血管生成与喉癌侵袭、转移的研究进展

王树楹,吕 梅,杜翠萍,吴丽华,姚艺文

(1.大连市第六人民医院 耳鼻咽喉科,辽宁大连 116001;2.大连医科大学附属第一医院 耳鼻咽喉科,辽宁 大连 116011)

血管生成与喉癌侵袭、转移的研究进展

王树楹1,吕 梅2,杜翠萍2,吴丽华2,姚艺文2

(1.大连市第六人民医院 耳鼻咽喉科,辽宁大连 116001;2.大连医科大学附属第一医院 耳鼻咽喉科,辽宁 大连 116011)

新生毛细血管的形成,对喉癌肿瘤细胞本身的增殖和生长是必不可少的,同时也是肿瘤侵袭、转移的必要条件。在肿瘤血管形成的机制中血管生成调节因子起着关键作用,这些因子能够控制血管生成发生、发展以及终止过程,并作为抗血管生成治疗的分子靶点受到关注。本文综述了比较重要的几种细胞活性因子：血管内皮生长因子(VEGF)、基质金属蛋白酶(MMP)、整合素、血管生成素等在喉癌血管生成方面的临床意义。

血管生成;喉癌;细胞因子

喉部恶性肿瘤是中国常见的恶性肿瘤之一,它严重威胁着人们的生命健康。喉部恶性肿瘤的发病率约为全身恶性肿瘤的 1%～5%。在耳鼻咽喉的恶性肿瘤中,国内各地统计约占 7.9%～35%不等,中国北方为高发地区。近年来,喉癌的发病率有明显增加的趋势[1]。喉癌的浸润和转移是恶性肿瘤的基本生物学特性,也是恶性肿瘤预后较差的原因,是引起病人死亡的重要因素。肿瘤侵袭、转移是一个多步骤、多因素参与的极其复杂的过程。大量的研究结果证实,新生毛细血管的形成,对原发肿瘤细胞本身的增殖和生长是必不可少的,同时也是肿瘤侵袭、转移的必须条件。

1 肿瘤血管生成的机制与调控

血管生成过程包括内皮细胞(Endotheliocyte,EC)趋化、移动、增殖、管腔结构的形成及血管平滑肌细胞等血管周围细胞的移入、粘附至内皮层进而形成完整的血管壁,再经重塑形成成熟的血管系统等。血管生成有两种方式：①发芽性血管生成,即内皮细胞降解细胞外基质,并通过趋化移动、增殖,形成新的管腔。②非发芽性血管生成,是已存在的血管通过分裂的方式或相邻血管通过融合成为新的血管。肿瘤诱发血管生成的特点：当肿瘤直径≤3 mm时,肿瘤细胞间通过弥散作用取得营养,此时,不产生血管生长因子,且很少发生转移。当肿瘤直径 ＞3mm时,必须需要新生血管来提供充足的血液,此时,肿瘤诱导巨噬细胞产生血管生长因子,从而使内皮细胞分裂加快,血管增生,肿瘤得以长大。但当肿瘤组织新生血管被阻断时,即使是巨大的肿瘤也会被抑制[2]。因此,抗血管生成在肿瘤的治疗中已成为引人注目的靶点。在肿瘤血管形成的机制中血管生成调节因子起着关键作用。这些因子能够控制血管生成的发生、发展以及终止过程,并作为抗血管生成治疗的分子靶点受到关注。肿瘤血管形成的调控分为正调控和负调控[3]。当正调控因素增加或负调控因素减弱时,将促进肿瘤的生长与转移;反之,抑制肿瘤的生长与转移。

2 肿瘤血管生成相关因子与喉癌

2.1 血管内皮生长因子

目前,已发现具有直接或间接地促进血管新生作用的因子有多种。已报道的与血管生长有关的生长因子有 30多种,诱导肿瘤血管生成。其中,血管内皮生长因子(VEGF)是目前所知道的最强的直接作用于血管内皮细胞的生长因子,它是一种广泛存在的内皮细胞的特异性因子。在肿瘤生长过程中,通过与受体的结合,VEGF的作用表现为：①增强血管内皮细胞有丝分裂和迁移;②增加血管尤其是微小血管的渗透性;③促淋巴管形成及肿瘤淋巴转移[4]。目前的研究表明,VEGF促进新生血管生成的可能机制有：①通过活化磷酸酯酶 C和刺激第二信使的形成来直接促进血管内皮细胞的有丝分裂;②在核酸和蛋白水平诱导纤维蛋白溶解酶原活化物的表达,参与细胞外蛋白水解和基底膜的降解,有利于血管内皮细胞的迁移和增生;③增加血管通透性,造成纤维蛋白原等血浆蛋白的外渗,形成血管内皮细胞生长的必须基质 -纤维蛋白凝胶[4]。

