Ang-Tie2通路与血管生成关系的研究进展

聂 雄，费 伟,△，周 昊，李明芳，高明玉

(1.川北医学院口腔医学院, 四川南充637000；2.四川省医学科学院 四川省人民医院口腔科，四川成都610072)

受体酪氨酸激酶是最大的一类酶联受体，它既是酶，也是受体，能与配体结合后将其靶蛋白的酪氨酸残基磷酸化。其主要类型有50多种，其中，Tie2作为酪氨酸激酶受体家族中的一员，最初发现是在1992年由Ziegler等[1]从人胎盘中克隆出来；血管生成素(Angiopoietin，Ang)是一族分泌型的促血管生成因子，参与血管的生长发育、重塑；Ang是Tie2的配体，能与Tie2结合，Ang/Tie2信号是近年来发现的除血管内皮生长因子(Vascular endothelial growth factor,VEGF)以外的一种新的血管生成通路，在调节血管生成、发育的中发挥重要作用。研究表明它不仅参与正常生理血管的形成、与病理状态下如炎症、创伤、肿瘤等的血管生成都有着密不可分的关系；是成人血管稳态的关键调节因子。本文将对Ang/Tie2的结构、功能以及在炎症、创伤、肿瘤等血管生成中的作用展开综述。

1 Ang/Tie2的结构及生物学功能

Tie2是一种酪氨酸激酶受体,其基因位于9P21染色体上，共编码约1124 个氨基酸，其结构分为胞外区，跨膜结构域及胞内区，其中胞外结构域包含3个免疫球蛋白(Ig1～Ig3)、3个表皮生长因子(EGF1-EGF3)序列和3个纤维连接蛋白III型序列，它们彼此之间紧密折叠形成一个球状结构；胞内区含有1个酪氨酸激酶活性结构域及1个羧基末端结构[2]。Tie2最早发现特异性地表达于血管内皮细胞表面，随着学者不断研究发现在单核巨噬细胞、造血祖细胞等均有所表达。

Ang是一个生长因子家族，在调节和维持血管和淋巴管生长成熟中起关键作用；其结构主要由三部分组成，包括蛋白信号肽、螺旋结构域以及纤维蛋白原样结构；Ang是Tie2的配体，与Tie2结合，包括4种类型:Ang1、Ang2、Ang3、Ang4[3]；Ang1基因位于8q22～q23染色体上，包含498个氨基酸；是Tie2的激动剂，与Tie2结合后能激活并诱导其磷酸化，能维持内皮细胞粘附、迁移，从而促进血管成熟、维持血管稳定及完整性。Ang2基因位于8p23染色体上，包含496个氨基酸，最初是作为 Ang-1 的天然拮抗剂，用于抑制Ang1诱导的Tie2磷酸化，促进血管重塑。而后发现Ang2也可充当激动剂与Tie2结合，Ang2的这种相反作用可能是依赖环境变化而决定的。两者存在60%相似性；并且两者与Tie2结合的亲和力也接近，都处于较高水平[4],目前，Ang功能的研究以Ang1、Ang2为主。关于Ang3 和 Ang4的功能，还有待后续学者的发现。

2 Ang/Tie2信号通路的作用

2.1 Ang/Tie2在胚胎发育中的作用Ang/Tie2对胚胎发育中的血管生成至关重要，Tie2缺陷小鼠多在胚胎发育10.5天(E10.5)和E12.5之间死亡。这些缺陷小鼠的血管发育多处于早期阶段，神经血管丛无法继续发育达到重塑或成熟[5]。Ang1缺陷的小鼠与Tie2缺陷小鼠的胚胎表型相似，Ang1/Tie2信号的缺乏将会促使心脏发育的早期退化，导致心房形态的严重破坏[6]。Ang2作为Tie2受体的激动或拮抗配体，这依赖于环境因素，Ang2缺陷小鼠的表型相对而言更为复杂，刚出生的小鼠生长相对正常，随着生长发育，它们会表现出不同程度的水肿和乳糜腹水；许多小鼠在出生后2周出现死亡；当Ang2过表达时又会导致胚胎致死，与Ang1或Tie2缺失的功能相似[5]。

2.2 Ang/Tie2在创伤中的作用研究表明，在创伤性脑损伤的患者中，内皮细胞上Ang/Tie2信号处于失衡状态，当提高Ang1表达水平，激活Ang1/Tie2信号通路时，对创伤性脑损伤的恢复起着保护作用[7]。此外，Wu 等[8]研究了头颈部手术损伤后红细胞中Ang/Tie2信号通路的作用，结果发现手术创伤会触发促血管生成因子的释放，红细胞膜中Ang/Tie2信号通路发生改变，Ang1表达下降，Ang2和VEGF水平升高。这提示Ang/Tie2信号通路在红细胞调节手术创伤诱导血管生成过程中发挥着重要作用。

