肺癌血管生成以及抗血管生成治疗
【摘要】 肺癌与其它实体瘤一样，其发生、和转移均依赖于血管生成，当肿瘤直径达到一定大小时，就会启动“血管生成开关”，促进新的血管生成，以保证肿瘤生长的血供需要。肺癌血管生成是一个极其复杂的过程，受多种正性和负性血管生成因子的调控。因此，抑制血管生成过程中关键步骤阻断肿瘤血管生成，从而切断肿瘤的营养来源和迁移通道，已成为近年来癌症的新策略。本文就近年来此领域的最新研究进展做一综述。
【关键词】 肺癌 血管生成 抗血管生成
肺癌（Lung cancer）是最常见的恶性肿瘤之一，严重威胁着人类的生命和健康，它已经成为全世界癌症死亡的最主要原因之一。1971年，Folkman等提出了肿瘤生长依赖于血管生成的假说，他认为一些来源于肿瘤细胞的化学信号可以通过打开“血管生成开关”而使肿瘤从静止期转换到快速生长期。静止期的肿瘤没有血管生成，肿瘤直径被限制在大约0.2mm-2mm，如果超过这一时期，肿瘤细胞就可以作用于周围的血管，引起血管扩张、扭曲、通透性增加，从而引起血管的发芽。许多研究都表明血管生成对肺癌的发生起着非常关键的作用，而且癌前病变或者肺癌早期也存在微血管密度的增加[1]，后者是非小细胞肺癌术后预后非常重要的一个指标，因此针对血管生成治疗肺癌很可能成为一种非常有效的方法。
一 肺癌血管生成调控
1.VEGF 血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）家族是一个以二硫键或非共价键连接的同源二聚体的糖蛋白，目前所知的 VEGF 家族成员包括：VEGF-A（VEGF），VEGF-B，VEGF-C，VEGF-D，VEGF-E和胎盘生长因子（PIGF）。其中VEGF 被证明是内皮细胞特有的一种生长因子，在血管生成中起到非常重要的作用[2]。VEGF 为低氧诱导的生长因子，分子质量为 34～46 Ku，由于其 mRNA 拼接不同，其有五种形式：VEGF121， VEGF145，VEGF165，VEGF183，VEGF189，VEGF206，其中以 VEGF165 较为常见，而且生物学活性最强。VEGF 和其两个高亲和力受体 VEGFR-1 或者 Flt-1（Fms-like tyrosine kinase），及 VEGFR-2 或者Flk-1（Fetal liver kinase）/KDR （kinase insert domain-containing receptor）结合，结合以后其受体通过自身二聚化、磷酸化激活而介导信号转导。VEGF 可以使血管床的通透性增加，促进内皮细胞分裂、增殖、迁移和运动，刺激新生毛细血管生成，协助肿瘤细胞进入脉管系统，促进肿瘤侵袭转移。
2.EGFR 表皮生长因子受体（epidermal growth factor receptor, EGFR）是 ErbB 家族成员之一，分子量为170kDa，是一种跨膜糖蛋白，由细胞外区、跨膜区和细胞内区构成。EGFR 通过细胞外区结合特异性的配体诸如 EGF、TGF-α等而被激活，配体与 EGFR 结合导致细胞内区的自动磷酸化，以及细胞内酪氨酸激酶活性的激活。酪氨酸激酶磷酸化常伴随下游信号传导蛋白分子的激活，介导下游不同信号通路，比如 ras–raf–MAPK，STAT，PI3K–Akt 等通路的激活，从而引起肿瘤细胞的增殖、扩散转移及凋亡的抑制。
3.蛋白水解酶 与血管生成和肿瘤生物学行为有关的蛋白水解酶主要有基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase, MMP）、纤维蛋白溶酶原激活物（plasminogen activator, PA）、尿激酶型纤溶酶原激活物（urokinase type plasminogen activator, uPA）和组织金属蛋白酶抑制物（tissue inhibitor of metalloproteinase, TIMP）等。MMP 家族成员众多，但以间质胶原酶 (MMP1)、明胶酶 A（MMP 2）、基质分解素–1（MMP3）和明胶酶 B（MMP9）最为常见。MMP 参与细胞外基质的降解，促使内皮细胞的迁移，血管生成，并在肿瘤的侵袭性生长和转移方面，发挥了至关重要的作用[3]。纤维蛋白溶酶原激活物除与 MMP 的作用基本一致外，尚有促进 VEGF、bFGF 和 TGFβ 的血管生成调节作用。TIMP 能促进细胞增殖，但对血管内皮细胞的迁移和新生血管的生成有抑制作用。
4.COX-2 环氧合酶（Cyclooxygenase, COX）是催化花生四烯酸生成前列腺素和血栓戊烷的关键酶，它包括两种异构体 COX-1 和 COX-2。COX-1 在所有的细胞内几乎都持续表达，并且在许多正常生理过程中起到非常重要的作用，比如胃粘膜的保护作用。COX-2 在正常的组织中很少表达，在炎症刺激时才会表达。研究发现，COX-2 和多种肿瘤的发生都有关系，COX-2 不仅和肺癌的生长、侵袭有关，而且和肺癌的血管形成也有密切的关系[4]。
二 肺癌抗血管生成治疗
以肿瘤血管为靶点的抗肿瘤治疗最初是由 Folkman 提出的， 随后被其他的研究者采纳并且用于癌症传统治疗的辅助手段。与直接抗肿瘤细胞治疗相比，抗血管生成治疗有以下优点：第一，靶向物质更加容易到达治疗部位，而且比较容易聚集；第二，不需要针对所有的肿瘤血管内皮细胞就可以达到很好的效果；第三，内皮细胞的基因组比肿瘤细胞更少发生变异，故不会出现像肿瘤细胞一样的抗原消失现象；第四，针对血管内皮细胞会产生一种放大机制，比针对肿瘤细胞更加有效。针对肿瘤血管的治疗可以分为下面这些策略，第一，针对微小肿瘤的新生血管生成（antiangiogenic agents），包括 VEGF 和 VEGFR-2 抑制剂等；第二，针对大的肿瘤已经形成的血管（vascular-targeting agents），包括微管蛋白等；第三，长期使用间接作用于肿瘤血管的混合药物，包括紫杉烷类和 EGFR 抑制剂。
