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1、第五章第五章第五章第五章 血管生成与肿血管生成与肿血管生成与肿血管生成与肿瘤瘤瘤瘤广州医学院生物技术系广州医学院生物技术系广州医学院生物技术系广州医学院生物技术系龚龚龚龚 青青青青血管生成血管生成(angiogenesis)是指活体组织在已存在的微血管床上芽生出新是指活体组织在已存在的微血管床上芽生出新的以毛细血管为主的血管系统的过程。血管生成可的以毛细血管为主的血管系统的过程。血管生成可发生在伤口愈合、子宫内膜周期性变化、肿瘤、心发生在伤口愈合、子宫内膜周期性变化、肿瘤、心肌梗塞后和糖尿病。肌梗塞后和糖尿病。血管生成过程是受严密调控的过程，该过程血管生成过程是受严密调控的过程，该过程处于血管
2、生成激活物或促进因子和其它必需过程处于血管生成激活物或促进因子和其它必需过程（促进血管内皮细胞增殖）与血管生成抑制因子（促进血管内皮细胞增殖）与血管生成抑制因子（阻止血管生成过程）的共同调控之下。该调控（阻止血管生成过程）的共同调控之下。该调控也被称为也被称为“血管生成开关血管生成开关”。肿肿瘤瘤血血管管生生成成是是指指肿肿瘤瘤细细胞胞诱诱导导的的微微血血管管生生长长以以及及肿肿瘤瘤中中血血液液循循环环建建立立的的过过程程。肿肿瘤瘤血血管管形形成是肿瘤发生、生长和浸润与转移的重要条件。成是肿瘤发生、生长和浸润与转移的重要条件。随随着着对对肿肿瘤瘤发发生生机机制制研研究究的的不不断断深深入入,肿
3、肿瘤瘤血血管管形形成成在在肿肿瘤瘤发发展展中中的的重重要要地地位位及及抗抗血血管管生生成成治治疗疗肿肿瘤瘤的的作作用用成成为为肿肿瘤瘤治治疗疗的的一一个个全全新新的的领领域域。血血管管生生成成抑抑制制剂剂有有可可能能成成为为抗抗肿肿瘤瘤的的主主要要药药物物，并并为为最最终终治治愈愈肿肿瘤瘤提提供供有有效效手手段段。第一节第一节 肿瘤血管生成的基本过程肿瘤血管生成的基本过程 血管形成血管形成 胚胎发育时形成原始血管结构胚胎发育时形成原始血管结构 出芽方式继续增生出芽方式继续增生分化分化出新生血管出新生血管 血管生成血管生成 CapCap基底膜降解基底膜降解、ECEC迁移、增殖、迁移、增殖、形成管
4、状结构，基底膜及血流贯通形成管状结构，基底膜及血流贯通 病理的血管生成，特别是肿瘤条件下的血管生成呈持续、病理的血管生成，特别是肿瘤条件下的血管生成呈持续、失控性的过程。失控性的过程。生理条件下严格受控生理条件下严格受控血管血管 血管生成（平衡被打破）血管生成（平衡被打破）（1 1）原血管基底膜的酶解；（）原血管基底膜的酶解；（2 2）内皮细胞的迁移；）内皮细胞的迁移；（3 3）内皮细胞的增殖；（）内皮细胞的增殖；（4 4）新生毛细血管的成熟器官化构建。）新生毛细血管的成熟器官化构建。肿瘤无血管生成的支持就不能进一步增长肿瘤无血管生成的支持就不能进一步增长 血管前期血管前期 肿瘤生长休眠期，直
5、径12mm 血管期血管期 瘤体积增大,浸润、转移 有诱导血管形成的能力。肿瘤血管形成这一过程既受机体神经内分泌因素影响，肿瘤血管形成这一过程既受机体神经内分泌因素影响，又受肿瘤细胞和肿瘤基质细胞表达的生长因子调控。又受肿瘤细胞和肿瘤基质细胞表达的生长因子调控。肿瘤生长过程肿瘤生长过程一、肿瘤血管形成的特征一、肿瘤血管形成的特征 失控性失控性：肿瘤新生血管出现迅速，生长快，并呈持续性，：肿瘤新生血管出现迅速，生长快，并呈持续性，10%10%20%20%的肿瘤血管内皮细胞始终处于的肿瘤血管内皮细胞始终处于DNADNA合成状态合成状态,这种这种持续的血管生成是由肿瘤组织血管生成生长因子持续高水平持续
6、的血管生成是由肿瘤组织血管生成生长因子持续高水平释放造成的。释放造成的。第二节第二节 肿瘤微血管形态和生物学特性肿瘤微血管形态和生物学特性 不成熟性不成熟性：不规则、窦状壁薄、不规则、窦状壁薄、BMBM膜厚薄不一、断裂、膜厚薄不一、断裂、碎片或缺乏碎片或缺乏。内皮细胞超微结构中管样小体明显增多，细内皮细胞超微结构中管样小体明显增多，细胞之间连接松散。部分毛细血管壁缺乏内皮细胞。很少进胞之间连接松散。部分毛细血管壁缺乏内皮细胞。很少进化为成熟的小动脉或小静脉，不具收缩功能，不受神经体化为成熟的小动脉或小静脉，不具收缩功能，不受神经体液调节。对正常血管有活性的物质对该血管不起作用液调节。对正常血管
