VEGF、ILK、CD151在肿瘤血管生成及胶质瘤中的研究进展

石凤云，佟建洲

（1.承德医学院病理学教研室，河北承德 067000；2.保定市第一中心医院）

VEGF、ILK、CD151在肿瘤血管生成及胶质瘤中的研究进展

石凤云1，佟建洲2

（1.承德医学院病理学教研室，河北承德 067000；2.保定市第一中心医院）

胶质瘤；VEGF；ILK；CD151；血管生成

人脑胶质瘤是起源于中枢神经系统上皮细胞最常见的恶性肿瘤，胶质瘤是一种高度血管化的肿瘤，新血管生成在胶质瘤生长、浸润过程中起重要作用。 Folkman[1]于1971年提出的“肿瘤血管新生理论”认为，当肿瘤直径大于2.0mm时，为保持其自身快速增殖，实体肿瘤内必须有新生血管为肿瘤生长提供营养和转移途径。因此，恶性肿瘤生长、浸润与转移的前提之一即是诱导新生血管生成，抑制肿瘤血管生成的研究也是当前的研究热点之一。众多研究表明，血管内皮生长因子(VEGF)[2]、整合素连接激酶（ILK）[3]及CD151[4]均能促进肿瘤血管生成，本综述旨在分析三者在肿瘤血管生成和胶质瘤中的研究进展。

1 VEGF

1.1 VEGF的发现 1983年,Senger等[5]从豚鼠癌性腹水和肿瘤细胞培养介质中分离出一种蛋白因子，可以诱导血清蛋白由血管渗漏而不引起血管内皮细胞损伤，称为血管通透性因子(vascular permeability factor,VPF)，该因子通过作用于血管内皮细胞，在活体内促进内皮细胞增殖与迁移，从而诱导血管生长及血管网形成，新生血管的血管壁薄，通透性较高，因此又称为VEGF。

1.2 VEGF的结构 VEGF基因在人体内定位于染色体6p21.3，该基因全长约28Kb，由8个外显子与7个内含子交替剪接构成[6]。VEGF是一种具有生物学活性的糖蛋白，拥有8个半胱氨酸残基的同源二聚体序列，相对分子量为34-46KD。VEGF是血小板衍生因子（platelet derived growth factor, PDGF）家族的成员，目前已发现VEGF家族成员有7个，包括VEGF-A、B、C、D、E、F和胎盘生长因子[7]。其中VEGF-A在组织中含量最丰富，功能作用最强，文献中的VEGF多指VEGF-A。由于VEGF mRNA剪接方式不同，形成了6种异型体：VEGF121、145、165、183、189和206，其中VEGF165是最主要的同分异构体。

1.3 VEGF促血管生成的作用机制 VEGF主要通过与血管内皮细胞上fms样酪氨酸激酶受体及胎-肝激酶-1/含激酶插入区受体结合后发挥作用[8]。VEGF与其受体特异性结合后，可引起受体二聚化，使胞内激酶区构象发生改变，进而使激酶具有活性，活性激酶催化底物蛋白磷酸化，最终通过信号传导分子的级联反应，促使血管内皮细胞内信号传导，其后产生的一系列生物学效应能够增加细胞有丝分裂，促进血管内皮细胞移动和变形，提高血管通透性，促使微血管新生，最终形成新的肿瘤供血血管网。VEGF还可通过使肿瘤内的血管弯曲，促使内皮细胞间空隙变大，导致血管通透性增强，因而更易于肿瘤细胞获取营养物质，也更有利于肿瘤细胞发生血行转移[9]。此外，肿瘤细胞也可以通过合成、分泌VEGF，再反过来促进肿瘤血管的生长。

