張蓓蓓綜述 高春玲審校

血管生成，是從現(xiàn)有的血管形成新的毛細(xì)血管，參與了腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移［1］。當(dāng)腫瘤大小超過(guò) 1 ～2 mm3［2］時(shí)，血管生成就成為腫瘤進(jìn)展必不可少的過(guò)程［3-7］。Folkman等［2］首次提出，當(dāng)腫瘤體積＞1 mm3，腫瘤生長(zhǎng)所需的養(yǎng)料和氧以及代謝廢料的運(yùn)出必須通過(guò)形成新血管，只靠擴(kuò)散作用是不行的。如果沒(méi)有生成新的血管，大部分腫瘤將停止生長(zhǎng)，處于休眠狀態(tài)，腫瘤的直徑不超過(guò)2～3 mm［8］。還有實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):將包含 bFGF的緩釋聚合物種植在眼睛的虹膜上，會(huì)誘導(dǎo)新生血管的形成，當(dāng)除去這個(gè)聚合物時(shí)，血管在2～3周內(nèi)消退了。這個(gè)實(shí)驗(yàn)顯示，在每個(gè)組織中都有靜止的血管分布，腫瘤必須不斷刺激新的血管生成，這種刺激必須大于血管靜止水平，以便維持新生血管的生長(zhǎng)。否則新生的血管會(huì)消退到靜止?fàn)顟B(tài)。因此，抑制腫瘤血管生成，促使腫瘤細(xì)胞進(jìn)入休眠狀態(tài)或誘發(fā)凋亡是治療腫瘤的有效途徑之一。第一個(gè)應(yīng)用于癌癥的血管生成抑制劑已被FDA批準(zhǔn)，其中應(yīng)用最廣泛和毒性最小的2種血管生成抑制劑是Caplostatin和Endostatin.Endostatin是一組內(nèi)源性抗血管生成蛋白的一個(gè)成員，對(duì)血管生成的抑制是多方面的。最近研究顯示，Endostatin不僅有抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞的功能，還有直接抗腫瘤作用。

放射治療是許多人類癌癥的重要治療方法，但往往是不成功的，因?yàn)槟[瘤細(xì)胞的抵抗作用［9-10］?？鼓[瘤血管的治療對(duì)血管的作用將直接影響腫瘤的氧分壓，從而影響放療的敏感性，現(xiàn)在聯(lián)合Endostatin與放療的治療成為腫瘤綜合治療的研究熱點(diǎn)?，F(xiàn)對(duì)其研究現(xiàn)狀介紹如下。

1 Endosatin的生物學(xué)特征

1.1 分子特性

Endostatin是一個(gè)分子量為20 kD的膠原蛋白XVⅢC末端的氨基酸片段，包括一個(gè)莖環(huán)結(jié)構(gòu)和β一片層。在Endostatin分子中，有42%的疏水性氨基酸殘基。而且在Endostatin的表面，有對(duì)肝素高度親和力的精氨酸殘基。人源的Endostatin和鼠源的Endostatin有很高的同源性，兩者的氨基酸殘基大部分完全一致，約占86%。但是，人源的Endostatin與鼠源的 Endostatin相對(duì)比，人源的 Endostatin C端多了一個(gè)賴氨酸殘基［11］，N端比鼠源的Endostatin少了12個(gè)殘基。

1.2 肝素結(jié)合位點(diǎn)

在Endostatin的分子中，有一個(gè)與肝素親和力很高的堿性區(qū)域，這個(gè)堿性區(qū)域由11個(gè)精氨酸殘基構(gòu)成，也是Endostatin發(fā)揮作用的關(guān)鍵區(qū)域。Yamaguchi等［12］研究發(fā)現(xiàn)，如果Endostatin的濃度較低時(shí)，肝素結(jié)合位點(diǎn)對(duì)Endostatin的作用沒(méi)有影響，當(dāng)Endostatin的濃度增加到一定程度時(shí)，肝素結(jié)合位點(diǎn)就成了主要的作用位點(diǎn)，影響到Endostatin的作用。Fu等［13］研究提示:Endostatin分子中的的疏松結(jié)構(gòu)和肝素結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合后將更利于Endostatin發(fā)揮它的生物學(xué)作用。