7、有活性的物质对该血管不起作用(乙酰乙酰胆碱、血管紧张素胆碱、血管紧张素、温度）。、温度）。血管异常生长血管异常生长 肿瘤不同区域的血管有不同的形态，反映了肿瘤生长不肿瘤不同区域的血管有不同的形态，反映了肿瘤生长不同时间内微血管变化状态与癌细胞生长、增殖不均匀有关。同时间内微血管变化状态与癌细胞生长、增殖不均匀有关。新生的新生的CapCap网直接进入肿瘤中央，呈树状向外分支，随肿瘤长网直接进入肿瘤中央，呈树状向外分支，随肿瘤长大血管不断地向外延伸，并与外围大血管不断地向外延伸，并与外围CapCap网相连。网相连。血管丰富区血管丰富区热点热点新生的新生的CapCap从肿瘤外围长入肿瘤中从肿瘤外围长
8、入肿瘤中新生的新生的CapCap网直接进入肿瘤中央，呈树状向外分支网直接进入肿瘤中央，呈树状向外分支 肿瘤中血供与血流速度不同肿瘤中血供与血流速度不同 肿瘤中有细胞丰富区、边缘区、半坏死区和坏死区，各肿瘤中有细胞丰富区、边缘区、半坏死区和坏死区，各区血供不尽相同，半坏死区与坏死区血流明显减少减慢，非区血供不尽相同，半坏死区与坏死区血流明显减少减慢，非坏死区血流速度可以快于正常组织。大肿瘤血流速度的均值坏死区血流速度可以快于正常组织。大肿瘤血流速度的均值低于小肿瘤，在大肿瘤内血管内皮细胞的营养供给少，肿瘤低于小肿瘤，在大肿瘤内血管内皮细胞的营养供给少，肿瘤中实际增加的效应血管管径小，血流慢，营养
9、耗尽。中实际增加的效应血管管径小，血流慢，营养耗尽。癌细胞更新速度快于内皮细胞发生乏氧性坏死癌细胞更新速度快于内皮细胞发生乏氧性坏死 在肿瘤周围内皮细胞增生指数为在肿瘤周围内皮细胞增生指数为2.22.2，肿瘤细胞增，肿瘤细胞增生指数为生指数为7.37.3。同样小鼠瘤细胞。同样小鼠瘤细胞2222小时更新一代，血管小时更新一代，血管内皮细胞的增殖是内皮细胞的增殖是5050小时更新一代。小时更新一代。瘤细胞无氧酵解产生大量瘤细胞无氧酵解产生大量H+H+，使肿瘤中存在着不同程使肿瘤中存在着不同程度的低营养、低度的低营养、低PHPH值、低氧的三低细胞群。值、低氧的三低细胞群。肿瘤微循环较肿瘤生长表现出低
10、效和相对不足，肿瘤肿瘤微循环较肿瘤生长表现出低效和相对不足，肿瘤组织特别是中心部位常常因为缺血、缺氧而坏死。组织特别是中心部位常常因为缺血、缺氧而坏死。血管内皮细胞的异质性是其突出的生物学特性，血管内皮细胞的异质性是其突出的生物学特性，主主要表现在内皮细胞的结构、功能、抗原成分与代谢特点要表现在内皮细胞的结构、功能、抗原成分与代谢特点上。在某些器官的肿瘤组织中，其血管内皮细胞仍保留上。在某些器官的肿瘤组织中，其血管内皮细胞仍保留着该器官的抗原性，说明内皮细胞表面抗原来源的部位着该器官的抗原性，说明内皮细胞表面抗原来源的部位可能在肿瘤转移时的选择性粘附、体液因子的区域性释可能在肿瘤转移时的选择性
11、粘附、体液因子的区域性释放中发挥作用或由这些肿瘤细胞演化为内皮细胞。放中发挥作用或由这些肿瘤细胞演化为内皮细胞。拟血管生成拟血管生成 研究人的黑色素瘤微循环发现了一种与经典的肿瘤血管研究人的黑色素瘤微循环发现了一种与经典的肿瘤血管生成途径完全不同的、不依赖内皮细胞的全新的肿瘤血管生生成途径完全不同的、不依赖内皮细胞的全新的肿瘤血管生成模式。黑色素瘤细胞通过自身变形并与细胞外基质相互作成模式。黑色素瘤细胞通过自身变形并与细胞外基质相互作用模仿血管壁结构形成可输送血液的管道系统，从而重建肿用模仿血管壁结构形成可输送血液的管道系统，从而重建肿瘤的微循环瘤的微循环，并在某个环节与宿主血管相连使肿瘤获得
12、血液并在某个环节与宿主血管相连使肿瘤获得血液供应，并将这个过程命名为供应，并将这个过程命名为血管生成拟态血管生成拟态(vasculogenic mimicry)。血管生成拟态特点为：肿瘤细胞通过自身变形和基质重血管生成拟态特点为：肿瘤细胞通过自身变形和基质重塑产生血管样通道塑产生血管样通道,通道内无内皮细胞衬覆，通道外基底膜通道内无内皮细胞衬覆，通道外基底膜PASPAS染色为阳性。染色为阳性。第三节第三节 肿瘤血管形成的影响因素及调控机制肿瘤血管形成的影响因素及调控机制肿瘤血管形成是一个复杂的多步骤过程，受多种因子肿瘤血管形成是一个复杂的多步骤过程，受多种因子调节，是刺激因素和抑制因素失衡的结
