肿瘤相关的血管拟态的研究进展

王 颖,陈思吉综述，郭素红审校

(吉林医药学院检验学院，吉林 吉林 132013)

肿瘤内部的血管为肿瘤组织的生长提供所需的营养物质，有助于癌症的发生、发展和转移。然而研究发现，血管生成并不是滋养肿瘤组织的唯一方式。癌症干细胞可分化为内皮细胞来支持细胞外基质的形成，最终诱导肿瘤相关的新生血管形成,这一过程被称为血管拟态(vasculogenic mimicry,VM)[1-2]。VM为肿瘤组织的血液供应提供了新通道[3]。

1 肿瘤微环境与肿瘤血管生成

肿瘤微环境是指肿瘤在发生、生长及转移的过程中所处的复杂环境，它不仅包括肿瘤细胞、免疫细胞、内皮细胞等多种细胞，而且包括由肿瘤细胞通过自分泌和旁分泌的方式，释放的为肿瘤生长和发展创造有利外部组织环境的细胞因子和肽类生长因子等可溶性物质[4]。肿瘤与肿瘤微环境之间既相互促进，又相互拮抗。它不仅为肿瘤的发生提供环境，而且其中存在的促血管生成因子和(或)血管生成抑制因子等和肿瘤血管生成有着密切的联系。

肿瘤血管生成是指肿瘤在快速生长的过程中为满足自身血供需要，在已有的毛细血管或毛细血管后静脉的基础上，形成新的血管的过程。肿瘤血管生成的方式主要与5种：①依赖于血管内皮生长因子的芽生式血管;②在已有血管管腔内形成大量跨血管组织微柱的套叠式血管;③由血管网包围的肿瘤细胞形成的马赛克血管[5];④由于肿瘤血管消退、肿瘤内部缺氧，而在肿瘤边缘形成的充塞式血管;⑤不依赖于血管内皮细胞的全新肿瘤微循环模式血管生成拟态[6]。其中血管生成拟态为肿瘤细胞的生长提供了新的血供模式，这也恰恰解释了为何单纯的抗血管生成类药物治疗肿瘤效果不佳的原因。

2 血管拟态的特性

1999年，Maniotis等在光镜下发现一些由肿瘤细胞围成的形态多种多样的管道，这种管道结构经过碘酸希夫反应染色呈阳性，管道中存在红细胞并经血管造影证实为血管样结构。但经光镜、透射电镜及血管内皮细胞组化检测，均未发现血管内皮细胞的存在[1]。研究表明，VM是一种与经典的肿瘤血管生成途径完全不同、不依赖机体内皮细胞的全新肿瘤微循环模式。迄今为止，免疫组化可以以CD31和 过碘酸希夫反应阳性染色模式作为标记物在肿瘤标本中对VM进行表征。VM的两种不同分型已被确定:1型，即管型，由肿瘤细胞围成的管道，无内皮细胞[2];2型，即图案样基质型，呈环状，包裹肿瘤细胞，由富含纤维连接蛋白、层黏连蛋白的基底膜组成[3]。VM在肿瘤发生的早期是一种支持肿瘤生长方式。血管生成和VM在肿瘤组织中协同作用[7]。在VM-血管生成联合时，VM作为功能微循环的一部分，从而促进肿瘤的侵袭和转移。

3 血管拟态形成的机制

3.1 肿瘤细胞自身方面

Seftor等研究发现黑色素瘤MUM-2细胞分化成MUM-2B细胞和MUM-2C细胞。MUM-2B细胞侵袭性高，可形成VM。MUM-2C细胞侵袭性低，几乎不能形成VM。通过基因分析发现，两种细胞之间存在210个基因表达不同，MUM-2B分子标志与多向分化的胚胎样的基因型相似[8]。由此可见，肿瘤细胞通过改变基因型去分化形成多向分化的胚胎干细胞表型，促进VM的形成。正是由于肿瘤细胞的这种去分化的能力反映出肿瘤细胞的可塑性，从而解释了为何肿瘤细胞在不依赖血管内皮细胞的情况下能形成一种全新的供血模式来滋养肿瘤的形成。