1.4 VEGF与胶质瘤 采用免疫组化法检测发现，VEGF蛋白在人脑胶质瘤组织中呈高表达，主要定位在胶质瘤细胞的细胞质，部分在血管内皮细胞表达，VEGF在胶质瘤中的阳性表达率随胶质瘤组织恶性程度的增高而增高，并且与胶质瘤的微血管密度呈正相关[10]。目前，在胶质瘤中，VEGF与缺氧诱导因子1 α(HIF-1α)[11]、基质金属蛋白酶-9及p53[12]等多种因子表达的相关性已有研究，众因子共同促进胶质瘤血管的生成，进而促进胶质瘤的生长、浸润与转移。

2 ILK

2.1 ILK的发现 1996年，Hannigan等[13]通过运用酵母菌双杂合筛选系统，以整合素β1亚基的胞浆结构域为诱饵，在哺乳动物上皮细胞和肿瘤细胞的溶解物中发现了一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶ILK，该激酶作为一种整合素和生长因子信号传导通路的交集性结构蛋白，参与了整合素介导的多种信号传导通路，从而在肿瘤的生长、浸润和转移等过程中起重要作用。

2.2 ILK的结构 ILK基因在人体内定位于染色体11p15.5-p15.4，基因全长约1.8Kb。ILK包含3个结构域：N端、磷脂酰肌醇结合结构域（PH结构域）、C端。N端由第33至164位氨基酸组成，包括4个锚蛋白重复序列，主要作用是将ILK连接到PINCH蛋白，从而连接到生长因子受体上[14]。PH结构域由第180至212位氨基酸组成，是指N端靠近激酶结构域的部位，PH结构域与磷酸肌醇3磷酸（PIP3）结合后激活ILK，活化后可发挥其在整合素和生长因子信号传导过程中的中心性结构蛋白作用。C端由第186至451位氨基酸组成，是激酶催化结构域及ILK的活性中心，可通过对下游的效应蛋白进行磷酸化，实现对细胞基因转录的调控；还可与整合素β1和β3的胞内区域接触，将胞内信号传递到胞外，调整整合素与细胞外基质（ECM）的亲和力。

2.3 ILK促血管生成的作用机制 ILK通过参与整合素和

生长因子信号传导发挥促血管生成作用。整合素是一种由α和β两种亚基构成的跨膜的二聚体蛋白，通过与ECM结合引起级联反应，实现细胞内外的信号转导。整合素具有两种存在状态：潜伏型和激活型，在潜伏型时，α亚基和β亚基紧密结合，掩蔽激活位点。ILK与整合素的β亚基直接结合可磷酸化整合素，使其由潜伏状态转换为激活状态，进而调整整合素与ECM的亲和力。整合素与ECM结合，可使磷脂酰肌醇-3激酶（PI3K）活化，活化的PI3K主要磷酸化PI(4)P1和PI(4,5)P2,生成PI(3,4)P2和PI(3,4,5)P3。PIP3与ILK的PH结构域结合后可活化ILK，活化的ILK具有磷酸化细胞内多种底物的作用，参与信号传导，在血管生成过程中发挥作用[14]。此外，在低氧环境中，ILK活性增高，高活性的ILK可通过磷酸化激活蛋白激酶B再进一步磷酸化，并激活雷帕霉素靶蛋白，进而增强HIF-1α的稳定性和活性，最终促进VEGF的表达，导致细胞迁移及血管形成。同时，VEGF与邻近内皮细胞上的受体结合，通过正反馈激活ILK，进而调节下游效应子促进肿瘤血管形成[15]。

2.4 ILK与胶质瘤 ILK蛋白在胶质瘤组织中高表达，定

位于胶质瘤细胞的细胞膜和（或）细胞质,与胶质瘤恶性程度呈正相关关系[15]。Dimpy等[16]发现，ILK抑制剂可明显抑胶质瘤细胞的浸润和肿瘤组织的血管生成，表明ILK蛋白在胶质瘤血管生成中起重要作用。

