探讨血管生成素在肝细胞癌中的生成
探讨血管生成素在肝细胞癌中的生成
摘要：实体瘤的生长和转移离不开丰富的血液供应。肝细胞癌(hepatocellular carcinoma，HCC)是一种极富含血管的实质肿瘤之一，新生血管的形成在HCC 中起了很大的作用。近年来发现许多血管生成因子参与血管再生过程，其中血管生成素家族（angiopoietins,Angs）在HCC 血管新生、肿瘤发展中有重要作用。Angs 是一种内皮细胞特异性的促血管生长因子，目前发现Angs 共有4 种亚型：Ang-1、Ang-2、Ang-3、Ang-4，均能与内皮细胞特异酪氨酸激酶-2 受体（Tie-2，Tie-2 也称作Tek）结合。其中Ang-1 和Ang-2 在新生血管方面的调节中起主要作用，深入了解Angs 在HCC 血管新生中的作用，将为临床上HCC 的诊断和治疗提供重要的理论依据。
关键词：血管生成素；酪氨酸激酶-2 受体；肝细胞癌
0 引言
肝细胞癌(hepatocellular carcinoma，HCC)是世界五大常见恶性肿瘤之一。HCC 的发生主要与乙肝病毒(HBV)和丙肝病毒(HCV)感染率不断上升有关。因HBV 感染所导致的肝硬化患者中HCC 的发生率超过2%，HCV 感染所导致肝硬化患者中HCC 的发生率大约在3-8%[1]。HCC 预后较差，且病情发展迅速，肝部分切除术和肝移植是目前治疗HCC 最为有效的两种方法。但病人的长期生存率与患者确诊时肿瘤分期密切相关。对于已经失去手术治疗时机的患者，化疗和放疗效果都较差，因此了解调节HCC 发生和发展的分子和细胞机制，对于临床进一步发现及改善HCC 治疗方法非常重要。
HCC 是一种富血管肿瘤，血管再生与HCC 浸润、复发以及转移密切相关[2]。HCC 从一个体积小分化好且没有新生血管形成的瘤体，发展到体积大、中分化或分化差的肿瘤，大量新生血管形成是促使以上变化的一个重要因素[3]。缺少血供的肿瘤面积很少能超过2-3mm2 ，而一但大量新生血管形成，肿瘤便可迅速发展[4]。大量不同的血管再生因子参与肿瘤血管再生如：血管内皮生长因子(VEGF）、血管生成素（Angs）、表皮生长因子(EGF）、血小板源性内皮生长因子(PD-ECGF)、白介素-8( IL-8）、成纤维细胞生长因子(FGF)、环氧化酶2(COX-2) [5]。这些因子一部分由肿瘤细胞产生，一部分由机体组织产生。近年来对于这些血管再生因子国内外都有大量报道，其中对Angs 对HCC 发生和发展的作用是大家研究的热点。现对近年来关于Angs 在HCC 中的研究结果进行文献回顾和总结。
1 血管生成素家族
血管生成素家族（angiopoietins,Angs）是一种内皮细胞特异性的促血管生长因子，目前发现Angs 共有4 种亚型：Ang-1、Ang-2、Ang-3、Ang-4，均能与表达于内皮细胞上的特异性受体酪氨酸激酶-2 受体（Tie-2，Tie-2 也称作Tek）结合，但效应不同。Ang-1 和Ang-4能激活Tie-2，而Ang-2 和Ang-3 与Tie-2 结合后具有抑制效应[6]。这些因子的不同参与，对于维持血管稳定、促进血管再生、保持血管完整性起到很大的作用，其中Ang-1 和Ang-2在新生血管方面的调节中起主要作用。国内外关于Ang-1 和Ang-2 在肿瘤血管新生中的意义的研究报道比较多，而Ang-3 与Ang-4 对肿瘤血管调节的研究报道较少。
1.1 Ang-1 结构和表达特点
Ang-1 基因定位于第8 号染色体长臂上(8q22)，由498 个氨基酸组成的同源六聚体，人鼠同源性为97.6 % 。Ang-1 主要在胚胎期的血管间质和成人的肺、冠状动脉、皮肤、肌肉、子宫内膜、卵巢、前列腺等富含血管的组织中表达[7]。Ang-1 可以激活酪氨酸激酶Tie-2 受体发挥作用，对血管的生成、血管内皮细胞的稳定和血管的重塑起调节作用。
1.2 Ang-2 结构和表达特点
1.3 Tie-2 结构和表达特点
Tie-2 又称作TEK，Tie-2 的基因定位于第9 号染色体短臂上（9p21），编码1122 个氨基酸。Tie-2 主要表达于血管内皮细胞和早期造血细胞,主要维持成熟血管的稳定,参与内皮细胞新生血管化[7]
