抗肿瘤血管生成

第二步：VEGF及bFGF刺激毛细血管内 皮细胞增殖及内皮细胞迁移肿瘤，形成 血管供给肿瘤所需营养物质。
第三步：血管内皮抑制素靶向毛细管内 皮细胞，抑制正在形成的肿瘤血管。
第四步：在内皮细胞表面可以识 别血管内皮抑制素的特异性受体诱 导毛细内皮细胞死亡。
第五步：携带营养的新形成的血管 被破坏。
第六步：由于缺少营养供给，肿瘤细胞 死亡。
血管内皮生长因子 (VEGF )
VEGF家族是目前研究最深入的血管 生长因子家族, 能够特异性地刺激血管 内皮细胞的增殖和血管生成, 增加血管 通透性。
VEGF主要由血管周围的细 胞产生，并通过旁分泌机制作 用于内皮细胞，在促进血管形 成、抑制内皮细胞的凋亡及提 高血管通透性等方面发挥重要 作用。 VEGF诱导形成的肿瘤血 管是异常的，在许多肿瘤中过 度表达，刺激肿瘤血管形成， 使血管易漏﹑扭曲，不成熟。
3.抑制VEGF可抑制新血管系统形成 •在小鼠模型中，植入肿瘤细胞及抗VEGF 治疗后血管再生情况 •对照组
植入前
1天后
6天后
9天后
•抗VEGF治疗
（A） 治疗前荧光检测可见肿瘤内血管生成 （B） 治疗1天后，腔管关闭，部分血管血流减少
植入前
1天后
6天后
9天后
（2）血管生成抑Endostatin(ES)
1800
一些德国病理学家观察到部分人类肿瘤高度血管化, 从而 提出新生血管可能在肿瘤进展中重要致病作用1
1971
里程碑的发表: Judah Folkman 提出 肿瘤生长是血管生成依赖的
肿瘤血管生成的方式
出芽式血管生成（sprouting angiogenesis, SA）
SA是指内皮细胞，通过出芽的方式 形成新的肿瘤性毛细血管。
内皮细胞抑制素(endostatin)
内皮抑素 ES 最初是从鼠的成血管细胞瘤株 培养液中分离提纯得到的一种在动物体内天然 存在的蛋白。
内皮抑素 ES 是由细胞外基质成分胶原 ⅩⅧ 的羧基末端水解而来，含有184个氨基酸 ，分子量为20 KD。
抗血管生成的肿瘤治疗方案
血管生成是肿瘤发生发展的重要因素， 新生血管不仅为病理组织提供养分 ，保证其生长增殖，同时使得肿瘤细胞与个体的血液循环系统直接相通，是恶 性肿瘤发生远处转移播散的必要条件。因此抗肿瘤血管生成的研究成为医学工 作者研究肿瘤的非常重要的方面。
肿瘤微环境与肿瘤血管新生
• 肿瘤微环境就是指在肿瘤在生长过程中，由肿瘤细胞，内皮细胞，细胞外基 质，免疫细胞，成纤维细胞相互作用形成的肿瘤细胞生长的特殊环境。 • 血管内皮细胞 – 在微环境中基因表达被修饰向有利于血管生成方向发展 • 细胞外间质 – 细胞外间质成份促进血管内皮细胞存活，增殖或小血管形成 – 间质降解释放一系列促血管生成因子，目前发现的最有效的是VEGF – 间质相关蛋白酶，如MMP9可通过释放VEGF促进血管生成 • 免疫细胞：诱导内皮细胞表达VEGF-A，促进血管生成 • 成纤维细胞：诱导内皮细胞表达VEGF-A，促进血管生成
内皮抑素 Endostatin 的抑瘤试验
这是动物试验的大体观，将肿瘤细胞接种在小鼠皮下后，对照组用生理盐水处理，肿 瘤迅速长大，表面有溃烂，试验组用endostatin治疗，肿瘤生长几乎被完全抑制，显示 了良好的抑瘤效果。
内皮抑素的作用机理 (一)
Endostatin 能作用于 VEGF 的受体 KDR/Flk-1，阻止 VEGF与内皮细胞 结合，直接阻断 VEGF 的作用，发挥抗血管生成作用。
肿瘤血管生成中主要要信号通路
Dll4-Notch信号传导系统
Notch信号系统能增强血管稳定性， 并通过降低大动脉内皮细胞对局部血 管生长因子(如VEGF)的应答增加大动 脉内径。 在胚胎发育中Dll4一Notch系统的 缺失可导致胚胎的死亡。