1.3 Zn2+結(jié)合位點(diǎn)

Ding等［14］通過(guò)結(jié)構(gòu)分析，發(fā)現(xiàn)Endostatin存在一個(gè)Zn2+結(jié)合位點(diǎn)，由 His1、His2、His11 、Asp207 組成。Boehm 等［15］曾研究認(rèn)為該位點(diǎn)是Endostatin抗血管生成的基本要素，但后來(lái)多項(xiàng)研究表明，此位點(diǎn)只與Endostatin的結(jié)構(gòu)性有關(guān)而與其功能性無(wú)關(guān)。

2 Endostatin的作用機(jī)制

Endostatin的作用機(jī)制有:①抑制內(nèi)皮細(xì)胞的增殖，Endostatin特異性地針對(duì)新生血管生成，一個(gè)很重要的發(fā)現(xiàn)即Nucleolin在欲增殖的人類微血管內(nèi)皮細(xì)胞的表面表達(dá)，而不在靜止的內(nèi)皮細(xì)胞的表面表達(dá)。這細(xì)胞表面的nucleolin可以結(jié)合Endostatin并把它轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞核，在那里Endostatin抑制nucleolin的磷酸化。Nucleolin的磷酸化是內(nèi)皮細(xì)胞增殖的關(guān)鍵。因此，Endostatin對(duì)靜止的內(nèi)皮細(xì)胞沒(méi)有增殖抑制的作用，對(duì)非血管內(nèi)皮細(xì)胞系細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞等也沒(méi)有增殖抑制作用［16］;②誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞的凋亡，細(xì)胞凋亡是多細(xì)胞生物體維持組織穩(wěn)態(tài)、消除不必要的或已經(jīng)損壞的細(xì)胞的一個(gè)重要的過(guò)程。一些證據(jù)表明，在成人血管，內(nèi)皮細(xì)胞凋亡可能限制血管生成和導(dǎo)致血管的衰退［17］。尤其是在腫瘤組織中，內(nèi)皮細(xì)胞的凋亡通過(guò)阻斷新血管的形成可以有效地防止養(yǎng)分供應(yīng)。Endostatin可以和血管的內(nèi)皮細(xì)胞受體直接結(jié)合，從而引起內(nèi)皮細(xì)胞G1期阻滯和細(xì)胞凋亡［18］。Bcl-2家族是1個(gè)重要的凋亡調(diào)節(jié)蛋白家族，包括如Bcl-2 1種抗凋亡分子和Bax 1種促凋亡分子［19］，Endostatin可以通過(guò)抑制bcl-2的表達(dá)，誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞的凋亡，但并不下調(diào)Bax的表達(dá);③抑制血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子，Endostatin可以作用于VEGF的受體，從而直接阻斷VEGF的作用［20］;④抑制基質(zhì)金屬蛋白酶，Endostatin可以與pro-MMP2結(jié)合形成穩(wěn)定的復(fù)合體，阻止pro-MMP2的激活，此外，還可以與MMP-2的催化活性基團(tuán)區(qū)域相結(jié)合，從而抑制其活性［21］;⑤與肝素樣的硫酸蛋白結(jié)合，Endostatin可以與肝素樣的硫酸蛋白相結(jié)合，從而抑制血管的生成，而且肝素與很多抑制血管生成的蛋白都有較高的親和力;⑥與鋅離子結(jié)合，在Endostatin的晶體結(jié)構(gòu)中，N末端結(jié)合了一個(gè)鋅離子，鋅與Endostatin是1∶1的復(fù)合物，這就認(rèn)為Endostatin的生物活性與鋅離子可能有關(guān)。

