血管抑素和内皮抑素

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通常认为血管抑素和内皮抑素并不是由肿瘤细胞直 接分泌,而是肿瘤细胞可以产生或激活某种蛋白酶,后者 可将体内的前体分解为血管生成抑制剂。有实验证实, 前列腺癌细胞可产生丝氨酸蛋白酶,特异性酶解纤溶酶 原生成血管抑素。而组织蛋白酶L和金属蛋白酶通过 水解XⅧ型胶原C末端而产生内皮抑素u 4|。ComeliuS 等学者通过对Lewis肺癌小鼠模型的研究发现,血管抑 素的产生需要金属蛋白酶的参与,尤其是巨噬细胞弹性 蛋白酶可有效地促进血管抑素的生成【1 5|。-RivaS等进一 步研究了肝癌患者中巨噬细胞弹性蛋白酶与血管抑素之 间的关系,发现肿瘤组织中巨噬细胞弹性蛋白酶mRNA 的表达强于非肿瘤组织,巨噬细胞弹性蛋白酶mRNA不 表达的肝癌患者体内不产生血管抑素,生存期亦明显缩 短。肝癌患者巨噬细胞弹性蛋白酶mRNA的表达水平 与血管抑素的生成呈显著相关性u 6|。此外,Dong等还 发现血管抑素的生成与粒细胞一巨噬细胞集落刺激因子 (GJ饵CSF)有关,以GM—CSF培育的肿瘤细胞其巨噬细
O’Reilly等以内皮抑素治疗荷Lewis肺癌小鼠,发 现内皮抑素可以使原发肿瘤直径缩小150倍,体积缩至 1删m3以内;连续用药16~25天后,肿瘤进入生长静止 期,而对正常细胞无毒性且无耐药性产生№J。BOehm等 进一步研究显示,连续用内皮抑素治疗荷Lewis肺癌小 鼠,可明显抑制肿瘤细胞生长,但短期内停药后,肿瘤会 重新生长;而经过6个疗程185天治疗后,肿瘤体积由原 来的350删m3~400mm3缩小至2rru矗以内,无耐药性的 产生。此时再停止给药,肿瘤不再生长,而进入休眠状 态。此外O’Reilly等在证实血管抑素抑制肿瘤生长的 基础上,又研究了其对肿瘤转移的抑制作用。结果显示 在原发肿瘤存在的情况下,实验小鼠肿瘤转移受到由原 发肿瘤释放入血的血管抑素的抑制,而去除原位瘤,转移 增多。此时对小鼠持续予以血管抑素腹腔内注射14天
(第1天24肛d209小鼠体重,此后12剧d,连续13天),
肉眼可见的转移灶数目减少18倍幢J。动物实验证实,血 管抑素和内皮抑素联合应用后可完全抑制肿瘤细胞生 长,停药后未见新生肿瘤及细胞毒性的产生,显示其抗肿 瘤作用的巨大潜能。
血管抑素和内皮抑素作为一类新型的抗肿瘤药物还 可以与其它治疗联合应用。有学者报道血管生成抑制荆 与化疗联合应用可有效地抑制肿瘤生长,减少耐药性的 产生,同时对于转移病灶亦有较好的治疗作用并抑制肿 瘤进一步扩散。对一些放疗不敏感的肿瘤采取血管抑素 与放疗联合可有协同治疗作用。将表达血管抑素的腺病 毒瘤内注射到大鼠C6胶质瘤模型,并联合使用放疗,结 果观察到它们之间有明显的协同作用(P<0.005)∽o。 在化疗有效杀灭肿瘤细胞后,给予内皮抑素可阻止肿瘤 的复发。Bert01ini等在B淋巴细胞淋巴瘤小鼠模型上, 分别于第3、5、7天经腹腔给予CTx 75mg/妇,使肿瘤明 显缩小,然后于第15~19天分别经皮下给予内皮抑素或 缓冲液,结果内皮抑素可明显抑制肿瘤的生长,假如停药 后肿瘤继续生长并于第25~29天再给予同样剂量的
O’Reillv和FolI【man等于1997年以相同的方法发 现了另一个来源于肿瘤的内源性血管生成抑制剂——内
皮抑素,分子量约20m,抗肿瘤血管形成作用更强。氨
基酸序列分析提示内皮抑素为XⅧ型胶原C末端的一 个片段[6]。在内皮抑素的序列中存在着锌离子结合位 点,由其N末端1、3、11三个组氨酸残基和76位的天门 冬氨酸残基构成。锌离子结合位点紧临XⅧ型胶原分解 为内皮抑素的酶切位点,提示锌离子可能参与激活XⅧ 型胶原裂解生成内皮抑素或直接参与裂解过程_7I。目
万方数据
·2·
前,尚不能确定锌离子在内皮抑素活性中的作用,通过诱 导局部突变(136位的天冬氨酸替代132位的组氨酸成 为锌配体)可使内皮抑素的空间构象发生变化,最终影响 其功能,提示锌离子更可能是通过改变内皮抑素的结构 而影响其发挥作用旧j。 2血管抑素和内皮抑素的抗肿瘤作用