Ang-Tie-2信号传导系统
Tie-2是Ang-1的唯一受体，Ang-l结 合Tie-2后可引起酪氨酸磷酸化，然后 通过一系列信号传导途径增强内皮细胞 存活率、细胞间的稳定性以及毛细血管 的形成，抑制毛细血管通透性。
Inhibitors Interferons a/b Angiostatin Endostatin Vasostatin Canstatin Tumstatin Platelet factor-4 Thrombospodin-1 IL-12 16 kD prolactin fragment IL-18 IP-10 53 kD antithrombin III
降解血管基底膜，形成肿瘤新生血管
肿瘤血管生成中主要要信号通路
VEGF-VEGFR信号传导系统
VEGF能迅速刺激酪氨酸磷酸化 并通过激活RAS—RAF—MEK— ERK和P13激酶途径，使转录因 子激活或降解其mRNA使蛋白失 活，从而表达其活性。
•VEGFRl还可以激活肿瘤的进展和转移。 •VEGFR2可促进原有血管基础上的有丝分 裂，增加血管通透性，并在诱导血管生 成等一系列活动中起首要作用。 •VEGFR3为是原发或继发恶性肿瘤淋巴内 皮细胞的特异性标记物。
内皮抑素的作用机理 (四)
Endostatin 能抑制 Wnt 信号通路，促进 β-catenin 的降解，抑制内 皮细胞移动，导致内皮细胞停滞在G1期，减少内皮细胞在S 期的比例引 起细胞周期停滞。
内皮抑素的作用机理 (五)
• 对内皮细胞凋亡的影响： ES 的促内皮细胞凋亡作用可能与诱导酪氨酸激酶活性, 抑制 bcl-2 、bcl-xl 和bad 表达有关, 而没有改变 bax 、p53 、cdc-5A、p38 MAPK 的基因表达。 ES 还能破坏微丝的完整性抑制内皮细胞的运动,诱导内 皮细胞凋亡,最终抑制肿瘤的生长。
VEGF只有与其特异性受体结合后才能发挥 生物学功能。目前，已鉴定并克隆出3种受体， 即VEGF受体l (VEGFR-1，又称flt-1)、VEGF受 体2 (VEGFR-2，又称flk-1或KDR)及VEGF受体3 (VEGFR-3又称flt-4), 均属酪氨酸激酶受体， 称为Flt家族。前两种受体一般只表达于血管内 皮细胞表面，但偶尔在其它类型细胞，如肿瘤 细胞中也有表达。
内皮抑素的作用机理 (六)
Endostatin能下调体内的促血管生成因子，上调体内的血管生成抑制因子 ，通过改变血管生成调节因子的平衡关系，发挥抗血管生成作用。
Folkman教授的理论及血管内皮抑制素（Endostatin）的作用机理
第一步：直径大于1～2 mm3的肿瘤 释放VEGF及招募 bFGF因子启动肿 瘤血管生成步骤。
内皮抑素的作用机理 (二)
基质金属蛋白酶 MMP-2 在血管生成中发挥重要作用，Endostatin 能结合 MMP-2 的催化活性区，阻断其作用
内皮抑素的作用机理 (三)
Endostatin 能结合于 Tropomyosin, 破坏微丝的完整性，抑制 内皮细胞的迁移，诱导其凋亡，发挥抗肿瘤作用。
肿瘤新生血管的特点
• •
结构紊乱、内皮不完整、血管扭曲、盲端和动静脉吻合。 通透性高，缺乏引流多余液体的淋巴网络，造成间质高压，该高压是抗 癌药物通过的障碍，但有利于肿瘤细胞的扩散和转移。
血管生成的信号传导系统
肿瘤及成纤维细胞 合成并分泌VEGF/或bFGF 与血管内皮细胞表面的相应受体结合 基因活化 分泌基质金属蛋白酶
肿瘤血管生成的相关因子
Activator
Inhibitor
VEGF bFGF PDGF
