文献综述 Open Access
Copyright ©The Author(s) 2004. Published by Baishideng Publishing Group Inc. All rights reserved.
世界华人消化杂志. 2004-02-15; 12(2): 454-458
在线出版日期: 2004-02-15. doi: 10.11569/wcjd.v12.i2.454
VEGF在肝癌中作用
邓靖宇, 何生
邓靖宇, 何生, 四川大学华西医院肝胆胰外科 四川省成都市 610041
通讯作者: 邓靖宇, 610041, 四川省成都市人民南路三段17号, 四川大学华西医院肝胆外科. dengery@hotmail.com
电话: 028-81695583 传真: 028-85405581
收稿日期: 2003-10-21
修回日期: 2003-11-25
接受日期: 2003-12-06
在线出版日期: 2004-02-15

血管内皮细胞生长因子(VEGF) 是体内一种强效力的促血管生成因子, 能直接或间接参与血管生成, 在肝癌的发生、发展及预后中具有极其重要的地位. 近年来, VEGF已成为肿瘤抗血管治疗的热点, 故本文对VEGF的研究现况进行综述, 并提出VEGF在肝癌中生成增多的机制及其意义; 减少VEGF在肝癌中的产生及抑制VEGF在肝癌中表达效应为其进一步研究方向.

关键词: N/A
引文著录: 邓靖宇, 何生. VEGF在肝癌中作用. 世界华人消化杂志 2004; 12(2): 454-458
N/A
N/A
Correspondence to: N/A
Received: October 21, 2003
Revised: November 25, 2003
Accepted: December 6, 2003
Published online: February 15, 2004

N/A

Key Words: N/A
0 引言

肿瘤的生长代谢、浸润转移和复发均与肿瘤的血供密切相关. 在肿瘤生长的血管前期, 仅能够依靠肿瘤周围组织弥散的营养物质来满足其需要[1], 因而生长受到抑制, 肿瘤直径难以超过2 mm[2]. 而当肿瘤进入血管期时, 肿瘤内及其周围组织出现大量肿瘤相关血管, 改善了肿瘤血供, 并促进其生长. Folkman于1973年首先提出了肿瘤血管生成因子(tumor angiogenesis factor, TAF)以后, 已经证实肿瘤患者体内存有多种血管生成因子, 其中血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)是体内最强的一种血管生成因子[3]. VEGF及其受体(vascular endothelial growth factor receptor, VEGFR)在肝癌癌组织中较正常肝组织呈过高表达, 并与肝癌的生长、转移、复发及治疗密切相关[4], 而其机制并未完全被阐明, 故本文就此进行总结和探讨.

1 VEGF和VEGFR
1.1 VEGF简介

VEGF是由Ferrara et al[5]于1989年从牛垂体滤泡星状细胞培养基中分离纯化出的肝素结合性生长因子, 能特异地结合于血管内皮细胞, 促进其增生形成新生血管, 且能增强血管通透性. 进一步研究发现, VEGF是由2条亚基间及亚基内借二硫键联结形成的二聚体糖蛋白分子, 其Mr约为34-46 kD. 人体内VEGF mRNA 由于剪接方式不同而得出4种不同VEGF氨基酸残基: VEGF121、VEGF165、VEGF189和VEGF206[6], 其中VEGF165是体内不易溶解且与肝素类物结合稳定性较差的VEGF分子[7] , 而其促血管内皮细胞分裂增生的活性最强, 也是肿瘤相关血管生成的最重要因子. 近年来, 已证实VEGF除了在机体炎症、创伤后组织内高表达外, VEGF也在许多肿瘤中出现高表达, 如: 肝癌、脑肿瘤、乳腺癌、肺癌及肾癌组织中[8].

