PDGF-D在肿瘤生长及肿瘤靶向VEGF治疗中的研究现状

杨允综述，戴德审校

（广东医学院，广东湛江524023)

PDGF-D在肿瘤生长及肿瘤靶向VEGF治疗中的研究现状

杨允综述，戴德审校

（广东医学院，广东湛江524023)

恶性肿瘤的发生发展、侵袭、转移均依赖新生血管的生成。血小板源性生长因子-D(Platelet-derived growth factor-D，PDGF-D)是重要的血管生成因子，可通过调节血管内皮生长因子(Vascular endothelial growth factor，VEGF)的表达来抵消或加强肿瘤靶向VEGF治疗的有效性，还可通过激活其他非VEGF依赖的血管生成通路，降低肿瘤靶向VEGF治疗的效果。联合PDGF-D、VEGF将为肿瘤的治疗提供新的方向。

PDGF-D；VEGF；肿瘤靶向治疗；血管生成

PDGF-D作为PDGF家族的一员，是由血管内皮细胞、平滑肌细胞及血小板等产生的重要的多肽生长因子，是结缔组织细胞的强有丝分裂原，已被证实在多种恶性肿瘤中异常高表达，与肿瘤的发生发展有密切关系[1]，目前已成为生长因子家族的一个研究热点。VEGF是强有力的促血管生成因子，近年来由于肿瘤靶向VEGF治疗备受关注，PDGF-D在靶向VEGF治疗肿瘤中的作用也引起关注。本文就PDGF-D在肿瘤生长及肿瘤靶向VEGF治疗中的作用予以综述。

1 PDGF-D的生物学特性

1.1 PDGF-D的蛋白及基因结构PDGF最先是在血小板的α颗粒中被发现，是具有生物活性的[1]PDGF分子，一般是以二硫键连接的同型或异型二聚体形式出现。PDGF-D与经典的PDGF家族成员(包括PDGF-AA、AB、BB)可形成异型二聚体，不同的是，其只能形成同型二聚体，即PDGF-DD[2]。人PDGF-D是一种多亚基蛋白，共有370个氨基酸残基，分子量约为40.2 kDa。人的PDGF-D基因定位于染色体11q22.3，共7个外显子，外显子1和2、3分别编码信号肽和CUB结构域，外显子4、5可以编码铰链区，外显子6、7则编码生长因子同源结构域。PDGF家族的所有成员都有一个保守的生长因子结构域，也可称为PDGF/VEGF同源结构域，该结构域是由8个高度保守的半胱氨酸残基构成，其对蛋白空间构象的形成起重要作用。与经典的PDGF家族成员比较，PDGF-D具有独特的双结构域，即除了C端的PDGF/VEGF同源结构域，还包含N端的CUB结构域[3]。PDGF-D的分泌蛋白最初是以无活性的状态存在，其被激活时需在铰链区进行蛋白水解，除去CUB结构域，这样，余下的生长因子结构域才具有生物学活性[4]。

1.2 PDGF-D的作用机制和生物学功能PDGFs通过与其受体PDGFR-α和/或-β结合来产生各种不同的生物学效应。PDGF受体是两种结构相似的酪氨酸激酶受体，可形成3种不同的二聚体亚型，即PDGFR-αα、αβ、ββ。经典的PDGF家族成员能与同源或者异源的PDGF受体，包括PDGFR-αα、PDGFR-αβ结合，而PDGF-D只能与PDGFR-ββ特异性地结合[5]。PDGF-D与其受体PDGFR-ββ特异性的结合，使受体二聚化，导致受体的自身磷酸化和酪氨酸激酶活化，从而激活细胞内一系列的信号转导通路，产生相应的生理或病理变化。PDGF-D广泛存在于机体多种器官和组织中，在胚胎发育和成人组织中均有重要作用。PDGF-D在成年鼠及人类的肾、肺、心脏及肌肉组织中均表达。有证据表明，其在血管丰富的肿瘤组织中更是广泛表达[6]。PDGF-D是血管平滑肌细胞、周细胞等的重要增殖和趋化因子，可通过促进这些细胞的增殖诱导新生血管生成。新生血管生成是肿瘤生长的先决条件，可为肿瘤细胞和组织提供营养物质及氧气[7]。PDGF-D还可通过调节细胞增殖、侵袭及血管生成等参与多种疾病的致病过程，其在正常组织和细胞中的低表达或不表达，过度表达则与多种病理过程，如组织器官的纤维化、炎症及许多恶性肿瘤的发生发展有关。