目前治疗肿瘤的各类药物尤其是化疗药物,容易产 生耐药性,这主要与肿瘤细胞的遗传不稳定性和高突变 率有关。与这些药物相比较,血管抑素和内皮抑素具有 高效、低毒和无耐药性的优点。此外,在动物实验中亦证 实血管生成抑制剂可诱导转移病灶肿瘤细胞凋亡并抑制 其进一步扩散。
国外医学肿瘤学分册2001年2月 第28卷第1期
血管抑素和内皮抑素的研究进展
林 勇1综述谢渭芬1,王杰军2审校 (1.第二军医大学附属长征医院消化科,上海200003; 2.第二军医大学附属长征医院肿瘤科,上海200003)
摘要:近年来,越来越多的学者对血管抑素和内皮抑素的结构、作用机制以及抗肿瘤作用做了深入的研究,认为它们极有可
用的一种方式[1 9|。Redlitz等则证实血管抑素可减弱内
皮细胞内蛋白激酶ERK.1和ERK一2磷酸化,从而抑制
内皮细胞的增殖。最近Lucas证实了血管抑素抗血管形
成作用与其诱导内皮细胞凋亡有关心0|。
对内皮抑素的研究发现鼠的内皮抑素有11个精氨
酸残基与肝素有高亲合性,推测内皮抑素可能与类肝素
样的硫酸蛋白多糖结合后,抑制血管生成。但也有学者
O’Reillv和Folkman等于1994年从kwis肺癌小 鼠的血清和尿液中分离得到分子量为38kD的蛋白—— 血管抑素。氨基酸序列分析提示血管抑素与纤溶酶原N 末端98位氨基酸残基到440位氨基酸残基的内片段有 98%的同源性【2 J。纤溶酶原有5个三环结构,称作Krin. gle区,血管抑素则具有前4个K“n烈e区和部分的K^n— gle 5区.,依靠3个二硫键连接bj。研究证实,起抑制血 管生成作用的结构可能主要是Kringle区,并且不同的 Kringle区所起作用不同:Kringle 4区抑制内皮细胞增殖 作用小,而抑制其移行作用最强;Kringle 1~3区抑制内 皮细胞增殖作用与血管抑素基本相同,但抑制内皮细胞 移行作用要小得多;Kringle 1区虽然对抑制内皮细胞移 行无作用,但可影响血管抑素的构象及抗移行作用。最 近发现,Kringle 5区亦有选择性抗内皮细胞移行作用, 而裂解后的KringIe 5片段作用更强。总之,完整的 Kringle区对维持血管抑素的抗血管生成作用有重要作 用‘4'5】。
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CTX或内皮抑素,结果发现内皮抑素仍然有效而明Ⅸ 则无效,表明肿瘤对内皮抑素不会产生耐药【1 0|。通过构 建腺病毒载体转导内皮抑素可有效控制JC乳腺癌和 LE州is肺癌模型肿瘤的生长速度(P<0.0 0 1和P <0.05),同时转染内皮抑素可完全控制Lewis肺癌的 肺转移(P<0.000 1)u1|。Tanaka等将携带血管抑素 c[)NA的质粒转导至神经胶质瘤细胞,发现其血管内皮 细胞增殖受到抑制并同时诱导肿瘤细胞凋亡。采用缺陷 型腺病毒和巨细胞病毒启动子构建分泌型血管抑素表达 载体并将其转导至肿瘤细胞,可选择性地抑制肿瘤血管 内皮细胞增殖,减少其有丝分裂M期磷蛋白,中断内皮 细胞有丝分裂及G,/M期的转化u2l。由于重组内皮抑 素制备代价高,使用后可能发生免疫反应,为解决这些问 题,最近Blezinger等将分泌型内皮抑素的非病毒载体转 导至肾癌小鼠模型的骨骼肌细胞,发现内皮抑素可由骨 骼肌细胞分泌入血,内皮抑素血清有效浓度能维持2周, 有很高的生物利用率,肿瘤细胞凋亡数目增加3倍,其分 泌水平及时间足以抑制肿瘤生长与转移,该研究为肿瘤 基因治疗提供了新的思路¨3I。许多试验均证实了血管 抑素和内皮抑素的抗肿瘤作用,但有学者提出尽管血管 生成抑制剂可将肿瘤体积抑制缩小至无血管大小(< 2砌m3),却无法完全清除这些小于2r11】m3不依赖血管的 微小瘤,因而血管生成抑制剂与其它抗肿瘤治疗的联合 应用可能为根除肿瘤创造条件。对此,有学者持不同看 法,FoIkman等认为血管抑素和内皮抑素的联合应用可 根除肿瘤,所以血管生成抑制剂抗肿瘤的应用方法仍需 进一步加以验证。 3血管抑素和内皮抑素的产生及其作用机制
万方数据
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胞弹性蛋白酶mRNA的表达增多,且生成血管抑素的量 比对照组多4倍f1 7j。W矗tphal等证实,肿瘤细胞表达凝 血酶原激活物uPA或tPA水平与其产生内皮抑素的能