13、果。调节，是刺激因素和抑制因素失衡的结果。已经报道的有已经报道的有30多种血管生长因子：多种血管生长因子：bFGF aFGF、VEGF、EGF、HGF、TNF、IL8、粒细胞集落刺激因子粒细胞集落刺激因子(GCSF)等。等。一、促肿瘤血管生成的生长因子一、促肿瘤血管生成的生长因子 血管内皮细胞生长因子血管内皮细胞生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)一种可以促进内皮细胞和血管发生的促有丝分裂因子一种可以促进内皮细胞和血管发生的促有丝分裂因子。1 1、VEGFVEGF的结构的结构：五五种种异异构构体体：V VE EG GF F1 12 21 1
14、、V VE EG GF F1 16 65 5、V VE EG GF F1 18 89 9、V VE EG GF F2 20 06 6、V VE EG GF F1 14 45 5，多多数数组组织织以以其其成成熟熟的的形形式式V VE EG GF F1 16 65 5表表达达为为主主，促促进进细细胞胞有有丝丝分分裂裂潜潜能能方方面面V VE EG GF F1 16 65 5比比V VE EG GF Fl l2 21 1更更强强。5 5种种类类型型的的V VE EG GF F具具有有相相同同的的生生物物学学活活性性，其其中中V VE EG GF F1 12 21 1和和V VE EG GF F1 1
15、6 65 5以以可可溶溶性性方方式式分分泌泌，另另外外三三种种V VE EG GF F以以与与细细胞胞表表达达蛋蛋白白多多糖糖结结合合的的形形式式存存在在 。V VE EG GF F/V VP PF F的的蛋蛋白白家家族族基基本本成成员员包包括括胎胎盘盘生生长长因因子子和和V VE EG GF FB B，C C，D D，E E。原原来来命命名名为为血血管管通通透透因因子子(VPF)VPF)。2 2、VEGFVEGF的受体（的受体（VEGFRVEGFR）VEGFVEGF选择性的，具有高度亲和性的直接作用于两种选择性的，具有高度亲和性的直接作用于两种型酪氨酸激酶受体：型酪氨酸激酶受体：VEGFR-
16、1(flt-1)VEGFR-1(flt-1)和和VEGFR-2VEGFR-2(KDR/flk-1)(KDR/flk-1)来发挥作用，来发挥作用，VEGFR-2VEGFR-2是发挥主要功能的受体。是发挥主要功能的受体。基因打靶技术证实基因打靶技术证实VEGFR-1VEGFR-1和和VEGFR-2VEGFR-2在血管发生中起重要在血管发生中起重要的作用。的作用。VEGFRVEGFR是是VEGFVEGF促有丝分裂、血管生成和增强通透性效应促有丝分裂、血管生成和增强通透性效应的主要调节因子。的主要调节因子。蛋白激酶蛋白激酶C C作用下作用下VEGFR-2VEGFR-2活化使活化使VEGFVEGF诱导内
17、皮细胞生长。诱导内皮细胞生长。VEGFR-2VEGFR-2的活化具有抗凋亡效应。的活化具有抗凋亡效应。VEGFR-2 VEGFR-2在内皮细胞中传输一个促存活的信号可能诱导在内皮细胞中传输一个促存活的信号可能诱导抗凋亡基因抗凋亡基因survivinsurvivin的表达。的表达。3 3、VEGFVEGF的作用的作用 增加肿瘤血管通透性增加肿瘤血管通透性 VEGF增加局部血循环大分子的通透性，血浆蛋白在组织中增加局部血循环大分子的通透性，血浆蛋白在组织中的沉积，为成纤维细胞和血管内皮细胞的长入提供临时性基质。的沉积，为成纤维细胞和血管内皮细胞的长入提供临时性基质。VEGF/VPF主要靶器官是毛细
18、血管后静脉和小静脉，因这主要靶器官是毛细血管后静脉和小静脉，因这些血管的内皮细胞表面均有些血管的内皮细胞表面均有VEGFR-1和和VEGFR-2，VEGF/VPF与其受体结合，形成有利于大分子渗透的通道。抗与其受体结合，形成有利于大分子渗透的通道。抗VEGF抗体处抗体处理后会较少腹水形成和较低的肿瘤微血管渗透性。胶质瘤中理后会较少腹水形成和较低的肿瘤微血管渗透性。胶质瘤中VEGFmRNA水平与毛细血管渗透性和血管面积有密切相关性）。水平与毛细血管渗透性和血管面积有密切相关性）。VEGFVEGF促血管生成的作用促血管生成的作用 VEGFVEGF以旁分泌方式特异地作用于内皮细胞，促其分裂、增以旁分
19、泌方式特异地作用于内皮细胞，促其分裂、增殖、趋化。殖、趋化。诱导血管内皮中窗孔和囊状空泡的形成诱导血管内皮中窗孔和囊状空泡的形成,增加血管通透性，增加血管通透性，促使血浆蛋白外渗，提供血管生成的基质和肿瘤细胞生长的微促使血浆蛋白外渗，提供血管生成的基质和肿瘤细胞生长的微环境。环境。诱导内皮细胞表达和分泌多种蛋白酶诱导内皮细胞表达和分泌多种蛋白酶,对降解血管基底膜和对降解血管基底膜和ECMECM具有重要的意义。具有重要的意义。通通过过诱诱导导Bcl-2Bcl-2、survivinsurvivin等等抗抗凋凋亡亡分分子子的的表表达达，抑抑制制内内皮皮细胞凋亡细胞凋亡,促进血管的生成。促进血管的生成