3 Endostatin的抗腫瘤作用

血管生成參與腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移［22］，當(dāng)腫瘤體積超過(guò)2 mm3時(shí)，血管生成就成為腫瘤進(jìn)展必不可少的過(guò)程，腫瘤需要依賴血管生成來(lái)提供生長(zhǎng)必須的養(yǎng)料并運(yùn)走廢物，否則腫瘤無(wú)法生長(zhǎng)，因此，阻止腫瘤生成至關(guān)重要的過(guò)程是抑制血管生成。Endostatin作為1種血管生成抑制劑，抑制了腫瘤周圍的新生血管的生成，從而切斷了腫瘤的給養(yǎng)途徑，起到誘導(dǎo)腫瘤缺血和缺氧的效果，這就是有名的“餓死腫瘤學(xué)說(shuō)”。然而，最新的研究表明，Endostatin可以通過(guò)規(guī)范腫瘤的血管，減少乏氧細(xì)胞的比例，從而減少耗氧量。血管生成促進(jìn)因子和血管生成抑制因子的共同調(diào)節(jié)腫瘤新生血管的生成。當(dāng)促進(jìn)血管生成因子的表達(dá)高于抑制因子時(shí)，才會(huì)在原有血管生成新的血管，bFGF和VEGF都是血管生成促進(jìn)因子，Endostatin正是通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合硫酸鉆蛋白類受體，或者與VEGF的酪氨酸受體直接相互作用，抑制它們特異性地作用于血管內(nèi)皮細(xì)胞，從而達(dá)到抑制新生血管的作用。近期有研究發(fā)現(xiàn)Endoustatin除了有抗血管生長(zhǎng)的活性之外，在某些腫瘤還可以直接發(fā)揮抗腫瘤的作用。

Endoustatin抗腫瘤治療與傳統(tǒng)抗腫瘤治療相比，Endostatin只針對(duì)腫瘤的新生血管，這一特點(diǎn)的的優(yōu)點(diǎn)有:①Endostatin是以內(nèi)皮細(xì)胞為作用的靶細(xì)胞，而一個(gè)內(nèi)皮細(xì)胞可以支持50～100個(gè)腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)，所以，針對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞的治療效果更顯著，此外，血管內(nèi)皮細(xì)胞相較于腫瘤細(xì)胞，其基因型更穩(wěn)定，因此不易產(chǎn)生耐藥性;②Endostatin只對(duì)增殖快速的血管內(nèi)皮細(xì)胞有抑制作用，對(duì)正常的組織幾乎沒(méi)有副作用，而血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于正常細(xì)胞的增殖速度，因此，Endostatin的安全性較高;③Endoustatin對(duì)腫瘤血管有相對(duì)的特異性，因?yàn)檎３墒旖M織的毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞常常處于靜止?fàn)顟B(tài)，而腫瘤的血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖通常比較活躍，因而會(huì)出現(xiàn)許多相對(duì)特異的高表達(dá)的標(biāo)記分子，而這些相對(duì)特異的高表達(dá)的標(biāo)記分子通常也是Endostatin作用于腫瘤血管的潛在的靶向分子。

4 Endostatin的雙向藥效特點(diǎn)

關(guān)于Endostatin的一個(gè)有趣的特點(diǎn):在體內(nèi)，Endostatin抑制循環(huán)中的內(nèi)皮細(xì)胞遵循一個(gè)雙向的模式即U型的藥效曲線。比如抗瘤的最佳濃度介于低濃度和高濃度之間。這個(gè)特性將指導(dǎo)我們臨床使用Endostatin或其他的血管生成抑制劑。這個(gè)現(xiàn)象的發(fā)生最早見于干擾素-a的抗血管生成的活性，隨后在其他的血管生成抑制劑中也相繼出現(xiàn)。擁有27個(gè)氨基酸片段的Endostatin也觀察到了這一雙向劑量反應(yīng)的現(xiàn)象。在一些早期的治療，療效通常不好，甚至失敗，就是因?yàn)樵谑褂肊ndostatin治療時(shí)，他們使用了過(guò)高的Endostatin藥物濃度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了Endostatin的最佳治療濃度。但是這個(gè)現(xiàn)象的出現(xiàn)原因，還沒(méi)有找到合理的解釋。