1.2 VEGFR简介

VEGF的生物学效应均是通过其特异性受体VEGFR介导来实现的, VEGFR可导致由配体介导的二聚体化, 受体的二聚体化促使相邻受体亚基自身磷酸化和去磷酸化, 从而触发信号转导[9]. VEGF结合VEGFR后, 激活磷脂酰肌醇-3激酶/蛋白激酶B(PI3K/AKt)信号通路[10-11], 内皮细胞胞质内的磷脂酰肌醇-3激酶和磷脂酶Cγ等发生磷酸化, 促使磷脂酰肌醇磷酸化, 释放第二信使、钙离子和激活蛋白酶C, 造成内皮细胞分裂增生, 血管内皮通透性增加以及其他细胞外形发生皱折、细胞内肌动蛋白重组[12]. VEGFR均为酪氨酸蛋白激酶, 按其功能和结构分为: fms-样酪氨酸激酶1(VEGFR-1/Flt-1)、激酶插入区受体(VEGFR-2/Flk-1/KDR) 、fms-样酪氨酸激酶4(VEGFR-3/Flt-4)及一些低分子量VEGFR(neuropilin-1)[13]. Flt-1和KDR主要分布于血管内皮细胞上, Flt-4则主要分布于淋巴管内皮细胞上. 与VEGF相结合的主要为Flt-1和KDR, Flt-1与VEGF的结合力较KDR高[14], 他们都是糖基化的跨膜受体, 直接参与VEGF进入细胞内的信号传递. Flt-1与VEGF结合后能促使血管内皮细胞的形成和调节血管渗透性; KDR与VEGF结合后则能促进血管内皮细胞的增生及成熟[15-16].

2 VEGF在肝癌中的作用

肝癌是多血管肿瘤, 恶性程度高, 生长速度快, 转移范围广, 复发性率高. VEGF在肝癌生长、转移和复发中有重要意义. VEGF在肝癌组织中表达较肝硬化和正常肝组织显著性增高(P<0.05) [17], 增多的VEGF主要为肿瘤细胞和肝星状细胞旁分泌和自分泌所致[18]. 增多的VEGF对肝癌的作用主要为增加肝癌细胞的血供和促进肝癌细胞浸润及转移.

2.1 增加肝癌细胞的血供

2.1.1 由于肝癌细胞在快速生长过程中对氧和营养的需求量过大, 易导致癌组织内缺血缺氧, 而缺氧恰为VEGF最强烈的诱导剂[19], 因而导致VEGF大量分泌, 并特异性与VEGFR相结合, 加速血管内皮细胞的增生和分化, 促使新生血管生成, 以满足肿瘤生长的需求. 肿瘤的恶性程度越高、体积越大、转移范围越广及浸润程度越深, 则对氧的需求越高, 故VEGF的分泌则越多, 并且二者呈正相关[20].

2.1.2 VEGF可激活血管内皮细胞基因, 增强尿激酶型纤溶酶原激活物(uPA)和组织型纤溶酶原激活物(tPA) , 并减弱纤溶酶原激活剂抑制物(PAI-1)的表达, 进而诱导蛋白水解酶、间质胶原酶和组织因子的产生来促进血管的形成, 改善癌细胞营养和氧的需求[21].

2.1.3 VEGF促使血管内皮细胞产生金属蛋白酶-9 (MMP-9) , 使凝血酶原转化为凝血酶, 激活明胶酶原A降解原来的基膜, 促使血管形成, 使肿瘤营养和氧供给加大[22].

2.1.4 VEGF可通过细胞内钙调节蛋白及磷酸肌醇途径增强NO合酶(NOS)表达, 导致NO生成增多, 进而促进新生血管网建立和管腔的形成[23].

2.2 促进肝癌细胞浸润和转移

在肝癌患者中, 已发生转移的患者的VEGF血清水平也较未发生转移的患者显著增高[24], 其机制如下: (1)VEGF能增强血管通透性, 加之新生的肿瘤相关血管的结构不完善且通透性强, 部分肿瘤细胞可以穿过血管壁进入血管向远处转移, 故加速了肿瘤浸润和转移[25]. (2)VEGF还可以通过结合分布于肝癌细胞膜上VEGFR促进其自身生长[26], 并使肝癌细胞的伪足增长、增多, 使之移动能力加强, 通过直接黏附或吞噬靶细胞的方式, 增强了癌细胞的浸润和转移能力[27]. (3)VEGF作用于肝癌细胞后, 能降低癌细胞的同质黏附性, 使之更易发生分离、脱落, 与基质胶原纤维黏附后利于其运动和转移[28-29]. 并且此现象与VEGF的剂量及作用时间呈依赖关系, 因而加速了肝癌的发展[30]. 因此, VEGF在整个肝癌发生、发展过程和肝癌抗血管生成治疗中占有十分重要的地位. (4)VEGF促使血管内皮细胞产生基质降解蛋白酶类(如基质金属蛋白酶-2/MMP-2), 可降解血管基底层和细胞外基质, 增强血管壁的通透性, 利于肝癌细胞的浸润和转移[31].

