血管生成素样蛋白在肿瘤中作用的研究进展

鲍 一 王林辉

实体肿瘤在生长过程中会诱导新生微血管生成并建立肿瘤血循环，其中血管生成素(angiopoietins)起重要作用。近来研究发现，血管生成素样蛋白家族(angiopoietin-like proteins，ANGPTLs)是与血管生成素有着高度同源性的蛋白，其在肿瘤的发生、发展过程中起重要作用，但其作用机制与血管生成素有着较大不同。本文概述了ANGPTLs在肿瘤中作用的研究进展。

1 概 述

ANGPTLs家族是一类分泌型蛋白，由8个成员组成，命名为ANGPTLs 1～8。其与血管生成素在结构上有着很大的相似之处，都由两个特征性的结构域组成，即位于蛋白质氨基(N)端的卷曲螺旋结构域(coiled-coil domain, CCD)和位于蛋白质羧基(C)端的纤维蛋白原样结构域(fibrinogen-like domain, FLD)。其中仅ANGPTL8无C端结构域。

虽然ANGPTLs和血管生成素在结构上相似处较多[1]，但发挥作用的途径却有着很大的不同。血管生成素更多地通过作用于Tie(tyrosine kinase with immunoglobulin-like and EGF-like domains)1和Tie 2受体发挥作用[2]，而ANGPTLs不与Tie1或Tie2受体结合[3-4]。虽然ANGPTLs不与血管生成素的受体结合，但其家族的大多数成员却能够影响血管的形成。近期研究[5]发现了部分ANGPTLs的受体——白细胞免疫球蛋白样受体(leukocyte immunoglogulin-like receptor, LILR)，其与ANGPTLsN端的CCD和LILRs结合导致了肿瘤细胞干细胞特性的增强，在肿瘤的发生、发展过程中起到重要作用。

2 ANGPTLs在肿瘤发生、发展中的作用与机制

近年来的研究发现，ANGPTLs通过调控肿瘤的血管生成、炎性反应、干细胞特性、上皮间质化转换等途径影响肿瘤的发生、发展。

2.1 ANGPTL1 ANGPTL1是ANGPTLs家族的第1个成员，可以抑制内皮细胞的增殖、迁移和黏附[6]，抑制血管的生成[7]。研究[8]发现，多种肿瘤中ANGPTL1表达量降低，如肾癌、肺癌、前列腺癌、膀胱癌和甲状腺癌。ANGPTL1在乳腺癌和黑素瘤细胞中的过表达可以明显抑制肿瘤的生长。研究[9-10]发现ANGPTL1可能通过参与整合素α1β1、微小核糖核酸630(miRNA-630)和snail家族转录抑制子2通路增强细胞间质上皮化转换(mesenchymal-to-epithelial transition, MET)，保持上皮形态。近期对肝癌的研究[11]结果提示，ANGPTL1可以抑制肿瘤细胞的干细胞特性，降低肝癌对索拉非尼的耐药性。

2.2 ANGPTL2 与ANGPTL1相反，ANGPTL2是一种促癌因子。食管癌、胃癌和结肠癌患者血清中的循环ANGPTL2可以作为早期诊断的指标，较高水平的ANGPTL2意味着罹患肿瘤的风险较大[12-13]。ANGPTL2水平能够区分出血清CEA正常的结肠癌患者和对照组人群(AUC>0.8)[12]。

从机制上来说，ANGPTL2是一个炎性反应促进因子，可以促进NF-κB的核转位、IL-6的表达和分泌、炎性反应，调节肿瘤微环境。另外，缺氧状态可以诱导生成ANGPTL2，进而促进血管内皮细胞的迁移和血管的生成。有研究[14-16]认为，ANGPTL2与多种受体，如整合素α5β1、Toll样受体4(toll-like receptor 4, TLR4)、LILR亚家族B成员2(LILRB2)相结合，可促进血管形成。也有研究[17]认为，ANGPTL1与ANGPTL2间相互作用，并且与某种未知的受体结合，共同调控血管的生成。ANGPTL2也直接促进肿瘤细胞的增殖、迁移和侵袭，这在对食管癌、胃癌等多种肿瘤的研究中得到了证实[18]。

2.3 ANGPTL3 对ANGPTL3报道集中在其调控脂代谢的功能上，而对肿瘤的作用研究较少。目前仅有的几个研究都倾向于认为ANGPTL3促进了肿瘤的发展，如ANGPTL3在口腔鳞状细胞癌的癌组织中表达量高于癌旁组织，并且ANGPTL3高表达、TNM分期的恶性程度高与患者的总体生存率低呈正相关。而在细胞和动物模型中，敲低ANGTPL3可以造成细胞G1期阻滞从而抑制细胞增殖[19]。在肝癌细胞中，ANGPTL3通过下调p38丝裂原激活蛋白激酶(p38MAPK)和基质金属蛋白酶9(MMP9)的活性抑制细胞的增殖和侵袭能力[20]。此外，ANGPTL3的C端FLD结合整合素α5β3促进内皮细胞的迁移并促进血管的形成[21]。然而，在针对肾癌靶向治疗耐药的研究中发现，ANGPTL3的高表达促进肿瘤细胞对索拉非尼的敏感性增高，预示着较好的治疗效果。

