脑胶质瘤抗血管生成的治疗进展

刘 艳 杨 林

·综述 讲座·

脑胶质瘤抗血管生成的治疗进展

刘 艳 杨 林

脑胶质瘤；血管生成；药物治疗

脑胶质瘤是来源于神经上皮的颅内常见恶性肿瘤，根据组织病理学和临床特征，将其分为：星形细胞瘤，少突胶质细胞瘤，少突星形细胞瘤和室管膜瘤[1]，几乎占原发恶性脑肿瘤的80%[2]。脑胶质瘤通过多种病理生理过程影响机体，其中血管生成在脑胶质瘤发生发展中占据重要地位，因此阻断血管生成成为了治疗的方向。

1 脑胶质瘤血管生成的相关因子

血管生成是胶质瘤的进展过程的关键环节，其形成包括3个连续的阶段：机体自身血管破裂，破裂血管周围的基膜和细胞外基质(extracellular matrixc，ECM)降解，内皮细胞向外迁移，形成新血管[3]。在这个复杂而有序的过程中，多种生物分子发挥关键作用。例如：血管生成素(angiopoietin,Ang),包括Ang-1和Ang-2，血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)、血管内皮生长因子受体(vascular endothelial growth factor receptors,VEGFR)、血小板源生长因子(platelet derived growth factor,PDGF)、血小板源生长因子受体(platelet derived growth factor receptors,PDGFR)，此外还有基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases,MMPs)和缺氧诱导因子(hypoxia inducible factor，HIF)等。值得注意的是，这些成分在血管生成的过程中相互影响，并非简单的独立作用于各个环节。

1.1 Ang 在血管形成过程中，Ang-1和Ang-2表现出拮抗作用。Ang-2能够降低血管壁稳定性，促进新生血管出芽生长，增加微血管数量[4]，而Ang-1则可以稳定新生血管，降低血管渗透能力[5]。有研究[6]设想通过检测胶质瘤患者血清中细胞因子和血管生成因子的含量来快速诊断脑胶质瘤，结果表明恶性胶质瘤患者血清中的Ang含量较对照组下降(P<0.05，敏感性58%，特异性63%)。血管生成丰富的胶质瘤患者，Ang含量下降的原因仍然不清楚。

1.2 MMPs MMPs是肿瘤血管生成至关重要的因子，它能降解多种细胞外基质成分并参与ECM重建，促进内皮细胞迁移，这些都是血管生成的重要步骤。MMPs及其组织抑制物在肿瘤血管生成中起重要作用[7]。MMPs共包含20多种家族成员，特别是MMP-9，被认为在肿瘤血管生成过程中作用重大，免疫组化结果显示其在肿瘤区大量表达[8]。

1.3 VEGF/VEGFR VEGF/VEGFR是目前研究最多、最深入的血管生成因子系统。VEGF是肿瘤脉管形成的主要的调节因子，也是最强的一种血管生长因子[9]，在肿瘤生长的1周内(体积约10 mm3)VEGF广泛分布于瘤体，而12 d以后只在肿瘤边缘区域存在，24 d后部分肿瘤坏死区也发现其表达。肿瘤组织内的VEGF亚型为VEGF121和VEGF165[10]，而正常脑组织内的VEGF亚型为VEGF121、VEGF165 和 VEGF189[11]。由此提示早期监测VEGF异常表达，可能对肿瘤形成有警示作用。肿瘤细胞可能通过分泌某些VEGF亚型发挥其侵袭作用，这些结果或许能为临床干预提供更早、更精确的靶点。

目前，已经被证实的血管内皮细胞特异性生成调节因子系统就是VEGF/VEGFR系统，VEGF和VEGF介导的生物学效应是通过自分泌方式调节的。VEGF/VEGFR系统的信号传导途径可能为VEGF与其受体VEGFR2结合，启动c-Raf/MAPK， PI3K/Akt和 PLC/PKC传导途径将信息传至下游。SU1498(VEGFR2选择性抑制剂)能够消除VEGF的生物学效应。临床研究表明星形胶质瘤细胞的VEGF及其受体表达增高与肿瘤的进展相关，表明VEGF所介导的血管生成可作为临床干预胶质瘤的部位[12]。