20、。诱导内皮细胞生成和释放诱导内皮细胞生成和释放bFGF,bFGF,和增强多种促血管生成因和增强多种促血管生成因子效应。子效应。VEGF 的作用过程的作用过程 VEGF是一种促内皮细胞有丝分裂原，肿瘤细胞分泌的是一种促内皮细胞有丝分裂原，肿瘤细胞分泌的VEGF通过旁分泌方式与特异性分布在内皮细胞表面的通过旁分泌方式与特异性分布在内皮细胞表面的受体受体结结合，促进血管内皮细胞的增殖、分离和迁移，诱导内皮细胞合，促进血管内皮细胞的增殖、分离和迁移，诱导内皮细胞增加表达组织因子、尿激酶、组织血浆酶原激活剂和基质金增加表达组织因子、尿激酶、组织血浆酶原激活剂和基质金属蛋白酶，这些物质可引起凝血、促发纤溶
21、、降解胶原，诱属蛋白酶，这些物质可引起凝血、促发纤溶、降解胶原，诱导肿瘤血管形成，新生的肿瘤血管为肿瘤生长提供营养，并导肿瘤血管形成，新生的肿瘤血管为肿瘤生长提供营养，并间接促进肿瘤细胞的增殖，而且为肿瘤提供了转移的通道，间接促进肿瘤细胞的增殖，而且为肿瘤提供了转移的通道，促进肿瘤的恶性进展。促进肿瘤的恶性进展。肿瘤细胞产生VEGF释放EC表面受体结合EC活化定向迁移管形成攀形成血管建立4 4、VEGFVEGF与肿瘤的相关性研究与肿瘤的相关性研究1.在原发与转移性肿瘤中在原发与转移性肿瘤中VEGF过表达的研究已在过表达的研究已在mRNA和蛋和蛋白质水平上。白质水平上。2.研究肿瘤微血管内皮细胞
22、上两种特异性高亲和性受体过表达研究肿瘤微血管内皮细胞上两种特异性高亲和性受体过表达与肿瘤发生的关系。与肿瘤发生的关系。3.肿瘤血管血浆蛋白、纤维蛋白原渗出与血管外纤维蛋白的交肿瘤血管血浆蛋白、纤维蛋白原渗出与血管外纤维蛋白的交联和沉积，促进肿瘤间质的形成。联和沉积，促进肿瘤间质的形成。VEGF 抗体的抗血管活性，抗体的抗血管活性，使肿瘤由于断绝血供而死亡（动物模型中正、反义使肿瘤由于断绝血供而死亡（动物模型中正、反义VEGF抗体抗体的不同结果证明）。目前正在进行人源化的抗的不同结果证明）。目前正在进行人源化的抗VEGF抗体的可抗体的可行性与安全性研究。行性与安全性研究。VEGF与肿瘤的微血管密
23、度与肿瘤的微血管密度(MVD)增加有关增加有关 关于各种肿瘤中关于各种肿瘤中VEGFVEGF的表达及其血管生成作用已有了较多的表达及其血管生成作用已有了较多的研究，已知结直肠癌，子宫内膜癌、肝癌等多种肿瘤组织中的研究，已知结直肠癌，子宫内膜癌、肝癌等多种肿瘤组织中VEGFVEGF呈阳性表达，且表达与呈阳性表达，且表达与MVDMVD呈正相关。呈正相关。结直肠肿瘤结直肠肿瘤MVDMVD明显高于正常粘膜和腺瘤，提示血管生成是明显高于正常粘膜和腺瘤，提示血管生成是结直肠癌发生的早期事件，癌组织中结直肠癌发生的早期事件，癌组织中VEGFVEGF阳性组阳性组MVDMVD值明显高于值明显高于VEGFVEGF
24、阴性组。阴性组。VEGFVEGF与与MVDMVD均可作为判断结直肠癌预后的指标。结均可作为判断结直肠癌预后的指标。结直肠腺瘤、原位癌、粘膜下浸润癌中直肠腺瘤、原位癌、粘膜下浸润癌中MVDMVD逐渐增高，逐渐增高，VEGFVEGF表达程表达程度与度与MVDMVD密切相关。密切相关。胶质瘤中胶质瘤中VEGFVEGF蛋白阳性染色主要定位于肿瘤细胞的胞蛋白阳性染色主要定位于肿瘤细胞的胞浆，内皮细胞也可呈阳性表达。浆，内皮细胞也可呈阳性表达。4343例星形细胞瘤组织中肿例星形细胞瘤组织中肿瘤细胞瘤细胞VEGFVEGF阳性表达率为阳性表达率为77.0%77.0%。、级组级组VEGFVEGF阳性表达阳性表达
25、率和表达强度均显著低于率和表达强度均显著低于、级组，级组，VEGFVEGF表达强度与表达强度与MVDMVD呈等级正相关，呈等级正相关，VEGFVEGF表达情况和表达情况和MVDMVD及肿瘤微血管形态及肿瘤微血管形态可能有助于判断星形细胞瘤的恶性程度。可能有助于判断星形细胞瘤的恶性程度。VEGF表达与肿瘤增殖及预后差有关表达与肿瘤增殖及预后差有关 部分肿瘤细胞表面也存在部分肿瘤细胞表面也存在VEGF受体，使瘤细胞产生受体，使瘤细胞产生的的VEGF作为一种自分泌生长因子可直接刺激肿瘤细胞增作为一种自分泌生长因子可直接刺激肿瘤细胞增殖。表达殖。表达KDR/flk-1的胰腺癌细胞系，经的胰腺癌细胞系，
