馬春華 于海鵬 郭志
肺癌抗血管生成治療研究現(xiàn)狀及進(jìn)展
馬春華 于海鵬 郭志
肺癌是世界上最常見的惡性腫瘤之一。放化療是晚期肺癌的標(biāo)準(zhǔn)治療方式,但患者生存期仍維持在較低水平。研究發(fā)現(xiàn)腫瘤的發(fā)生及發(fā)展依賴腫瘤血管形成。血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子及其受體是重要的血管生成調(diào)節(jié)因子,參與腫瘤形成及發(fā)展的多個(gè)過(guò)程??鼓[瘤血管生成治療為肺癌的綜合治療開辟新的途徑。本文就肺癌抗血管生成治療研究的現(xiàn)狀及進(jìn)展做一綜述。
肺癌;血管生成;血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子;治療
肺癌是當(dāng)今世界對(duì)人類健康威脅最大的惡性腫瘤之一,其發(fā)病率和死亡率逐年上升,我國(guó)肺癌患病絕對(duì)人數(shù)為全世界第1位。非小細(xì)胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)約占肺癌總數(shù)的80%。大部分肺癌患者確診時(shí)已屬腫瘤晚期,失去手術(shù)治療機(jī)會(huì)。雖然放、化療在晚期NSCLC治療方面療效確切,但療效仍維持在較低的水平,有效率僅20%~40%,5年生存率只有8%~12%[1]。腫瘤對(duì)放療及化療藥物不敏感是晚期NSCLC治療失敗的主要原因之一,臨床上迫切需要有新的方法聯(lián)合治療晚期NSCLC。
1971年美國(guó)學(xué)者Folkman教授提出了“腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移依賴血管生成,阻斷血管生成是遏制腫瘤生長(zhǎng)的有效策略”這一學(xué)說(shuō)[2]??鼓[瘤血管生成治療的概念一經(jīng)提出,各學(xué)科在腫瘤血管生成機(jī)制及抑制腫瘤血管生成方面進(jìn)行大量的科學(xué)研究,試圖尋找抗腫瘤血管生成行之有效的方法。1997年Folkman實(shí)驗(yàn)室的O'Reilly等[3]從培養(yǎng)的小鼠內(nèi)皮細(xì)胞瘤(EOMA細(xì)胞)上清液中分離純化獲得的一種內(nèi)源性血管生成抑制劑內(nèi)皮抑素(endostatin,ES),它能特異性抑制病理性血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng),進(jìn)而抑制腫瘤血管生長(zhǎng),達(dá)到抑制腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移的作用。內(nèi)皮抑素能使腫瘤細(xì)胞迅速凋亡,具有廣譜的抗腫瘤作用,且沒有明顯的毒性反應(yīng),最有希望成為新一代的抗腫瘤藥物。為此,國(guó)內(nèi)、外學(xué)者積極開展諸多基礎(chǔ)和臨床實(shí)驗(yàn)研究[4-5]證明,腫瘤新生血管對(duì)于其生長(zhǎng)、浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移具有十分重要的意義,抑制新生血管的生成可使腫瘤細(xì)胞進(jìn)入休眠狀態(tài),并可誘導(dǎo)其凋亡。因此,針對(duì)腫瘤血管生成為靶點(diǎn)的治療成為重要的臨床抗腫瘤治療的新途徑,并取得較大的進(jìn)展。本文就肺癌抗血管生成治療研究的現(xiàn)狀及進(jìn)展做一綜述。
腫瘤血管生成是一個(gè)復(fù)雜的多階段的過(guò)程,包括腫瘤細(xì)胞與機(jī)體血管的共選擇(coopertion)、血管新生(angiogenesis)、血管發(fā)生(vasculogenesis)、血管套疊(intussusception)4個(gè)方面[6]。關(guān)于腫瘤血管生成的調(diào)控,Hanahan等[7]提出了“血管生成開關(guān)平衡假說(shuō)”,認(rèn)為血管形成過(guò)程受到開關(guān)的調(diào)節(jié)。正常組織血管生成的促進(jìn)因子與抑制因子處于動(dòng)態(tài)平衡,而腫瘤組織使該生理平衡失衡。促血管生成因子(proangiogenesis factor)主要包括血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)、血小板衍生生長(zhǎng)因子(platelet-derived growth factor, PDGF)、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子(transfoming growth factor,TGF)、堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(basic fibroblast growth factor,bFGF)、表皮生長(zhǎng)因子(epidermal growth factor,EGF)和胰島素樣生長(zhǎng)因子(insulin-like growth factor,IGF)等。