3 CD151

3.1 CD151的发现 1991年，Ashman等[17]在血小板表面发现一种蛋白，活化后可导致血小板聚集，被称为血小板内皮细胞四跨膜蛋白抗原3（PETA3）。其cDNA后，分别在巨核母细胞白血病细胞系及成人T淋巴白血病细胞中被分离出来，通过计算机辅助比较分析，确认其属于四跨膜蛋白家族(TM4SF)。最终在“第六次人白细胞分化抗原会议”上正式统一命名为CD151。 3.2 CD151的结构 CD151基因在人定位于染色体11p15.5，基因全长约1443Kb。作为TM4SF家族的成员，其氨基酸有25%-30%与其它成员相同。TM4SF家族的特征结构是：由4个疏水性的跨膜区、一大一小两个细胞外环和两个短的细胞内尾端构成[18]。4个疏水性的跨膜区中有3个位于N端，1个位于C端，每区所含氨基酸数均大于22个，此长度足以支持其跨越脂质双分子层。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ疏水区之间有短的亲水区相间隔，而Ⅲ、Ⅳ疏水区之间有1个大的亲水序列位于胞外，构成了胞外的两个外环。CD151编码的蛋白质在N端有16个位于胞内的亲水残基，在C端有7个。

3.3 CD151促血管生成的作用机制 CD151是与整合素关系最为密切的TM4SF成员[4]。CD151通过其细胞外大环特异性位点与多种整合素亚基特异性结合，整合素活化后与细胞膜上的蛋白分子结合，形成整合素-CD151-蛋白激酶C复合体，再以复合体模式介导信号由细胞外向细胞内的传导，从而将整合素和其它成员与胞内磷酸化及去磷酸化过程连接起来，进而启动内皮细胞的黏附、迁移及新血管的形成。CD151还可通过上调PI3K的表达，实现促进血管内皮细胞增殖的作用，通过PI3K的磷酸化作用，激活下游信号通路，参与促进血管的新生[19]。CD151还可能通过与整合素亚基结合，参与HIF-1α的激活，导致VEGF生成增加，使血管通透性增强，并促进肿瘤血管新生[20]。王丽等[21]研究证明，CD151在体内具有明确的促血管生成作用，局部高表达CD151基因能够提高缺血组织的血管再生能力，并且有利于肿瘤血管新生及肿瘤组织的侵袭。

3.4 CD151与胶质瘤 关于CD151在胶质瘤中的研究，Malla等[22]首次应用免疫组化法检测CD151在胶质瘤中的表达，发现CD151和整合素复合体介导信号传导可促进胶质瘤细胞的侵袭和转移。目前，CD151在胶质瘤中的研究较少，仍需大量相关实验研究。

4 展望

人脑胶质瘤发病率占神经系统肿瘤的50%以上，严重危害人类健康，经手术、放化疗等综合治疗后，效果并不理想，致残率及复发率较高。因此，通过抑制、阻断肿瘤血管生成相关因子的表达和作用来抑制胶质瘤血管生成，是目前分子水平治疗研究的热点。在抑制肿瘤血管新生的研究中，单纯针对VEGF通路的治疗并不是非常有效，说明还有其它因子和通路参与了血管新生。ILK和CD151均在肿瘤血管生成中起重要作用，且均可通过与整合素作用而促进肿瘤血管生成，且二者具有促进VEGF的作用。因此提示，三者可能通过促进胶质瘤肿瘤血管的生成，共同促进了胶质瘤的生长和浸润。除此之外，三者在胶质瘤发生、发展的其它过程中（如侵袭、转移等）亦发挥着重要的作用。因此， 通过联合抑制VEGF、ILK及CD151的表达或作用来抑制胶质瘤的发生、发展，或将成为胶质瘤治疗的潜在靶点。

[1]Folkman J.Tumor angiogenesis:therapeutic implications[J].N En gl J Med,1971,285(21):1182-1186.

[2]李晓光,李宁毅,刘太生,等.VEGF表达在口腔癌中的意义[J].上海口腔医学,2003,12(2):123-126.

