胶质瘤抗血管生成治疗现状

王 冠 综述，郭佳奎 审校

（天津中医药大学第二附属医院神经外科，天津 300151）

胶质瘤是最常见的原发性脑肿瘤，国内统计占原发性脑肿瘤的35.26%～60.96%（平均44.69%）。由于大多数胶质瘤呈浸润性生长，所以手术根治十分困难，预后不良。现阶段胶质瘤的主要治疗手段包括：手术治疗、放射治疗及化学治疗。然而传统方法对胶质瘤的治疗仍存在一些不足之处，如手术损伤、术后并发症、放化疗对机体的严重毒副作用等，且治疗不彻底、易复发，而新的治疗方案有待于探索及发展。目前，普遍认为新生血管的生成与肿瘤的生长、侵袭和转移关系密切，且已证实胶质瘤组织内的血管密度与其恶性程度及预后呈正相关，同时由于肿瘤内皮细胞的分裂速度很快，这使之成为抗血管生成治疗极好的治疗途径[1]。近年来,随着一些直接靶向作用于血管内皮细胞的新型药物的出现，抗血管生成治疗已成为胶质瘤治疗的一种新策略，现对其进展进行综述。

1 胶质瘤血管生成的机制

对于肿瘤组织自身可诱发新生血管的研究已经延续数十年，同时近期研究证明一些生理过程,包括损伤后修复、胚胎发育期、子宫内膜组织再生以及生长、发育等过程，均有新生血管形成。血管生成涉及到内皮细胞、基底膜以及细胞外基质等之间的复杂作用。在胚胎发育期，内皮细胞前体细胞分化、增生，并融合成原始的管状系统，随后这些系统经过塑形、滋生以及互相套叠（间质组织插入到血管管腔内），从而形成完整的血管。血管生成的快慢与组织增生的快慢有关，血管生成、肿瘤细胞增生以及移行是实体肿瘤（如胶质瘤）的重要特征[2]。

胶质瘤血管微环境是否能满足不断生长的肿瘤代谢功能的需要主要取决于微血管的结构特点（血管密度）和灌注量。文献显示，胶质瘤的灌注较正常脑皮质的灌注低而且不一致，这似乎与胶质瘤，特别是恶性胶质瘤的血管生成活性高的观点相互矛盾。事实上，组织的灌注不仅取决于其血管结构，而且也取决于血管的功能活性[3]。

在无血管生成的条件下,肿瘤细胞只能维持生长几百微米至1mm。Li等[4]研究结果显示,肿瘤细胞分裂至100个细胞左右便开始了血管生成的过程。首先，肿瘤细胞变长呈纤维母细胞样变。随后，肿瘤细胞在新生血管生成以前便趋向宿主血管运动,此现象提示宿主血管能够分泌一种或多种信号使肿瘤细胞产生趋向运动，这种信号可能包括缺氧、酸性、低血糖环境、肿瘤不断生长而产生的压力、浸润的炎性细胞或肿瘤细胞引起的炎性反应、癌基因激活（分泌生长因子）、抑癌基因失活等，上述因素可触发血管生成的开关。研究发现，各种肿瘤细胞均位于血管附近,肿瘤细胞存在的范围与相应的氧所能弥散的空间（1～2mm2）具有相关性。恶性胶质瘤快速的细胞增生可引起肿瘤内部的缺氧状态，从而刺激肿瘤细胞释放碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）、血管内皮生长因子（VEGF）等血管活性因子，这些血管活性因子反过来又刺激胶质瘤的血管生成，从而形成恶性循环。肿瘤细胞乏氧时，其对血管生成的依赖性减低，凋亡速度减慢,更适合于低氧条件下生存，因此胶质瘤的恶性度更高[5]。

在促肿瘤生长的诸多因素中起主导作用的是VEGF及其受体（VEGFR）。胶质瘤细胞可分泌大量的VEGF，因此也可称之为胶质瘤细胞起源的内皮生长因子。胶质瘤经过抗VEGF免疫组化染色呈明显的阳性，而正常胶质细胞则为阴性。胶质瘤细胞可分泌体积较大而且大小不一的VEGF蛋白，而且胶质瘤恶性度越高，分泌的VEGF蛋白越多[6]。正常成人胶质细胞并不分泌VEGF，但胚胎时期和生后早期的胶质细胞可分泌一定量的VEGF，这提示胶质瘤可能是由正常的胶质细胞分化不良引起的，也可能起源于未分化的干细胞，后者仍保持着胚胎时期分泌VEGF的功能。VEGF及其受体在胶质瘤血管生成中起十分重要的作用，VEGF mRNA的表达受肿瘤的乏氧状态、生长因子、细胞激酶等调控[7]。

