雌激素调节肿瘤血管生成研究进展

陈文星，郑仕中，王爱云，张科卫，张 昱，周 阁，陆 茵

(1.南京中医药大学药学院，2.江苏省中药药效与安全性评价重点实验室，江苏南京 210046;3.江苏省中医院，江苏南京 210004)

据WHO调查报告显示，乳腺癌和宫颈癌等妇科肿瘤已成为危害妇女健康的前几大杀手，而其患病率还正在逐年升高，因而对其的临床诊治及实验研究显得非常重要。尽管目前对于这些肿瘤的发病机制并不是完全清晰，但都认为与雌激素的紊乱有关系［1-2］。而雌激素对肿瘤的重要环节血管生成是有明显调节作用的。Losordo等［3-4］研究表明雌激素可以通过内皮细胞影响血管的生成。Zaitseva等［5］发现在生理状态下，血管生成与循环中的雌激素或其他性激素水平呈现相关波动关系;而在病理状态下如乳腺癌，雌激素水平、内皮细胞雌激素受体的表达与血管生成、肿瘤生长、肿瘤浸润都有直接关系［6］。通过多途径、多分子的信号转导、调节，雌激素对血管生成产生明显的影响，并最终对机体的生理生长、病理状态特别是肿瘤起到不同的调节作用［7］。

雌激素主要通过与雌激素受体ERα和ERβ结合启动血管生成信号通路并产生调节作用［8-9］。生理性的血管生成常见于发育、再生和创伤修复以及女性生殖系统的月经周期特定生理过程(如排卵，子宫内膜生长、植入、胎盘形成)。而病理性的血管生成则是持续无控性的过程，常见于糖尿病视网膜病尤其是恶性肿瘤中。因而通过抑制肿瘤血管生成方式来治疗肿瘤已经被认为是一个非常有前景的治疗方式［10-11］。而肿瘤血管生成又受到诸多的因素影响，如各种内皮的生长因子、炎性因子和细胞因子等。同时，体内激素也是一类很重要的调节血管生成的因子。着重了解雌激素如何调节血管生成尤其是与肿瘤相关的肿瘤血管生成，对于肿瘤的临床治疗及从中药中寻找抗肿瘤血管生成物质有极大的帮助。因而了解当前国内外在雌激素如何调节影响肿瘤血管生成的研究状态是非常必要的。

1 雌激素调节肿瘤血管生成信号转导通路

1.1MAPK雌激素与雌激素受体结合可以激活生长因子调节信号通路，从而对细胞产生不同的效应。生长因子与生长因子受体结合后通过多途径激活MAPK(丝裂原激活蛋白激酶)通路最终调节细胞增殖、细胞凋亡、细胞运动、细胞骨架结构重排等系列细胞活动。参与生长因子诱导调节内皮细胞增殖的MAPK通路又包括p38-MAPK和ERK-MAPK通路。p38通路由MKK3/6(丝裂原活化蛋白激酶激酶3/6)激活转导VEGF信号到微丝，诱导细胞骨架肌动蛋白重排，从而通过调节MAPKAPK2/3(有丝分裂原激活蛋白激酶激活蛋白激酶)和F-actin(肌动蛋白)多聚调节子、HSP27(热休克蛋白)的激活调节内皮细胞的移动。ERK-MAPK信号通路的启动是由生长因子诱导催化GDP绑定的Ras-GDP活化成Ras-GTP形成。Ras-GTP高度结合Raf-1激酶，诱导Raf-1从胞质聚集到胞膜。活化的Raf-1磷酸化激活MEK，MEK然后激活ERK，从而调节内皮细胞增殖。雌激素可以激活生长因子，从而激活生长因子诱导的MAPK信号通路［12］，最终促进血管生成。雌激素的拮抗剂与MAPK通路抑制剂联用可明显增强拮抗剂的抗肿瘤效应［13］，也能竞争性拮抗雌激素的作用，抑制ERK通路，抑制血管的生成［14］。

