放射治疗联合抗肿瘤血管治疗研究现状及进展

放射治疗联合抗肿瘤血管治疗研究现状及进展放射治疗是治疗恶性肿瘤的重要方法之一，超过半数以上的恶性肿瘤患者，在治疗过程中会接受放射治疗[1]。

如何提高放射治疗的疗效成为日益关注的焦点，综合治疗成为肿瘤治疗的必然趋势，传统上放射治疗与手术、化疗以及热疗等都有过密切的配合和临床应用；近年来随着靶向治疗药物不断走进临床，其抗肿瘤的特异性和选择性更强，也使放射治疗与分子靶向药物的联合应用成为可能，其中抗肿瘤血管治疗对血管的作用直接影响肿瘤氧分压，与放射治疗敏感性密切相关，与放射治疗针对的靶点各不相同，两者联合应用理论上在不增加治疗毒性的情况下可增加治疗疗效，其联合应用正成为肿瘤综合治疗中研究的热点之一。

现对其研究现状和治疗进展介绍如下。

1血管生成与肿瘤血管生成（angiogenesis）是指在原有微血管的基础上通过“芽生”的方式形成的新生毛细血管；是肿瘤血管形成的主要形式。

肿瘤组织在生长过程中，诱导新的血管生成，以提供肿瘤生长所需的营养和氧气，并带走代谢产物，同时通过血管向其它组织运输转移细胞，并在机体的其它部位继续生长和诱导血管形成，导致肿瘤转移。

肿瘤血管形成的机制非常复杂，涉及许多细胞因子、细胞基质及蛋白水解酶的相互作用；现在大多数人已经接受“血管生成开关”的观点，认为血管形成主要受促进因子和抑制因子的共同调节；其中血管内皮生长因子（VEGF）是最重要的促血管生成因子，它不仅促进新生血管的生成，还有抗血管内皮细胞凋亡作用。

许多外来因素如放射治疗、肿瘤内环境因素（缺氧及PH值下降）等均可促进VEGF的表达和分泌。

肿瘤细胞正是通过改变血管生成调节因子的局部平衡，激活宿主血管内皮细胞，使其增殖，向肿瘤方向迁移并形成管腔，从而形成了肿瘤的未成熟血管。

肿瘤血管的生成处于一种失控的无序状态，与正常血管相比在细胞组成、组织结构和功能特点等方面均不相同。

肿瘤血管缺乏完整的平滑肌和基底膜结构，管壁较薄；肿瘤细胞和内皮细胞相间排列在肿瘤血管内表面，形成“马赛克血管”；内皮细胞间存在较大间隙，基底膜不完整导致渗透性增强；血浆白蛋白漏出导致组织间隙压力增加；肿瘤血管高度无序、迂曲、膨胀、粗细不均以及分支过多，可导致血流紊乱、缺氧及酸性物质堆积区形成。

在这些乏氧区，肿瘤上调血管生成因子以防止细胞凋亡，可能与放疗失败的原因有关。

恶性肿瘤不仅诱导其本身血管新生,还刺激肿瘤邻近组织血管新生,为其恶性增殖进一步提供所需营养和氧气,如果没有血管新生,大部分肿瘤则处于休眠状态,直径不超过2～3mm[2 ]。

2放疗与血管生成放疗后将导致强烈的血管生成[3]。

Gorski等报道，各种癌细胞株放疗后的VEGF 的表达水平将直接被上调[4]，从而促进肿瘤血管的生成。

放疗后细胞因子，生长因子以及细胞周期相关基因的转录活化，并调控酪氨酸激酶、MAPKs以及ras基因相关激酶细胞间信号通路而影响肿瘤细胞的存活以及促进肿瘤细胞的增殖。

放疗也能够活化EGFR ，EGFR又能活化MAPK通路[5]，MAPK通路又促进一些转化因子如TGF-β和VEGF等的表达。

放疗本身也可以上调并增强血管生成通路而引起放射抗拒。

放疗后经常可以看到肿瘤细胞增殖明显，可能就是血管生成通路被上调的结果[6]；同时也可以观察到肿瘤干细胞的增殖。

虽然肿瘤在放疗后多数出现再氧合现象，但有些肿瘤却对放疗毫无反应，可能是放疗后其它调节血管生成的因素比如血管渗透性的增加、组织间静水压的增加，肿瘤血流灌注的下降、耗氧量的增加、乏氧增多以及肿瘤存活通路的上调等的作用结果[7－9]。