2.3 Ang/Tie2在炎症中的作用内皮细胞损伤导致血管渗漏是脓毒症一种常见的发病机制，在严重脓毒症感染早期，Ang2是一个有效的预测因子，过表达Ang1，降低Ang2的表达，与内皮细胞功能改善有关，可减少脂多糖诱导的内皮粘附分子的表达，进而减轻白细胞浸润，增强其抗炎和抗渗透作用，并提高了其生存期。即Ang2水平或Ang2/Ang1比值可预测脓毒症患者的死亡率[9]。并且脓毒症合并弥散性凝血患者，激活Tie2后可减轻血栓形成[10]。这些可能都是由于炎症刺激、内皮功能发生障碍、Ang/Tie2信号改变导致微血管渗漏有关。因此，保护内皮细胞的完整性被认为是减轻脓毒症一种方法。

2.4 Ang/Tie2在心血管疾病中的作用心脑血管发生重塑往往是心脑血管疾病的前兆。而Ang/Tie2信号通路能通过调节血管生成、重塑，在心脑血管疾病中发挥作用，大量研究发现，多数心血管疾病如冠状动脉粥样硬化、急性心肌梗死等患者中都可发现Ang2水平升高，心肌细胞缺血、血管内皮破坏造成相应心血管疾病[11]；因此，Ang2已被报道作为心血管疾病中的生物标志物。此外，Ang1/Tie2信号能够抑制脑血管通透性，促进血管的再生和重塑，同时它能抑制因脑卒中导致的神经细胞损伤，促进微血管及神经元的形成，从而改善脑卒中，为其治疗提供一种新思路[12]。

2.5 Ang/Tie2在眼部疾病中的作用血管渗漏是视网膜、脉络膜等部位相关眼病的特征之一，当Ang/Tie2信号发生失衡时，可导致眼部血管发育异常，内皮功能紊乱，血管渗漏，引起相关眼病。研究发现，糖尿病视网膜病变的患者，玻璃体中Ang2和VEGF水平升高，Ang2和VEGF共同表达能促进新生血管形成，敲除Ang2、VEGF可以减少视网膜周细胞破坏缺失，减轻血管屏障破坏，防止血管渗漏。进而减轻视网膜病变[13];这说明Ang/Tie2、VEGF等信号通路的水平变化可作为靶向治疗视网膜等疾病的一种新方法。

2.6 Ang/Tie2在肿瘤中的作用肿瘤的新生血管生成是肿瘤发展的一个关键因素，在癌症早期阶段，可以观察到血管形成较为缓慢，此时肿瘤处在一种休眠状态，当肿瘤继续发展，血管形成活跃，肿瘤细胞可分泌促血管生成因子，当促血管生成因子信号占主导地位时，就会诱导血管形成，这一过程被称为“血管生成开关”。即血管生成开关是肿瘤血管化的启动标志[14]。血管生成开关能使肿瘤从休眠状态中活跃，当肿瘤血管化启动时就会形成异常血管网络，导致肿瘤灌注受损，造成一种缺氧微环境，可促进肿瘤细胞侵袭性更强，同时可妨碍免疫细胞对肿瘤细胞杀伤作用，进一步促进肿瘤的发生。

近年来，Ang/Tie2被发现信号调节肿瘤血管生成的一条重要通路，对肿瘤细胞血管生成、侵袭、转移等有着至关重要的作用。与乳腺癌、肺癌、直肠癌、黑色素瘤、口腔癌等肿瘤的进展关系密切。

2.6.1Ang/Tie2与乳腺癌的关系 乳腺癌是目前女性中最常见的恶性肿瘤，乳腺癌的生存期一直是人们关注的重点，Ramanathan等[15]利用肿瘤学中的一个“大数据”即癌症基因组图谱，选取了888例患者对Ang/Tie2表达与乳腺癌生存率的关系进行分析，结果发现Ang2/Tie2过表达的患者无病生存率和总生存率均降低。而当降低Ang2的表达时患者无病生存率增加，这表明Ang2在乳腺癌患者的生存率中发挥了关键作用；此外，Song等[16]检测了健康及乳腺癌患者组织及血浆中Tie2表达情况发现，乳腺癌患者组织和血浆中Tie2的mRNA和蛋白表达均高于正常组织；降低Tie2的表达可以抑制癌细胞的增殖。

研究显示，Ang/Tie2在乳腺癌的转移中起着重要的作用；Min等[17]在乳腺癌骨侵袭中发现，与Tie2+CD11b髓系细胞相比，Tie2-的破骨细胞明显减少。中和Tie2活性能抑制了溶骨骨侵袭和肿瘤生长；据报道，在早期乳腺癌治疗后，虽然未见有转移迹象，但部分癌细胞可在早期逃离原发灶，转移至在远处器官中保持休眠，这些弥散性肿瘤细胞多以休眠状态滞留在转移的骨髓中，其细胞生长及代谢能力减弱，对放化疗也不敏感，当处在休眠状态的弥散性肿瘤细胞被唤醒时，就会发生骨转移，这种情况在前列腺癌骨转移中也有发现[18]。有学者在转移到骨的前列腺癌细胞中发现Tie2高表达[19],这些细胞中不仅癌症干细胞(前列腺肿瘤转移多源自该细胞群)标记物表达更高，而且对化疗药物耐药性也增强。敲除Ang1/Tie2可抑制癌症干细胞标记物，减少前列腺肿瘤转移。因此Ang/Tie2信号一直也是肿瘤转移研究的重要靶点。