Angiostatin Endostatin Thrombospondin-1
内源性促／抗血管生成因子
Stimulators VEGF bFGF PIGF PDGF TGF-a/b TNF-a IL-8 HGF Angiogenin IL-3 Proliferin Leptin G-CSF
VEGF参与肿瘤生长的整个过程
VEGF bFGF TGFb-1 PIGF PD-ECGF Pleiotrophin
VEGF
-1 PIGF
VEGF bFGF TGFb-1 PIGF PD-ECGF
VEGF参与肿瘤生长的整个过程，出现于整个肿瘤生命周期中，即使随着时间延伸 ，可能出现第二条通路，VEGF仍处于过度表达状态，仍然是最重要的血管生长因 子。
肿瘤血管生成与抗肿瘤治疗
Contents
• 肿瘤血管生成的机制 • 肿瘤血管生成的相关因子 • 抗血管生成的肿瘤治疗方案
肿瘤血管生成机制
肿瘤血管依赖性理论的提出
肿瘤血管形成过程及生成方式
肿瘤血管生成中的主要信号通路
肿瘤微环境与肿瘤血管新生
肿瘤血管依赖性理论的提出
1787
最初描述血管生成 by Dr John Hunter
抗血管生成治疗的策略
通过抑制促进因子的表达或者外援性补充抑制因子等方法改变血管生成促进因子和
抑制因子之间的相对平衡，来阻断血管生成。 直接针对各种血管生长因子抗体或药物。 针对生长因子受体的药物，阻断细胞内的信号传导通路。 针对血管内皮细胞的药物，抑制内皮细胞的增值和迁移。 基质金属蛋白酶抑制剂，阻止基底膜以及细胞外基质的降解。 其他，比如抗粘附分子抗体抗整合素 αvβ3 等
抗血管生成药物临床试验存在的一些问题
•
Ⅰ期临床试验（最大耐受剂量(MTD)和急性毒性） – 大部分抗血管生成药物并不具备细胞毒药物那样典型的剂量依赖性，应 该使用小剂量。 – 抗血管生成治疗可能会引起出血/凝血异常，在老年患者中可能还会引起 或加剧心血管疾病，其他象伤口愈合、胃肠道溃疡、肾功能、成年妇女 卵泡发育、正常的月经周期等也会受到影响。故与这些病症有关的毒副 反应均须进行严密观察和及时处理。
•
•
Ⅱ期临床实验 – 用存活时间和病情稳定时间作为评价其疗效的指标可能更合理 – 细胞毒药物往往选择肿瘤块较大的病人，以有利于疗效评价，但对于抗 血管生成药物，选择的病例的瘤体积不应太大
•
Ⅲ期临床试验 – 要求有更高的随机性，病例数要求更多，治疗周期和随访时间也要更长， 在临床试验方案的设计上也应考虑更多的临床状况，例如：①作为常规 疗法的辅助治疗；②用于那些病情已控制但易复发的病人；③用作一般 意义的维持治疗；④与化疗或/和放疗联合治疗；⑤用作高危人群的化学 预防药物。
当环境中VEGF浓度升高时，Ang一2 促进新生血管萌芽；当环境中VEGF 浓度降低时，Ang一2使血管退化。 Ang-2和Tie-1可下调Ang-1介导的 Tie-2信号传导，Ang的作用还进一 步被VEGF-A和整合素调整。
血管内皮细胞的Notchl受体与Dll4 配体结合后，发生级联放大反应， 抑制细胞活化，防止过多的端细胞 形成血管突起。
（1）抗VEGF的作用 （2）血管生成抑制剂Endostatin(ES)
抗VEGF作用
2.抑制VEGF可使存活的肿瘤血管系统正常化 1. 抑制VEGF可导致 现存微血管结构 退化
在临床前模型中 VEGF抑制剂治疗1天: 腔管关闭，部分血管 血流减少，内皮细胞 凋亡
在肿瘤中，VEGF的高水平可导致血管渗透性过高、组织间压 增高，导致传统抗肿瘤治疗疗效受限.VEGF抑制可以降低血 管渗透性和肿瘤组织间压，使残留肿瘤血管系统的细胞内间 隙及空洞和芽生减少，周皮细胞连接更加紧密，血管形状更 加规则。