3.2 肿瘤微环境的影响

缺氧是肿瘤微循环中最常见的现象之一，肿瘤的迅速生长和血供不足都会导致肿瘤的微环境缺氧。缺氧的微环境能够提高肿瘤细胞的可塑性，促进VM的形成。此外，缺氧的微环境可以刺激缺氧诱导因子(hypoxia inducible factor,HIF)1α的表达，HIF-1α是主要的转录调控因子，它可以调控血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)的转录，VEGF能刺激上皮细胞激酶EphA2和血管上皮钙黏素的表达。血管内皮钙黏蛋白(vascular endothelial-cadherin,VE-cadherin)可以减少EphA2在细胞膜上的分布并促进其磷酸化，被激活的EphA2可以使局部黏着斑激酶(focal adhesion kinase,FAK)磷酸化，进一步激活细胞外信号调节激酶(ERK1/2)，最终激活磷脂酰肌醇-3激酶(phosphoinositide 3-kinase,PI3K)[9]。活化的EphA2也可直接激活PI3K信号通路。PI3K参与介导膜型-基质金属蛋白酶1(MT1-MMP/MMP-14)通路，从而激活基质金属蛋白酶(matrix metallo-proteinase,MMP)-2。在MT1-MMP和MMP-2的共同作用下，促进了层黏连蛋白(laminin 5γ25γ2,LN-5γ2)链裂解成5γ2和5γ2x片段,从而促进肿瘤的侵袭转移及VM的形成[10-11]。

3.3 血管拟态的分子调节机理

3.3.1血管内皮钙黏蛋白

VE-cadherin是一种黏着斑蛋白，正常在内皮细胞中特异性表达，介导细胞之间相互黏附，稳定内皮细胞的连接。VE-cadherin主要是激活EphA2。EphA2与相应的配体结合使其磷酸化，从而激活PI3K等下游信号通路，PI3K参与调节MMP-14,上调MMP-2的表达，导致LN-5γ2片段的裂解，最终促进VM的形成[11]。体外研究显示，当剔除 VE-cadherin 的基因或用其反义寡核苷酸抑制 VE-cadherin的表达，则可以抑制VM的形成[12]。此外，Hess等的实验也证实了去除VE-cadherin会影响VM的形成[13]。由此可见，VE-cadherin在VM的形成中具有重要的作用。

3.3.2磷脂酰肌醇-3激酶

PI3K是一种磷酸化的磷酸肌醇的脂类酶，与肿瘤的浸润、侵袭、转移以及血管生成有着密切的关系。PI3K信号通路参与细胞增殖分化和血管生成等过程。PI3K通过激活MT1-MMP前基因,使其转化成MT1-MMP,从而激活MMP-2前基因。在MT1-MMP和MMP-2的协调作用下，促使LN-5γ2链裂解成两种片段，裂解的片段可以沉积在细胞外基质中并有可能参与肿瘤的侵袭转移以及促进VM的形成[11]。Kadkol[14]等的实验中发现，在恶性黑色素瘤组织切片中，VM形成的区域内opn基因的表达明显增加。而opn基因可以促进肿瘤细胞的浸润、转移和血管生成。此外，激活后的PI3K也可以通过上调opn基因的表达形成VM[15]。这表明黑色素瘤中VM的形成和PI3K信号通路有关。

