G蛋白调节信号5在肿瘤微环境中对血管成熟度的研究进展

石雨卉 李爽 文世民 李光明

(川北医学院第二附属医院-南充市中心医院，四川 南充 637000)

G蛋白调节信号5在肿瘤微环境中对血管成熟度的研究进展

石雨卉 李爽 文世民 李光明△

(川北医学院第二附属医院-南充市中心医院，四川 南充 637000)

本文拟从分子水平探讨G蛋白调节信号5(Regulator of G-protein signaling 5，RGS5)、肿瘤血管周细胞及肿瘤微环境之间相互作用的关系。RGS5是肿瘤组织及血管周细胞高度表达的标记性产物，负性调节G蛋白信号传导途径。肿瘤血管周细胞形态结构异常，缺乏RGS5的肿瘤血管形态恢复正常且血流丰富。根据研究，肿瘤血管对于肿瘤微环境中的炎症细胞产生的炎症因子(血管生成因子VEGF、肿瘤生长因子EGF，放大炎症状态的细胞因子、其他血管原因子如FGF2，炎症趋化因子等)有着较高敏感性，这些炎症因子可以诱导和帮助肿瘤血管生成，而正常脉管却对这种反应不敏感。因此我们可在恶性肿瘤中降低RGS5的表达和抑制炎症因子的释放，使肿瘤周细胞逆转为成熟周细胞，肿瘤血管变得正常化，再采取抗肿瘤治疗可增加药物到达病灶的浓度，提高疗效。为恶性肿瘤的临床治疗、预后评价开辟新的途径。

RGS5; 周细胞；肿瘤微环境；血管成熟度

近年我国恶性肿瘤的发病率、死亡率逐年上升，为世界高发病率国家。其中川东北地区系食管癌高发地带。据统计，我国年新发食管癌病例数约25.9万例，年死亡约21.1万例[1]。Cai等[2]对140多例食管癌患者根治术后局部复发或远处转移做出统计显示：吻合口复发高达13.6%。可见，食管癌局部复发是最常见的复发模式。这与肺癌、乳腺癌的全身复发为主的模式有显著不同。在乳腺癌中，已有研究证实初始诊断时的循环肿瘤细胞与患者预后相关[3]。因此对于食管癌这种易于局部复发的肿瘤，有必要深入研究肿瘤细胞与肿瘤微环境之间的关系。肿瘤微环境的组成包括：间质细胞或者间质干细胞(尤其是成纤维细胞)、浸润的炎症细胞、新生血管等[4]。肿瘤的生长、浸润、转移离不开新生血管的参与，新生血管的组成除血管内皮细胞外，还有血管周细胞。G蛋白调节蛋白5(RGS5)在肿瘤血管周细胞中高度表达，影响着肿瘤血管形态和功能的成熟度[5]。同时肿瘤微环境的细胞因子也调控着肿瘤血管的发生、发展[6]。本文拟对RGS5、肿瘤血管周细胞、炎症因子在肿瘤微环境中血管生成方面的作用作一较为详细的综述。

1 G蛋白调节信号5在肿瘤血管中的表达及其意义

G蛋白为人体的重要信号通路，一次激活多种下游效应器,引发许多细胞内的变化, 影响免疫、神经传递、激素活性等基本生理过程[7]。G蛋白调节信号5(RGS5)属于G蛋白信号家族的一员，主要激发α亚基GTP酶的活性、让GTP水解为GDP，使G亚基失活，抑制G蛋白活性，故RGS5可负性调控该信号通路[8]。小鼠在胚胎发育中可观察到RGS5的高表达水平和血管生成水平呈动态正相关，都在第16天达到峰值后下降[9]。而小鼠皮肤伤口的肉芽组织在第5天中检测到RGS5的高表达量后，随着血管丰富的肉芽组织减少RGS5也相应减少[10]，推测大多数新生血管水平与RGS5表达保持一致，RGS5可能是机体调控血管发育及成熟的重要步骤[11]。Silini等[12]将肿瘤组织和正常组织分组检测，同时采用实时荧光定量PCR技术和免疫组化技术进行研究，最终发现：在肝癌、卵巢癌、胰腺癌肿瘤组织的周细胞中检测到高水平表达的RGS5，而在正常组织的周细胞中几乎未发现或很少发现有RGS5表达。在肝纤维板细胞癌(Fibrolamellar hepatocellular carcinoma，FHC)及成釉细胞瘤等组织[13,14]也可以检测到大量表达的RGS5。综上所述，在肿瘤组织和肿瘤微环境中的血管周细胞中高表达着RGS5，其存在提示肿瘤血管的生成、发展与G蛋白信号传导通路有重要关系[15]。