2.4 ANGPTL4 ANGPTL4是ANGPTLs家族中被研究得较多的成员，其在血管形成、炎性反应发生、能量代谢、内皮细胞黏附、肿瘤的进展等多种病理生理学过程中都起到作用[22]。如此丰富的功能源于其复杂的蛋白结构。ANGPTL4在翻译后被蛋白水解酶水解，形成nANGPTL4和cANGPTL4的2个多肽结构[23]，并且功能互相独立，其中nANGPTL4主要与脂代谢相关，而cANGPTL4则与肿瘤的进展相关。正是由于这种复杂的翻译后调控，导致目前对于ANGPTL4的研究结果往往并不一致。有研究[24]认为，肿瘤来源的ANGPTL4在体外可以抑制人脐静脉上皮细胞的增殖和小管形成。也有研究[25]认为，ANGPTL4是一个独立于血管内皮生长因子(VEGF)的促血管生成因子。在口腔癌、结肠癌中ANGPTL4的表达提示预后较差，而在黑素瘤和肺癌中又能抑制肿瘤的生长和转移。

有观点认为造成这种矛盾的原因在于ANGPTL4的水解与否。全长的ANGPTL4、cANGPTL4和nANGPTL4在肿瘤中分别具有不同的功能和作用，这些功能目前尚未被完全研究清楚。虽然，由于ANGPTL4水解片段的不同作用导致对其功能的研究结论不一，ANGPTL4仍然有望成为早期诊断肿瘤、判断预后的标志物和肿瘤治疗的新靶点。

2.5 ANGPTL5 与ANGPTL3、ANGPTL4一样，ANGPTL5也在脂肪代谢中起到重要作用。而其在肿瘤中作用的研究较少。有研究[26]发现，其在非小细胞肺癌中的高表达会导致细胞的低分化，预示着较差的预后。其是否在肿瘤的发生、发展中发挥作用需要进一步研究。

2.6 ANGPTL6 ANGPTL6是一个促癌因子，ANGPTL6过表达可以促进神经胶质瘤的增殖和去分化[27]。肝脏中的ANGPTL6与肿瘤中的整合素和上皮钙黏素相互作用导致了结肠癌在肝脏中定植，而抑制ANGPTL6与其受体之间的结合可以减少结肠癌的肝转移[28]。此外，ANGPTL6可以促进血管的生成，通过与整合素受体结合激活细胞外调节蛋白激酶(ERK)1/2和内皮型一氧化氮合酶(eNOS)系统促进内皮细胞的增殖和迁移能力[2]。ANGPTL6过表达可以促进皮肤血管生成和组织的修复[29]。

2.7 ANGPTL7 ANGPTL7也被称作角膜衍生转录物6(cornea-derived transcript 6, CDT6)，最初在人类的角膜中被发现。研究[30]发现其在青光眼房水中过表达，可能参与调节眼内压和青光眼的发病机制。ANGPTL7在肿瘤中的研究较少，目前比较确定的是其具有促进血管内皮分化、增殖、运动等的作用，进而促血管生成[31]。除此之外，ANGPTL7还是Wnt/β-联蛋白(catenin)信号通路的作用靶点，在结肠癌、乳腺癌和子宫内膜癌中表达量升高。在结肠癌肝转移的组织中，ANGPTL7也被检测到高表达。这些研究结果说明ANGPTL7是一个促癌因子，可以促血管生成。

2.8 ANGPTL8 ANGPTL8是家族中一个比较特殊的成员，主要由肝脏分泌，没有纤维蛋白原样结构、糖基化位点和氨基酸之间的二硫键。ANGPTL8最初被认为是一个肿瘤相关抗原[32]，然而之后的研究却发现其与脂肪代谢相关。ANGPTL8和ANGPTL3的N端相结合，促进ANGPTL3的水解和分泌，通过增强ANGPTL3的功能提高血清中的TG和脂肪酸水平[33]。而其在肿瘤中的作用目前尚无报道。

8种ANGPTLs与肿瘤相关的研究结果见表1。

表1 ANGPTLs在肿瘤中的作用和机制

3 ANGPTLs与肿瘤相关的临床应用

总体来说，ANGPTLs在肿瘤中的研究数据较少，尤其是ANGPTL3、5、6、7、8。目前作用较为明确的是ANGPTL1和ANGPTL2。ANGPTL1是抑癌因子，而ANGPTL2是促癌因子，两者可能存在相互调控的作用。虽然已有大量针对ANGPTL4的研究，然而其在肿瘤中的作用尚有争议，这也限制了其应用。目前看来，ANGPTL1和ANGPTL2有望成为新型的肿瘤标志物和治疗靶点，而ANGPTL4需要理清其完整结构和2个水解产物之间的关系，可有广阔的应用前景。ANGPTL3由于其对调节脂代谢的巨大作用，已有研究将治疗代谢性疾病的药物用于拮抗其作用，目前正在进行Ⅰ期和Ⅱ期临床试验。这些药物能否运用于肿瘤治疗需要进一步明确ANGPTL3在肿瘤中的作用。

综上所述，未来的研究需要进一步检测ANGPTLs家族成员在各种肿瘤患者的外周血、肿瘤组织、癌旁组织中的表达量，以及各个成员对肿瘤生长和转移能力的影响，才能研发相应的诊断、判断预后的标志物和治疗药物。