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        HIF-1α、VEGF及HIF-1α/VEGF軸在子宮內(nèi)膜癌中的表達(dá)研究進(jìn)展

        2015-03-19 06:39:21周儉珊綜述審校
        海南醫(yī)學(xué) 2015年16期
        關(guān)鍵詞:新生內(nèi)膜誘導(dǎo)

        周儉珊 綜述,葉 紅 審校

        (三峽大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院,湖北 宜昌 443000)

        HIF-1α、VEGF及HIF-1α/VEGF軸在子宮內(nèi)膜癌中的表達(dá)研究進(jìn)展

        周儉珊 綜述,葉 紅 審校

        (三峽大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院,湖北 宜昌 443000)

        缺氧誘導(dǎo)因子-1(Hypoxia inducible factor-1,HIF-1)、血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)參與大多數(shù)惡性腫瘤的局部侵潤和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移,它們目前已經(jīng)成為了腫瘤預(yù)防和治療的新靶點之一。子宮內(nèi)膜癌作為較典型的乏氧型實體腫瘤,HIF-1和VEGF在其發(fā)生和進(jìn)展中起著至關(guān)重要的作用。越來越多的實驗研究表明,處于缺氧狀態(tài)下的腫瘤組織中HIF-1α能夠在基因水平上直接調(diào)控VEGF的表達(dá),從而誘導(dǎo)新生血管的形成,腫瘤細(xì)胞能夠利用新生血管的血供對抗由于腫瘤細(xì)胞快速的增殖所導(dǎo)致的低氧狀態(tài),這一過程不斷循環(huán),HIF-1α/VEGF軸在此過程中發(fā)揮了重要作用,使得腫瘤組織能夠得以持續(xù)不斷生長,侵襲和轉(zhuǎn)移。本文綜述了HIF-1和VEGF,及HIF-1α/VEGF軸在子宮內(nèi)膜癌中的表達(dá)及研究進(jìn)展,可能對子宮內(nèi)膜癌的早期診斷,臨床治療及預(yù)后評價有重要意義。

        子宮內(nèi)膜癌;HIF-1α/VEGF軸;缺氧誘導(dǎo)因子-1;血管內(nèi)皮生長因子

        子宮內(nèi)膜癌(Endometrial adenocarcinoma)作為較典型的乏氧型實體腫瘤,瘤體在發(fā)生、進(jìn)展和轉(zhuǎn)移的過程中為了適應(yīng)缺氧的微環(huán)境,一方面必須增強對低氧環(huán)境的耐受性,另一方面則需要通過增加新生血管的數(shù)量來最大限度的滿足瘤體對營養(yǎng)物質(zhì)的需求。子宮內(nèi)膜癌在發(fā)生局部浸潤和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的過程中,明確子宮肌層受累的深度以及盆腔和全身淋巴結(jié)的轉(zhuǎn)移情況,對患者手術(shù)或/和后續(xù)的治療和遠(yuǎn)期治療效果的評估有重大意義。缺氧誘導(dǎo)因子-1α(Hypoxia inducible factor,HIF-1α)和血管內(nèi)皮生長因子(Vascular endothelial growth factor,VEGF)在腫瘤的進(jìn)展和轉(zhuǎn)移等一系列病理過程中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。HIF-1α可以在基因表達(dá)的水平上能夠直接的調(diào)控促進(jìn)血管生成的細(xì)胞因子如VEGF的表達(dá),通過誘導(dǎo)血管的生成,增強腫瘤細(xì)胞對缺氧微環(huán)境的適應(yīng)性,使得腫瘤組織的侵襲性和對放療、化療的耐受性增加,腫瘤得以進(jìn)一步地侵襲,遷徙和遠(yuǎn)處的播散[1]。因而,研究HIF-1α、VEGF及HIF-1α/VEGF軸在子宮內(nèi)膜癌組織中的表達(dá)和功能,討論其對子宮內(nèi)膜腫瘤疾病的發(fā)展的影響,并探討其對內(nèi)膜癌治療和預(yù)后的意義。