2 肿瘤血管周细胞表达RGS5的相关研究

RGS5调控着血管周细胞使其在血管发生发展、增值成熟中起着重要的作用[16]。血管壁是由内皮细胞和周细胞共同组成的，血管周细胞覆盖在内皮细胞之外，其作用类似平滑肌细胞，它机械地支撑着血管呈拉伸状排列。最早一篇文献记载在小鼠胚胎发现了RGS5与血管周细胞相互联系[17]。Bondjers等[18]报道了小鼠中枢神经的血管经过无血小板来源的生长因子β(Platele-tderived growth factor-β，PDGF-β)或PDGF-β受体(PDGF receptor-β，PDGFR-β)的处理后，可以发现神经血管几乎都缺乏周细胞和RGS5。以上两种现象强烈提示着RGS5在血管周细胞有着特异性的表达作用，即RGS5可作为血管周细胞的标记物。

肿瘤组织周细胞不成熟，血管通透性高且排列紊乱，氧气供应不充足。敲除RGS5基因可使肿瘤组织周细胞成熟，血管重塑使其通透性降低，减轻肿瘤组织水肿，降低组织流体静脉压，因此可以改善了组织的氧供和血供[19,20]，表明RGS5负性调控肿瘤血管成熟度。如果在血管通透性改善期间给予抗肿瘤治疗，更能增加化疗药物的渗透性，提高疗效水平，提示通过调控RGS5呈低水平表达，让血管的形态功能正常化[21,22]，提高肿瘤组织对根治性放化疗以及生物治疗的敏感度，可能改善患者预后。

3 肿瘤微环境对RGS5、周细胞的影响

Hanahan & Weinberg[23]早在2000年提出过恶性肿瘤包括6个生物学功能，它们彼此关联、逐步发展构成了一套理论体系。初步解释了正常细胞是如何向恶性肿瘤细胞发展的过程。这6个特异性标志分别代表着抵制细胞死亡、持续增殖信号，复制不止、逃避生长抑制和诱导激活血管生成以及活跃地侵袭和转移。近年来又新兴了两种特征：依次重编能量代谢和回避免疫损害。癌细胞、免疫炎症细胞、生物因子等多种物质在以上8个机制下形成了一个持续相互作用的肿瘤微环境，利于肿瘤的生长、发展。在本文中我们主要探讨肿瘤微环境是怎样诱导血管形成的。

肿瘤的侵袭、转移以及增值、发展均离不开它所处的内环境，该环境包括了肿瘤细胞自身、间质细胞、细胞外基质(Extracellular matrix，ECM)，它们统称为肿瘤微环境。其中间质细胞由血管形成细胞、免疫炎症细胞和成纤维细胞组成。这些基质细胞同其分泌的各种生长因子、基质蛋白、趋化因子共同围绕肿瘤细胞形成一个复杂的混合体，促进肿瘤的发生发展。例如：周细胞分泌的Ang-1可与血管生成素受体Tie2结合从而发挥着促自身聚集、促血管成熟以及抗增殖的作用。此外它还可为处于静息状态下的内皮细胞提供旁分泌的信号作用[24]；也可产生部分血管生成因子VEGF，增值内皮细胞，维持其血管稳态[25]。肿瘤中周细胞表达的血小板来源的生长因子受体(PDGF-β 受体)容易受到抑制，导致周细胞在肿瘤组织中的覆盖率大大降低[26]，其内分泌作用也会大大减弱，导致血管形态的不完整性和功能的缺失性，有利于更多癌细胞侵入脉管系统中。导致了肿瘤组织血源性扩散的恶性生物学行为。不利于患者无疾病进展期及总体生存率。而正常组织血管周细胞的PDGF受体却对抑制作用无明显反应[27]。