3.3.3基质金属蛋白酶

根据实验数据[16]表明，MMPs在多种因子或缺氧等微环境下高表达从而促进肿瘤的转移及诱导VM管道的形成。MMPs 家族蛋白酶主要有MMP-2、MMP-9以及 MT1-MMP参与VM的形成。MT1-MMP与MMP-2参与调节PI3K通路，促进LN-5γ2片段的裂解，导致VM管道结构的形成[17-18]。MMP-9通过表达成明胶酶 B来募集内皮干细胞为VM的形成创造条件[16]，并且通过降解和重塑细胞外基质，配合肿瘤细胞的可塑性，有助于VM的形成。在动物实验中[19]，通过应用沙利度胺有效抑制MMP-2、MMP-9的表达来抑制VM的形成。因此，MMPs有望成为肿瘤治疗的新靶点。

4 抗血管拟态潜在作用的药物

4.1 肿瘤细胞外基质重塑抑制剂

肿瘤细胞外基质重塑是VM形成过程中的重要环节,EphA2是一种广泛存在于人的组织细胞中的酪氨酸激酶受体，能够调节肿瘤细胞的生长、凋亡、迁移及血管生成[20]。研究表明，抑制蛋白酪氨酸酶活性或敲除 EphA2 基因均可抑制高侵袭性肿瘤中 VM 的产生。表明 EphA2具有调控VM生成的作用，认为其可通过一系列信号因子促进VM的形成，进而促进肿瘤的浸润，侵袭和转移。因此，EphA2可作为肿瘤治疗的重要分子靶标。Margaryan等[21]研究发现，通过siRNA技术沉默EphA2的表达，可以明显减少VM 的生成及肿瘤浸润、增殖[20]。

4.2 血管内皮生长因子抑制剂

VEGF可以促进血管生成，通过特异性作用于血管内皮细胞，来促进内皮细胞的增值和转移[22]。血管内皮生长因子抑制剂可有效抑制内皮细胞的增殖分化。贝伐单抗是一种抗肿瘤血管生成的人源化单克隆抗体[23]，可与VEGF-A 结合,减少VEGF与受体的结合来抑制血管的生长[24]。此外，血管内皮生长因子受体是一种酪氨酸激酶依赖性受体，只有与受体结合后，才能活化激酶来促进细胞的增殖。由此可见，降低受体活性可以限制血管生成。因此，可以通过使用酪氨酸激酶抑制剂降低激酶活性抑制内皮细胞的增殖分化影响VM的生成。

4.3 肿瘤侵袭相关蛋白酶抑制剂

肿瘤细胞在侵袭和转移过程中降解细胞外基质和基底膜需要依赖肿瘤细胞分泌的多种蛋白水解酶，可以穿透基底膜在组织间隙内扩散和转移[17]。其中MMPs是一种锌依赖内肽酶，其与VM的形成密切相关。研究表明，MMPs在正常组织中表达较低，而在细胞外基质重塑时表达较高。MMP-1、-2、-9、-14 可在拟态网络周围大量分泌。1980年Liotta[26]等率先发现MMP-2能降解各种细胞外基质蛋白，促进 VM 形成。进一步研究发现MMP-2抑制剂能阻滞 VM 管状结构的形成，进而阻断肿瘤侵袭和转移。因此，MMPs一直被视为肿瘤治疗的重要靶蛋白。现已研发的MMPs抑制剂包括：异羟肟酸盐类和非异羟肟酸盐类。但因其存在一定的毒副作用和不良反应，目前仍无法应用于临床治疗。

近年来，中医药在治疗各种癌症方面也取得了一定进展。盐酸石蒜碱通过抑制VE-Cad表达，阻止管道的形成[25]。去氢厄弗酚通过下调MMP-2显著抑制VM的形成[26]。其中药成分如葡萄籽花青素、异黄腐醇、人参皂苷Rg3、去甲斑蝥素、巴黎多叶醇和姜黄素，都已被证实具有良好的抗肿瘤作用。

综上所述，VM在促进肿瘤的侵袭和转移中起着至关重要的作用,且与患者的不良预后有关。针对VM的治疗策略的研究仍需进一步探索,要在分子水平上阐明VM在肿瘤进展中的作用，为肿瘤治疗提供新思路、新方法、新策略。