2 抗血管生成的干预靶点与相关药物

目前已知多种信号传导途径参与肿瘤血管生成，因此产生了许多阻断这些信息传导的分子靶向药物。

2.1 作用于VEGF/VEGFR的药物

2.1.1 贝伐单抗 贝伐单抗是重组的人源化单克隆抗体，能直接抑制VEGF活性，血管生成受阻使肿瘤组织无法获得养料供应，使停止生长从而发挥抗癌作用[13]。治疗复发性胶质瘤：Kreisl等[14]应用贝伐单抗单药治疗31例复发间变性脑胶质瘤患者，结果发现患者中位总生存时间(overall survival,OS)12个月,中位疾病无进展生存期(progression free survival,PFS)2.93个月，6个月疾病无进展生存率20.9%，43%的患者达到部分缓解。对儿童复发性髓母细胞瘤患者，应用贝伐单抗联合伊立替康方案，患者OS为13个月，本方案仍需进一步临床验证[15]。治疗新诊断胶质瘤：Ⅱ期试验和大型的Ⅲ期临床试验表明，贝伐单抗联合辅助化疗明显有效，而且对那些甲基鸟嘌呤甲基转移酶，未被甲基化的患者似乎更有效[16]。

2.1.2 伐他拉尼 伐他拉尼为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，同时也抑制PDGFR和c-Kit激酶活性。对于复发性恶性胶质瘤患者，伐他拉尼联合伊马替尼和羟基脲治疗，患者耐受良好[17]。伐他拉尼治疗骨髓增生异常综合征(myelodysplastic syndrome,MDS)，患者在血液学方面有所改善，高危MDS中位无进展生存期为6个月，进展为急性粒细胞白血病的中位时间为6个月，中位生存期为10个月[18]。

2.1.3 诺司达 目前关于诺司达的研究还很少，诺司达是从鲨鱼软骨中提取的天然多功能抗血管生成药物，它能够诱导组织纤溶酶原激活物(平台)的基因表达，抑制VEGF介导的生物效应，如血管内皮细胞增殖、迁移、增生和透化等作用[19]。诺司达在胶质瘤的治疗中的应用几乎未见报道，但其能通过干预肿瘤血管生成的几个关键步骤，而发挥抗肿瘤血管生成的作用。抑制VEGF信号传导通路，诱导内皮细胞凋亡，抑制基质金属蛋白酶激活和激活tPA等[20]。1项包含了144名患者的Ⅱ期临床试验给予未曾接受过标准治疗的肾细胞癌患者口服诺司达，最大剂量为240 mL/d，患者的耐受良好，未表现出毒性反应[21]。

2.1.4 ZD6474 ZD6474是一种口服的VEGFR2抑制剂，可能抑制VEGF的自分泌信号传导。在动物实验中，表现出对抗多种肿瘤的作用，如乳腺癌、胃癌和卵巢癌等,在与紫杉烷类联合应用时，抗癌作用更强[22]。ZD6474在胶质瘤中的效应仍然需要进一步研究。

2.2 作用于MMPs的药物 理论上来说MMPs可以作为抗血管生成的有效靶点，但是临床试验的结果却并不乐观，主要的药物有巴马司他、马立马司他、坦诺司他、普林司他、MMI-270、Metastat等。作用于MMPs的大部分药物都因不良反应或临床试验失败而停止研发[23]。Hiromichi等[24]开展了体外培养和动物实验研究，发现第三代基质金属蛋白酶抑制剂MMI-166能有效地抑制MMP-2和MMP-9的表达，从而抑制胶质瘤细胞介导的血管生成。这是第三代MMI对胶质瘤细胞作用效果的首次报道，为临床抗MMPs带来了新的选择。

多西环素是四环类抗菌药物，同时也是非特异性MMPs抑制剂，因而而受到关注。多西环素能调节MMP2的翻译后活性，但不影响MMP2 mRNA的转录。在体外培养条件下，治疗剂量的多西环素能有效抑制胶质瘤细胞的侵袭作用[25]。Ⅰ期临床试验结果显示200～300 mg/d的剂量下，治疗胶质瘤是安全的，这一剂量也接近于美国食品药品监督管理局规定的抗感染剂量[26]。多西环素的抗肿瘤作用仍需进一步探究。