2.6.2Ang/Tie2与肺癌的关系 肺癌是癌症中死亡较高的一种，其中Ang/Tie2信号与肺癌进展有着千丝万缕的联系。Dong等[20]研究发现肺癌组织中Ang2明显高于癌旁组织，通过沉默Ang2表达对其上皮-间充质转化的影响发现，沉默Ang2后发现上皮-间充质转化中的上皮标志物E-cadherin表达水平明显增高，而间充质标志物Vimentin及转录因子Snail和Twist表达水平显著下降，癌细胞增殖受到抑制，侵袭转移率降低，提示Ang2通过对上皮-间充质转化过程中的标志物的改变促进肿瘤转移。Ang/Tie2可能为肺癌治疗的潜在靶点提供一种方法。

2.6.3Ang/Tie2与结直肠癌的关系 Ang2/Tie2信号通路与结直肠癌的进展、预后息息相关。研究发现，在结直肠癌患者中，Ang2、Tie2的表达明显较高，且Ang2的表达与淋巴结转移存在相关，过表达Ang2/Tie2可促进肿瘤的进展，加快其恶化，影响其总生存率[21]；因此Ang/Tie2信号通路在结直肠癌是一种有效的预后标志物。

2.6.4Ang/Tie2与胃癌的关系 众所周知，肿瘤相关巨噬细胞是在肿瘤微环境中起关键作用的细胞群，而表达Tie2单核巨噬细胞(Tie2-expressing monocytes/macrophages，TEMs)在促进肿瘤血管、淋巴管生成、参与肿瘤免疫抑制的微环境的形成中起重要作用[22]。许多研究发现胃癌患者血浆中的Ang2、Tie2的浓度明显高；大量的TEMs表达可能与其生存率低相关。表明Tie2的过表达可能与胃癌预后不良存在一定的关系[23]。

2.6.5Ang/Tie2与子宫卵巢癌的关系 子宫卵巢癌是女性中常见的两种疾病；研究发现相比原发肿瘤，Ang2/Tie2在上皮性卵巢癌转移中表达呈上升趋势，TEMs能够促使上皮性卵巢癌血管生成与转移，主要机制是由于上皮性卵巢癌腹水中Ang2浓度升高，促使TEMs的聚集，聚集的TEMs通过激活IGF-1下游信号,促进肿瘤血管生成。因而Ang2-TEMs-IGF1轴可作为上皮性卵巢癌治疗的一个新靶点[24]。此外，子宫内膜癌中，Xu 等[25]发现，相比单独抑制VEGF-A或Ang2而言，同时沉默VEGF-A和Ang2能更好地抑制癌细胞增殖和侵袭，这可作为对子宫内膜癌治疗的一种新策略。

2.6.6Ang/Tie2与黑色素瘤的关系 癌症转移一直是研究的热点话题，而Ang2可以作为黑色素瘤转移的生物性标志。有学者发现，在转移部位中，Ang2的表达明显比原发肿瘤部位要高，通过人类蛋白质图谱数据分析发现Ang2蛋白水平与黑色素瘤患者总生存率存在相反关系[26]。这提示Ang2可加速癌细胞的进展和转移，对于其具体机制，有学者认为Ang2可促进e-选择素介导的黑色素瘤细胞与血管内皮细胞粘附，加重其转移，降低其生存率[27]。

2.6.7Ang/Tie2与口腔鳞癌的关系 Ang/Tie2信号通路与口腔癌也存在一定的关系；冀洪海[28]等研究发现口腔鳞癌中Tie2 的水平较正常组织高，且与病理分级成正相关。矛盾的是，有国外学者通过研究发现，口腔鳞癌中Tie2的表达较低，过表达Tie2细胞具有更好的细胞粘附性，细胞侵袭性较差，Ang1能增强Tie2功能，促进细胞粘附性。同时，发生淋巴结转移阳性鳞癌患者中Tie2和Ang1低都存在表达，这提示Ang1/Tie2可能成为口腔鳞癌中淋巴结转移的潜在标志物[29]。由于Ang/Tie2在口腔癌中的调控机制复杂且了解甚微，因此还需后续学者进行更加深入的研究。

综上所述，Ang/Tie-2不仅参与正常生理血管的形成、在病理状态如炎症、损伤、肿瘤等疾病的血管生成、增殖、侵袭中有着重要作用，尤其在肿瘤血管生成中研究广泛，随着以后的深入研究，Ang/Tie2通路有希望成为未来新型靶向治疗的靶点。