VEGF-VEGFR系统是目前惟一得到证实的血管内皮细胞特异性生长调节因子系统[8]。VEGF与VEGFR结合后，激活后者介导的酪氨酸激酶信号传导通路，从而促进细胞增生、血管通透性增加、血管生成。胶质瘤细胞的快速生长造成瘤体内低氧状态,而低氧是VEGF表达的强诱导剂：一方面,低氧介导的VEGF基因转录激活及VEGF mRNA的稳定性增加能够促进肿瘤血管生成和肿瘤周围水肿；另一方面,低氧能够诱导胶质瘤中VEGF-VEGFR的过度表达,其表达水平与微血管密度、肿瘤恶性程度和预后呈正相关[9]。

2 抗血管生成的治疗方法

新生血管形成分为4个连续的步骤：(1)血管的完整性破坏。(2)血管内皮细胞增殖。(3)血管内皮细胞游走。(4)血管结构重建[10]。针对新生血管生成的4个步骤，切断血管生成的不同环节可以达到抑制血管生成,从而遏制肿瘤生长和转移。

2.1 抗VEGF基因治疗

2.1.1 反义VEGF基因治疗 Coltrini等[11]用反义VEGF cDNA的真核表达载体（质粒）转染大鼠胶质瘤C6细胞，发现在低氧培养基中VEGF表达水平明显下降。将转染反义VEGF基因的C6细胞种植在裸鼠皮下,发现反义VEGF转染细胞的成瘤率、瘤重、肿瘤内血管密度明显低于非转染组，肿瘤组织内坏死或凋亡细胞明显增多。Im等[12]用反义VEGF cDNA的腺病毒载体转染，体外培养发现转染的细胞VEGF的表达水平明显降低，但细胞数没有明显减少。

2.1.2 负显性Flk-1突变基因治疗 可通过逆转录病毒作载体进行鼠的各种原发性肿瘤实验性研究。Lee等[13]对进展期胶质瘤研究发现，VEGF受体（Flt-1和Flk-1）负显性突变型可阻断VEGF作用，导致移植瘤组织内血管生成明显减少，肿瘤生长变慢。

2.1.3 可溶性Flt-1受体基因治疗 Kong等[14]研究表明，向肿瘤局部转导编码分泌型Flt-1细胞外区的cDNA能够有效地抑制皮肤原发性肿瘤，显著降低肺转移瘤的发生。

2.2 VEGF抑制剂

2.2.1 贝伐单抗（bevacizumab） 贝伐单抗是重组人源性抗VEGF单克隆抗体，即Avastin，为新型人抗VEGF单克隆抗体，主要通过中和VEGF以阻断其与内皮细胞上的VEGF受体结合而发挥作用。最近研究发现：贝伐单抗联合化疗药物依立替康（irinotecan）可增加胶质瘤放疗效果[15]。目前，贝伐单抗用于恶性胶质瘤的治疗已进入Ⅱ期临床研究[16]。

2.2.2 PTK-ZK（vatalanib） 为VEGF受体抑制剂,能阻断VEGF受体酪氨酸激酶的活性，从而阻断VEGF-VEGFR信号通路。Goldbrunner等[17]发现vatalanib通过抑制血管形成和增殖能显著抑制VEGF介导的C6胶质瘤细胞的生长，Ⅰ期临床研究显示：PTK-ZK具有很好的耐受性，且对多种肿瘤均具有很好的疗效。毒副作用：在对45例脑胶质瘤患者进行治疗的Ⅰ、Ⅱ期临床试验中，发现常见的副反应包括恶心、疲劳、呕吐、头晕、头疼[18]。目前，Vatalanib已进入对多形性恶性胶质瘤的Ⅱ期临床研究。

2.2.3 VEGF Trap 是由人VEGFR-1（Flt-1）和VEGFR-2（KDR）胞外区域融合到人IgG的Fc段组成的融合蛋白，它通过结合和钝化血液循环中的VEGF发挥作用。VEGF Trap与VEGF相似，与VEGFR1具有高度的亲和力，是抗VEGF单克隆抗体亲和力的100倍，且药物代谢动力学性质与单克隆抗体相似。在Ⅰ期临床研究中，3～4级脑胶质瘤经手术及化疗后复发的患者，经皮下注射VEGF Trap，发现其血浆中VEGF Trap-VEGF结合物的消除半衰期约为17d，未观察到3级或4级毒性[19]。

2.2.4 ZD-6474新型可口服低分子量制剂，可抑制VEGFR-2和表皮生长因子受体关联的酪氨酸激酶活性。研究发现，在鼠BT4C脑胶质瘤模型上，ZD-6474可使肿瘤体积明显缩小。在体外实验中发现，BT4C细胞株生长也受到明显抑制[20]。不良反应主要是腹泻、高血压等。目前，对于复发胶质瘤的治疗,该药已进入Ⅱ期临床研究。

