【摘要】腫瘤的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移依賴于腫瘤組織內(nèi)新生血管的形成。近10年來，大量的針對(duì)腫瘤血管形成的內(nèi)源性抑制因子已在體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)中得到證實(shí)。在許多系統(tǒng)中，多數(shù)的血管生成抑制因子都能表現(xiàn)出很廣泛的生物學(xué)功能，而其中幾個(gè)抑制因子如血管抑素（angiostatin）、內(nèi)皮抑素（endostatin）只對(duì)新生血管間隙的內(nèi)皮細(xì)胞有特異性作用。其中一些抑制因子還能顯著地抑制大多數(shù)實(shí)體瘤的生長(zhǎng)和代謝活動(dòng)。目前，已經(jīng)有幾種抑制因子進(jìn)入了早期臨床實(shí)驗(yàn)，并且可能為治療腫瘤和其它的血管依賴性疾病提供新的希望。然而，具有生物學(xué)活性的血管生成抑制因子重組蛋白應(yīng)用于臨床仍有許多不足之處，如抑制腫瘤生長(zhǎng)需要很高的劑量且不能徹底治愈腫瘤，大量長(zhǎng)期應(yīng)用需要較高費(fèi)用等，這就需要改進(jìn)的或新的方案以供臨床治療所需。
許多疾病的病理過程都涉及到血管新生，包括糖尿病性視網(wǎng)膜病變，銀屑病，風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎，心血管疾病和腫瘤生長(zhǎng)。1971年，judahfolkman博士提出：“腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移都依賴于新生血管的形成?！币种蒲苄律捎糜谥委煂?shí)體瘤等血管依賴性疾病。本文概述血管生長(zhǎng)抑制因子的有效性及其抑制血管生成的機(jī)制，并展望該類因子的發(fā)展方向與策略。
1血管發(fā)生及其病理學(xué)意義
血管發(fā)生是從已經(jīng)存在的血管腔中長(zhǎng)出新的毛細(xì)血管的過程。在成年哺乳動(dòng)物的許多組織中，除了女性生殖系統(tǒng)和傷口修復(fù)等經(jīng)歷短暫血管新生的組織以外，脈管系統(tǒng)是保持靜止?fàn)顟B(tài)的。某種組織中血管新生是否發(fā)生取決于局部促血管發(fā)生因子和血管抑制因子之間的平衡狀態(tài)。雖然促血管生長(zhǎng)因子的上調(diào)對(duì)于血管生成是必不可少的，但是同時(shí)，血管生長(zhǎng)抑制因子水平的下調(diào)對(duì)于血管生成也同樣重要。組織內(nèi)血管內(nèi)皮的靜止?fàn)顟B(tài)暗示著該組織要么是缺乏促血管生成因子，要么是被血管抑制因子阻滯了。例如，在成人體內(nèi)，促血管生長(zhǎng)因子（如vegf）的高表達(dá)并不誘導(dǎo)新生血管的形成[1]，提示血管抑制因子在體內(nèi)占優(yōu)勢(shì)。
啟動(dòng)新生血管的生長(zhǎng)首先是內(nèi)皮細(xì)胞降解局部的基底膜，改變其形態(tài)，并增生、遷移，侵襲周圍的基質(zhì)，形成內(nèi)皮細(xì)胞管，最后構(gòu)建新的血管基底膜[2]。這個(gè)復(fù)雜的過程意味著可能有一個(gè)系統(tǒng)性的呈級(jí)聯(lián)狀態(tài)的多個(gè)調(diào)控點(diǎn)。在這些點(diǎn)上，機(jī)體能在極短的時(shí)間內(nèi)通過調(diào)節(jié)血管生成抑制因子或促進(jìn)因子二者之間的平衡狀態(tài)來影響內(nèi)皮細(xì)胞的活動(dòng)狀態(tài)。與促血管生成因子一樣，血管生成抑制因子也能夠在幾個(gè)方面影響血管新生：拮抗由生長(zhǎng)因子誘導(dǎo)的血管新生或者抑制蛋白酶對(duì)抑制因子的酶解作用，阻滯內(nèi)皮細(xì)胞的增殖、遷移和微血管形成。多數(shù)血管生成抑制因子對(duì)多種細(xì)胞如b16鼠黑色素瘤細(xì)胞和ht1080人纖維肉瘤細(xì)胞都有抑制作用，且能抑制內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)，誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞凋亡；而目前發(fā)現(xiàn)僅有少數(shù)的抑制因子特異性地抑制新生血管內(nèi)皮細(xì)胞的生長(zhǎng)[3]。