2 PDGF-D在肿瘤中的表达和作用

2.1 PDGF-D在肿瘤中的表达与其他PDGF家族成员一样，PDGF-D在多种恶性肿瘤中高表达。有证据表明，PDGF-D在肺癌、脑肿瘤、肾癌及卵巢癌患者的血清中高表达[8]。近来有研究发现，PDGF-D在宫颈癌中异常高表达，并被认为可能是宫颈癌的一个促血管生成因子[9]。郑纪虎等[10]报道，PDGF-D在肝细胞癌中的表达明显增高，而在正常组织中未见表达，并且其阳性表达与肿瘤的分化程度及转移有关。此外还发现肾细胞癌中存在过表达的PDGF-D，而且过表达的PDGF-D可促使肾细胞癌肿瘤的生长、血管形成和转移[11]。

2.2 PDGF-D在肿瘤生长和血管生成中的作用PDGF-D促进肿瘤发生的机制有以下几点：①对于肿瘤细胞，PDGF-D是其有丝分裂的必要分子；②PDGF-D与其受体结合，可激活下游的信号通路，如PI3K/Akt、NF-κB等，产生一系列的生物学反应，参与肿瘤的发生发展[12]；③PDGF-D是一个潜在的转化生长因子，可使VEGF表达上调，从而促进肿瘤血管的形成[13]，有研究发现在PDGF-D高表达的细胞中，VEGFmRNA被诱导高表达[14]，因此，在活体内PDGF-D诱发肿瘤的发生和血管的形成，可通过VEGF的表达来进一步阐明。

综上所述，PDGF-D在多种恶性肿瘤中高表达，并与肿瘤的侵袭、转移及血管生成密切相关，有望作为抗肿瘤治疗的新靶点，并可能达到与VEGF靶向治疗相似的效果。

3 PDGF-D在肿瘤靶向VEGF治疗中的作用

VEGF具有强烈的促血管生成功能，在肿瘤细胞生长、侵袭、转移等方面起重要作用，已成为肿瘤靶向治疗研究中的热点。靶向VEGF治疗，即是通过抑制肿瘤组织形成新的血管，使肿瘤无法得到所需养分，达到抑制肿瘤生长的效果。目前针对VEGF通路的靶向药物有：VEGF单克隆抗体、VEGF-Trap、VEGFR抗体及酪氨酸激酶抑制剂。其中贝伐单抗作为首个被FDA批准用于肿瘤治疗的VEGF单克隆抗体，已被用于临床上非小细胞肺癌、直结肠癌等的治疗。其他如肾癌、脑胶质细胞瘤、肝癌等肿瘤对抗VEGF治疗也有一定的敏感性。但近来研究发现使用VEGF抑制剂治疗肿瘤时，有些患者对此类的反应性很低或者出现治疗耐药情况，从而导致治疗的失败[15]。抗VEGF治疗失败的原因可能为：①肿瘤中存在多条血管生成信号通路[16]；②肿瘤细胞发生了基因突变，对缺氧环境产生适应，使得细胞增殖不再依赖新生血管的生成[17]；③骨髓内皮祖细胞的动员[18]；④肿瘤生长时的缺氧微环境促使其他细胞因子高表达，如白细胞介素-8、碱性纤维细胞生长因子、血管生成素等，这些高表达的因子促使血管生成和肿瘤入侵。PDGF-D作为PDGF家族的新成员，是在进行EST数据库比对寻找VEGF同源体的过程中发现的，两者有很高的结构同源性，这一特性也表明两者的生物学特性有着重叠。近年来，有研究表明PDGF-D在肿瘤靶向VEGF治疗中有重要作用。