26、经VEGF处理后，导处理后，导致了癌细胞的生长，而用致了癌细胞的生长，而用flk-1反义寡核苷酸转染后会明显反义寡核苷酸转染后会明显抑制肿瘤细胞的生长，此结果提示胰腺癌中存在着抑制肿瘤细胞的生长，此结果提示胰腺癌中存在着VEGF受体的自分泌旁分泌促有丝分裂环机制。受体的自分泌旁分泌促有丝分裂环机制。VEGF VEGF表达对于鉴别一些介于良、恶性病变间的病例具表达对于鉴别一些介于良、恶性病变间的病例具有一定的临床价值，有一定的临床价值，VEGFVEGF表达与肿瘤分期、分化、肿瘤生表达与肿瘤分期、分化、肿瘤生长、预后差呈正相关（卵巢癌、鼻咽癌、乳腺癌等）。长、预后差呈正相关（卵巢癌、鼻咽癌、乳腺癌
27、等）。5、与、与VEGF作用相关的分子作用相关的分子许许多多因因子子调调节节肿肿瘤瘤细细胞胞上上VEGF的的表表达达，同同时时由由肿肿瘤瘤细细胞胞分分泌泌的的VEGF又又通通过过某某些些机机制制刺刺激激其其他他分分子子的的表表达达。VEGF通通过过与与这这些些分分子子的的相相互互作作用用或或协协同同作作用用而而发发挥挥生生理理学效应。学效应。VEGF主要的作用因素：低氧。主要的作用因素：低氧。其其他他引引起起VEGF过过表表达达因因子子：细细胞胞因因子子（如如EGF、bFGF）、某某些些激激素素（如如甲甲状状腺腺球球蛋蛋白白）及及癌癌基基因因（如如ras、src）与肿瘤抑制基因（如与肿瘤抑制基
28、因（如Von Hippel Lindau蛋白）。蛋白）。碱性纤维母细胞生长因子（碱性纤维母细胞生长因子（bFGFbFGF）1 1、bFGFbFGF的分子结构的分子结构 bFGF是是由由155个个氨氨基基酸酸所所组组成成，其其基基因因位位于于人人类类染染色色体体的的4q25处处，基基因因长长约约38kb。bFGF的的转转录录产产物物有有4种种，1.2kb、2.2kb、3.7kb和和7.0kb，主主要要表表达达的的是是3.7kb和和7.0kb，bFGF的的基基因因转转录录是是受受其其5的的UTR序序列列的的调调控控，但但其其转转录录长长度度的的不不同同主主要要是是产产物物中中3UTR的的长短所决定
29、的。长短所决定的。2、bFGF的生物学功能的生物学功能 是是一一种种广广谱谱有有丝丝分分裂裂原原(mitogen)mitogen)，具具有有广广泛泛的的细细胞胞增增殖效应。殖效应。诱诱导导新新生生血血管管形形成成。bFGF作作用用于于新新生生血血管管形形成成过过程程中中的的多多个个环环节节。bFGF可可上上调调内内皮皮细细胞胞合合成成和和分分泌泌胶胶原原酶酶、UPA及其受体、整合素等，诱导内皮细胞增生、迁移。及其受体、整合素等，诱导内皮细胞增生、迁移。bFGF在伤口愈合过程中发挥重要作用。在伤口愈合过程中发挥重要作用。在胚胎的早期发育过程中在胚胎的早期发育过程中bFGF也起重要作用。也起重要作
30、用。bFGF参参与与了了神神经经系系统统的的分分化化与与维维持持。它它是是对对神神经经细细胞胞有有突突出出作作用用的的多多功功能能生生长长因因子子，促促进进大大脑脑神神经经元元的的存存活活及及神经突的生长。神经突的生长。bFGF对对骨骨组组织织的的损损伤伤有有修修复复作作用用，体体外外实实验验表表明明外外源源性性植植入入bFGF能能明明显显促促进进骨骨形形成成过过程程。bFGF对对软软骨骨细细胞胞既既是分裂原又是形态发生因子。是分裂原又是形态发生因子。体内过度表达的体内过度表达的bFGF参与肾小球内皮细胞增殖和细胞参与肾小球内皮细胞增殖和细胞外基质积聚，影响肾小球肾炎和和肾小球硬化过程。外基质
31、积聚，影响肾小球肾炎和和肾小球硬化过程。3、bFGF与肿瘤血管生成与肿瘤血管生成 bFGFbFGF通过通过2 2种途径参与肿瘤血管形成种途径参与肿瘤血管形成 通通过过调调节节内内皮皮细细胞胞的的活活性性。bFGFbFGF穿穿透透内内皮皮细细胞胞释释放放蛋蛋白白水解酶消化水解酶消化ECMECM，并且并且bFGFbFGF对内皮细胞有趋化性。对内皮细胞有趋化性。诱导诱导VEGFVEGF的表达及与的表达及与VEGFVEGF的协同作用的协同作用 ，VEGFVEGF也可诱导也可诱导内皮细胞生成释放内皮细胞生成释放bFGFbFGF。同时。同时VEGFVEGF体外促血管生成的作用体外促血管生成的作用以及诱导纤