2 血管生成素与肿瘤血管再生
肿瘤的生长依赖于大量新生血管的形成。丰富的血液供应给肿瘤提供充足的氧气和营养物质，对于肿瘤的生长和发展都很重要。血管再生是一个非常复杂的过程，主要包括（1）血管周围的支持细胞和细胞外基质的解体；（2）内皮细胞在血管再生因子诱导下发生迁移；（3）内皮细胞增殖和新形成的血管塑形[8]。许多因子参与血管再生过程，其中Angs 在血管再生中的作用近年来得到国内外广大学者的认可。Angs 属于血管再生因子中的一员，Angs中不同的分子在肿瘤血管再生中所起的作用不同，其中Ang-1 和Ang-2 在促进肿瘤新生血管形成中有非常重要的作用。
2.1 Ang-1 在肿瘤血管新生中的作用
Ang-1 与内皮细胞上特异性受体Tie-2 结合，激活其发生磷酸化。细胞培养实验表明Ang-1 可以使Tie-2 发生磷酸化，但并不能促进内皮细胞增殖。利用Tie-2 或Ang-1 基因敲除小鼠做动物实验，结果显示小鼠体内形成了不成熟的幼稚血管，内皮细胞与周围支持细胞及细胞外基质间的粘附减弱[8]。有研究证明，在血管形成早期Ang-2 占主要优势，成熟血管稳定性遭到破坏，内皮细胞发生迁移。而在血管形成后期Ang-2 表达减弱，而Ang-1 表达逐渐增强，促进了新生血管的成熟和稳定[9]。Stoeltzing 等提出Ang-1 是调节血管再生、通透性的重要因子，Ang-1 主要通过稳定内皮细胞和增加周围细胞支持作用，减少血管通透性，拮抗血管再生[10]。Moon 等报道，与接种Ang-2 转基因小鼠相比，接种Ang-1 转基因的小鼠体内肿瘤体积较小，新生血管也较少[9]。但是，目前对于Ang-1 在肿瘤血管新生中的作用尚存在一些争议。乳腺癌细胞试验证明Ang-1 过量表达对血管再生和肿瘤生长均无影响[11]。也有报道Ang-1 可促进血管再生[12]，抑制Ang-1 在Hela 细胞培养中的表达，可抑制异种皮移植肿瘤细胞的生长[13]。
2.2 Ang-2 在肿瘤血管新生中的作用
Ang-2 与Ang-1 的作用相反，Ang-2 被认为是Ang-1 天然拮抗剂，它竞争性与内皮细胞特异性受体Tie-2 结合，阻止Ang1-Tie2 引起的磷酸化，减弱内皮细胞与周围支持细胞及细胞外基质间的粘附作用，降低血管稳定性,最终内皮细胞从原来的血管床上脱离，迁移到新生血管部位开始增殖[8]。与VEGF 不同，Angs 本身并不能诱导内皮细胞的增殖、迁移、原始血管管腔形成[4]。Ang-2 发挥多种的生物学功能主要与内环境和其他血管再生因子相互作用有关。在VEGF、bFGF 等生长因子存在的情况下，Ang-2 能够促进内皮细胞增殖，但在VEGF、bFGF 缺乏时，又可诱导细胞凋亡[14]。因此，Ang-2 导致血管解体是内皮细胞增殖的先决条件。血管解体后，在VEGF 诱导下内皮细胞开始大量增殖。有研究证明Ang-2 在细胞外基质蛋白MMP 诱导下，增加以上功能[15]。免疫组化研究证明Ang-2 与VEGF 相似，在肿瘤边缘和炎症浸润区均显色较强，且VEGF 的水平与HCC 组织分化程度有关[16]，提示Ang-Tie2 体系与VEGF 协同在HCC 血管再生中的作用[3]。Kunz 等认为，Ang-2 本身可调节内皮细胞增殖，而无需其它因子参与。Ang-2 可能通过上调VEGF 受体，从而使血管内皮对VEGF 敏感性增加，导致内皮细胞开始大量增殖[14]。
3 血管生成素与肿瘤血管再生
3.1 Ang-1 和Ang-2 在HCC 组织表达特点
Tanaka 等研究表明，Ang-1 在HCC 和癌旁组织中都有表达，半定量PCR 法提示两者之间无显著差异。Ang-2 只在HCC 中有表达，且在富含血管的HCC 中表达率远高于缺乏血管的HCC，而在癌旁组织则没有检测到Ang-2[ 8]。Zhang,等人和Mitsuhashi 等人的研究提出，Ang-1 在HCC 和癌旁组织中都有表达，但表达量无明显差异，这与Tanaka 研究结果相似。不同的是Ang-2 在HCC 和癌旁中都有表达，但Ang-2 在HCC 中含量要高于癌旁组织[2,17]。Torimura 等也有相似报道，认为Ang-1 和Ang-2 在HCC 和癌旁组织中都有表达，但Ang-1和Ang-2 在HCC 中表达均高于癌旁组织[18]。尽管Angs 在HCC 组织表达尚存在以上争议，但由此可以推出高表达Angs 在促进HCC 新生血管形成和癌旁组织向HCC 发展中的起到很大作用。