3.1 PDGF-D通过调节VEGF表达影响抗VEGF治疗PDGF-D是一个潜在的转化生长因子，它可使NIH/3T3细胞的张力丝重排，促进细胞的增殖及增加软琼脂克隆的形成，还可诱导裸鼠的体内成瘤能力，上调VEGF的表达[14]。有资料报道，在胰腺癌细胞株中PDGF-D mRNA及蛋白的高表达可引起肿瘤细胞的增殖及增加VEGF的表达及活性[7]。而在胃癌细胞株中用RNA干扰技术下调PDGF-D，可抑制细胞增殖，引起其下游基因VEGF表达降低[19]，这提示肿瘤中PDGF-D可通过自分泌及旁分泌信号途径加速肿瘤细胞的生长和对周围基质的浸润，以及刺激血管再生。因此，在靶向VEGF治疗时，PDGF-D可通过调节VEGF的表达抵消或加强抗VEGF治疗的作用。

3.2 PDGF-D激活非VEGF依赖的血管生成PDGF-D作为细胞的强有丝分裂原，可以通过促进细胞分裂、增殖等作用直接影响各种类型的血管细胞，包括平滑肌细胞、周细胞及内皮细胞[20]。PDGF-D可以通过增加平滑肌细胞、周细胞及内皮细胞的数量刺激这些血管细胞产生生物学效应，从而诱导新生血管的生成。研究证实，在小鼠的黑色素瘤模型中，PDGF-D的表达上调可使肿瘤血管周细胞的数量增加，促进肿瘤血管生成[21]。

PDGF-D与其特异性受体结合，激活其下游的信号通路，从而可激活其他的一些细胞因子，进而促进肿瘤血管生成、侵袭及转移。在对肾癌SN12-C细胞株的研究中发现，过表达的PDGF-D通过诱导基质金属蛋白酶-9和血管生成素-1的表达增多来促进肿瘤发展、血管生成和转移[11]。另有研究发现转染了PDGF-D基因的前列腺细胞，会发生细胞形态的改变，促使上皮间充质表型转换，从而调节肿瘤细胞浸润和促进血管生成[22]。

由于肿瘤生长和转移的血管依赖性，血管生成已成为抗癌治疗研究中的热点。以VEGF为靶点的抗血管生成药物已应用于多种肿瘤的临床治疗，但是据临床试验数据表明抗VEGF治疗对患者生存率并没有显著影响，有些患者甚至对抗VEGF治疗反应性很低。PDGF-D作为PDGFs的新成员，由于其在肝癌、乳腺癌、胰腺癌等多种恶性肿瘤中高表达，并可通过调节VEGF的表达及激活其他非VEGF依赖的血管生成通路，促进肿瘤的血管生成，其在肿瘤靶向VEGF治疗中的作用逐渐受到关注，能否通过联合PDGF-D及VEGF治疗肿瘤，加强抗VEGF治疗的效果，值得进一步研究。

综上所述，PDGF-D可通过调节VEGF的表达及激活其他非VEGF依赖的血管生成通路，促进肿瘤的发生发展，在肿瘤靶向VEGF的治疗中具有重要作用。

参考资料：

[1]Liu J,Liao S,Huang Y,et al.PDGF-D improves drug delivery and efficacy via vascular normalization,but promotes lymphatic metastasis by activating CXCR4 in breast cancer[J].Clin Cancer Res, 2011,17(11):3638-3648.

[2]Fredriksson L,Li H,Eriksson U.The PDGF family:four gene products form five dimeric isoforms[J].Cytokine Growth Factor Rev, 2004,15(4):197-204.

[3]Ustach CV,Kim HR.Platelet-derived growth factor D is activated by urokinase plasminogen activator in prostate carcinoma cells[J]. Mol Cell Biol,2005,25(14):6279-6288.

[4]Heldin CH,Eriksson U,Ostman A.New members of the platelet-derived growth factor family of mitogens[J].Arch Biochem Biophys, 2002,398(2):284-290.