32、溶酶原激活物以及诱导纤溶酶原激活物(PA)PA)的能力有赖于内皮细胞产生的能力有赖于内皮细胞产生的的bFGFbFGF。其它血管生成因子其它血管生成因子 由于这么多促进因子的存在，所以只抑制一个由于这么多促进因子的存在，所以只抑制一个促进因子不足以抑制整个血管生成过程，这也解释促进因子不足以抑制整个血管生成过程，这也解释了为何抑制肿瘤血管生成过程困难重重的原因。了为何抑制肿瘤血管生成过程困难重重的原因。二、缺氧对血管生成的诱导作用二、缺氧对血管生成的诱导作用 VEGFVEGF调节途径涉及一种在缺氧状途径涉及一种在缺氧状态下激下激活的活的转录因子因子(缺氧缺氧诱导因子因子1 1，HIF1)HIF1
33、)，缺氧，缺氧不不仅通通过HIF1HIF1增加增加VEGFVEGF的的转录，而且使，而且使VEGFVEGFmRNAmRNA稳定性增加。定性增加。在在肿瘤瘤组织中，缺氧一方面可中，缺氧一方面可诱导肿瘤瘤细胞胞调亡，另一方面也刺激瘤亡，另一方面也刺激瘤细胞上胞上调血管生成因子血管生成因子的表达。的表达。三、肿瘤血管生成抑制因子三、肿瘤血管生成抑制因子1 1、血管抑素（、血管抑素（agiostatinagiostatin）：氨基酸序列分析提示血管）：氨基酸序列分析提示血管抑素与纤溶酶原抑素与纤溶酶原N N末端地第末端地第9898位氨基酸残基到位氨基酸残基到440440位氨基酸位氨基酸残基内有残基内有
34、98%98%的同源性片段。研究指出血管抑素与细胞表的同源性片段。研究指出血管抑素与细胞表面面ATPATP合成酶合成酶亚单位的结合可能是抗肿瘤的另一种方式。亚单位的结合可能是抗肿瘤的另一种方式。2 2、内皮抑素、内皮抑素(endostatin)(endostatin)：分子量约：分子量约2020kD,kD,有更强的抗有更强的抗肿瘤血管形成作用。氨基酸序列分析提示内皮抑素为肿瘤血管形成作用。氨基酸序列分析提示内皮抑素为型胶原型胶原C C末端的一个片段。有效浓度的内皮抑素可限制肿末端的一个片段。有效浓度的内皮抑素可限制肿瘤生长瘤生长,使肿瘤处于休眠状态或使肿瘤退化到难以测量到使肿瘤处于休眠状态或使肿
35、瘤退化到难以测量到的微小体积的微小体积,而不产生耐药性。而不产生耐药性。内皮抑素 Endostatin 的发现Oreilly MS,et al.Cell 1997;88:277-285.Oreilly MS,et al.Cell 1997;88:277-285.内皮抑素内皮抑素 Endostatin Endostatin 的抑瘤试验的抑瘤试验抗肿瘤血管生成治疗-内皮抑制素及其作用机理。FolkmanJ.ExperimentalCellResearch,2005.内皮抑素的作用机理内皮抑素的作用机理1 1、下调血管内皮生长因子下调血管内皮生长因子 VEGF 的表达。的表达。2 2、抑制金属蛋白酶
36、抑制金属蛋白酶 MMP-2 的活性。的活性。3 3、抑制内皮细胞迁移抑制内皮细胞迁移，引起细胞周期停滞，诱导引起细胞周期停滞，诱导内皮细胞凋亡。内皮细胞凋亡。4 4、降低体内血管生成促进因子的表达，提高体内降低体内血管生成促进因子的表达，提高体内血管生成抑制因子的表达，通过影响人体基因血管生成抑制因子的表达，通过影响人体基因组近组近12%12%的基因来抑制体内的病理性血管生成。的基因来抑制体内的病理性血管生成。1 19 98 89 9年年,T To om mb br ra an n-T Ti in nk k等等 从从 胎胎 儿儿 视视 网网 膜膜 色色素素 上上 皮皮 细细 胞胞 培培 养养
37、液液 中中 最最 初初 分分 离离 出出P PE ED DF F,此此 后后 在在 人人和和 鼠鼠 中中 克克 隆隆 和和 纯纯 化化。P PE ED DF F在在 视视 网网 膜膜 基基 质质 中中 以以 较较 高高的的 浓浓 度度 存存 在在。分分 子子 量量5 50 0 k kD D。位位 于于 染染 色色 体体1 17 7p p1 13 3。PEDFPEDF属于丝氨酸蛋白酶抑制剂基因家族属于丝氨酸蛋白酶抑制剂基因家族,但不具备抗蛋白但不具备抗蛋白酶活性。酶活性。P PE ED DF F最最早早在在人人胚胚胎胎R RP PE E细细胞胞中中表表达达,显显 示示P PE ED DF F是是