1.2NF-κBNF-κB(核因子-κB)转录因子在许多重要生理过程中起关键作用。NF-κB和控制其活性的信号通路异常将导致癌症的发生和发展［15］，被认为是一个在治疗癌症方面很有潜力的靶标［16］。激活NF-κB主要有两条通路:经典通路与替代通路。经典通路可以由许多炎性细胞因子前体包括TNF-α、IL-1或细菌脂多糖，通过EGFR起作用的生长因子和其他的生长因子受体、非受体酪氨酸激酶激活［16］。替代通路由刺激因子如可以激活NF-κB诱导激酶(NIK)的CD40L和淋巴毒素B受体激活。雌激素可以通过激活NF-κB经典通路促进乳腺癌的生长，因为在大部分乳腺癌患者中都发现激活的NF-κB。NF-κB也可以通过PAF(血小板活化因子)诱导血管生成。在人脐静脉内皮细胞中，PAF诱导的mRNA表达和多种NF-κB的蛋白合成依赖于血管生成因子如TNF-α、IL-1α、bFGF和VEGF。同时PAF诱导的血管生成作用可被抗VEGF的抗体或者可溶性的VEGF受体如KDR和 FLT-1阻止，但抗 TNF-α、IL-1、bFGF抗体却无此效应。这些数据显示，PAF诱导的血管生成是通过促进VEGF的生成，诱导NF-κB激活而形成。雌激素亦通过这一信号通路激活血管生成。雌激素可激活PAF介导的NF-κB通路激活，从而促进血管生成［17］。

1.3NotchNotch受体家族有 4个成员，从 Notch1到Notch4。Notch蛋白以全长未修饰方式合成，组成胞外、跨膜、胞内区域。Notch配体分为Jagged和及他们的亚型。与Notch受体类似，Notch配体也是Ⅰ型跨膜蛋白。缺乏配体结合时，异二聚Notch受体处于非活性状态。Notch受体与配体结合后诱导Notch胞外区域构象改变，导致清除区暴露。TNFα转化酶清除后，Notch受体由胞内水解酶在跨膜区水解，胞内区域释放入胞质，随后转移到核内传导Notch信号，激活 Notch 信号通路［18-19］。

Notch通路的激活对血管生成产生不同的影响［20］。研究认为激活Notch4信号通路可以抑制血管生成。转基因小鼠胚胎表达激活的Notch4，这些小鼠最后表现血管生成障碍。而破坏小鼠的Notch1等位基因会导致胚胎致死及血管重塑障碍。相反，Notch4基因破坏，小鼠无明显异常发生。Notch1/Notch4双重缺失，小鼠则表现更严重的血管障碍。雌激素可上调Notch1和Jagged1在内皮细胞中的表达，从而激活Notch1信号通路，促进血管生成。体外肿瘤移植试验也发现雌激素可促进裸鼠的Notch1表达和微血管生成［20］。1.4PI3K-AKTPI3K(磷脂酰肌醇3-激酶)家族参与多种信号通路，调节细胞的多种功能。正常情况下，由其活化而产生的类脂产物作为第二信使结合并激活多种细胞内的靶蛋白，形成一个信号级联复合物，激活下游分子丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶AKT(或PKB)，最终调节细胞的增殖、分化、存活和迁移等。许多细胞刺激因子可以通过激活PI3K-AKT通路来促进内皮细胞的存活。这些因子包括VEGF、angiopoietinl、胰岛素、胰岛素样生长因子Ⅰ、肝细胞生长因子、雌激素、皮质类固醇、活性氧簇等等。在生长因子刺激下，PH功能域结合PI3K磷脂产物，AKT聚集到胞质膜，AKT然后被上游的蛋白激酶三磷酸肌醇依赖性的蛋白激酶在T308和S473位点磷酸化而完全活化［21］。

雌激素可通过PI3K信号通路快速激活内皮一氧化氮合酶，促进血管生成，这一效应也被雌激素受体介导［22］。AKT磷酸化eNOS，导致NO形成增多，继而调节内皮细胞的增殖和移动。同时NO本身也可直接激活PI3K-AKT信号通路，导致血管生成。AKT也可以激活 mTOR信号通路，mTOR引起HIF1介导的VEGF表达增加，从而激活VEGF通路，促进血管生成。NF-κB也是AKT调节的一个因子，激活的AKT促进NF-κB的表达，从而激活该信号通路，引起血管生成增加。