早期研究證實(shí)幾種小分子能抑制體內(nèi)血管新生。例如：類固醇-肝素復(fù)合體和煙曲霉素（一種真菌來源的蛋白分子）能抑制內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)和血管發(fā)生。血小板反應(yīng)蛋白-1（tsp-1）是一種在細(xì)胞培養(yǎng)物內(nèi)發(fā)現(xiàn)的內(nèi)源性血管生成抑制因子。體內(nèi)有些組織是缺乏血管的，因此有學(xué)者認(rèn)為這類組織能過度表達(dá)血管抑制因子[4]，且這些因子多數(shù)都是蛋白質(zhì)。肌鈣蛋白-?。╰roponin-?。┖蜕厣掀ぱ苌蜃樱╬igmentepithelium-derivedfactor，pedf）就是從這類無血管組織內(nèi)分離出來的血管抑制因子[5,6]。而且，在動(dòng)物模型中發(fā)現(xiàn)腫瘤組織可以產(chǎn)生循環(huán)性血管生成抑制因子，血管抑素（angiostatin）就是從腫瘤耐受性動(dòng)物模型的血清和尿液中分離出來的與腫瘤生長(zhǎng)相關(guān)的第一種內(nèi)源性血管生成抑制因子[7]。用類似方法從腫瘤耐受動(dòng)物體液中分離出來的抑制因子還有內(nèi)皮抑素（endostatin）、tsp-1和serpin抗凝血酶[8,9]。
事實(shí)上，所有內(nèi)源性血管生長(zhǎng)抑制因子都能夠抑制動(dòng)物模型體內(nèi)的腫瘤生長(zhǎng)[10]。這個(gè)發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步驗(yàn)證了腫瘤生長(zhǎng)是血管依賴性的。很多的血管生長(zhǎng)抑制因子還能抑制原發(fā)和轉(zhuǎn)移性腫瘤的生長(zhǎng)并誘導(dǎo)其進(jìn)入休眠狀態(tài)[11]，且有幾種抑制因子將要或已經(jīng)進(jìn)入了臨床試驗(yàn)。
1974年，gimbrone等用兔眼角膜腫瘤移植實(shí)驗(yàn)證實(shí)了腫瘤生長(zhǎng)對(duì)血管的依賴性：在血管長(zhǎng)入腫瘤前，植入的腫瘤體積不會(huì)超過2－3mm3且保持休眠狀態(tài)。同時(shí)植入的腫瘤能分泌高水平的促血管生長(zhǎng)因子：vegf，fgf-1,fgf-2等。待血管長(zhǎng)入腫瘤組織后，發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)速度立即從線性生長(zhǎng)變?yōu)橹笖?shù)生長(zhǎng)。而在對(duì)照組中，機(jī)械性阻斷血管后，能完全阻止腫瘤生長(zhǎng)。長(zhǎng)入腫瘤的新生血管不僅為腫瘤細(xì)胞提供了充足的養(yǎng)料和氧氣，還運(yùn)走了腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生的有毒的代謝產(chǎn)物。此外，內(nèi)皮細(xì)胞還能通過分泌腫瘤生長(zhǎng)因子fgf-1和fgf-2促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)。由此，內(nèi)皮細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞在相互促進(jìn)中發(fā)生、發(fā)展，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞向遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移。