38、影影响响早早期期神神经经元元发发育育的的一一个个候候补补因因子子。随随后后研研究究表表 明明,P PE ED DF F不不 仅仅 对对 原原 代代 培培 养养 的的 小小 脑脑 颗颗 粒粒 细细 胞胞 的的 生生存存 有有 显显 著著 促促 进进 作作 用用,还还 可可 以以 有有 效效 地地 促促 进进 脊脊 髓髓 神神 经经元的分化和生存。元的分化和生存。3.PEDF P PE ED DF F除除了了上上述述的的神神经经保保护护作作用用外外,D Da aw ws so on n等等1 19 99 99 9年年 首首 次次 发发 现现P PE ED DF F还还 具具 有有 很很 强强 的的
39、 抑抑 制制血血管管的的作作用用,可可能能是是维维持持角角膜膜,玻玻璃璃体体等等眼眼内内组组织织无无血血管管形形成成的的主主要要原原因因,在在玻玻璃璃体体内内是是主要的血管增生抑制剂。主要的血管增生抑制剂。PEDFPEDF与肿瘤的关系。与肿瘤的关系。对对于于绝绝大大多多数数肿肿瘤瘤来来说说，仅仅约约1/1000的的肿肿瘤瘤细细胞胞具具备备浸浸润润转转移移能能力力。原原发发肿肿瘤瘤细细胞胞必必须须获获得得进进入入血血管管系系统统的的途途径径，能能够够在在循循环环中中生生存存、靶靶器器官官微微血血管管内内着着床床、进进入入靶靶器器官官和和诱诱发发靶靶器器官官内内的的血血管管形形成成，才才能能完完成
40、成转转移移；而而且且，转转移移瘤瘤的的细细胞胞扩扩散散再再导导致致新新的的转转移移瘤瘤的的形形成成，同同样需要经过这一连锁过程。样需要经过这一连锁过程。肿瘤血管形成与肿瘤的浸润转移的关系肿瘤血管形成与肿瘤的浸润转移的关系 新生毛细血管由于基底膜不完整且存在渗漏现象，新生毛细血管由于基底膜不完整且存在渗漏现象，为肿瘤转移提供了阻力最小的通道。而且，内皮细胞分为肿瘤转移提供了阻力最小的通道。而且，内皮细胞分泌的胶原酶和纤维蛋白溶酶原激活物泌的胶原酶和纤维蛋白溶酶原激活物(PA)加强了毛细加强了毛细血管突起部的浸润趋化行为。实际上，这些血管突起部的浸润趋化行为。实际上，这些“浸润性浸润性”毛细血管毛
41、细血管“吞噬吞噬”肿瘤细胞的行为肿瘤细胞的行为,使肿瘤细胞更容易转使肿瘤细胞更容易转移而扩散。移而扩散。肿瘤的血管形成能加强生长活跃的周边部位肿瘤细肿瘤的血管形成能加强生长活跃的周边部位肿瘤细胞与淋巴管的密切接触；或者增加淋巴静脉管的数量使胞与淋巴管的密切接触；或者增加淋巴静脉管的数量使更多的血管内微转移细胞团进入淋巴系统。更多的血管内微转移细胞团进入淋巴系统。第四节第四节 抗肿瘤血管形成的治疗研究抗肿瘤血管形成的治疗研究一、抗血管形成靶向治疗的优点一、抗血管形成靶向治疗的优点1、除对某些生理及创伤情况下的血管形成具有一定程、除对某些生理及创伤情况下的血管形成具有一定程度的抑制作用外，可避免骨
42、髓抑制、胃肠道及心脏损害度的抑制作用外，可避免骨髓抑制、胃肠道及心脏损害等毒性反应；等毒性反应；2、主要通过细胞因子、受体及信号传导过程发挥作用，、主要通过细胞因子、受体及信号传导过程发挥作用，避免影响遗传物质而导致基因突变的继发性癌症；避免影响遗传物质而导致基因突变的继发性癌症；3、该方法作用于具有遗传稳定性的内皮细胞，不易发、该方法作用于具有遗传稳定性的内皮细胞，不易发生耐药；生耐药；4、血管生成与肿瘤的生长、浸润、转移密切相关，抗、血管生成与肿瘤的生长、浸润、转移密切相关，抗血管生成治疗具有广谱作用；血管生成治疗具有广谱作用；5、抗血管生成治疗可与化、放疗联合应用，具有协同、抗血管生成治
43、疗可与化、放疗联合应用，具有协同作用作用,并减轻后者的毒副反应。并减轻后者的毒副反应。二、血管生成抑制剂二、血管生成抑制剂 1、直接作用于内皮细胞的抑制剂、直接作用于内皮细胞的抑制剂其中以血管抑素、内皮抑素较为重要。其中以血管抑素、内皮抑素较为重要。2、对抗血管生成的因子、对抗血管生成的因子 此类抑制剂通过选择性地抑制一种或几种血管生成因此类抑制剂通过选择性地抑制一种或几种血管生成因子或通过阻断其受体而发挥作用。子或通过阻断其受体而发挥作用。血管紧张素血管紧张素-2-2、蛋白激酶、蛋白激酶CC抑制剂抑制剂 、SU 5416SU 5416（VEGFVEGF受体受体FlkFlk1/KDR1/KDR
44、酪氨酸激酶的抑制物）酪氨酸激酶的抑制物）3 3、基质金属蛋白酶抑制剂、基质金属蛋白酶抑制剂(MMPI)MMPI)4、Avastin Avastin是一种重组人单克隆抗体，能中和是一种重组人单克隆抗体，能中和VEGF,抗血管抗血管新生。新生。2004年年2月份，美国月份，美国FDA以快速通道方式，批准该药作以快速通道方式，批准该药作为转移性结直肠癌联合用于化疗的第一线药物。为转移性结直肠癌联合用于化疗的第一线药物。2004年年10月欧洲人类医学产品委员会（月欧洲人类医学产品委员会（CHMP）也批准该药应用于临床。也批准该药应用于临床。美国国立癌症研究所等作了一份随机对照多中心研究，受美国国立癌症