在肿瘤微环境中起重要作用的是侵润的免疫细胞。根据Schafer和Werner[28]的观察报告，他们将肿瘤比喻成一个类似于慢性炎症刺激、不会愈合的巨大伤口。持续产生的免疫炎症细胞会导致周围组织产生一些变化，这些病理学变化包括血管异常增生、纤维化、形成肿瘤等等的产生。这与正常组织在损伤修复过程中短暂出现又快速消失的炎症细胞是有显著性的差别的[29-30]，即正常组织不会长期且大量存在免疫炎症细胞。侧面说明了免疫炎症细胞主要是属于肿瘤微环境的。Coffelt[31-32]试验证明T、B淋巴细胞、巨噬细胞，肥大细胞和中性粒细胞均属于这些肿瘤微环境中的免疫炎症细胞。炎症细胞可分泌一系列肿瘤炎症因子，例如：血管生成因子VEGF、肿瘤生长因子EGF，放大炎症状态的细胞因子、其他血管原因子如FGF2，炎症趋化因子。这些细胞还可能产生血管原和/或侵袭前基质降解酶，有MMP-9、类肝素酶、基质金属蛋白酶，半胱氨酸组织蛋白酶[33-34]。其中血管内皮生长因子受体VEGFR被刺激后，可激活血管内皮细胞中增殖、侵袭和转移的信号通路[35]。微环境中的淋巴细胞为T细胞亚群中的Tregs细胞，它不但没有增强免疫应答，反而通过破坏CD8+T细胞的脱颗粒过程，抑制穿孔素和颗粒酶的释放，从而减轻肿瘤免疫应答反应[36]，促进肿瘤发生、发展。基质细胞分泌的基质金属蛋白酶MMP在肿瘤微环境中一旦被大量分泌，可侵蚀细胞基底膜屏障，促进组织间屏障物质的降解，有利于肿瘤细胞的转移[37]。Mantovani[38-39]认为这些被分泌出来的信号分子形成了一张张相互交织的网络系统，促进了肿瘤的发展与增殖。大量新生的血管周细胞缺乏成熟度，高膨胀性和高渗透性，低氧供和血供。使化疗药物与肿瘤的接触面积大大减少，降低药物疗效。有利于肿瘤侵袭与转移。以上种种表明：肿瘤血管对肿瘤微环境中的免疫炎症因子高度敏感，而正常组织却缺乏这种敏感性。肿瘤微环境的免疫炎症因子增多，促进了肿瘤新生血管呈对数增长，其中新生血管以不成熟的周细胞占多数，这种周细胞又高度表达着G蛋白信号调节蛋白5。三者彼此牵连、相互作用，直接启动了肿瘤新生血管生成，促进了肿瘤进展。

4 小结

恶性肿瘤的侵袭和转移潜能离不开新生血管，目前关于肿瘤血管形成机制的研究对象大多为血管内皮细胞。本文从血管周细胞的角度较为详细地阐述其与RGS5在肿瘤微环境中相互作用从而影响肿瘤血管成熟度的机制。让我们对肿瘤微环境作用于肿瘤及肿瘤血管有了一个较为全面的认识，从而在分子水平探讨了RGS5、炎症因子与周细胞之间的关系，希望能从抑制血管生成的角度上为抑制肿瘤的侵袭和转移为临床提供新的思路。

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Research advances of regulator of G-protein signaling 5 in tumor microenvironment on vascular maturity

Shi Yu-Hui, Li Shuang, Wen Shi-Min, Li Guang-Ming△

(The Second Affiliated Hospital of North Sichuan Medical College-The Central Hospital of Nanchong, Sichuan Nanchong 637000)

石雨卉，女，医师，主要从事肿瘤的临床诊断与治疗，Email：184703248@qq.com。

△通讯作者：李光明，男，教授，主要从事肿瘤的时辰治疗，Email：ligm99999@163.com。

2015-2-15)