5 Endostatin與放療的結(jié)合

放射治療是腫瘤治療的1種有效手段，在臨床上約有一半以上的腫瘤患者在治療過(guò)程中接受過(guò)放射治療。而且精確的放射治療被認(rèn)為是放射治療在21世紀(jì)發(fā)展的方向，然而精確放射治療并不能改善惡性腫瘤患者的長(zhǎng)期生產(chǎn)率，所以往往單獨(dú)接受放射治療的患者治愈率并不高。這可能是因?yàn)榉派渲委熆梢陨险{(diào)并增強(qiáng)血管生成通路從而引起放射抵抗，不能控制腫瘤的轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)。而且患者在接受放療后可以看到明顯的腫瘤細(xì)胞增殖，其原因可能就是上調(diào)血管生成通路的結(jié)果［23］。在放射治療后，腫瘤細(xì)胞一般都會(huì)出現(xiàn)再氧和的現(xiàn)象，但是，也有一些腫瘤對(duì)放射治療沒(méi)有一點(diǎn)反應(yīng)，其原因可能就是在放射治療后增加腫瘤細(xì)胞的乏氧、提高腫瘤血管的通透、降低腫瘤血管的灌流量等調(diào)節(jié)血管生成的因素作用的結(jié)果［24-26］。這些影響放射治療后腫瘤血管生成的因素，共同導(dǎo)致了血管的形成，從而引起了降低放療的敏感性，導(dǎo)致放療抵抗的后果。以致對(duì)于腫瘤的治療來(lái)講，放射治療和血管生成形成了一個(gè)難以避免的惡性循環(huán)。如果可以打破這個(gè)惡性循環(huán)，腫瘤治療的療效也將明顯的提高。這些問(wèn)題的存在為放療和抗血管生成抑制劑的聯(lián)合治療提供了機(jī)會(huì)。所以，安全有效的對(duì)放射治療起到增敏作用的抗血管生成抑制劑成為目前研究的關(guān)鍵點(diǎn)。

許多臨床研究表明Endostatin可以提高惡性腫瘤對(duì)放射治療的敏感性［27-28］，但其作用機(jī)制仍不是很清楚。Teicher等［29］最先發(fā)現(xiàn)抑制血管的生成對(duì)放射治療的治療效果起到加強(qiáng)的作用。隨之，很多的亞臨床研究都證實(shí)了抗血管生成抑制劑對(duì)放射治療有增敏效應(yīng)提高了放射治療的效果［24，30-37］。而且有研究發(fā)現(xiàn)有許多的抗血管生成抑制劑能在腫瘤治療的早期通過(guò)降低或改善腫瘤的乏氧情況來(lái)起到放射增敏的效應(yīng)。有臨床試驗(yàn)研究證明單獨(dú)使用抗血管生成抑制劑治療腫瘤，其效果一直令人失望，原因可能是不同的腫瘤產(chǎn)生不同的作用于腫瘤血管的生長(zhǎng)因子，所以，要想提高治療效果，廣譜的抗血管生成抑制劑是必須的。而Edostatin是現(xiàn)階段公認(rèn)的最有效的抗血管生成抑制劑，而且它可以在腫瘤血管生成的各個(gè)過(guò)程中發(fā)揮作用。目前研究顯示最可能機(jī)制是:Endostatin可以抑制血管生成因子的活性以及內(nèi)皮細(xì)胞上的受體，從而間接的抑制了血管的生成;促進(jìn)了血管內(nèi)皮細(xì)胞的凋亡，起到對(duì)血管的內(nèi)皮細(xì)胞直接增敏的作用;通過(guò)規(guī)范腫瘤的血管，減少乏氧細(xì)胞的比例，從而減少耗氧量。此外，臨床前的研究表明，Endostatin可以使腫瘤血管瞬間的“正常化”，使其更有效的輸送養(yǎng)，從而提供一個(gè)時(shí)間窗增強(qiáng)放射治療的敏感性［38-46］。其機(jī)制認(rèn)為是多種作用于腫瘤血管內(nèi)皮細(xì)胞的細(xì)胞因子使腫瘤的血管在結(jié)構(gòu)和功能上不同于正常組織的血管，而Endostatin可以在腫瘤血管退化前，強(qiáng)化殘留的這種不正常的血管，修剪還未成熟的血管，以改善殘留的血管形態(tài)的完整及功能的正常，從而使腫瘤血管出現(xiàn)瞬間的“正?；?。Endostatin對(duì)血管的這些作用，既改善了放療與血管生成對(duì)于腫瘤治療的一個(gè)惡性循環(huán)，也提高了腫瘤對(duì)放療的反應(yīng)。