血管生成抑制因子(anti-angiogenesis factor)主要包括血管抑素(angiostatin)、內(nèi)皮抑素(endostatin)、血小板因子-4(PF-4)、凝血酶敏感蛋白-1 (TSP-1)、干擾素-α(IFN-α)和金屬蛋白酶抑制劑(MMP)等。促血管生成因子和血管生成抑制因子二者間的平衡狀態(tài)決定血管的生成或抑制。當(dāng)腫瘤體積在1~2mm3以下時(shí),其可通過(guò)被動(dòng)彌散獲得生長(zhǎng)所需的氧和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),以維持自身的生存。但隨著腫瘤瘤體的增大,腫瘤內(nèi)部細(xì)胞出現(xiàn)缺血、缺氧,部分腫瘤細(xì)胞壞死,尚存的腫瘤細(xì)胞在缺血、缺氧、PH值降低等因素刺激下上調(diào)促血管生成因子和/或下調(diào)血管生成抑制因子,導(dǎo)致正、負(fù)血管生成因子的平衡被打破,腫瘤的血管生成是腫瘤發(fā)生發(fā)展過(guò)程中的病理失衡。腫瘤衍化微血管內(nèi)皮細(xì)胞(tumor derived microvascular endothelial cells, TdMEC)來(lái)源于機(jī)體正常血管內(nèi)皮細(xì)胞,其在上述因子平衡失調(diào)的誘導(dǎo)下發(fā)生增殖和遷移,最終腫瘤微血管形成[8],這一過(guò)程稱為血管新生(angiogenesis)。骨髓來(lái)源的血管內(nèi)皮祖細(xì)胞(endothelial progenitor cells)和造血干/祖細(xì)胞(haematopoietic stem/ progenitor cells)在腫瘤分泌的促血管生成因子的作用下,在腫瘤內(nèi)定植并向其內(nèi)部遷移,形成新血管,稱之為血管發(fā)生(vasculogenesis)[9]。腫瘤血管在腫瘤間質(zhì)內(nèi)進(jìn)一步遷移、牽插稱為血管套疊(intussusception)。
腫瘤微血管生成為腫瘤提供了生長(zhǎng)所需的氧和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),同時(shí)也為腫瘤細(xì)胞擴(kuò)散提供了重要途徑[10-11]。腫瘤轉(zhuǎn)移主要包括:(1)原發(fā)瘤增殖、腫瘤新生血管生長(zhǎng),瘤細(xì)胞侵襲基底膜、進(jìn)入血管或淋巴管;(2)腫瘤細(xì)胞避開宿主的免疫應(yīng)答,在循環(huán)系統(tǒng)中形成瘤栓并轉(zhuǎn)運(yùn)到遠(yuǎn)處的靶器官;(3)腫瘤細(xì)胞在靶器官形成微小轉(zhuǎn)移灶,腫瘤血管形成,轉(zhuǎn)移癌灶增殖。在腫瘤發(fā)生侵襲轉(zhuǎn)移的過(guò)程中,微血管生成自始至終發(fā)揮著重要作用,新生血管的形成是腫瘤增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移的必要條件。
在促血管生成因子中,VEGF是最潛在和特異的生長(zhǎng)因子,它由腫瘤細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞和巨噬細(xì)胞合成,并通過(guò)自分泌、旁分泌方式特異作用于血管內(nèi)皮細(xì)胞上的受體,具有促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖、遷移、細(xì)胞外基質(zhì)降解、血管管型結(jié)構(gòu)形成等作用[12]。在新生血管中,對(duì)于血管內(nèi)皮細(xì)胞VEGF還有強(qiáng)大的抗凋亡作用,能抑制內(nèi)皮細(xì)胞的老化和凋亡。VEGF還可通過(guò)產(chǎn)生NO,松弛血管平滑肌,調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞依賴性的血管舒張,調(diào)節(jié)血管張力,增加微靜脈、小靜脈的通透性,促進(jìn)血漿纖維蛋白原、血管收縮因子和凝血因子的外滲。VEGF尚可促進(jìn)血管活性分子的產(chǎn)生,促進(jìn)淋巴內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)和抑制腫瘤細(xì)胞凋亡[10]。
20世紀(jì)70年代Folkman教授指出[13]:生長(zhǎng)的腫瘤為了能夠超出被動(dòng)擴(kuò)散所限制的距離(1~2 mm3),必須獲得新生的血管。血管源性表型的“開關(guān)”允許腫瘤快速伸展,這個(gè)所謂的“血管生成開關(guān)”受周圍的因子或者遺傳學(xué)改變的調(diào)控,上調(diào)血管生成刺激因子和/或下調(diào)血管生成抑制因子。在腫瘤不斷生長(zhǎng)過(guò)程中,腫瘤血管不斷出現(xiàn)新生和凋亡,但這一動(dòng)態(tài)過(guò)程基本上都是在促血管生成因子占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的條件下進(jìn)行的。這樣所生成的血管在形態(tài)和功能上與正常血管明顯不同[14]。