2.3 作用于PDGF/PDGFR的药物

2.3.1 伊马替尼 伊马替尼是酪氨酸激酶抑制剂，其阻滞了癌蛋白Bcr-Abl和细胞表面受体酪氨酸激酶C-kit的活性，同时也是PDGFR激酶抑制剂[27,28]，伊马替尼被认为是治疗费城染色体阳性和(或)BCR/ABL融合基因阳性的慢性粒细胞白血病的最有效药物。60例慢性粒细胞白血病患者，行3次DA方案化疗后，疾病仍未完全缓解者，给予伊马替尼400～600 mg/d，结果显示进展期患者DA化疗总有效率为20%，该药治疗后总有效率为63.3%，慢性期患者行伊马替尼治疗后，总有效率86.7%[29]。另外，伊马替尼在临床前与临床研究中也表现出一定的抗胶质瘤作用[30]。伊马替尼主要副作用为血液毒性，其余不良反应较轻，患者耐受性好。

2.3.2 索拉非尼 索拉非尼是一种口服的多激酶抑制剂，主要作用于丝氨酸/苏氨酸和酪氨酸激酶受体，对肾癌和肝细胞癌均有效。索拉非尼既能直接抑制肿瘤细胞增殖，又能通过抑制血管新生达到肿瘤饥饿疗法的目的[31,32]。David等[33]在Ⅱ期临床研究中，对成人复发脑胶质瘤给予索菲拉尼联合治疗，中位无进展生存时间和总生存时间分别是6.4周和41.5周。索菲拉尼主要不良反应有手足综合征、高血压、腹泻、皮疹、乏力，化疗期间应密切监测患者不良反应发生情况。由于该药价格昂贵，限制了其在临床广泛应用。

2.4 中医中药 中药在我国有着悠久的历史，但在治疗肿瘤方面的研究起步较晚，近年才逐渐受到科研工作者的重视。

2.4.1 人参皂苷 人参皂苷Rg3是从中药人参中提取的单一成分的纯中药制剂, 通过该药物治疗的大鼠，VEGF表达明显下调，肿瘤细胞的增生明显受到抑制[34]。人参皂苷在体内的半衰期约为20 h，健康成年人的安全剂量为10～75 mg，可能会有一过性肝功能损害、白细胞降低等不良反应[35]。

2.4.2 姜黄素 姜黄素是从姜科植物姜黄中提取的多酚类物质, 对多种肿瘤均有抑制作用。体外培养条件下，高剂量的姜黄素能使胶质瘤细胞分裂停滞在S期和G2M期，并上调p53基因的表达[36]。目前，姜黄素制剂种类不多且口服吸收差，有待研发新型高效制剂。

2.4.3 黄连解毒汤 体外培养发现，随着黄连解毒汤浓度增加、培养时间的延长,C6细胞增殖抑制率逐渐增加，抑制作用呈剂量—效应和时间—效应关系[37]。

3 展望

血管生成的生理与病理生理学过程复杂而有规律，涉及多种细胞、多种体液因子的相互作用。科技手段的进步，如免疫组化、PCR等技术的应用，充分拓展了分子水平研究。肿瘤的生长牵涉多系统、多因素，因此针对血管生成的机制仍然需要进一步阐明。近几年来,脑胶质瘤在外科治疗、放疗、分子靶向治疗、中医中药治疗等取得良好的效果，大大提高了患者的生存率，尤其是抗血管生成药物作为一种非细胞毒性和靶向性优势的治疗方法，逐渐受到临床医师的重视。脑胶质瘤具有复杂的生物学行为，不能依靠单一的治疗措施，在选择合适分子靶向药物的同时，应联合多种生物治疗。个体化治疗逐渐成为治疗胶质瘤的发展方向，根据每位患者的细胞及分子生物学特征、体外敏感试验结果等资料制定出合理方案。可以预见，随着分子生物学的发展，会发现更多的治疗靶点，进而研发出更加有效的药物，最终治疗胶质瘤将会更加得心应手。

[1] Furnari FB,Fenton T,Bachoo RM,et al.Malignant astrocytic glioma: genetics, biology, and paths to treatment[J].Genes Dev,2007,21(21):2683-2710.