2內(nèi)源性血管生成抑制因子
長(zhǎng)期以來，人們一直都認(rèn)為血管新生取決于局部組織中促血管因子和抑血管因子的平衡狀態(tài)，所以在角膜和軟骨等無血管組織中，血管生成抑制因子的水平很高，盡管這些組織也可能是因?yàn)槿狈Υ傺苌L(zhǎng)因子去啟動(dòng)血管生成。1976年，r.langer等發(fā)現(xiàn)了一個(gè)軟骨衍生的血管生成抑制因子（cartilage-derivedangiogenesisinhibitorcdi），但至今仍未研究透徹。1999年moser等分離出具有抑制血管活性的肌鈣蛋白-ⅰ；同年，dawson等從角膜中分離出強(qiáng)效的血管生成抑制因子pedf，而且它被認(rèn)為是維持角膜無血管狀態(tài)的主要因子[7]。除了無血管組織外，多數(shù)有血管組織也有抑血管因子存在。tsp－1和金屬蛋白酶抑制因子1，2，3(timp-1,timp-2,timp-3)在很多組織中都有分布[12]。近來又發(fā)現(xiàn)幾種免疫細(xì)胞因子在體內(nèi)外也有抑制血管生成作用，它們包括：血小板第四因子（pf4）[13]，趨化因子gro-β[14],干擾素-α,γ,白介素-12,18[15]。這些因子的發(fā)現(xiàn)說明免疫系統(tǒng)和脈管系統(tǒng)能夠相互影響：在生理?xiàng)l件下，循環(huán)系統(tǒng)中的免疫細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞可能有著非常緊密的旁分泌形式的交互作用，白細(xì)胞和淋巴細(xì)胞在沿著血管行進(jìn)的過程中，可以使內(nèi)皮細(xì)胞保持靜默狀態(tài)。具有抑制血管生成活性的還有體內(nèi)天然存在的促血管生成因子拮抗劑，它們包括fgf2和vegf的可溶性受體，是受體自身基因選擇性剪切后表達(dá)產(chǎn)生的球狀蛋白。這些受體拮抗劑可在細(xì)胞外抑制其配體的生物學(xué)活性[16]。2000年，yan等從高分子激肽原（hka）中分離出d5區(qū)域并證明hka-d5區(qū)具有抑制內(nèi)皮細(xì)胞增殖和誘導(dǎo)凋亡的生物學(xué)活性[17]。
3酶解的作用
在啟動(dòng)血管生成前，內(nèi)皮細(xì)胞就必須侵入其周圍的基底膜。這個(gè)過程一般都是內(nèi)皮細(xì)胞通過酶解活動(dòng)完成的。基質(zhì)金屬蛋白酶（mmps）在基底膜的降解中起著重要的作用[18]。所以，幾乎所有的mmps抑制因子如timp-1,2,3都能抑制血管新生。已知的內(nèi)源性血管生成抑制因子幾乎有半數(shù)是酶解產(chǎn)物（表1）。這些抑制因子最顯著的特征之一就是它們都是較大的蛋白質(zhì)分子的一個(gè)肽段[19]。這些發(fā)現(xiàn)說明酶解過程可能是體內(nèi)產(chǎn)生天然血管生成抑制因子所必不可少的一個(gè)階段，這些從大的蛋白質(zhì)分子酶解得來的抑制因子是目前研究的熱門。
表1.酶解產(chǎn)生的血管生成抑制因子
抑制因子分子生物學(xué)特征
蛋白水解類：
angiostatin38kd纖溶酶原kringle1~4區(qū)片斷
arrestin26kdⅳ型膠原α1鏈c末端
canstatin24kdⅳ型膠原α2鏈c末端
endostatin20kdⅹⅷ型膠原c末端
restin22kdⅹⅴ型膠原c末端
tumstatin28kdⅳ型膠原α3鏈c末端
antithrombin53~55kd抗凝血酶片斷
kininostatin28kd高分子激肽原d5區(qū)
白介素及干擾素類：
il-1275kd通過ifn-γ抑制血管形成