[5]Reigstad LJ,Varlumg JE,Lillehaug JR.Structural and functional specificities of PDGF-C and PDGF-D,the novel members of the plalelel-derived growth factors family[J].FEBS,2005,272(22): 5723-5741．

[6]Wang Z,Kong D,Li Y,et al.PDGF-D signaling:A novel target in cancer therapy[J].Current Drug Targets,2009,10(1):38-41.

[7]Wang Z,Kong D,Banerjee S,et al.Down-regulation of platelet-derived growth factor-D inhibits cell growth and angiogenesis through inactivation of Notch-1 and nuclear factor-kappaB signaling[J]. Cancer Res,2007,67(23):11377-11385.

[8]LaRochelle WJ,Jeffers M,Corcalan JR,et al.Platelet-derived growth factor D:tumorigenicity in mice and dysregulated expression in human cancer[J].Cancer Res,2002,62(9):2468-2473.

[9]高淼.PDGF-D在宫颈癌组织中的表达及临床意义[J].中国民康医学,2013,25(11):72-73.

[10]郑纪虎,郭子健,李莉华,等.PDGF-D对人肝癌细胞增殖及VEGF表达影响研究[J].中国肿瘤临床,2010,22(37):1268-1272.

[11]Xu L,Tong R,Cochran DM,et al.Blocking platelet-derived growth factor-D/platelet-derived growth factor receptor beta signaling inhibits human renal cellcarcinoma progression in an orthotopic mouse model[J].Cancer Res,2005,65(13):5711-5719.

[12]Ammoun S,Flaiz C,Ristic N,et al.Dissecting and targeting the growth factor-dependent and growth factor-independent extracellular signal-regulated kinase pathway in human schwannoma[J].Cancer Res,2008,68(13):5236-5245.

[13]Sun Y,Yang F,Yan JB,et al.New anti-fibrotic mechanisms of Nacetyl-seryl-aspartyl-lysyl-proline in silicon dioxide-induced ilicosis [J].Life Sci,2010,87(7-8):232-239.

[14]Li H,Fredriksson L,Li X,et al.PDGF-D is a potent transforming and angiogenic growth factor[J].Oncogene,2003,22(10): 1501-1510.

[15]Fernando NT,Koch M,Rothrock C,et al.Tumor escape from endogenous,extracellular matrix-associated angiogenesis inhibitors by up-regulation of multiple proangiogenic factors[J].Clin Cancer Res,2008,14(5):1529-1539.

[16]Laurent J,Touvrey C,Botta F,et al.Emerging paradigms and questions on pro-angiogenic bone marrow-derived myelomonocytic cells[J].Int J Dev Biol,2011,55(4-5):527-534.

[17]Sajithlal GB,McGuire TF,Lu J,et al.Endothelial-like cells derived directly from human tumor xenografts[J].Journal of Cancer,2010, 127(10):2268-2278.

[18]Shojaei F,Wu X,Malik AK,et al.Tumor refractoriness to anti-VEGF treatment is mediated by CD11b+Gr1+myeloid cells[J].Nat Biotechnol,2007,25(8):911-920.

[19]Zhao L,Zhang CQ,Liao G.RNAi-mediated inhibition of PDGF-D leads to decreased cell growth,invasion and angiogenesis in the SGC-7901 gastric cancer xenograft model[J].Can Biol Ther,2010, 9(1):42-48.

[20]Andrae J,Gallini R,Betsholtz C.Role of platelet-derived growth factors in physiology and medicine[J].Genes Dev,2008,22(10): 1276-1312.

[21]Furuhashi M,sjöblom T,Abramsson A,et a1.Platelet-derived growth factor production by B16 melanoma cells leads to increased pericyte abundance in tumors and an associated increase in tumor growth rate [J].Cancer Res,2004,64(8):2725-2733．

[22]Kong D,Wang Z,Sarkar SH,et al.Platelet-derived growth factor-D overexpression contributes to epithelial-mesenchymal transition of PC3 prostate cancer cells[J].Stem Cells,2008,26(6): 1425-1435.

R730.2

A

1003—6350（2014）20—3042—03

10.3969/j.issn.1003-6350.2014.20.1193

2014-04-23)

杨允。E-mail：541809897@qq.com