假設(shè)是在放射治療后誘導(dǎo)了血管的生成，而且開始表達(dá)的VEGF可增加血管內(nèi)皮細(xì)胞的滲透性、升高了腫瘤的IFP［47］，這樣就和乏氧形成了一個(gè)惡性循環(huán)［48］;在這種情況下再放療可能就是無(wú)效的。因此，從理論上來(lái)看，如果在放療前就預(yù)先給予了Endostatin的治療，則可以避免這種惡性循環(huán)的發(fā)生。由于沒(méi)有關(guān)于Endostatin和放療的最優(yōu)調(diào)度的準(zhǔn)則，Endostatin對(duì)于放療的施用時(shí)間管理，將是抗腫瘤療法至關(guān)重要的。因此，有關(guān)Endostatin與放療聯(lián)合的最佳作用時(shí)間，是以后的實(shí)驗(yàn)研究需要關(guān)注的問(wèn)題。

在很長(zhǎng)的一段時(shí)間里，認(rèn)為血管生成抑制劑因?yàn)榭鼓[瘤血管生成，所以可以通過(guò)增加腫瘤細(xì)胞的乏氧狀態(tài)來(lái)降低腫瘤放療的效果。但隨著進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)以及臨床上的研究，證實(shí)了血管生成抑制劑聯(lián)合放療將通過(guò)減少乏氧細(xì)胞的比例，從而減少腫瘤細(xì)胞的耗氧量，達(dá)到了增強(qiáng)抗腫瘤的效果，而不是傳統(tǒng)意義上的理解。而且Endostatin具有極低的毒性，不易產(chǎn)生耐藥性，只作用于新生血管，對(duì)于已經(jīng)形成的血管無(wú)作用，容易達(dá)到有效藥物濃度，基于這些優(yōu)點(diǎn)，Endostatin是一類具有非常良好應(yīng)用前景的治療腫瘤的藥物。目前，Endostatin的應(yīng)用受到臨床上各方面研究的重視，并且腫瘤的綜合治療中已經(jīng)取得了一定的成果。

但是，仍有很多問(wèn)題需要通過(guò)我們進(jìn)一步的研究來(lái)證實(shí)，而且現(xiàn)階段的實(shí)驗(yàn)大多數(shù)在體外和動(dòng)物上體現(xiàn)，其研究結(jié)果可能與臨床有一定的不同。因?yàn)樵隗w外實(shí)驗(yàn)或動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，腫瘤血管還沒(méi)有生成，或者是形成的早期，而在臨床上，腫瘤的發(fā)現(xiàn)都已經(jīng)是晚期，這時(shí)的血管形成已經(jīng)成熟，在這樣的條件下，Endostatin的作用效果就需要進(jìn)一步的研究證實(shí)，此外，Endostatin與放療聯(lián)合的最佳作用時(shí)間也是在以后的實(shí)驗(yàn)中需要關(guān)注的焦點(diǎn)。

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