研究表明，放射治疗将导致HIF-1表达水平升高[10], HIF-1通过调节依赖VEGF的信号传导途径和非依赖VEGF 的信号传导途径[11]，从而促进肿瘤血管形成。

所有那些因素共同刺激放射治疗后肿瘤血管的生成，导致肿瘤血管的形成，引起放射敏感性下降，放射抗拒。

放疗与血管生成对于肿瘤的治疗就构成了一个恶性循环。

打断这个恶性循环将有助于增加肿瘤治疗效果。

这就为放射治疗联合抗血管治疗提供了合作的平台和契机。

3抗肿瘤血管治疗药物抗血管生成治疗药物的研究起源可追溯到20世纪70年代Folkman提出的“饿死肿瘤”学说，他指出肿瘤的生长和转移均依赖血管生成，阻断肿瘤血管生成是治疗肿瘤的有效策略。

之后对抗血管生成药物和肿瘤生长之间关系的研究证明肿瘤细胞和血管内皮细胞都可成为治疗肿瘤的潜在靶点。

抗肿瘤血管治疗药物包括：（1）血管生成抑制剂（Antiangiogenic Agents ，AAs），它抑制由肿瘤触发的血管自身新生的过程，机制是采用干涉血管形成、抑制刺激因子传递和释放的制剂，使用血管转化因子的抗体，干扰肿瘤血管形成信号传递机制，它包括TNP-40、VEGF/ VEGFR 抑制剂、COX-2抑制剂、EGFR抑制剂、血管抑素（angostatin）以及内皮抑素（endostatin）等；（2）血管损伤剂（Vascular Damaging /Disrupting Agents, VDAs），它破坏已经建立的肿瘤血管网络，导致肿瘤细胞的继发性死亡；包括CA4DP、DMXAA、ZD6126和A VE8062等。

在作用模式及治疗应用方面，与血管生成抑制剂不同；当前，大多低分子肿瘤血管靶向制剂都属于微管蛋白解聚酶这一类，它们能诱导血管关闭，具有破坏血管属性。

抗血管生成药物要求持续几个月或几年用药，而血管靶向制剂是间断用药，它能直接破坏已有的肿瘤血管，导致癌细胞死亡。

（3）混合制剂，包括EGFR抑制剂或中和细胞毒性抗肿瘤制剂等，它们即可作用于肿瘤内皮细胞，又作用于肿瘤细胞；具有综合AAs和VDAs的抗肿瘤治疗作用。

用VDAs治疗荷瘤，发现循环内皮祖细胞迅速被动员，但在治疗后又迅速回到了肿瘤的边缘[12]。

AAs也能损伤循环内皮祖细胞，缩小肿瘤，降低血流，增强VDAs的抗肿瘤活性。

4 放疗联合血管生成抑制剂不同的肿瘤产生多种各自不同的影响肿瘤生长的血管生成因子，各个实验研究中单一的血管生成抑制剂难以达到有效的治疗。

有学者提出尽管血管新生抑制剂可将肿瘤体积缩小到1mm3 以下,却无法根除这些小于1mm3不依赖血管新生的微小瘤[13],因而为血管生成抑制剂与细胞毒性抗肿瘤疗法的联合应用治疗肿瘤提供了协作的空间。

Teicher 等[14]首先观察到抗血管生成治疗可以增强放疗疗效。

之后大量亚临床研究均已证实血管生成抑制剂能增强肿瘤对放疗的效应[15~23]。

目前用于联合放射治疗的血管生成抑制剂，他们通过的直接或间接作用于肿瘤细胞和/或内皮细胞增强放疗疗效；使得抗血管生成和抗肿瘤的效果得以协同和叠加。

其增强放疗效应的机制可能包括：通过抑制血管生成因子和内皮细胞上的受体间接抑制血管的形成[15]；增加内皮细胞凋亡直接增敏内皮细胞[20，24，25]；增加肿瘤细胞凋亡直接增敏肿瘤细胞[26]；改善氧合状态和减少乏氧细胞数量[15] 。

如果放疗后诱导了血管生成，加之VEGF开始表达，可使内皮细胞的渗透性增加和肿瘤IFP 升高[27]，与乏氧形成恶性循环[28]；在这种情况下再放疗可能是无效的。

因此，理论上讲，如果在放疗前给以血管生成抑制剂治疗，就可以避免出现这种情况。

因为，抗血管生成制剂在理论上可以通过减少耗氧的肿瘤细胞和内皮细胞的数量从而降低整个肿瘤对氧的需求而改善肿瘤的氧合状态；此外，抗血管生成制剂在理论上还可以通过清除不成熟的肿瘤无效血管[29～31]以及降低IFP[32]而增加氧的灌注。