il-18抑制fgf刺激的ec增殖和血管形成
ifn-α8-20kd淋巴細(xì)胞和吞噬細(xì)胞產(chǎn)生，抑制ec增殖和遷移
ifn-γ23kd的糖蛋白成纖維細(xì)胞和上皮細(xì)胞產(chǎn)生
其它類：
timp-1,2,3抑制基質(zhì)金屬蛋白酶酶解基底膜
pedf50kd視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞產(chǎn)生
pf4結(jié)合肝素的28kd血小板來源因子
gro-β8kdc-x-c趨化因子
tsp-1,2450kd血小板和成纖維細(xì)胞來源的三聚體糖蛋白
肌鈣蛋白-ⅰ肌鈣蛋白復(fù)合物的亞單位
4血管生成抑制因子的作用機(jī)理
上述抑制因子的根本作用機(jī)制是干擾新生血管形成的各個(gè)階段：內(nèi)皮基底膜的降解；內(nèi)皮細(xì)胞的增殖；內(nèi)皮細(xì)胞管形成等。例如：mmps能降解血管周圍的基底膜，timps能抑制mmps的這種作用[18,20]；生長(zhǎng)因子的拮抗劑能結(jié)合游離的生長(zhǎng)因子，抑制生長(zhǎng)因子的促血管生長(zhǎng)活性；angiostatin和endostatin能抑制內(nèi)皮細(xì)胞的增殖和遷移并誘導(dǎo)凋亡[21,22]；tumstatin能與腫瘤細(xì)胞表面的cd47/iap（integrinassociatedprotein）和αⅴβ3蛋白的亞單位結(jié)合而激活粘著斑激酶（focaladhersionkinase，fak）和磷脂酰肌醇激酶3（phoshatidylinositol3-kinase，pi3）的活化，pi3活化后激活腺苷酸環(huán)化酶，從而使細(xì)胞內(nèi)camp增加。后者能啟動(dòng)camp依賴性蛋白激酶a，此酶能延緩腫瘤細(xì)胞的增殖周期。pi3活化后也能抑制mmp基因的表達(dá)，從而使腫瘤細(xì)胞的侵襲和遷移受阻[23]。1999年moser等在分子水平上發(fā)現(xiàn)并分離了一種能介導(dǎo)angiostatin的抗血管活性的受體[24]。但是，這些血管生成抑制因子抑制內(nèi)皮細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞的精確作用機(jī)制尚需要更多的研究和證明。
5抗血管生成的治療
至今已有20多種血管生成抑制因子進(jìn)入了臨床實(shí)驗(yàn)。ifn-2α已經(jīng)成功地用于治療小兒血管瘤[25]；vegf抗體和整合素抗體也在多種腫瘤治療中出現(xiàn)了抑瘤活性[26,27]。在內(nèi)源性血管生成抑制因子中，endostatin重組蛋白是唯一一個(gè)已進(jìn)入ⅱ期臨床實(shí)驗(yàn)的抑制因子。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)，endostatin在給予有效劑量（20mg•kg-1•d-1）時(shí)可完全抑制腫瘤生長(zhǎng)，令其進(jìn)入休眠狀態(tài)，或者使較大的腫瘤退化到幾乎不可檢測(cè)的微小體積瘤細(xì)胞團(tuán)[8]。從臨床試驗(yàn)來看，用血管生成抑制因子治療腫瘤目前仍有幾個(gè)障礙需要克服：①長(zhǎng)期和重復(fù)的應(yīng)用：為了抑制腫瘤生長(zhǎng)，血管生成抑制因子的使用應(yīng)持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間直到使用放、化療和手術(shù)的方法使腫瘤組織完全消失。②高劑量的用藥：用動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)來推算，以endostatin為例，要使體重60kg的患者達(dá)到完全的抗腫瘤效果的用量至少需用1000-1200mg·d-1。③藥物的毒性：盡管內(nèi)源性血管生成抑制因子對(duì)人體沒有毒性，但是用于臨床的可大量生產(chǎn)的抑制因子都是用微生物誘導(dǎo)表達(dá)的重組蛋白。