使用對治療該疾病的效果甚微,常與TACE聯(lián)合應用,因為研究發(fā)現,與僅接受TACE治療的患者相比,阿帕替尼聯(lián)合TACE治療的患者表現出更好的客觀緩解率和疾病控制率[22]。(3)布立尼布是目前晚期肝癌的二線臨床用藥。作為VEGFR和成纖維細胞生長因子受體(FGFR)的選擇性抑制劑,布立尼布可通過抑制VEGFR-2、FGFR-1、細胞外信號調節(jié)激酶等多種途徑達到降低肝癌微血管密度、抑制癌細胞增殖的療效。Giovannini等實驗發(fā)現,布立尼布同時具有誘導HepG2細胞自噬和凋亡的作用,但具體機制有待進一步探討[23]。

2.2 促進增生血管正常化 腫瘤血管正?；侵冈谔囟〞r間窗內通過合理運用抗血管生成藥物,在不消除血管的情況下使腫瘤血管系統(tǒng)的異常結構和功能正?；?。相較于抗血管生成,血管正常化在抗腫瘤治療方面已顯露相當優(yōu)勢。Sun 等研究證實,腫瘤血管正?；ㄟ^增加血管組織和周細胞對內皮細胞的覆蓋來增加腫瘤灌注,改善低氧介導的癌細胞轉移潛力的增加,阻止癌細胞的浸潤和外滲[24]。Zeng等研究表明,腫瘤血管正常化通過激活機體抗腫瘤免疫,進而克服腫瘤免疫逃逸,抑制腫瘤轉移[25]?？梢?血管正常化不會造成未成熟的血管退化,而是通過促進血管結構及功能正常、增加腫瘤灌注、激活機體抗腫瘤免疫等途徑降低腫瘤遠處轉移風險。因此,尋找合適劑量的抗血管生成藥物及合適的時間窗,從而促進肝癌血管正?；?可為肝癌的治療開辟新方向。

3 展望

眾多研究已發(fā)現肝癌瘤體內部的各種成分如低氧、低pH、高細胞外基質可通過多種機制介導腫瘤血管生成,促進肝癌發(fā)生發(fā)展。其中每個潛在的機制都可能成為治療肝癌的靶標,有待科研工作者進一步探索。目前肝癌血管治療多為靶向抗血管生成途徑,且機制多與VEGF及其受體相關。由于靶向血管藥物的單一用藥存在一定局限性,靶向血管藥物聯(lián)合其他治療仍為當今臨床治療肝癌的主要方式。總結歸納肝癌血管靶向治療的各個機制及療效,可以為腫瘤血管正?；癁榘邢虻乃幬锾峁┡R床指導。