这将有助于保持肿瘤细胞好的氧合状态利于射线杀灭，阻止肿瘤再生长。

对于分割放疗而言，可防止逆转到放疗之间的乏氧状态，是十分理想的情况。

大量研究表明，给予血管生成抑制剂将减少乏氧[15、16]。

Lee 等[15]发现在U87异种移植瘤中，抗VEGF抗体引起的血管退化和乏氧程度下降有明显关系，给予VEGF 抑制剂后尽管血管密度下降，但氧合却增加，可能与血管的重组有关。

VEGF抑制剂影响血管重组的机制可能是减少了肿瘤内血管的通透性和IFP，从而缓解了血管的受压程度，使血管结构，血液灌注趋于正常化，随之氧分压也恢复正常。

由于肿瘤细胞和内皮细胞相继被杀灭，氧的消耗减少，氧合状态也渐好转[15]。

Lee 等[15] 还观察到在氧含量正常和乏氧情况下，VEGF抑制剂增强放射反应的效果相似，他们认为放疗时抗VEGF治疗促进放疗反应的主要因素可能是血管密度的减小而不是放疗时肿瘤的氧合状况。

最近Itasaka [33]等的实验发现血管抑素能改善肿瘤放射敏感性；增加放疗后肿瘤细胞的凋亡和抑制肿瘤细胞增殖；阻止放疗后肿瘤再血管化以及抑制放疗后血管生成因子和侵袭分子的上调等。

放疗联合抗血管生成治疗由于增强了放疗后肿瘤的细胞凋亡而增强抗肿瘤疗效[34，35]。

给予抗血管生成治疗如血管抑素、TNP-470后，在细胞水平研究表明，肿瘤细胞增殖指数并没有受到影响，而肿瘤细胞的凋亡指数明显升高[36]。

放疗引起DNA的损伤可以直接导致肿瘤细胞的凋亡，抗血管生成治疗和放射对肿瘤依赖的内皮细胞的损伤也可以间接导致肿瘤细胞凋亡。

然而，内皮细胞损伤如何导致肿瘤细胞凋亡增加的分子机制目前尚不清楚。

推测血管生成抑制剂抑制了肿瘤细胞自分泌因子及其受体的表达[37]；或者可能血管生成抑制剂使肿瘤生成所需的由内皮细胞介导的旁分泌因子的丢失，通过凋亡机制导致了肿瘤的细胞毒性反应[34]。

放疗抗拒性高低与肿瘤大小成比例：当肿瘤体积增加时，氧分压和PH值随着氧和营养物质需求的增加而下降；在鼠系肿瘤中，即使肿瘤小到6mm ×6mm ，也会出现氧分压降低（1～10 mm Hg）并导致乏氧的存在；当肿瘤体积进一步增大，氧气难以满足需求，无氧糖酵解增加，使得出现酸性环境，最终，肿瘤由于缺氧、营养不足以及长期处于酸性环境，开始出现坏死区域；当肿瘤的体积超过2000 mm3 时，就足以出现乏氧和坏死，继而出现放射性抵抗，这时如果比较放疗联合抗血管生成治疗与单纯放疗的疗效时，可能就会低估肿瘤生长延迟。

而在某些肿瘤中，当体积达到约250 mm3时，就出现了放射抗拒；体积达到约500 mm3时，氧分压就降到不足2 mm Hg，出现明显的放射抗拒。

此外，瘤床效应是影响肿瘤生长延迟的又一因素，由于放疗后肿瘤间质（血管/结缔组织）的损伤，而间接的延缓了肿瘤的生长速度[38]。

最后，还应考虑到实验中放疗时动物、肿瘤的温度以及麻醉或固定动物采用的方法，因为这些都会影响到肿瘤的灌注情况。

在活体实验中研究肿瘤的延迟生长情况时，特别应当关注基于个体化的相对治疗效应。

5、放射治疗联合血管损伤剂血管损伤剂（VDAs）和血管生成抑制剂的的作用机制不一样。

血管损伤剂直接高选择性的作用于不成熟，迅速增殖的肿瘤血管的内皮细胞[39] 。