血管抑素抗腫瘤血管生成的研究進(jìn)展

1、血管抑素抗腫瘤血管生成的研究進(jìn)展         08-10-16 15:22:00     作者：董兆如    編輯：studa20【關(guān)鍵詞】  血管抑素 腫瘤 血管生成    血管生成是指已經(jīng)存在于組織的成熟血管內(nèi)皮細(xì)胞，通過增殖游走，以出芽或者嵌入的方式形成新生血管的過程。在胚胎形成、女性月經(jīng)期子宮內(nèi)膜的周期性重建、傷口愈合及組織器官慢性缺血缺氧等條件下，該過程的發(fā)生對(duì)機(jī)體的生長發(fā)育及生存有

2、重要意義。然而，當(dāng)惡性腫瘤發(fā)生時(shí)，血管生成過程同樣會(huì)被啟動(dòng)，其速度可作為衡量疾病進(jìn)展及判斷預(yù)后的一項(xiàng)指標(biāo)。如果沒有新生血管的營養(yǎng)供應(yīng)，實(shí)體瘤達(dá)到12mm直徑和寬度時(shí)即進(jìn)入休眠狀態(tài)。因此通過人為干預(yù)的方式，抑制腫瘤血管生成過程，可達(dá)到抗腫瘤的目的。1994年發(fā)現(xiàn)和提純的血管抑素1，因具有良好的抗腫瘤血管生成活性，受到了很大關(guān)注。    1  血管抑素的基本特征     血管抑素（angiostatin，AS）是一系列血漿纖溶酶原的天然蛋白分解產(chǎn)物。纖溶酶原是一種由791個(gè)氨基酸及一些糖鏈組成的糖蛋白，內(nèi)部含有五個(gè)三環(huán)結(jié)構(gòu)；每個(gè)

3、三環(huán)結(jié)構(gòu)均由隔著一個(gè)內(nèi)含子的兩個(gè)外顯子編碼的約80個(gè)氨基酸殘基組成，其內(nèi)部通過三個(gè)二硫鍵來維系結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。OReilly等首次提純的AS被證明是纖溶蛋白酶原氨基酸中Thr98Val440的一段序列，其N段為Thr98，C端為Val440，包含了纖溶蛋白酶原上具有高度同源性的前四個(gè)三環(huán)結(jié)構(gòu)，這四個(gè)三環(huán)結(jié)構(gòu)氨基酸序列的相似約為50%，半衰期2.5d。纖溶蛋白酶原上存在的第五個(gè)三環(huán)結(jié)構(gòu)與前四個(gè)無同源性，半衰期更短，但其抑制血管生成的作用更強(qiáng)。此外，在纖溶酶原激活因子的N端和尿激酶中也存在著與之相似的三環(huán)結(jié)構(gòu)，它們的存在對(duì)AS作用的發(fā)揮可能具有一定的意義。    由于纖溶

4、酶原存在著不同的裂解位點(diǎn)，因此在不同的細(xì)胞環(huán)境中可以產(chǎn)生不同分子組成的裂解產(chǎn)物。已發(fā)現(xiàn)的AS主要有AS13、AS14、 AS4、 AS5、AS4.5、 AS15六種。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，AS具有強(qiáng)烈的抑制血管生成的能力，但不同結(jié)構(gòu)的AS對(duì)同種內(nèi)皮細(xì)胞的作用強(qiáng)度不同，其順序分別為AS15> AS5> AS14>AS1> AS3,并且AS13的抑制作用比AS14強(qiáng)。生物學(xué)效應(yīng)具有如下特點(diǎn)：（1）對(duì)新生血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖有選擇特異性的抑制作用，但對(duì)已靜止和成熟的內(nèi)皮細(xì)胞無作用；（2）對(duì)早期腫瘤、轉(zhuǎn)移瘤及動(dòng)物種植瘤的血管生成抑制作用強(qiáng)；（3）其抑制作用具有時(shí)間和劑量依賴性關(guān)系；（4）作

5、為內(nèi)源性血管生成抑制因子，無耐藥現(xiàn)象，也未發(fā)現(xiàn)其有明顯的不良反應(yīng)；（5）其作用的發(fā)揮不依賴于機(jī)體的免疫反應(yīng)。鑒于這些特性，AS有可能成為新的抗腫瘤藥物。    2  AS的產(chǎn)生過程    AS在機(jī)體正常的情況下并不產(chǎn)生，原發(fā)腫瘤存在時(shí)，腫瘤直接或間接產(chǎn)生和活化多種基質(zhì)酶性物質(zhì)，使其水解活性增強(qiáng)，進(jìn)而水解纖維蛋白酶原產(chǎn)生AS片段2。首先纖溶蛋白酶原在其激活因子作用下生成纖溶酶，纖溶酶經(jīng)細(xì)胞分泌蛋白磷酸甘油激酶或自身自由巰基的介導(dǎo)使其二硫鍵被還原或斷裂生成AS4.5，然后AS4.5在周圍多種基質(zhì)水解酶的作用下水解生成AS13或A