1.5Wnt/FrizzledWnt信号通路也在细胞增殖、凋亡、干细胞修复等过程中起重要作用，其功能最常见于胚胎发育和癌症［23］。近几年的研究发现Wnt也可受雌激素的调节，影响肿瘤血管生成［24］，从而调控肿瘤的发展。Wnt经典信号通路调节由胞质β-连环蛋白的磷酸化/降解引起。Wnt1类配体如通过Wnt蛋白、Frizzled和LRP5/6的复合物激活经典途径。Frizzled作用于胞质内的蓬松蛋白，蓬松蛋白能切断β-连环蛋白的降解途径，从而使β-连环蛋白在细胞质中积累。β-连环蛋白随后进入胞核，在胞核与 T细胞因子(TCF)/淋巴增强子结合因子(LEF)转录因子结合，从而诱导Wnt靶基因的表达［24］。非经典通路与胞内Ca2+释放和激活Ca2+敏感酶PKC和钙调蛋白激酶Ⅱ(CaMKⅡ)相关。激活上述非经典通路须通过激活激酶阻止TCF/LEF-1与DNA绑定，关闭β-连环蛋白介导的经典通路。

Kouzmenko首次利用人大肠癌和乳腺癌细胞，证实在同一免疫复合体中免疫沉淀雌激素受体α或β-连环蛋白都可以反向加强同源报告基因的转活作用，也能反向反应到外源性靶基因启动子上的同源反应原件上，说明雌激素受体α与β-连环蛋白之间存在功能的相互作用，也就证实雌激素与Wnt之间存在交互作用［25］。而Wnt/Frizzled也被认为是一新的血管生成诱导通路，尽管在这方面的研究还有待深入，但其对肿瘤血管生成的作用已被认为是一个潜在的治疗肿瘤的靶标［24］。

2 结语

雌激素通过雌激素受体作用多途径信号转导通路促进血管生成，那么拮抗雌激素效应就能阻断这一与雌激素引起血管生成相关的信号转导通路，最终阻止血管生成。在肿瘤状态下，就可以起到抑制肿瘤的作用，特别是妇科方面与雌激素紊乱紧密相关的肿瘤，如乳腺癌、子宫肌瘤、宫颈癌等等。临床当中应用雌激素拮抗剂如他莫西芬、雷洛西芬等治疗妇科癌症已成为化疗当中的一部分［26］。现在的研究也证实［27］，他莫西芬作用雌激素抑制肿瘤血管生成是其重要的机制之一。雌激素基于各种诱导因子、生长因子、激酶等形成的信号调控网络影响肿瘤血管生成是多样的、复杂的，其中的准确的分子机制还有很多不清楚的地方。随着研究的深入，相信会有更多的参与雌激素调节肿瘤血管生成的信号通路被发现。进一步研究雌激素诱导肿瘤血管生成的确切机制会有助于更深的理解肿瘤的发展过程，也有助于进一步研究对雌激素及血管生成有明显影响的药物，为临床妇科肿瘤治疗提供支持。

同时如果将这一思路应用到中药抗肿瘤研究中将会有积极的指导意义。大量的研究已发现［28］中药中存在拟雌激素成分并且其效应也已被证实。尽管目前对中药的抗雌激素活性及成分的研究很少，但我们相信中药中肯定存在抗雌激素类成分，寻找并发现这类成分对中药的抗肿瘤研究具有重要的意义。我们已证实［29-31］活血化瘀中药如丹参、莪术等当中的一些成分有明显抑制血管生成，从而抑制肿瘤的生长及转移的作用。初步机制研究结果显示［30］，这些成分的主要作用靶点在影响生长因子等方面。同时活血化瘀药在妇科瘀证(对应现代子宫肌瘤、乳腺癌、闭经等疾病)的用方中使用较多，而这些妇科疾病现代医学都认为与雌激素紊乱有关。那么活血化瘀中药是否是通过影响雌激素而产生的作用?这些中药成分中是否有表现抗雌激素作用的成分?此外，其他研究也发现许多中药当中的成分都能够抑制雌激素受体表达阳性的乳腺癌等细胞的增殖［32］，这是否也与雌激素相关，深入研究这些中药或中药成分的抗雌激素作用对于临床妇科疾病的治疗特别是妇科肿瘤的治疗有重要的意义，也有助于寻找一种有别于西医的单纯内源性雌激素干扰而有中医治病特色的方法。

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