2.3 血管内皮细胞增殖抑制剂

2.3.1 血管抑素（angiostatin，AS） AS是0’Reilly等于1994年从Lewis肿瘤大鼠血清和尿液中分离出的分子量为38kU的蛋白，是近年来发现最有效的血管生成抑制剂之一。大量研究证实AS在体外能抑制内皮细胞的生长和迁移，在体内实验中可抑制新生血管的形成,从而诱导肿瘤细胞凋亡,抑制肿瘤生长，使肿瘤处于“休眠状态”，研究发现其抗肿瘤机制可能包括：（1）阻止VEGF从肿瘤或其它细胞释放。（2）中和已释放的VEGF。（3）阻止血管内皮细胞对VEGF刺激的反应。血管抑素作为一种活性蛋白，极其不稳定，易失活；在体内的半衰期短,作用效果又与剂量有依赖关系，在用于抗血管治疗时需要重复输注高浓度的药量,这种高成本的费用以及使用、保存等原因使其在临床应用上受到限制[21]。

2.3.2 内皮抑素(endostatin) 是另一种血管生成抑制剂，是胶原XⅧC末端的20kD片断,能特异性抑制内皮细胞增殖。目前，内皮抑素在肿瘤治疗上的实验研究已有众多的报告,通过内皮抑素的治疗时，肿瘤体积明显减少和瘤重明显减轻，血管密度减少，肿瘤细胞凋亡增加。在临床应用方面，国内外已相继进行了Ⅰ期、Ⅱ期的临床试验，Ⅱ期临床试验证明，内皮抑素皮下注射对转移性神经内分泌肿瘤可能有效[22]。

2.4 细胞外基质与基底膜的水解抑制剂 基质金属蛋白酶（MMP）如胶原酶、明胶酶和基质溶素等，这些酶降解基底膜糖蛋白和细胞外基质成分，造成内皮侵入，表达异常MMP能够促进多种实体肿瘤的侵入生长和扩散，包括胃肠道肿瘤。因此，特异性MMP抑制剂能够使蛋白水解酶的活性恢复到正常水平，能阻止肿瘤的进一步生长和转移[23]。

2.5 抑制内皮特异性整合素信号通路药物 整合素受体在肿瘤血管上高表达，它对内皮细胞的生存、增殖和侵袭均很重要；αvβ3和αvβ5是其中的代表，它们的一个重要功能就是使内皮细胞附着于细胞外基质，尽管两者之间的关系尚未完全清楚，但有证据表明αvβ3在肿瘤细胞的生长调节及抗凋亡中均起作用。Cilengitide为αvβ3的抑制剂，动物实验表明，Cilengitide阻断αvβ3，能抑制成神经管细胞瘤、恶性胶质瘤的生长[24]。

2.6 其他非特异性作用机制的药物 包括IL-12、碳氧氨咪唑（CAI）等。IL-12通过诱导辅助T淋巴细胞分泌IFN-γ，随之激活单核因子IP-10，在体内能有效抑制血管生成，并介导肿瘤坏死。除此之外，它还激活NK细胞增强抗肿瘤免疫[25]，其对恶性实体瘤的治疗已进入Ⅰ期临床研究，常见的副反应有发热、寒战、恶心、呕吐等。

3 展望

抗血管生成治疗胶质瘤是一个极具应用前景的治疗新策略，通过对血管生成调节因子的研究发现：血管生成在受VEGF调控同时,还受其他途径调控，这增加了新一代抗血管生成药物研制成功的可能性。作用于不同靶点的多靶点抗血管生成药物和多种抗血管生成药物相结合的治疗方法已成为克服抗血管生成药物耐药性的有效方法，临床上多采用抗血管生成治疗及化疗、放疗、免疫治疗及其他治疗方法相结合。抗血管生成治疗仍存在许多问题需要进一步研究：如用药剂量及给药途径；药物代谢及药物相互作用；治疗方案的适应证界定；临床疗效的评估等。

［1］ Azam F,Mehta S,Harris AL.Mechanisms of resistance to antiangiogenesis therapy[J].Eur J Cancer,2010,46(8):1323

［2］ Bazzoni G.Signalling pathways and adhesion molecules as targets for antiangiogenesis therapy in tumors[J].Adv Exp Med Biol,2008, 6(10):74

［3］ Vajkoczy P,Menger MD.Vascular microenvironment in gliomas[J]. Cancer Treat Res,2004,11(7):249

［4］ Li CY,Shan S,Huang Q,et al.Initial stages of tumor cell-induced angiogenesis：evaluation via skin window chambers in rodent models[J].Natl Cancer Inst，2000,92(2):143