1.VEGF 抑制剂 VEGF 抑制剂包括 VEGF 抗体、VEGFR-2 抗体、磷酸化抑制剂和 VEGFR-2 酪氨酸激酶抑制剂等[5]。这些抑制剂可以抑制各种动物模型的多种肿瘤，并且有些已经进入临床试验。在所有的这些抑制剂中，VEGF 的单克隆抗体贝伐单抗（bevacizumab; AvastinTM）是研究的最清楚的。早期的临床试验表明单独使用 VEGF 抑制剂对进展期实体肿瘤是无效的，但是耐受剂量下，贝伐单抗联合卡铂和紫杉醇治疗非小细胞肺癌（NSCLC），可以明显的延长患者的生存期[6]。因此，美国 NCCN 指南推荐贝伐单抗联合含铂的两药方案为 NSCLC 标准治疗方案。
3.基质金属蛋白酶抑制剂 基质金属蛋白酶抑制剂（Matrix metallo proteinase inhibitor，MMPI）能对抗基质金属蛋白酶对细胞外基质成分的降解，从而在抑制在肿瘤浸润、转移和血管形成过程中发挥重要作用。Batimastat（BB94）是一种人工合成的小分子基质金属蛋白酶抑制剂，在体外对 MMP2、MMP3 和 MMP9 等多种 MMP 有抑制作用。BB94 对 MMP 的抑制作用可能是通过结合 MMP 活性位点锌离子产生的。BB94 不能口服给药，必须通过胸腔或腹腔注射给药，对恶性胸水的治疗效果较好。
4.COX-2抑制剂 塞来昔布（Celecoxib）是选择性的COX-2 抑制剂。Celecoxib 具有抗血管生成作用，增强 EGFR 或 HER2 抑制剂的效果。Celecoxib 联合多西紫杉醇治疗 NSCLC 的 Ⅱ 期临床试验结果表明：应用 Celecoxib 治疗后，血清 VEGF 水平下降，VEGF/Endostatin 比值明显下降[8]，提示 Celecoxib 的抗血管生成作用可能和下调 VEGF 浓度有关。
结语 血管生成在肺癌的发生和进展过程中起着非常关键的作用，并且受到多种复杂的血管生成因素的调节，抗血管生成治疗已经进行广泛的实验研究，且有多种药物深入临床试验显示出良好的应用前景。因其不易产生耐药，并能增强放化疗效果，降低毒性，甚至可使肿瘤停滞于血管前期，使其处于长期休眠状态，从而为治疗肿瘤开辟了一条崭新道。但与其它疗法相比抗血管生成治疗还不成熟，抗血管新生治疗只能抑制肿瘤的生长和转移，不能达到消灭肿瘤的目的。所以，需要在基础理论、药物筛选、临床前期研究和临床应用方面进行更深入的探索和研究。相信随着肿瘤血管生成机制的进一步阐明和新的肿瘤血管生成分子的发现，目前存在的一系列问题将会不断解决，肺癌的抗血管新生治疗将显示出良好的应用前景。
参 考 文 献
[1]Keith, R.L., et al., Angiogenic squamous dysplasia in bronchi of individuals at high risk for lung cancer. Clin Cancer Res, 2000. 6(5): p. 1616-25.
[2]Dvorak, H.F., Vascular permeability factor/vascular endothelial growth factor: a critical cytokine in tumor angiogenesis and a potential target for diagnosis and therapy. J Clin Oncol, 2002. 20(21): p. 4368-80.
[3]Pritchard, S.C., et al., Expression of matrix metalloproteinases 1, 2, 9 and their tissue inhibitors in stage II non-small cell lung cancer: implications for MMP inhibition therapy. Oncol Rep, 2001. 8(2): p. 421-4.
[4]Sandler, A.B. and S.M. Dubinett, COX-2 inhibition and lung cancer. Semin Oncol, 2004. 31(2 Suppl 7): p. 45-52.
[5]Herbst, R.S., A. Onn, and A. Sandler, Angiogenesis and lung cancer: prognostic and therapeutic implications. J Clin Oncol, 2005. 23(14): p. 3243-56.
[6]Johnson, D.H., et al., Randomized phase II trial comparing bevacizumab plus carboplatin and paclitaxel with carboplatin and paclitaxel alone in previously untreated locally advanced or metastatic non-small-cell lung cancer. J Clin Oncol, 2004. 22(11): p. 2184-91.
[7]Rosell, R., et al., Randomized phase II study of cetuximab plus cisplatin/vinorelbine compared with cisplatin/vinorelbine alone as first-line therapy in EGFR-expressing advanced non-small-cell lung cancer. Ann Oncol, 2008. 19(2): p. 362-9.
[8]Csiki, I., et al., Targeting cyclooxygenase-2 in recurrent non-small cell lung cancer: a phase II trial of celecoxib and docetaxel. Clin Cancer Res, 2005. 11(18): p. 6634-40.