45、研究所等作了一份随机对照多中心研究，受试者包括试者包括829例转移性结直肠癌患者，随机接受化疗加例转移性结直肠癌患者，随机接受化疗加Avastin或单用化疗。结果显示加用或单用化疗。结果显示加用Avastin的患者死亡危险的患者死亡危险性下降性下降26，生存期与单用化疗组相比，延长，生存期与单用化疗组相比，延长2个月。该药对个月。该药对其他癌，如非小细胞性肺癌、胰腺癌、肾细胞癌也可能有效，其他癌，如非小细胞性肺癌、胰腺癌、肾细胞癌也可能有效，目前正在试验中。目前正在试验中。三、抗肿瘤血管形成的基因治疗三、抗肿瘤血管形成的基因治疗 基因治疗即通过载体将目的基因导入体内，通过基因治疗即通过载体将目
46、的基因导入体内，通过作用于作用于mRNA或表达特定的蛋白质而发挥其抗血管生或表达特定的蛋白质而发挥其抗血管生成作用。主要作用机制为成作用。主要作用机制为:抑制血管生成因子基因的抑制血管生成因子基因的表达；干扰内皮细胞信号的传导；直接导入抑制血管表达；干扰内皮细胞信号的传导；直接导入抑制血管生成基因生成基因,表达特定的血管生成抑制因子。表达特定的血管生成抑制因子。基因治疗与其他抗血管生成的治疗措施相比具有许基因治疗与其他抗血管生成的治疗措施相比具有许多优势：基因治疗的靶向性更强多优势：基因治疗的靶向性更强,基因编码的抗血管形成基因编码的抗血管形成蛋白作用于特定的靶器官蛋白作用于特定的靶器官,而不
47、影响生理性血管的形成；而不影响生理性血管的形成；可使肿瘤组织局部长期发挥稳定的抗血管生成作用，不可使肿瘤组织局部长期发挥稳定的抗血管生成作用，不必经常应用外源性药物；可克服某些血管生成抑制因子必经常应用外源性药物；可克服某些血管生成抑制因子的易失活及不稳定性所导致药物制备及用药方面的困难；的易失活及不稳定性所导致药物制备及用药方面的困难；此外此外,基因治疗可以避免全身用药剂量较大而引起的毒副基因治疗可以避免全身用药剂量较大而引起的毒副反应。不易产生耐药性。反应。不易产生耐药性。四、核酶在抗肿瘤血管形成中的应用四、核酶在抗肿瘤血管形成中的应用 核酶核酶(ribozyme ribozyme，Rz)
48、Rz)是一类具有生物催化活性的是一类具有生物催化活性的RNARNA分子，能够定点切割特定的分子，能够定点切割特定的mRNA mRNA 靶分子，从而有效靶分子，从而有效地阻断特定基因的表达，发挥其生物学作用。地阻断特定基因的表达，发挥其生物学作用。利用化学性质稳定的核酶特异性地剪切利用化学性质稳定的核酶特异性地剪切VEGFVEGF受体受体(VEGFRVEGFR1,VEGFR1,VEGFR2)2)的的mRNA mRNA，使得裸鼠结肠癌转移使得裸鼠结肠癌转移模型肝转移的发生受到明显抑制，该研究显示了利用人模型肝转移的发生受到明显抑制，该研究显示了利用人工合成核酶治疗大肠癌的新途径。工合成核酶治疗大肠
49、癌的新途径。AngiozymeAngiozyme作为作用作为作用于于VEGFVEGF受体受体mRNAmRNA一种核酶，其作用机制主要是通过分解一种核酶，其作用机制主要是通过分解VEGF VEGF 1 1受体受体mRNAmRNA而发挥作用而发挥作用,无明显毒性作用。现正无明显毒性作用。现正进行晚期恶性肿瘤的临床研究，初步结果显示进行晚期恶性肿瘤的临床研究，初步结果显示AngiozymeAngiozyme具有良好的耐受性具有良好的耐受性,毒副反应小。毒副反应小。一种全新的靶向治疗策略。一种全新的靶向治疗策略。尽管抗细胞增殖药物可以杀死肿瘤细胞，但由于周围血管尽管抗细胞增殖药物可以杀死肿瘤细胞，但由
50、于周围血管的支持，残存肿瘤细胞仍可获得血供而得以继续生长。同时，的支持，残存肿瘤细胞仍可获得血供而得以继续生长。同时，异常的肿瘤血管使药物向肿瘤组织内部递送减少，最终导致抗异常的肿瘤血管使药物向肿瘤组织内部递送减少，最终导致抗细胞增殖治疗的疗效受限。这使得人们重新思考新的肿瘤药物细胞增殖治疗的疗效受限。这使得人们重新思考新的肿瘤药物治疗策略，就是要从全局出发，不仅针对肿瘤细胞，更要针对治疗策略，就是要从全局出发，不仅针对肿瘤细胞，更要针对肿瘤微环境，尤其是肿瘤血管生成，全方位地打击肿瘤，最大肿瘤微环境，尤其是肿瘤血管生成，全方位地打击肿瘤，最大限度地控制和杀灭肿瘤！这就是全新的限度地控制和杀灭