血管生成素；肿瘤；血管生成；血管新生

[关键字]血管生成素；肿瘤；血管生成；血管新生

早在1971年，美国学者Folkman[1]就曾提出肿瘤的成长与转移依靠于血管的生成，在随后的几十年中愈加多的研究证实了这一点。血管生成素（angiopoietin，Ang）是第一个被确定的源自人肿瘤组织具备促血管生成用途的细胞因子[2]。现在已知该家族包含Ang1，2，3，4四个成员，其中Ang1、2与血管生成关系最为密切，并且有关该家族成员在肿瘤血管生成中的研究正日益增多。现就Ang1和Ang2在肿瘤血管生成中有哪些用途作一综述。

1 Ang1和Ang2的结构与生物学功能

1.1 Ang1和Ang2的结构Ang1基因在1996年由Davis等[3]初次克隆出来。人Ang1基因定坐落于第8号染色体长臂上（8q22.3～q23），其基因开放的阅读框为1497bp，编码498个氨基酸。Ang1是一种糖蛋白，相对分子水平约75000。Ang2基因由Maisonpierre等[4]在1997年从人和小鼠的cDNA文库内第一克隆出来。人Ang2基因定坐落于第8号染色体短臂上（8q23.1），其基因开放的阅读框为1491bp，编码496个氨基酸。Ang1，Ang2的蛋白结构基本相同，均有信号肽、N端卷曲螺旋结构域（coiledcoil domain，CC）和C端类纤维蛋白原结构域（fibrinogenlike domain，FL）。其主要的结构特征有：（1） Ang1、Ang2的N端信号肽分别由10和20个疏水氨基酸组成，与血管生成素分泌到细胞外有关。 （2） 卷曲螺旋结构域分别由180和200个左右氨基酸构成，该断氨基酸序列折叠弯曲，形成卷曲螺旋四级结构，这一结构可能与血管生成素和其他蛋白形成多聚体有关。 （3）类纤维蛋白原结构域具备高度守旧性，与血管生成素的生物学功能密切有关。改变该地区的氨基酸序列，血管生成素的功能也发生相应的改变；敲除血管生成素其他地区的氨基酸序列，保留该结构则其功能无明显改变[34]。CC和FL结构域之间的连接肽是Ang1与细胞外基质（extracellular matrix,ECM）连接的结构域[5]。Ang2和Ang1的主要不同在于CC与FL的交界处前者比后者少1个半胱氨酸，致使了其生物学功能的完全不同。

1.2Ang1和Ang2的生物学功能Ang1和Ang2是Tie2（tyrosine kinase with immunoglobulin and epidermal growth factor homology domain2）的天然配体。Ang1主要由血管旁支持细胞包含周细胞（pericyte）、血管平滑肌细胞和肿瘤细胞等合成，通过旁分泌用途，与附近内皮细胞膜上的Tie2受体特异性结合，引起其受体磷酸化和随后的信号传递。迄今对调控其表达的原因知之甚少。Ang1的主要生物学功能有： 抑制内皮细胞凋亡、促进内皮细胞存活，降低血管的萎缩和退化。与血管内皮成长因子（VEGF）不同，Ang1不是细胞有丝分裂原，不可以促进血管内皮细胞增殖和内皮细胞相互聚合形成血管，而是通过激活丝氨酸苏氨酸蛋白酶AKT，稳定细胞活力，抑制凋亡。 促进内皮细胞出芽，迁移，趋化。 稳定血管，预防渗漏[3,6]。Ang2主要由血管内皮细胞合成，通过自分泌用途，与自己细胞膜上的Tie2受体特异性结合，但不引起受体磷酸化和随后的信号传递。因此Ang2的主要功能是角逐性抑制Ang1形成不稳定的血管。缺氧、VEGF、碱性成纤维细胞成长因子（bFGF）等原因可促进Ang2表达增高[7]。

2 Ang1和Ang2与肿瘤的血管生成

Ang在肿瘤血管生成中发挥了要紧用途，在不少多血管性的实体肿瘤中得到了证实，如在人胃癌、肝癌、乳腺癌和胶质细胞瘤等均可见到有Ang1和Ang2及其受体Tie2表达增加，尤其是在肿瘤边缘的血管新生区。这样来看，Ang1、Ang2参与肿瘤的血管生成，但现在其具体的机制尚不完全了解。Ang2与肿瘤血管生成关系密切，可促进肿瘤细胞及肿瘤血管的成长；但Ang1和肿瘤血管生成的关系尚存在争议。