這些重組蛋白可能會(huì)有毒性或攜帶轉(zhuǎn)染因子，尤其是當(dāng)使用劑量很大時(shí)。此外，外源性蛋白應(yīng)用于人體時(shí)還可能產(chǎn)生有害性免疫應(yīng)答。④高昂的費(fèi)用：目前，由于受生產(chǎn)工藝的制約，長(zhǎng)期的大劑量使用重組蛋白治療腫瘤將會(huì)給患者帶來沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。
6抗血管生成的基因治療
目前已開展的200多個(gè)臨床基因治療試驗(yàn)約有一半是針對(duì)于癌癥治療的[28]，而這一半的基因療法又都是針對(duì)腫瘤細(xì)胞的。這些方法都是向腫瘤細(xì)胞導(dǎo)入基因，其目的在于：①阻滯腫瘤細(xì)胞患者周期；②誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡；③表達(dá)抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)的分子；④修正基因突變；⑤增強(qiáng)宿主對(duì)于腫瘤細(xì)胞的免疫應(yīng)答；⑥增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞對(duì)藥物的敏感性。由于腫瘤細(xì)胞基因遺傳的不穩(wěn)定性，上述方法要應(yīng)用于臨床仍有一些困難，其中最主要的是腫瘤細(xì)胞的異質(zhì)性，導(dǎo)致用于基因治療的質(zhì)粒不能有效擴(kuò)散及表達(dá)。而抑制血管生成的基因治療直接針對(duì)遺傳上相對(duì)穩(wěn)定的內(nèi)皮細(xì)胞，克服了上述缺點(diǎn)。與使用抑制因子治療不同的是，抑制血管生成的基因治療不必注射大劑量的dna分子，基因載體的改進(jìn)使得導(dǎo)入的基因能在人體內(nèi)穩(wěn)定地表達(dá)數(shù)月或數(shù)年之久。此外，生產(chǎn)基因治療載體要比制造大量高純度的蛋白質(zhì)容易和便宜很多。當(dāng)前，已有幾種抗血管基因治療載體用于臨床治療腫瘤如endostatin基因載體[29]。已得出的數(shù)據(jù)顯示：這些基因治療在腫瘤耐受性動(dòng)物體內(nèi)產(chǎn)生了預(yù)期的抗腫瘤效果。
7回顧與展望
綜上所述，血管生成抑制因子在治療實(shí)體瘤上確實(shí)有諸多優(yōu)點(diǎn)：不易產(chǎn)生抗藥性，可抑制腫瘤轉(zhuǎn)移；但是應(yīng)用于臨床仍然有很多缺點(diǎn)需要克服。為了增加治療效果，可考慮以下幾點(diǎn)改進(jìn)方法：①聯(lián)合治療：可與化療、放療、免疫治療等聯(lián)合使用；幾種血管生成抑制因子合用，減少單獨(dú)使用時(shí)的劑量和毒性。②尋找并鑒定更多強(qiáng)效的血管生成抑制因子。③延長(zhǎng)抑制因子體內(nèi)半衰期：使得血管生成抑制因子在低劑量和少數(shù)幾次給藥后即可在體內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定有效的抑腫瘤細(xì)胞濃度。④靶向治療：利用生物技術(shù)靶向?qū)胙苌梢种埔蜃樱蛊渑c腫瘤細(xì)胞或血管內(nèi)皮細(xì)胞表面受體特異性結(jié)合，以增加腫瘤病灶局部的血管生成抑制因子濃度，達(dá)到治療效果。⑤基因療法：通過構(gòu)建高表達(dá)的真核載體，并將其導(dǎo)入到合適的機(jī)體組織中，使相應(yīng)的基因表達(dá)產(chǎn)物直接作用于病灶。其優(yōu)點(diǎn)在于低劑量使用，注射次數(shù)少，費(fèi)用低廉。
（責(zé)任編輯：zxwq）
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