腫瘤新生血管具有如下特點(diǎn):腫瘤新生血管生成不成熟,缺乏結(jié)構(gòu)的完整性和細(xì)胞間連接,管壁薄弱,僅排列一層內(nèi)皮細(xì)胞,缺乏平滑肌,基底膜不完整或缺如;腫瘤血管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)紊亂,多形成竇狀血管、巨大毛細(xì)血管,血管排列紊亂、扭曲變形,存在異常的動(dòng)靜脈瘺等,導(dǎo)致血管內(nèi)無(wú)效循環(huán)增加,氧含量通常較低;腫瘤血管結(jié)構(gòu)缺乏完整性而呈高通透性的特點(diǎn);腫瘤血管壁不僅由內(nèi)皮細(xì)胞組成,也摻入有腫瘤細(xì)胞在血管壁上,由瘤細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞相間排列在腫瘤血管壁上共同圍成腫瘤的血管腔;由于腫瘤血管結(jié)構(gòu)的不正常、缺乏側(cè)支循環(huán)潛能及有效毛細(xì)血管密度下降,促進(jìn)了腫瘤乏氧和酸中毒。腫瘤血管的上述特點(diǎn)導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)不足,腫瘤細(xì)胞特別是處于腫瘤中心的腫瘤細(xì)胞總是處于一種乏氧狀態(tài)。從而提出了腫瘤微環(huán)境(tumor microenvironment)的概念[15],所謂腫瘤微環(huán)境是指腫瘤在生長(zhǎng)過(guò)程中,由腫瘤細(xì)胞及細(xì)胞外間質(zhì)相互作用后形成的腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)的特殊環(huán)境,這一環(huán)境具有腫瘤組織內(nèi)血供不平衡、間質(zhì)壓力較正常組織高、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)相對(duì)缺乏的特點(diǎn)。而形成這些特點(diǎn)的主要原因就是促血管生成因子和血管生成抑制因子的平衡失調(diào)并向前者偏斜。
目前關(guān)于腫瘤血管靶向治療的研究主要在腫瘤血管生成抑制劑(tumor angiogenesis inhibitor,TAI)和腫瘤血管靶向制劑(vascular targeting agent,VTA)兩方面[16]。TAI旨在通過(guò)抑制腫瘤新生血管來(lái)阻止腫瘤生長(zhǎng),目前該方面的藥物研發(fā)成果較多,并已進(jìn)入各期臨床實(shí)驗(yàn),而VTA則是通過(guò)有選擇性的快速破壞腫瘤組織中已生成的血管來(lái)消滅腫瘤,對(duì)治療大體積腫瘤比較有效,近年來(lái)也逐漸引起重視。
根據(jù)腫瘤血管形成機(jī)制,目前針對(duì)抗腫瘤血管形成的分子靶向藥物主要有以下途徑[17-18]:阻斷促血管生成因子表達(dá)并增加血管生成抑制因子表達(dá);抑制血管新生刺激因子、血管生長(zhǎng)因子與其受體的結(jié)合,干擾細(xì)胞間信號(hào)傳導(dǎo);抑制血管新生激活因子來(lái)阻止內(nèi)皮細(xì)胞的增殖;將基質(zhì)金屬蛋白酶作為治療的靶點(diǎn),抑制細(xì)胞外基質(zhì)和基底膜的降解。目前TAI主要分為血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)類、組織金屬蛋白酶抑制劑(TIMP)類、血管抑素類、內(nèi)皮抑素類、整合素類等。貝伐單抗是一種重組人源化單克隆IgG1抗體,抗體片段和全長(zhǎng)抗體都能夠結(jié)合并阻斷VEGF-A的所有生物學(xué)活性,是用于抑制血管生成的首個(gè)藥物, 在進(jìn)展期肺癌中取得確切的臨床療效[19]。重組人血管內(nèi)皮抑素注射液(recombinant human endostatin ,rh-endostatin, Endostar,代號(hào)YH-16,商品名:恩度)是由我國(guó)學(xué)者羅永章等通過(guò)改變血管抑素的氨基酸序列,自主創(chuàng)新研發(fā)的一種新型人血管內(nèi)皮抑素,具有良好的抗腫瘤血管生成作用,其與化療聯(lián)合應(yīng)用治療晚期NSCLC已取得了較好的效果。
VTA的作用機(jī)制是以快速而選擇性的損傷實(shí)體瘤既存血管的內(nèi)皮細(xì)胞,使腫瘤細(xì)胞因缺乏養(yǎng)料和氧氣而迅速大面積壞死,這對(duì)于治療較大體積的腫瘤有顯著療效。VTA類藥物按照藥物作用方式不同可分為小分子類VTA和生物類VTA[20]。
最近一些研究探討了將腫瘤的抗血管生成治療與腫瘤的放療、化療聯(lián)合進(jìn)行抗腫瘤治療后所產(chǎn)生的效果良好。研究結(jié)果提示腫瘤的抗血管生成治療對(duì)于放、化療而言有協(xié)同作用[21-24]。Jain[25]提出抗腫瘤血管生成治療在抑制新生血管形成的同時(shí)具有改建腫瘤紊亂的血管網(wǎng),減少不成熟、無(wú)功能血管的數(shù)量,使之結(jié)構(gòu)和功能趨于正?;?,從而改善局部血液循環(huán),降低血管通透性和組織間液壓(IFP)來(lái)增加血流灌注,減少了耗氧腫瘤細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞的數(shù)量來(lái)減少氧氣的總需求量,提高局部氧分壓。對(duì)于產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因,多數(shù)學(xué)者[26-27]認(rèn)為抗腫瘤血管生成的藥物可以使得腫瘤血管及微環(huán)境正?;?,使得血管結(jié)構(gòu)變得規(guī)則、血管基底膜完整、血管周圍支持細(xì)胞增多,從而使血管供應(yīng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)能力增強(qiáng),增強(qiáng)抗侵蝕能力?;熕幬锔菀鬃饔糜谀[瘤,腫瘤細(xì)胞對(duì)放、化療更加敏感。因此,抗腫瘤血管生成治療聯(lián)合傳統(tǒng)治療方式顯示出良好的前景。