3 VEGF在肝癌中表达增高的机制

VEGF在肝癌组织中表达较正常肝组织及其他良性肝病显著性增高[17], 并由此导致大量的肿瘤相关血管增生形成, 促进了肝癌的进展、转移和复发. 肝癌中可能由于以下机制而导致VEGF的增多:

3.1 缺氧

任何肿瘤的生长和转移都必须依赖相关血管的存在. 如没有肿瘤相关血管的介入和支持, 肿瘤细胞则发生凋亡和坏死, 瘤体直径不能超过1-2 mm[32-33]. 肝癌实质是一种多血管肿瘤, 且恶性程度高、进展快、转移早, 肝癌在发展过程中对氧的依赖性相当大. 肝癌早期主要依靠门静脉血流提供其生长所需的营养和氧. 而在肝癌进一步发展时期, 癌细胞的浸润和转移使周围组织难以满足其对氧的需求, 肿瘤细胞的氧紧张度增加, VEGF mRNA表达上调, 故合成分泌大量VEGF, 促使新生血管形成, 改善肝癌细胞的氧供[34]. 此外, 肝癌的恶性程度越高, 其生长发展越快, 缺氧出现越早且程度重, 因而分泌VEGF越多[35]. 缺氧促进VEGF表达增多的具体机制为: (1)缺氧诱导因子-1(HIF-1)能与肝癌细胞的缺氧增强子碱基序列相结合, 启动并加强VEGF基因转录; (2)缺氧可激活c-Src基因而上调VEGF的表达[9]; (3)缺氧时, VEGF mRNA的稳定性增强, 半衰期也延长, 其表达水平升高2-3倍以上[36].

3.2 雌激素增多

肝脏不仅是雌激素的代谢场所, 而且也是其作用靶器官[37]. 肝癌患者由于肝功能受损, 血清中雌二醇水平明显升高[38], 并且肝癌发生转移的患者体内雌激素水平也明显高于未发生转移者. 近年来, 已有学者报道应用雌激素抑制剂治疗肝癌成功的病例[39]. 高水平的雌激素除能直接刺激肝细胞过度增生至癌变外; 还能通过与雌激素受体结合途径, 促进肝癌细胞VEGF mRNA的稳定性, 促进VEGF的合成和表达[40-41].

3.3 p53突变

p53肿瘤抑制基因在调控肿瘤血管生成中具有重要作用, 是肿瘤从无血管期向血管期过渡的关键环节之一, 与VEGF表达显著相关[42]. p53和VEGF免疫组化研究中发现: p53和VEGF在已发生转移的肿瘤标本上的阳性率远较未发生转移组高, 而p53和VEGF均阴性组则无转移发生, 提示p53可增加VEGF的表达和作用[43].

3.4 NO的刺激作用

采用NO生成剂(SNAP)生成NO后, 刺激肝癌细胞(HePG2), 激活鸟苷酸环化酶, 而使VEGF mRNA水平升高8-11倍, 导致VEGF大量合成分泌[44].

3.5 肝癌细胞周期启动

处于G0期的肝癌细胞(HePG2)低表达VEGF, 而一旦HePG2细胞启动进入G1期后, 细胞内即发生复杂的生化事件, DNA合成增多, VEGF出现表达. 应用VEGF反义核苷酸使HePG2细胞周期停滞于G0/G1期时, 则VEGF表达下调[45].

3.6 内分泌激素紊乱

肝脏是机体内分泌重要的代谢场所, 故肝癌患者常出现内分泌紊乱. TSH增多可通过旁分泌机制促进甲状腺细胞合成释放VEGF[46]; 高血糖和血管紧张素II增多均可使血管平滑肌细胞VEGF mRNA和VEGF蛋白表达增多[47].