2.1 Ang1与肿瘤血管生成

2.1.1 Ang1在肿瘤中的表达及其对肿瘤成长有哪些用途 有研究表明，Ang1可促进肿瘤血管成长。Torimura等[8]用双重免疫荧光染色和Realtime PCR测试Ang1及其受体Tie2在不同肝癌细胞系和59例肝癌组织中的表达状况，发现Ang1在体外培养的肝癌细胞和肝癌组织中均较对照组表达升高，但与肿瘤的分化程度无有关性；其受体Tie2表达于内皮细胞、肝星状细胞和平滑肌细胞，说明Ang1在肝癌的血管生成中起了要紧用途。Wang等[910]用免疫组化、RTPCR和Western Blot测试53例胃癌组织和23例正常胃粘膜中Ang1的表达，结果显示有66％的胃癌组织中Ang1明显升高且与胃癌细胞株的分化程度有有关性。他们构建正、反义Ang1载体并将它转染至胃癌细胞SGC7901，裸鼠成瘤试验发现转染正义Ang1组肿瘤成长及血管成长较对照组明显增加，而反义转染组肿瘤成长缓慢，血管成长降低。Stratmann等[11]将内皮细胞与胶质瘤细胞一同培养于基质胶（matrigel）中，可测试到Ang1的表达，并察看到内皮细胞迁移，形成相互吻合的血管网，血管成条索状；反之，当去除胶质瘤细胞时，未能测试到Ang1的表达，而内皮细胞堆积成团，血管延伸异常。推断肿瘤细胞可分泌Ang1，使内皮细胞迁移、趋化，从而促进肿瘤血管生成。Zadeh等[12]将Ang1转染至恶性胶质细胞瘤，打造皮下和颅内动物模型，并用四环素控制Ang1的表达水平，发现Ang1可促进胶质瘤形成“丝球体”（glomeruloid bopes: microvascular proliferation and formation of vascular entities）,且有明显的剂量依靠性；而当阻断Ang1/Tie2用途后，“丝球体”形成也被阻断，由此推断Ang1是胶质细胞瘤病理性血管形成的重点调节分子。上述体、内外试验及临床研究均提示Ang1可促进肿瘤的血管生成。而与前述结论相反，也有少数人的研究结果觉得Ang1抑制肿瘤血管生成。Tian等[13]用RTPCR测试乳腺癌细胞MCF7及组织中Ang1的表达时发现，Ang1在体外培养的癌细胞中很多表达，但在组织中的表达率仅为体外培养癌细胞的1/7。在乳腺癌的异种种植瘤动物模型中，Ang1过表达时，肿瘤边缘血管被很多的间充质细胞、周细胞所包绕，血管的扩张及出芽受限，癌细胞增殖降低，凋亡增加，肿瘤成长迟滞。Stoeltzing等[14]用重组Ang1转染人肝癌、结肠癌细胞并种植到裸鼠身上，发现转染Ang1的HT29种植瘤比转染空载体组的体积小，血管密度低，肿瘤细胞增殖程度低，血管周细胞包绕程度高，血管渗透性低。推断Ang1可通过抵抗血管渗漏，抑制血管新生，保持血管稳定，有阻止肿瘤转移的潜能。