3.2 Ang-1、Ang-2 、Ang-2/-1 比率与HCC 临床病理特征
大量研究表明Ang-2 与HCC 分化程度有关，HCC 分化程度越低则Ang-2 表达越高[3,17-18]。Moon 等报道Ang-2 与肿瘤大小有关，肿瘤体积越大则Ang-2 表达越高，而与Ang-1水平无关[9]。而在体积小分化好的HCC 中，血管再生并不活跃，因为此时VEGF 和Ang-2的表达均较低[18]。但Kunz 等实验证实，Ang-2 升高增加了肿瘤浸润和新血管的生成，特别在VEGF 存在的条件下，但是Ang-2 与肿瘤大小无关[14]。
Mitsuhashi 等研究提出，Ang-2/-1 比率与肿瘤是否伴有中央静脉浸润、肿瘤大小、MVD成正相关。且Ang-2/-1 比率高的患者预后也较差[17]。Zhang 等指出，Ang-2/-1 比率、Ang-2水平、VEGF 与肿瘤临床病例特征如：肿瘤大小、包膜是否完整、汇管区静脉是否浸润、有无转移有关。而Ang-1、Tie-2 水平与肿瘤临床病理特征无相关性[2]。但也有研究报道，Ang-1、Ang-2、Tie-2、VEGF、Ang-2/-1 与HCC 的组织学分级都无关系，与卵巢癌相似[19]。
3.3 MVD 与HCC 血管新生情况
通过在显微镜下计数单位面积的毛细血管数或单位体积的毛细血管数，可以直接观察组织血管再生情况。Chen 等研究结果表明，MVD 与HCC 分化程度有关，分化越差则MVD越高，而与是否伴有肝硬化、肿瘤大小、包膜完整性、是否有中央静脉浸润、有无肝内转移无关。且MVD 与VEGF、Ang-2 水平呈正相关[20]。Peng 等通过培养转载有Ang-1 和Ang-2基因的肝癌细胞实验结果显示，Ang-2 表达阳性的细胞，其肿瘤生长快，MVD 多于Ang-2阴性细胞[21]。Ng 等研究显示，以CD34 抗体免疫组化分析显示MVD 与肿瘤大小呈负相关性[22]。
3.4 缺氧与 Ang-1 和Ang-2 表达水平的关系
由于肿瘤生长过快，中央区血供不足导致组织缺氧和坏死，刺激VEGF 的产生，诱导内皮细胞增殖。因此，缺氧是VEGF 的一个刺激因素，但缺氧能否刺激Angs 上调还有很多争议。有研究证明细胞培养Hep3b 提示，缺氧并不能上调Ang-1 和Ang-2 水平[3,18]。但在神经胶质细胞和内皮细胞培养中缺氧可上调Ang-2 水平[23-25]，在肾癌细胞中缺氧下调Ang-2水平[26]。还有些报道称缺氧可上调Ang-2 水平[24,27-30]。有可能在HCC 中还存在其他Angs的诱导因子。
3.5 Ang-2 作为一个HCC 检测指标
Chen 等研究结果显示，Ang-2、MMP-9 低的组复发率较低，但与总生存时间无关，提示Ang-2 可作为预测HCC 术后复发的检测指标[20] 。 Kuboki 等的研究发现，肝静脉Ang-2水平与肝癌细胞中Ang-2 水平呈正相关，而与周围静脉Ang-2 水平无相关性。且MVD 水平与肝静脉Ang-2 水平呈正相关，而与周围静脉Ang-2 水平无关。在已发生汇管区浸润的HCC患者中，其肝静脉Ang-2 水平也较高，且肝静脉Ang-2 高的患者，其预后也较差，提示肝静脉Ang-2 可作为检测原发性肝癌及其预后的一项重要指标[31]。
4 结论
HCC 是一种富血管肿瘤，血管新生在其进展中起重要作用。Angs/Tie-2 体系作为新近发现的血管再生因子，在HCC 血管生成过程中发挥了重要作用，且其表达水平对于HCC预后和术后生存率有提示作用。但目前对于Angs/Tie-2 在HCC 血管再生中的确切机制还存在很多争议，因此，还需要做进一步的探索和研究。相信在不久的将来，随着对Angs 及其受体深入的研究，针对血管生成素的新靶点可望为肿瘤临床治疗提供一种新途径。
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