血管内皮生长因子在头颈部肿瘤的表达及意义

【摘要】  肿瘤的生长、浸润和转移依赖于血管生成，血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor,VEGF）是目前已知的作用最强的促血管生成因子之一，VEGF特异性作用于血管内皮细胞，通过促进内皮细胞增殖、增加血管通透性，以诱导肿瘤血管生成，在肿瘤的发生中起关键作用。因而VEGF在判断肿瘤的恶性程度和预后及方面有重要的临床应用价值。

【关键词】  血管内皮生长因子 血管生成 肿瘤 预后 治疗 综述

      A    血管生成是指活体组织在已存在的微血管床上牙生出新的以毛细血管为主的血管系统过程。血管生成与实体瘤的发生、转移密切相关，血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor,VEGF）是目前已知的作用最强的促血管生成因子之一［1］。肿瘤细胞通过合成分泌血管生成因子，诱导肿瘤血管形成、协助肿瘤细胞进入脉管系统，促进肿瘤侵袭转移［2］。越来越多的资料表明，VEGF的高表达不仅与肿瘤发生，发展有关，而且与预后也密切相关［3,4］。随着肿瘤研究的深入，对刺激肿瘤血管生长起重要作用的因子VEGF也日益受到关注。

    1  VEGF家族及其结构

    1.1  VEGF家族  VEGF最早是1983年由Senger等［5］从line 10荷瘤豚鼠的癌性腹水和瘤细胞培养液中提炼出的某种能增强微血管通透性的物质。1989年Gospodarowicz等［6］从正常牛垂体滤泡星形细胞培养液中发现存在某种能明显促进某些内皮细胞有丝分裂的物质，后证实为VEGF。VEGF是一具有多种功能的细胞因子，为血小板衍生生长因子超家族的重要成员。除VEGF外，尚发现了一些与VEGF结构、功能相似的多肽，包括VEGF?B、VEGF?C、VEGF?D、VEGF?E及胎盘生长因子（PIGF），构成了VEGF家族。VEGF家族成员与不同的受体结合增加了血管通透性，刺激了脉管形成或生成［7］。

    1.2  VEGF结构  VEGF是一种与肝素结合的糖蛋白，有两个亚基以二硫键结合，分子量34 42?kD［8］。VEGF基因位于6p21.3，全长28?kb，编码VEGF的基因约14?kb，由8个外显子和7个内含子组成。RNA不同的剪接方式形成VEGF不同的单体，根据其所含氨基酸的数目，分别命名为VEGF121、VEGF145、VEGF165、VEGF189及VEGF206，编码VEGF121者是外显子1 5及8，编码VEGF145者是1 6及8号外显子，编码VEGF165者是1 5及7、8号外显子，编码VEGF189者是所有8个外显子，编码VEGF206者比编码VEGF189者多一段插入片断。但通过cDNA扩增分离纯化的仅有VEGF121、VEGF165及VEGF189，同源的2个单体通过二硫键连接构成相应的VEGF亚型。VEGF与细胞膜或基底膜上的含肝素蛋白多糖结合，结合程度决定于VEGF和肝素的亲和力。一般VEGF121不与肝素结合，故呈游离态；VEGF165与肝素亲和力较弱，部分以可溶性方式分泌到细胞外；而另外三者与肝素亲和力较强，常呈非游离态。肝素、硫酸乙酰肝素、纤维蛋白溶酶等可促使VEGF脱离结合位点，进入体液，发挥生物学效应［9］。