6、S14。這些水解酶包括基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP），巨噬細(xì)胞金屬彈性蛋白酶，組織纖溶酶原激活劑(tPA)，尿激酶型纖溶酶原激活物(uPA)等。    纖溶酶在細(xì)胞膜表面的自我裂解對(duì)于AS的產(chǎn)生同樣具有重要意義。Hao等3證實(shí)腫瘤細(xì)胞膜上的actin可依賴于uPA誘導(dǎo)AS4.5的產(chǎn)生，但該過程不需要自由巰基介導(dǎo)。并且在與腫瘤細(xì)胞actin表達(dá)水平相當(dāng)?shù)恼＜?xì)胞表面上也檢測(cè)到了AS4.5的存在，但其產(chǎn)生速率較慢，與uPA的激活速率呈正相關(guān)。已知正常細(xì)胞表面uPA及uPAR抗原的表達(dá)水平較腫瘤細(xì)胞低，提示細(xì)胞膜上uPA及其受體uPAR的表達(dá)水平可能是actin介導(dǎo)的纖溶解酶

7、轉(zhuǎn)化為AS4.5的限速因素。Jurasz等4發(fā)現(xiàn)，血小板膜也可以為纖溶酶原向AS的轉(zhuǎn)化提供作用位點(diǎn)，該過程也依賴于uPA的作用，但不需要MMP的參與，這說明AS在膜表面的產(chǎn)生需要uPA的激活，其過程與基質(zhì)中有所不同。    3  AS的抗血管生成機(jī)制     AS抑制血管生成的機(jī)制目前還不是非常明確。但現(xiàn)在的研究已經(jīng)證實(shí)，AS可通過作用于其靶細(xì)胞上的多個(gè)位點(diǎn)，誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞凋亡，抑制內(nèi)皮細(xì)胞增生，抑制管腔形成進(jìn)而發(fā)揮其抗血管生成的生物學(xué)作用57。    3.1  細(xì)胞表面的F0F1ATP

8、合酶  F0F1ATP合酶是存在于線粒體內(nèi)膜上的一種將ATP合成與分解偶聯(lián)在一起的結(jié)構(gòu)酶，其催化反應(yīng)部位位于F1亞基上，但它必須在與亞基結(jié)合后才有活性。    內(nèi)皮細(xì)胞表面也有著F0F1ATP合酶的分布。AS可通過直接與內(nèi)皮細(xì)胞表面的F0F1ATP合酶的亞基結(jié)合，干擾ATP代謝的全過程8,也可與另一該酶抑制物IF1進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)9。IF1是一種可抑制ATP分解，但不能抑制ATP合成的F1抑制因子，在與F1結(jié)合后只能對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞的增生產(chǎn)生輕度抑制作用，IF1被認(rèn)為是內(nèi)皮細(xì)胞的一種保護(hù)性物質(zhì)。AS可劑量依賴性地競(jìng)爭(zhēng)性抑制IF1與F1的結(jié)合，阻斷IF1使內(nèi)皮細(xì)胞表面儲(chǔ)

9、存ATP的能力。有報(bào)道10說，AS15通過作用于內(nèi)皮細(xì)胞膜表面的F0F1ATP合酶直接誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞凋亡。     F0F1ATP合酶也存在于某些腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞膜上。AS酸性條件下可與肺腺癌A549細(xì)胞表面F0F1ATP合酶結(jié)合，觸發(fā)腫瘤細(xì)胞內(nèi)的caspase級(jí)聯(lián)反應(yīng)，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，AS在特定的腫瘤微環(huán)境下可直接作用于某些腫瘤細(xì)胞膜表面的F0F1ATP合酶并對(duì)腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生直接的細(xì)胞毒作用11。    3.2  annexinII   annexinII是一種分子量為36kDa的鈣離子和磷脂結(jié)合蛋白

10、，也是AS、tPa、纖溶酶原的共同作用受體之一。AS與annexinII的結(jié)合可引起細(xì)胞外鈣離子內(nèi)流，引起細(xì)胞內(nèi)鈣超載，直接引起內(nèi)皮細(xì)胞損傷，甚至誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞凋亡12。    浸潤性乳腺癌MDAMB231細(xì)胞可選擇性表達(dá)annexinII，并按時(shí)間依賴性的方式產(chǎn)生纖溶酶，而惡性程度較低的MCF細(xì)胞不能表達(dá)annexinII，也不具備產(chǎn)生纖溶酶的能力，提示annexinII可能介導(dǎo)纖溶酶原向纖溶酶的轉(zhuǎn)變，并參與惡性腫瘤的浸潤和侵襲過程13?？筧nnexinII的單克隆抗體作用于Lewis肺癌細(xì)胞后，可使纖溶酶原的激活減少92.6%，而AS可使其纖溶酶的產(chǎn)生減少81.6%。推測(cè)AS與annexinII結(jié)合后產(chǎn)生的抑制內(nèi)皮細(xì)胞遷移和管腔形成作用可能是通過阻斷annexinII介導(dǎo)的纖溶酶的產(chǎn)生來實(shí)現(xiàn)的14。    3.3  VEGF  VEGF最初是從腫瘤組織中分離提純得到，其III型酪氨酸受體僅在內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)，二者結(jié)合后可強(qiáng)烈促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞分裂，增加血管通透性，進(jìn)而促進(jìn)血管生成過程。AS可明顯