[2] Schwartzbaum JA,Fisher JL,Aldape KD,et al.Epidemiology and molecular pathology of glioma[J].Nat Clin Pract Neurol,2006,2(9):494-503.

[3] Onishi M,Ichikawa T,Kurozumi K,et al.Angiogenesis and invasion in glioma[J].Brain Tumor Pathol,2011,28(1):13-24.

[4] Brudno Y,Ennett-Shepard AB,Chen RR,et al.Enhancing microvascular formation and vessel maturation through temporal control over multiple pro-angiogenic and pro-maturation factors[J].Biomaterials,2013,34(36):9201-9209.

[5] Woolf AS.Angiopoietins:vascular growth factors looking for roles in glomeruli[J].Curr Opin Nephrol Hypertens,2010,19(1):20-25.

[6] Hands J,Abel P,Ashton K, et al.Investigating the rapid diagnosis of gliomas from serum samples using infrared spectroscopy and cytokine and angiogenesis factors[J].Anal Bioanal Chem, 2013,405(23):7347-7355.

[7] 张轶清,罗永红,何爱保,等.基质金属蛋白酶-2及其组织抑制因子表达失衡与卵巢上皮性肿瘤血管生成的关系[J].安徽医学,2007,28(2):88-90.

[8] Møller MN,Werther K,Nalla A,et al.Angiogenesis in vestibular schwannomas: expression of extracellular matrix factors MMP-2, MMP-9, and TIMP-1[J].The Laryngoscope,2010,120(4):657-662.

[9] Ferrara N,Davis-Smyth T.The biology of vascular endothelial growth factor[J].Endocr Rev,1997,18(1):4-25.

[10]Bulnes S,Bilbao J,Lafuente JV.Microvascular adaptive changes in experimental endogenous brain gliomas[J].Histol Histopathol,2009,24(6):693-706.

[11]Sandström M,Johansson M,Sandström J,et al.Expression of the proteolytic factors, tPA and uPA, PAI-1 and VEGF during malignant glioma progression[J]. Int J Dev Neurosci,1999,17(5-6):473-481.

[12]Petra K,Jiri E,Alice H,et al.Autocrine regulation of glioblastoma cell cycle progression, viability and radioresistance through the VEGF-VEGFR2 (KDR) interplay[J].Cell Cycle,2008,7(16):2553-2561.

[13]张雪鹏,孙影,张云鹏,等.贝伐单抗联合手术切除后光动力疗法治疗大鼠颅内胶质瘤的实验研究[J].中国现代医学杂志,2013,23(17):11-16.

[14]Kreisl TN,Weiting Z,Yazmin O,et al.A phase II trial of single-agent bevacizumab in patients with recurrent anaplastic glioma[J].Neuro-Oncol,2011,13(10):1143-1150.

[15]Aguilera D,Mazewski C,Fangusaro J,et al.Response to bevacizumab, irinotecan, and temozolomide in children with relapsed medulloblastoma: a multi-institutional experience[J].Childs Nerv Syst,2013,29(4):589-596.

[16]Khasraw M,Ameratunga M,Grommes C.Bevacizumab for the treatment of high-grade glioma: an update after Phase III trials[J]. Expert Opin Biol Ther,2014,14(5):729-740.

[17]Reardon DA,Egorin MJ,Desjardins A,et al.Phase I pharmacokinetic study of the vascular endothelial growth factor receptor tyrosine kinase inhibitor vatalanib (PTK787) plus imatinib and hydroxyurea for malignant glioma[J].Cancer,2009,115(10):2188-2198.

[18]Gupta P,Mulkey F,Hasserjian RP,et al.A phase II study of the oral VEGF receptor tyrosine kinase inhibitor vatalanib (PTK787/ZK222584) in myelodysplastic syndrome: cancer and Leukemia Group B study 10105 (Alliance)[J]. Invest New Drugs,2013,31(5):1311-1320.

[19]Bryan S,David R,Isabelle D,et al.Shark cartilage extract induces cytokines expression and release in endothelial cells and induces E-selectin, plasminogen and t-PA genes expression through an antioxidant-sensitive mechanism[J].Cytokine,2012,61(1):104-111.