    2  VEGF在肿瘤血管生成中的作用

    Folkman提出“肿瘤生长与转移依赖于血管生成”的观点，认为对于实体瘤而言，其生长分为两个 阶段：无血管长入的血管前期和血管期。血管前期的肿瘤组织生长慢，且长到1 2?mm3（106个细胞）后便不再持续，只有血管化的肿瘤才能生长到具有临床意义的大小。大量的研究表明，肿瘤的生长依赖血管新生，转移很少发生在血管新生之前，肿瘤的转移及其在转移部位的生长也依赖肿瘤组织的血管新生。肿瘤新生血管有重要作用：（1）输送氧气、营养，转运代谢产物，满足肿瘤组织无限生长的需要；（2）内皮细胞本身对肿瘤细胞有旁分泌刺激作用，它产生生长因子、细胞因子促进瘤细胞生长转移；(3)肿瘤的血管化使癌细胞易于接近血管系统；并且肿瘤血管的结构缺陷（缺乏基底膜、内皮细胞间常有裂隙）更有利于肿瘤的血管播撒［10］。此外，Riedel等［11］发现头颈鳞状细胞癌中的肿瘤血管形成可以使肿瘤细胞凋亡减少，从而加速肿瘤生长速率。肿瘤的血管生成受血管形成促进和抑制因素的影响。根据HamHan“血管形成有关平衡假说”，血管形成促进因子的增多或抑制因子的减少，会打破平衡，使血管生成处于开放状态，引发血管新生。在众多促血管形成因子中，VEGF是一种强效的内皮细胞转异性有丝分裂原。它是一种分泌性糖蛋白，可由肿瘤细胞，肿瘤间质中的巨噬细胞，成纤维细胞，淋巴细胞等分泌，作为胞外信息分子与靶细胞上的受体（Flt?1和Flk?1）结合，通过胞内信号传导途径使靶细胞产生多种生物效应，包括特异性地诱导内皮细胞分裂增殖；增加血管通透性，促进血浆蛋白渗出形成新基质；诱导内皮细胞合成大量的蛋白水解酶，降解血管基底膜［12］。因此，VEGF在肿瘤血管生长的各个环节中均起重要作用。此外，VEGF不仅通过促进血管新生提供营养直接加速肿瘤生长，而且可以增加血管通透性，诱导内皮细胞产生蛋白水解酶，降解基底膜向间质浸润和远处转移。通常认为，VEGF特异地作用于内皮细胞上的两个受体VEGFR1，（Flt?1）和VEGFR2（Flk?1/KDR）而发生作用。KDR的表达局限于内皮细胞。但Neuchriot等［13］用免疫组化方法和RT?PCR在头颈部鳞癌细胞株和肿瘤标本中证实VEGFR2 肿瘤细胞内的表达，VEGF不仅通过旁分泌环路作用于内皮细胞促进血管新生，也可以通过自分泌环路作用于肿瘤细胞促进其生长。

    3  VEGF在头颈部肿瘤的表达

    近年来关于VEGF与人类乳腺癌、结肠癌、肾细胞癌、膀胱癌、恶性胶质细胞癌等的研究表明，肿瘤组织VEGF表达水平明显高于正常组织。且与肿瘤血管化程度—通常用肿瘤血管密度（microvessel densify,MVD）定量检测，淋巴结转移以及预后有关，并认为VEGF、MVD可作为独立的预后指标。

    3．1  体外实验证实头颈部鳞癌VEGF的表达及其生物学活性  1996年，Benefield和Petruzzelli等建立了头颈部鳞癌细胞培养，验证了它们的血管生成因子和这些因子促进血管生成的两个步骤：内皮细胞增殖和迁移。次年他们在活体和体外实验证实了头颈部鳞癌组织能够产生内皮细胞有丝分裂原，VEGF参与了癌细胞诱导的内皮细胞有丝分裂。之后，Michi等［14］在人类口腔鳞癌细胞株的实验研究证明，该细胞株通过表达VEGF和上调受体FL?1在内皮细胞的表达促进血管形成。而Shemirami等［15］建立的鳞癌细胞株产生的VEGF和纤维细胞生长因子1，2（FGF?1，FGF?2）显著地促进了人脐静脉内皮细胞的增殖和刺激其浸润穿过一个重构的基底膜。Yoo等［16］研究了头颈癌在体内外模型的演进，发现永生化人类牙龈角质形成细胞（IHGK）的转化导致与血管形成有关的VEGF的活化，IHGK细胞被致癌剂转化后分泌的VEGF显著增多。以上体外实验均证实VEGF在头颈部鳞癌中的重要作用。