[3]Hannigan G,Troussard AA,Dedhar S.Integrin-linked kinase:a cancer therapeutic target unique among its ILK[J].Nat Rev Cancer,2005, 5(1):51-63.

[4]Lan RF, Liu ZX, Song YE, et al. Effects of CD151 on migration of human tongue squamous carcinoma cell line Tca8113[J].Ai Zheng,2005,24(3):262-267.

[5]Senger DR,Galli SJ,Dvorak AM,et al.Tumor cells secrete a vascular permeability factor that promotes accumulation of ascites fl uid[J].Science,1983,219(4587):983-985.

[6]Gasparini G,Toi M,Biganzoli E,et al.Thrombospondin-1 and -2 in node-negative breast cancer: correlation with angiogenic factors, p53,cathepsin D,hormone receptors and prognosis[J]. Oncology, 2001,60(1):72-80.

[7]Bian XW,Du LL,Shi JQ,et al.Correlation of bFGF,FGFR and VEGF expression with vascularity and malignancy of human astrocytomas[J].Analyt Quant Cytol Histol,2000,22(3):267-274.

[8]Fan TP.Angiosuppressive therapy for cancer[J].Trends Pharmacol Sci,1994,15(2):33-36.

[9]徐伟.血管内皮生长因子在消化系统肿瘤中的研究进展[J].医学研究生学报,2009,22(10):1084-1087.

[10]李永利，杨立庄.血管内皮细胞特异性生长因子与胶质瘤血管生成[J]．中华神经外科疾病研究杂志,2005,4(1):93-94.

[11]饶娅敏,陈同钰.HIF-1α、COX-2、VEGF与胶质瘤[J].现代肿瘤医学,2006,16(2):145-147.

[12]王俊,袁志诚,施洋.p53,Ki67,VEGF和MMP-9在胶质瘤中的表达及意义[J].江苏大学学报(医学版),2007,17(3):228-231.

[13]Hannigan GE,Leung-Hagesteijn C,Fitz-Gibbon L,et al.Regulation of cell adhesion and anchorage-dependent growth by a new beta 1-integrin-linked protein kinase[J].Nature,1996, 379(6560):91-96.

[14]杜菲,黄常志.整合素相关激酶(ILK)研究进展[J].国外医学-分子生物学分册,2001,23(3):142-145.

[15]王小强,张建生,霍龙伟,等.ILK与PKB在人脑胶质瘤组织中的表达及临床意义[J].中华神经外科疾病研究杂志,2010,9(1): 19-22.

[16]Koul D,Shen R,Bergh S,et al.Targeting integrin linked-kinase inhibits Akt signaling pathways and decreases tumor progression of human glioblastoma[J].Mol Cancer Ther,2005,4(11):1681-1688.

[17]Ashman LK,Aylett GW,Mehrabani PA,et al.Berndt MC:The murine mono-clonal antibody,14A2.Hl, identi fi es a novel platelet surface antigen[J].Br J Haematol,1991,79(2):263-270．

[18]Ashman LK．CD151[J].J Biol Regul Homeost Agents,2002,16(3): 223-226．

[19]Shi GM,Ke AW,Zhou J,et al.CD151 modulates expression of matrix metalloproteinase 9 and promotes neoangiogenesis and progression of hepatocellular carcinoma[J].Hepatology,2010, 52(1):183-196.

[20]Chung J,Mercurio AM.Contributions of the alpha6 integris to breast carcinoma survival and progression[J].Mol Cells,2004,17(2):203-209.

[21]王丽,杨军,刘正湘,等.CD151对大鼠心肌梗死后血管新生及心功能的影响[J].中华心血管杂志,2006,34(2):159-163.

[22]Rao Malla R,Gopinath S,Alapati K,et al.Knockdown of cathepsin B and uPAR inhibits CD151 and α3β1 integrin-mediated cell adhesion and invasion in glioma[J].Mol Carcinog,2013,52(10): 777-790.

R739.41

A

1004-6879（2017）05-0422-03

2016-12-02）