［5］ Saidi A,Hagedorn M,Allain N,et al.Combined targeting of interleukin-6and vascular endothelial growth factor potently inhibits glioma growth and invasiveness[J].Int J Cancer,2009,23(4):1241

［6］ Robinson CJ,Stringer SE.The splicing variants of vascular endothelial growth factor and their receptors[J].J CeIl Sci,2002,114(8):853

［7］ Rubin JB.Only in congenial soil:the microenvironment in brain tumorigenesis[J].Brain Pathol,2009,19(1):144

［8］ Knizetova P,Ehrmann J,Hlobilkova A,et al.Autocrine regulation of glioblastoma cell cycle progression,viability and radioresistance through the VEGF-VEGFR2(KDR)interplay[J].Cell Cycle,2008, 15(16):2553

［9］ Bikfalvi A.Recent developments in the inhibition of angiogenesis: examples from studies on platelet factor-4and the VEGF/VEGFR system[J].Biochem Pharmacol,2004,68(6):1017

［10］Bulnes S,Bilbao J,Lafuente JV.Microvascular adaptive changes in experimentalendogenousbraingliomas[J].HistolHistopathol,2009, 24(6):693

［11］Coltrini D,Ronca R,Belleri M,et al.Impact of VEGF-dependent tumour micro-environment on EDB fibronectin expression by subcutaneoushumantumourxenograftsinnudemice[J].CellCycle,2009, 219(4):455

［12］Im SA,Gomez-Manzano C,Fueyo L,et a1.Antiangiogenesis treat ment for gliomas：transfer of antisense vascular endothelial growth factor inhibits tumor growth in vivo[J].Cancer Res,1999,59(4)：895

［13］Lee JH,Choi S,Lee Y,et al.Herbal compound farnesiferol C exerts antiangiogenic and antitumor activity and targets multiple aspects of VEGFR1(Flt1)or VEGFR2(Flk1)signaling cascades[J].Mol Cancer Ther,2010,9(2):389

［14］Kong HL,Hecht D,Song W,et a1.Regional suppression of tumor growth by in vivo transfer of a cDNA encoding a secreted form of the extracellular domain of the flt-1vascular endothelial growth factor receptor[J].Hum Gene Ther,1998,9(6)：823

［15］Salf MW.Anti-angiogenesis therapy in pancreatic carcinoma[J]. JOP,2006,7(2):163

［16］Iwamoto FM,Fine HA.Bevacizumab for malignant gliomas[J]. Arch Neurol,2010,67(3):285

［17］Goldbrunner RH,Bendszus M,Wood J,et al.PTK787/ZK222584, an inhibitor of vascular endothelial growth factor receptor tyrosine kinases,decreases glioma growth and vascularization[J].Neurosurgery,2004,55(2):426

［18］Brandes AA,Stupp R,Hau P,et al.EORTC study 26041-22041: phase I/II study on concomitant and adjuvant temozolomide(TMZ) and radiotherapy(RT)with PTK787/ZK222584(PTK/ZK)in newly diagnosed glioblastoma[J].Eur J Cancer,2010,46(2):348

［19］Lockhart AC,Rothenberg ML,Dupont J,et al.Phase I study of intravenous vascular endothelial growth factor trap,aflibercept,in patients with advanced solid tumors[J].Clin Oncol,2010,28(2):207

［20］Andstrom M,Johansson D,Andersson U,et a1.The tyrosine kinase inhibitor ZD6474inhibits tumour growth in an intracerebral rat glioma model[J].Br J Cancer,2004,91(6):1174

［21］Nguyen M,Huan TG,Gonzalez EM,et al.Rapamycin-regulated control of antiangiogenic tumor therapy following rAAV-mediated gene transfer[J].Mol Ther,2007,15(5):912

［22］Hajitou A,Grignet C,Devy L,et al.The antitumoral effect of endostatin and angiostatin is associated with a down regulation of vascular endothelial growth factor expression in tumor cells[J].Faseb J, 2002,16(13):1802

［23］Jan HJ,Lee CC,Lin YM,et al.Rosiglitazone reduces cell invasiveness by inducing MKP-1in human U87MG glioma cells[J].Cancer Lett,2009,277(2):141

［24］Faivre SJ,Chieze S,Mary M,et a1.Safety profile and pharmacokinetic analysis of MEDI-522,a novel humanized monoclonal antibody that targets αvβ3integrin receptor,in patients with refractory solid tumours[J].Proc Am Soc Clin Oncol,2003,22(4):208

［25］Wong RJ,Chan MK,Yu Z,et a1.Angiogenesis inhibition by an oncolytic herpes virus expressing interleukin 12[J].Clin Cancer Res, 2004,10(13):4509