3.7 肾素-血管紧张素转化酶

肾素-血管紧张素系统常在慢性肝病中激活. 肾素-血管紧张素转化酶(ACE)的激活导致血管紧张素II生成增多, 而血管紧张素II可进一步促进VEGF产生. ACE抑制剂Perindopril (PE)能明显地抑制原发性肝癌细胞和癌组织中血管的生长[48].

4 抑制VEGF在肝癌中的作用

以抑制肿瘤相关血管为中心治疗肿瘤, 已成为当今肿瘤治疗的热点. 与传统抗肿瘤细胞治疗手段相比, 抗肿瘤相关血管治疗主要有以下优势: (1)肿瘤血管内皮细胞为二倍体细胞, 遗传性稳定, 耐药性小; (2)对肿瘤杀伤范围广泛; (3)广谱抗肿瘤并且毒副作用小[49-51]. 近年来, 抗肿瘤血管方式已发展为多途径:

4.1 反义核苷酸

反义核苷酸技术是目前肿瘤基因治疗应用中的热点, 以人工合成的反义寡核苷酸为主, 并已具有发展为新型抗肿瘤的基因药物.

4.1.1 VEGF反义核苷酸: VEGF反义核苷酸(VEGF-ODN)能抑制VEGF的表达, 且抑制率与剂量呈线性关系[52]. 据国外报道, VEGF-ODN能抑制增生性视网膜病变的新生血管形成[53], 也可抑制艾滋病卡氏肉瘤细胞VEGF的表达[54]. Saleh et al[55]报道, 应用VEGF-ODN能有效下调肿瘤的VEGF表达, 抑制肿瘤相关血管形成, 达到抑制肿瘤生长的作用. VEGF-ODN根据VEGF mRNA碱基序列第3个外显子单链区互补设计而成, 其碱基序列为: 5'-GCAGTAGCT -GCGCTCATAGCGC-3'[56], 稳定性高, 毒副作用小, 已具备进入临床条件. VEGF-ODN通过与VEGF mRNA上特定的靶序列互补或反义, 阻断VEGF mRNA翻译, 抑制或阻断肝癌细胞VEGF蛋白质的表达, 从而抑制肿瘤血管的生成[57]. VEGF-ODN抑制靶基因表达的机制为: (1)与VEGF mRNA前体作用, 与其内含子及外显子连接区域结合后干扰剪切和外显子拼接; (2)与VEGF mRNA形成杂交双链, 诱发Rnase H水解VEGF mRNA效应[58]. VEGF-ODN可通过胞饮方式或通过细胞膜的被动扩散进入细胞[59]. 由于VEGF-ODN穿透细胞膜的能力弱, 且易被核酶降解, 故对VEGF-ODN采用了结构多样修饰, 包括使之形成环状结构, 硫代化及甲基化等方式, 以提高其抗肿瘤作用[60]. VEGF-ODN在肝癌细胞内主要分布于细胞质和细胞核内. 当肝癌细胞处于分裂期时, 则对VEGF-ODN摄取增多, 且VEGF-ODN多位于细胞核内, 抑制VEGF mRNA转录; 而肝癌细胞处于非分期时, 则对VEGF-ODN摄取减少, 且VEGF-ODN多位于细胞质内, 抑制VEGF mRNA翻译[61-62]. 采用VEGF-ODN局部注射治疗的肝癌裸鼠, 其肝癌生长受到明显抑制, 成瘤潜伏期延长, 瘤体重量减轻; 并从此肝癌组织HE染色切片可见VEGF-ODN治疗组癌巢小、癌细胞数目少、细胞分界清楚、间质丰富、纤维包围明显、血管数目较未采用VEGF-ODN明显减少, 并可见癌细胞核与细胞质固缩样坏死[63]. 因此, 采用VEGF-ODN治疗肝癌具有广阔前景和实用性.

4.1.2 VEGFR反义核苷酸: 肿瘤细胞表达的VEGF通过与其自身的VEGFR和血管内皮细胞上VEGFR相结合后发生效应, 而促进肿瘤细胞增生和新生血管形成. 因此, 利用VEGFR反义核苷酸(VEGFR-ODN)阻断VEGF和VEGFR的结合, 对于抗肿瘤相关血管生成有极积作用. VEGFR-ODN以胞饮方式进入细胞后, 与mRNA特异性结合后产生空间位阻效应, 从而阻止mRNA的翻译, 并激活体内Rnase酶, 降解mRNA[64-65]. KDR是最常用的VEGFR-ODN, 并在抗胃癌实验中作用显著[66].