2.1.2 Ang1在肿瘤血管生成中的可能用途机制 尽管现在就Ang1在肿瘤生成中有哪些用途尚未形成一致看法，但其参与肿瘤血管生成已是一个不争的事实。觉得Ang1可促进肿瘤血管生成主要有如下几方面的可能机制。 （1） 抑制内皮细胞凋亡。Ang1抗内皮细胞凋亡用途是一系列复杂的生化反应通路。其中由磷脂酰肌醇3激酶（phosphatidylinositol 3 kinase, PI3K）的信号传导在抗凋亡中起到要紧用途。Ang1与Tie2受体结合后，可以引起与受体相连的PI3K的亚基P85磷酸化从而激活PI3K。随后活化的PI3K用途磷酸肌醇脂，提升细胞内1、4、5三磷酸肌醇和3、4、5三磷酸肌醇的含量，两者正性调节丝氨酸/苏氨酸激酶。苏氨酸结合磷脂酰肌醇后被磷酸化，磷酸化位点在激活环Thr308和羧基端Ser473，其中Ser473位点是依靠PI3K磷酸化的。Ang1用途后survivin表达升高，可通过抑制caspase7、caspase9磷酸化或 Bad等渠道抗凋亡[15]。 （2） 介导血管内皮细胞与血管旁细胞间的相互用途。Ang1是一种分泌性的蛋白分子，当肿瘤细胞遭到各种原因用途后可分泌Ang1，Ang1可促进胞浆素及金属基质蛋白酶2（matrix metalloproteinases,MMP2）的分泌，促进基底膜的降解，从而使内皮细胞迁移并促进与血管旁细胞间的相互用途[15]。 （3）抑制肿瘤细胞凋亡。有实验发现转染Ang1基因的肿瘤细胞凋亡指数减少，但现在具体机制不了解。而觉得Ang1抑制肿瘤血管生成的主要机制是过高的Ang1使血管周细胞包绕程度高，降低了血管渗漏，形成稳定的血管，从而抑制了肿瘤的成长。这样来看，在肿瘤进步过程中，Ang1形成的稳定血管可以促进肿瘤血管生成，也可以抑制肿瘤成长，可能遭到其他一些因子的调节[16]。

2.2 Ang2与肿瘤血管生成

2.2.1 Ang2在肿瘤中的表达及其对肿瘤成长有哪些用途 Ang2参与多种肿瘤的血管生成，且与肿瘤血管形成的数目、肿瘤的临床分期及预后关系密切。Ahmad等[17]应用Ang2cDNA转染人结肠癌细胞HT29打造小鼠荷瘤模型，发现Ang2转染组的肿瘤体积明显变大，肿瘤组织内血管密度明显增高，肿瘤细胞的增殖指数高；而Ang1转染组肿瘤的成长、血管密度均较对照组低，推断Ang2可能通过拮抗Ang1促进血管新生，从而加速肿瘤的成长。Etoh等[18]对胃癌病例的研究也发现，组织中Ang2高表达同时伴有血管密度增高、成熟度降低，病人临床TNM分期晚,术后存活率低。用Ang2转染的胃癌细胞接种裸鼠，结果发现肿瘤转移率增高，且转染的胃癌细胞在体外VEGF存在的条件下，能促进人脐静脉内皮细胞分泌更多的金属基质蛋白酶（matrix metalloproteinases,MMP）和尿激酶等蛋白水解酶，这可能与Ang2促进肿瘤成长、转移有关。

2.2.2 Ang2在肿瘤血管生成中的可能用途机制 Ang2在早期可促进血管退化。在肿瘤形成早期，肿瘤细胞与宿主共择（cooption）并形成一个血供较好的血管区，但这类血管并不随肿瘤的成长而成长，却发生了退化，同时伴有Ang2表达增多。其可能是什么原因肿瘤组织和健康组织为同一血供，因为肿瘤组织成长快、代谢高，较正常组织有优势，此机会体就自分泌Ang2进行“自杀性防御”，破坏被肿瘤组织占据的血管，阻止肿瘤的进一步成长。这段时间VEGF的表达不增高，肿瘤组织表现为血管退化、肿瘤细胞凋亡。随后，边缘残存的肿瘤在缺氧的刺激下，产生很多的VEGF[19]。Ang2参与血管形成的启动阶段和激起阶段。Ang2开始通过拮抗Ang1破坏肿瘤血管，消除血管基底膜和血管旁细胞对血管形成的限制，并激活了内皮细胞；然后，在残余肿瘤细胞遭到缺氧等刺激很多分泌VEGF的状况下，活化的内皮细胞对VEGF有哪些用途极为敏锐，飞速发生增殖、侵袭、迁徙，新生血管芽生。但因为Ang2的持续高表达拮抗了Ang1稳定血管有哪些用途，所以新生的肿瘤血管管壁不完整，渗透性高。在肿瘤的成长过程中，发生了原宿主成熟血管的退化和肿瘤新生血管形成的双向效应，同时伴有Ang2的持续性增高和VEGF迟发性增高。另外，Ang2可通过细胞整理素激活FAK、p130Cas和JNK，促进MMP2的表达与分泌，引起内皮细胞的迁移，促进肿瘤新生血管的形成，引起肿瘤的成长与转移[20]。

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