力成正比u引。
已有大量实验研究血管抑素和内皮抑素对肿瘤的作
用机制。Moser等获得了脐静脉内皮细胞的血管抑素结
认为内皮抑素的作用与该结构无关,有关其确切机制尚
须进~步研究怛1|。Dhanabal等证实内皮抑素可引起内
皮细胞中Bcl一2和Bcl,xL抗凋亡蛋白明显减少,从而诱
发内皮细胞凋亡旧引。
4血管抑素和内皮抑素的临床应用前景
随着对血管抑素和内皮抑素研究的不断深入,其抑
制肿瘤新生血管的作用正得到越来越多的学者所承认, 血管抑素和内皮抑素是迄今为止动物实验中抗肿瘤血管
生成最有效的药物。目前这两种血管生成抑制剂已进人
工期临床验证阶段,而它们的联合应用以及和其它抗肿
瘤方法的协同治疗也已成为肿瘤研究的热点。相信在不
久的将来,血管抑素和内皮抑素等血管生成抑制剂有可
能成为抗肿瘤的主要药物,并为最终治愈肿瘤提供有效
的手段。 参考文献
[1] Redli乜A,Daurn G,Sage EH,∥“.An画ostatin dil=11i11ishes activation 0f the rnitogen—activated protein k抽ases EIⅨ一I and ERK一2 in hurnan demlal rIlicIUvaScular endothelial cens[J].J Vasc Res,1999,36(1):
能成为未来抗肿瘤的主要药物,为肿瘤治疗提供新的有效手段。
关键词:血管抑素;内皮抑素;肿瘤治疗
中图分类号:R73—36+2
文献标识码:A
Biblioteka Baidu
文章编号:1000—8225(2001)一01—0001—04
新生血管对于肿瘤的生长、浸润和转移有重要意义。 体积超过1mm3~2mm3的肿瘤不仅需要新生血管维持 营养供给和排泄代谢产物,还需要其提供有利于转移的 通道。抑制新生血管的生成可使肿瘤细胞进入休眠状态 并诱导凋亡。实体瘤的细胞成分通常包括肿瘤细胞和支 持细胞,前者具有多变的遗传不稳定性,后者包括内皮细 胞、内皮周围细胞、基质成纤维细胞和一些炎症细胞,具 有遗传的稳定性。肿瘤新生血管形成的过程主要包括原 位肿瘤血管床的内皮细胞增殖,基底膜降解,内皮细胞粘 附和移行。这些过程需要内皮细胞内的蛋白激酶ERK.1 和ERK一2的参与…。肿瘤血管内皮细胞分裂次数比正 常内皮细胞多50倍,使肿瘤组织极易形成新的血管,维 持肿瘤生长。同时,新生血管又提供了肿瘤细胞的转移 通道,是促进肿瘤转移的重要途径之一。与正常组织中 的血管相比,肿瘤的大部分血管具有未成熟和高渗透性 的特点,其基底膜结构不完整而且内皮细胞之间接头的 数目也明显减少,有利于肿瘤细胞入血,导致转移瘤的形 成。直径为1cm的原发肿瘤每天可释放2×106个肿瘤 细胞人血,而转移灶的数目与进入血管的肿瘤细胞总数 呈正相关。近年来研究不易变异的血管内皮细胞是肿瘤 研究领域的一个热点,大量研究证实通过抑制肿瘤血管 内皮细胞的生长,可达到抑制肿瘤血管生成和诱导肿瘤 细胞凋亡的目的。血管生成抑制剂血管抑素和内皮抑素 的发现和应用为肿瘤的治疗提供了新的途径。本文就此 作一综述。 1血管抑素和内皮抑素的基本结构
肿瘤细胞自身可产生血管生成抑制剂和血管生成促
作者简介:林勇(1973一),男,江苏人,博士,住院医师,研究方向为 消化道肿瘤的治疗。
进剂,二者之间量的比例变化与原位肿瘤和转移病灶血 管增生程度密切相关。Folkman等首先发现了两种来源 于肿瘤组织的血管生成抑制剂,并命名为人血管抑素和 内皮抑素,此后大量的实验对其结构和功能进行了研究。
合蛋白,分子量55kD,是ATP合成酶的亚单位。重组的
ATP合成酶a亚单位可与血管抑素结合且不被纤溶酶 原竞争抑制;用ATP合成酶a亚单位的单抗结合甜旧
合成酶a亚单位后,再观察血管抑素抗血管内皮细胞增
殖的作用,发现其效应降低90%,故血管抑素与内皮细 胞表面ATP合成酶Q亚单位的结合可能是其抗肿瘤作
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