[20]Simard B,Ratel D,Dupre I,et al.Shark cartilage extract induces cytokines expression and release in endothelial cells and induces E-selectin, plasminogen and t-PA genes expression through an antioxidant-sensitive mechanism[J].Cytokine,2013,61(1):104-111.

[21]Batist G,Patenaude F,Champagne P,et al.Neovastat (AE-941) in refractory renal cell carcinoma patients: report of a phase II trial with two dose levels[J].Ann Oncol,2002,13(8):1259-1263.

[22]Ciardiello F,Caputo R,Damiano V,et al.Antitumor effects of ZD6474, a small molecule vascular endothelial growth factor receptor tyrosine kinase inhibitor, with additional activity against epidermal growth factor receptor tyrosine kinase[J]. Clin Cancer Res,2003,9(4):1546-1556.

[23]李少华,涂国刚,黄惠明,等.基质金属蛋白酶抑制剂的研究进展[J].中国新药与临床杂志,2008,27(3):219-226.

[24]Nakabayashi H,Yawata T,Shimizu K,et al.Anti-invasive and antiangiogenic effects of MMI-166 on malignant glioma cells[J].BMC Cancer,2010,10(1):339.

[25]Andrea WG,Eric S,Debra A,et al.Anti-tumor effect of doxycycline on glioblastoma cells[J].Journal of Cancer Molecules,2007,3(5):147.

[26]Vanderveen N,Paran C,Krasinkiewicz J,et al.Effectiveness and preclinical safety profile of doxycycline to be used "off-label" to induce therapeutic transgene expression in a phase I clinical trial for glioma[J].Hum Gene Ther Clin Dev,2013,24(3):116-126.

[27]Hentschel J,Rubio I,Eberhart M,et al.BCR-ABL-and Ras-independent activation of Raf as a novel mechanism of Imatinib resistance in CML[J].Int J Oncol,2011,39(3):585-591.

[28]Stalker L,Pemberton J,Moorehead RA.Inhibition of proliferation and migration of luminal and claudin-low breast cancer cells by PDGFR inhibitors[J].Cancer Cell Int,2014,14(1):89.

[29]金美四,李淳娥,李雪梅.甲磺酸伊马替尼治疗慢性粒细胞白血病疗效观察[J].中国现代医药杂志,2014,16(4):40-42.

[30]Dong Y,Han Q,Zou Y,et al.Long-term exposure to imatinib reduced cancer stem cell ability through induction of cell differentiation via activation of MAPK signaling in glioblastoma cells[J].Mol Cell Biochem,2012,370(1-2):89-102.

[31]刘嘉琦,郑毅,杨阳,等.索拉菲尼对COC1DDP细胞增殖凋亡及血管形成影响的研究[J].中国肿瘤临床与康复,2011,8(6):508-510.

[32]汪磊,周佩军,徐达,等.索拉菲尼对人肾癌裸鼠移植肿瘤生长的抑制作用[J].上海交通大学学报(医学版),2013,33(6):776-781.

[33]Reardon DA,Vredenburgh JJ,Desjardins A,et al.Effect of CYP3A-inducing anti-epileptics on sorafenib exposure: results of a phase II study of sorafenib plus daily temozolomide in adults with recurrent glioblastoma.[J]. J Neurooncol,2010,101(1):57-66.

[34]辛颖,姜新,崔俊生,等.人参皂苷Rg3抑制B16黑色素瘤新生血管生成及其机制的探讨[J].中华肿瘤防治杂志,2010,17(8):590-593.

[35]梁伟雄,邓远辉,曾星.单次静滴人参皂苷-Rd注射液在中国健康志愿者的药代动力学及耐受性[J].中国临床药理学杂志,2009,25(2):116-119.

[36]蒋晓凡,刘恩渝,章翔.姜黄素对脑胶质瘤的抑制作用及其机制研究[J].现代肿瘤医学,2008,16(2):170-173.

[37]徐红昌,李军,杨梅,等.黄连解毒汤对胶质瘤C6细胞增殖的影响[J].山东医药,2011,51(46):28-29.

(2014-09-12 收稿 2014-12-16 修回)

230022 合肥 安徽医科大学第一附属医院放疗科

杨林，yanglin_ah@163.com

10.3969/j.issn.1000-0399.2015.03.041