研究发现[5],声门上型喉癌组织中 VEGF的表达水平高于声门型,这为解释声门上型癌较声门型癌易扩散提供了分子生物学依据。可能与声门上区淋巴管和血管分布密度较高有关。另外,VEGF的表达还与喉鳞癌的临床分期及组织分化程度相关：晚期喉癌组织中 VEGF的表达高于较早期喉癌,分化差者高于分化较好者。以上表明,喉癌组织分化程度越低,细胞分泌 VEGF的能力越强;肿瘤越晚期需要越多的血管提供营养。

2.2 基质金属蛋白酶

肿瘤浸润的另一关键步骤是发生了癌细胞和细胞外基质(extra cellular matrix,ECM)的异质性粘附,并降解 ECM。基质金属蛋白酶(MMPs)是降解ECM的主要酶类。1980年,Liotta等首先报道了MMPs在癌细胞转移中的作用。MMPs在癌细胞侵袭和转移中的意义在于通过破坏基质的降解平衡而促进癌细胞突破基底膜和细胞外基质构成的组织化学屏障,还可通过促进癌细胞血管外侵袭渗透形成远处转移,并对肿瘤支持血管的形成具有重要作用。MMPs降解 ECM及血管基底膜的作用,使得血管内皮细胞能繁殖并向肿瘤方向发展,以“发芽”的方式从原有的血管发出新的分支,并且在血管形成后期重塑基底膜和管腔的过程中发挥作用[6]。此外,MMP还能调节血管活性因子的活性,从而影响血管生成。例如 MMP能激活潜伏形式的转化生长因子β(TGF2β),通过降解基质成分,释放出与基质成分结合的碱性成纤维生长因子(bFGF)和血管内皮生长因子(VEGF),通过降解血管基底膜而释放出膜结合的肿瘤坏死因子α(TNF2α)。上述均为血管生成的促进因子[7]。

喉癌的浸润与转移和其它恶性肿瘤一样并非某单一 MMP起作用,而是多种 MMP共同起作用的结果。其中 MMP-1在喉癌中表达较常见,被认为在喉癌浸润和转移中起着重要的作用。喉癌的癌前病变和原位癌中,MMP-2在病变组织中随着组织癌变的加重而表达增多[8]。实验发现,根据 MMP-9在不同 T分级及有无淋巴结转移者中积分情况可以看出,淋巴结转移者 MMP-9明显高于无淋巴结转移者,而与肿瘤位置及病理分级无关[9]。

2.3 粘附因子

血管生成过程中需要 EC与 ECM间、EC与 EC间及 EC与其它周围细胞间的相互作用。这种作用是由粘附因子完成的。整合素是介导细胞与细胞外基质、细胞间粘附作用的主要因子。整合素在肿瘤进展中的作用可能具有两重性[10],肿瘤发生早期整合素表达降低可致瘤细胞与基底膜或 ECM成分的粘附作用减弱,从而有利于肿瘤在局部生长与扩散;瘤细胞进人血循环后,整合素表达增高有利于瘤细胞粘附于血管内皮继而定位增殖。在肿瘤血管新生的过程中起着不可缺少的作用,在体外和体内实验中,整合素表达在血管内皮细胞的有腔面和无腔面,介导内皮细胞的迁移和毛细血管管腔的形成。Soldi R等[11]研究发现,αVβ3介导的内皮细胞与 ECM之间的粘附对 VEGFR-2的激活至关重要,从而促进血管的生成。研究发现,在头颈部鳞癌中整合素α6、β4的表达较正常细胞增加,特别是在喉癌病理切片和建株的喉癌细胞,整合素 α6、β4的高表达及极性消失与肿瘤的高侵袭性和复发密切相关[12]。人喉癌 Hep-2和AMC-HN-8细胞株均表达较高的整合素 α6、β4。利用 α6、β4特异性单抗封闭喉癌细胞表面的 α6、β4后可抑制肿瘤细胞的粘附与浸润[13]。