抗腫瘤血管治療,歸根結(jié)底是恢復(fù)促血管生成因子和血管生成抑制因子二者間平衡關(guān)系這一目標(biāo)上來(lái)。當(dāng)兩者的平衡恢復(fù)后,腫瘤內(nèi)異常微血管逐漸凋亡,新生血管在這種平衡下能夠達(dá)到類似正?;臓顟B(tài)。腫瘤血管及微環(huán)境正?;囊饬x在于腫瘤血管的正?;瘜?duì)于腫瘤治療而言非常重要。腫瘤的血管分布存在異質(zhì)性的特點(diǎn),導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞的供血必然不均勻,部分腫瘤細(xì)胞處于缺氧狀態(tài),對(duì)放射治療及化療藥物敏感性下降,這一特點(diǎn)限制了傳統(tǒng)抗腫瘤治療的療效。最有效的抗腫瘤化療要使得每一個(gè)腫瘤細(xì)胞都能充分接觸細(xì)胞毒性藥物并且產(chǎn)生最大的細(xì)胞毒效應(yīng)。從這一方面來(lái)講,腫瘤血管的正?;梢栽黾涌鼓[瘤細(xì)胞毒性藥物的療效。
綜上所述,抗血管生成的腫瘤生物治療研究呈現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景,研究抗腫瘤血管生成治療和傳統(tǒng)治療方案聯(lián)合治療肺癌的前景是令人鼓舞的。通過(guò)深入研究藥物的作用機(jī)制,探索并優(yōu)化抗血管生成治療與傳統(tǒng)治療方式的聯(lián)合治療肺癌,將造福更多的肺癌患者。
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The Progress of Anti-angiogenesis Therapy for Lung Cancer
Ma Chunhua1,Yu Haipeng2 ,Guo Zhi2
1Department of Intervention, Tianjin HuanHu Hospital, Tianjin cerebral vascular and neural degenerative disease key laboratory, Tianjin 300060, China
2Department of Intervention, Tianjin Medical University Cancer Institute and Hospital, Key Laboratory of Cancer Prevention and Therapy ,Tianjin 300060, China
Lung cancer is one of the most common malignant tumor in the world. Radiotherapy and Chemotherapy are the standard treatments of Lung Cancer, but the patient survival time remains at a lower level. Studies found that the tumor's occurrence and development relay on angiogenesis. Vascular Endothelial Growth Factor and its receptor are important angiogenesis adjustment factors,which are involved in tumor formation and development of multiple processes.Anti-angiogenesis therapy opens up new avenues for the treatment of Lung Cancer . The paper make a summary of the research present situation and progress of anti-angiogenesis therapy for Lung cancer.
Lung cancer ; Angiogenesis ; Vascular endothelial growth factor ; Therapy
2013-06-17)
(本文編輯:黃強(qiáng))
10.3877/cma.j.issn.2095-5782.2014.03.017
30060 天津環(huán)湖醫(yī)院(馬春華);30060 天津醫(yī)科附屬腫瘤醫(yī)院(于海鵬,郭志)
郭志,Email: cjr.guozhi@vip.163.com