    3.2  肿瘤组织内VEGF的表达  Eisma等［17］用免疫组化法研究了63例原发头颈部鳞癌患者VEGF的存在和定位，并与9例悬雍垂成形术对照。结果63例均有VEGF染色且癌细胞和微血管内皮细胞VEGF总蛋白平均水平高于对照组。VEGF水平的高表达往往提示疾病易复发和预后不良，认为VEGF与头颈鳞癌的转移预后有关。国内梁业民等［18］、黄国森等［19］分别检测了46例和40例鼻咽癌患者的VEGF和MVD，其指标明显高于对照组。并与颈淋巴转移、T分期、远处转移、复发等不良临床预后呈正相关。鼻咽癌放疗前血清VEGF水平高于正常人，并随病情进展而升高；放疗后VEGF的水平较放疗前明显降低。董频等［20］及黄国森等［19］分别检测了下咽癌和鼻咽癌的原发及淋巴转移组织的VEGF及MVD。发现在原发灶中VEGF及MVD显著的增高，但在淋巴结转移中，MVD明显降低，认为由于淋巴结中不能形成微血管，MVD比原发灶中明显减少，促使血管生长因子释放增加。杨艳等［21］检测20例新鲜喉癌标本，切缘组织及远离肿瘤的正常喉组织中的VEGF基因表达，结果，对同一患者，VEGF在肿瘤组织、切缘组织、正常组织中的表达差异有统计学意义，在肿瘤组织中，VEGF的表达与年龄、性别、病变部位、T分期、病理等级无关，而与喉鳞癌淋巴结转移有关。

    Sauter等［22］分别建立了头颈部鳞癌的实验模型和临床模型以研究VEGF表达、MVD及其与病理分级、淋巴结转移的关系，结果在多数鳞癌细胞株内均有VEGF表达增多，在大多数低分化鳞癌伴有淋巴结转移者中均有强的VEGF染色，而不典型增生、原位癌、早期头颈鳞癌则无强染色。VEGF表达低分化鳞癌比癌周正常黏膜更高，在早期癌也比癌周黏膜高。MVD随着浸润前病变的演进而增加；在实验性肿瘤中VEGF表达和MVD均直接与肿瘤侵袭相关。以上提示，VEGF在临床和实验性的头颈部鳞癌中均有作用。

    此外，Dengart等［23］发现在口腔和喉部重度不典型增生及浸润性鳞癌中，VEGF及其受体的表达显著增加，它们可能在与这些病变相关的血管生成中起重要作用。Guang等［24］对鼻咽癌的研究得出，可通过检测癌组织中MVD和VEGF的表达来评估鼻咽癌组织的转移潜力和患者的预后。

    以上研究均证实了VEGF在人类头颈部鳞癌的生长转移中有重要作用，并肯定了VEGF或MVD与临床预后的相关性，认为它们可作为头颈部鳞癌的预后因素。

    但也有不少学者得出相反的结论，Tae等［25］在肿瘤组织中未发现VEGF和MVD与原发癌的部位、T分期、吸烟及分化有相关性。Canlilie等［26］甚至对口腔正常组织、不典型增生和鳞癌标本的研究发现，所有正常黏膜和不典型增生者其VEGF表达相似。而鳞癌与正常黏膜，因使用不同的VEGF抗体和标记物而得到相反的结果，他们认为在口腔黏膜中VEGF的表达可能起到生理性作用，似乎与血管生成无关。

    4  小结

    肿瘤的、转移是一个多因素、多步骤的过程，影响肿瘤预后的因素也很复杂。而从VEGF到肿瘤血管生成再到肿瘤的演进，联系三个方面的两个环节并不是唯一的确定关系。首先，肿瘤血管生成是多种因素调控的复杂过程，VEGF不是促进肿瘤血管生成的唯一因子［15］，在头颈部鳞癌中，VEGF低表达或不表达者其肿瘤血管生成可能主要受其他促血管生成因子调控，如IL?8，FGF等；肿瘤血管生成固然是肿瘤生长发展的关键环节，但它不是影响肿瘤浸润转移的唯一因素，还有肿瘤细胞内在的侵袭能力等因素［10］。此外，在不同种类的实体癌中，不同的促血管生成因素调控血管生成，许多因素共同影响决定着肿瘤的发展及临床预后。所以，联合检测头颈部肿瘤中多种血管生成因子的表达，或肿瘤血管定量检测结合形态学检测判断其预后将会更有临床意义。在抗肿瘤时，根据患者具体的肿瘤血管生成因子的表达情况，有针对性地对敏感者及表达者实施相应的抗血管生成治疗，将会提高疗效。

【参考】
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