4.2 VEGFR抗体

VEGFR单克隆抗体可封闭VEGFR, 阻止其与VEGF结合, 抑制肿瘤相关血管生成. 刘承利et al[67]在研究KDR抗体对体外培养的肝癌细胞系HHCC的影响中发现, KDR抗体不仅抑制肿瘤相关血管生成, 而且对HHCC细胞生长产生抑制作用. Prewett et al[68]也证实KDR单克隆抗体DCI01对裸鼠的不同肿瘤均有抑制生长作用. Lu et al[69]曾报道一种可同时阻止VEGF和KDR, VEGF与Flt-1结合的双向抗体, 并认为是更有效的肿瘤相关血管生成抑制剂.

4.3 生长抑素

生长抑素在人体内具有广泛的生物抑制作用, 人工合成的生长抑素奥曲肽不仅具有抑制绝大多数神经内分泌肿瘤的增生的作用, 并对许多实体性肿瘤如: 胃癌、结肠癌、乳腺癌、胰腺癌及前列腺癌等也有抑制作用[70]. 孙培龙 et al[71]利用奥曲肽对肝癌裸鼠进行治疗, 发现治疗组裸鼠肿瘤体积明显减小, MVD及VEGF表达均有显著减低(P<0.05).

4.4 α-干扰素(IFN-α)

干扰素具有影响细胞增生、分化及免疫功能的作用, 也具有抗肿瘤相关血管形成的作用[72]. IFN-α可降低血管形成因子的表达[73], 并且能降低VEGF, bFGF等血管形成因子对血管内皮细胞的作用[74]. 王鲁 et al[75]利用IFN-α对肝癌裸鼠进行实验研究, 证实IFN-α具有降低VEGF和MVD表达, 进而抑制肝癌生长和转移的作用.

4.5 α-肿瘤坏死因子(TNF-α)

TNF-α具有抗血管生成作用, 其机制为: (1) TNF-α可抑制VEGF诱导的血管内皮细胞DNA合成; (2) TNF-α减少VEGFR mRNA表达[76].

4.6 竞争性抑制

竞争性抑制VEGF和VEGFR在抗肿瘤血管治疗中也取得一定效果. VEGF部分多肽(3-4外显子)具有竞争性抑制VEGF和人脐静脉内皮细胞VEGFR相结合的作用, 在肿瘤生物靶向治疗中有潜在价值[77]. 此外, KDR的可溶部分(Flt-1胞外区)及苏拉明也具有竞争性抑制VEGF和VEGFR结合的作用.

4.7 阻断p38MAPK信号传导通路

分裂原激活蛋白酶(MAPK)级联是细胞内主要信号传导系统, 可将细胞外信号转至核内, 介导细胞产生反应[78], p38MAPK是MAPK家族新信号通路[79]. VEGF可激活p38MAPK信号传导通路, 使肝癌细胞内F肌动蛋白排列改变, 丝状伪足增多、增长, 促进其侵袭和迁移能力[80]. 毛华 et al[27]采用p38MAPK信号传导通路阻断剂SB203580培养肝癌细胞后, 发现SB203580能明显抑制VEGF可激活p38MAPK信号传导通路对肝癌细胞的作用, 增强了肝癌细胞的同质黏附性, 并使肝癌细胞出现融合现象, 减弱了癌细胞的侵袭和转移[81].

4.8 VEGF受体酪氨酸激酶阻制剂

PTK787/ZK 222584 (PTK/ZK)是最常用的口服VEGF受体酪氨酸激酶阻制剂, 能有效降低VEGF生物效应的表达而抑制种植在裸鼠的人类肿瘤细胞的生长及肿瘤组织中的微血管形成, 并对于结直肠癌的肝转移的治疗也有很好的效果[82].

总之, 肝癌是现代医学中最常见且难以治愈的恶性肿瘤之一, VEGF在肝癌的发生、进展和治疗中有着十分重要的作用, 对VEGF的进一步研究, 抑制或减少VEGF在肝癌的表达, 将会给肝癌抗血管治疗带来新的突破.

编辑: N/A

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