2.4 其 它

血管生成素(Angiopoietins,Ang)是一种新发现的调节血管生成的重要信息途径。Ang-1吸引血管平滑肌细胞、周细胞等血管周围细胞包围,支持内皮细胞,促进血管重塑、成熟,维持血管的完整性和调节血管功能[14]。Ang-2分解血管内皮细胞与周围支持细胞和细胞外基质的联系,破坏血管的完整性,并通过提高内皮细胞及其周围支持细胞的活性,使得 Ang-1和VEGF诱导的血管生成发挥作用,诱导新生血管的生成[15]。大量研究证实 Ang-2在富血管的肿瘤中表达上调。并且 Ang-2在肿瘤中的表达与肿瘤的血管生成、侵袭、转移潜能及不良的预后关系密切[16]。Ang-1,2在喉鳞状细胞癌中的高表达可能在肿瘤进展过程中起了重要的作用,与肿瘤血管的形成关系密切。其中 Ang-2与 VEGF共同作用促进肿瘤血管的形成[17]。

内皮细胞的另一酪氨酸激酶受体 EphB4(属于Eph受体家族,由静脉内皮细胞产生),与其配体EphinB2(由动脉内皮细胞产生)对血管生成也起重要作用。有研究证明,EphB4可刺激细胞迁移和增殖,在血管生成中有重要的作用。Ephrin配体通过双相信号途径与邻近内皮细胞上的 Eph受体相互作用促进了血管内皮细胞的芽生、迁移、增殖和管腔形成[18],EphB4可上调血管内皮生长因子 VEGF的表达,VEGF可以通过自分泌和旁分泌促进血管生成[19]。Uttam等[20]发现 EphB4在所有头颈部鳞状细胞癌的肿瘤标本和转移淋巴结都有表达,EphB4的蛋白表达水平和基因扩增在肿瘤的低分化(Ⅲ或Ⅳ)高于高分化(Ⅰ或Ⅱ)。在喉癌组织中,EphB4与 EphrinB2蛋白高表达组的平均间质微血管密度(MVD)值明显高于低表达组,说明 EphB4与 EphrinB2在喉癌的发生和演进过程中起着重要的作用,并与肿瘤血管密切相关。

3 展 望

转移是影响患者生命和治疗效果的主要原因。应用多种抗体检测肿瘤转移相关基因表达,提供较全面的信息,有助于判断肿瘤的转移潜能,使临床医师能够合理选择干预治疗,避免不必要的辅助治疗。一些肿瘤转移因子特异性抑制剂的开发,将为临床控制肿瘤转移开辟新的治疗前景。

目前,抗血管生成治疗作为不同于常规抗肿瘤治疗的新策略,已成为肿瘤研究的热点之一。抑制肿瘤血管生成,可望成为阻断肿瘤侵袭转移的重要手段之一。微血管的增多可能会增强肿瘤的恶性程度,而微血管的减少提示肿瘤抗血管治疗的敏感性增强。肿瘤血管生成相关因子表达的调控机制、在血管形成过程的作用以及它们之间的关系是今后研究中应该关注的重点,这些研究将有助于发展针对于喉癌等恶性肿瘤的抗血管疗法和策略。

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Research p rogress of angiogenesis in invasion and m etastasis of laryngeal carcinom a

WANG Shu-ying1,LÜMei2,DU Cui-ping2,WU Li-hua2,YAO Yi-wen2
(1.Departmentof Otolaryngology,the Sixth People Hospital of Dalian,Dalian 116001,China;2.Departmentof Otolaryngology,the First Affiliated Hospita l of Dalian Medical University,Dalian 116011,China)

Angiogenesis is necessary for the cellu lar p roliferation and grow th of laryngeal carcinoma and is essential for tumor invasion and metastasis.Angiogenic regulatory factors play important roles in themechanism of tumor neovascularization,controlling the development and termination of angiogenic progress.So they became themain targets for antiangiogenic therapies.We reviewed several rep resentative cytokines regarding their clinical significance in laryngeal carcinoma,such as vascular endothelial grow th factor(VEGF),matrixmetalloproteinase(MMPs),integrin and angiogenin.

angiogenesis;laryngeal carcinoma;cytokine

R 739.65

A

1671-7295(2011)01-0086-04

2010-08-10;

2010-11-22

王树楹(1964-),男,辽宁大连人,副教授。E-mail：Shuying325@hotmail.com

吕 梅,副教授 。E-mail：lv_mei@163.com