        1 HIF-1α和VEGF的生物學(xué)特征和功能

        HIF-1是由Zemenza和Wang于1992年發(fā)現(xiàn)的由α和β兩種亞基組成的異源二聚體轉(zhuǎn)錄因子[2]。近年來發(fā)現(xiàn)缺氧誘導(dǎo)因子-1(Hypoxia inducible factor-1,HIF-1)是一種廣泛的存在于人體內(nèi)的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子,它介導(dǎo)了細(xì)胞對缺氧微環(huán)境的適應(yīng)性反應(yīng)[2]??刂浦苌傻幕颉⑵咸烟寝D(zhuǎn)運的基因等眾多調(diào)控基因的表達(dá)都受到HIF-1的調(diào)節(jié)[3]。HIF-1作為由α、β亞基構(gòu)成的二聚體,屬于BHLH-PAS家族成員,其中β亞基在細(xì)胞內(nèi)存在穩(wěn)定的表達(dá),α亞基對氧敏感,在HIF-1功能調(diào)節(jié)的方面起著主要作用[4]。在缺氧的條件下,HIF-1α可以與β亞基(HIF-1β)及其靶基因相結(jié)合,進(jìn)而發(fā)揮其生物學(xué)活性。目前的研究資料已經(jīng)確認(rèn):HIF1的靶基因主要包括血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)的編碼基因、一氧化氮耦合酶(NOS)的編碼基因、葡萄糖載體蛋白1(GLUT1)和糖酵解酶的編碼基因等[5]。

        Go Spodarwia等于1989年發(fā)現(xiàn)了一種能夠促進(jìn)血管內(nèi)皮生長的細(xì)胞因子,并命名為血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)[1]。VEGF作為重要的促進(jìn)血管生長的細(xì)胞因子,在生理性及病理性的血管再生過程中都起著關(guān)鍵性的作用。Arcondéguy等[6]也證實了在生理性情況下正常的人體組織細(xì)胞中都可以檢測到VEGF和VEGF mRNA較低水平的表達(dá),且僅能夠維持正常的血管密度和維系整體正常的滲透功能。VEGF是以旁分泌的方式選擇性地作用于血管內(nèi)皮細(xì)胞,不僅促進(jìn)了內(nèi)皮細(xì)胞的增殖而且誘導(dǎo)組織血管的生成。目前已經(jīng)得到證實,在許多惡性腫瘤的組織中均能夠檢測到高表達(dá)的VEGF,VEGF與其受體相結(jié)合后,能夠誘發(fā)腫瘤組織中血管的生成;持續(xù)而廣泛地形成的新生血管可以為快速生長的腫瘤細(xì)胞提供所需要的營養(yǎng)物質(zhì),為腫瘤的進(jìn)一步的發(fā)展提供了必要的條件[7]。

        2 腫瘤中HIF-1α/VEGF軸,HIF-1α和VEGF的表達(dá)

        目前普遍認(rèn)為,腫瘤血管的新生、瘤組織周圍細(xì)胞外基質(zhì)的降解及腫瘤細(xì)胞粘附能力的減弱或喪失與遷徙是惡性腫瘤侵襲三個關(guān)鍵的因素,而且三者互相依賴互相促進(jìn),從而有利于惡性腫瘤的浸潤及遠(yuǎn)處的轉(zhuǎn)移。其中瘤周血管的生長是腫瘤侵襲過程的第一步,也是腫瘤進(jìn)展中關(guān)鍵性的機制之一。與此相關(guān)的因子很多,其中HIF-1α/VEGF軸在腫瘤血管新生的病理生理過程中最具有代表性。在腫瘤的進(jìn)展中,腫瘤細(xì)胞快速地增殖常常導(dǎo)致腫瘤組織的內(nèi)部處于缺氧的狀態(tài),使得轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子HIF-1生成明顯增加,誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞內(nèi)的VEGF呈高表達(dá),可促進(jìn)腫瘤組織的內(nèi)部或瘤周血管的生長,然后腫瘤細(xì)胞利用新生血管的血供對抗由于腫瘤細(xì)胞快速的增殖所導(dǎo)致的低氧狀態(tài),這一過程不斷地循環(huán),導(dǎo)致了腫瘤組織不斷地生長并侵襲周圍正常的組織結(jié)構(gòu),新生的腫瘤血管同時也為腫瘤細(xì)胞的遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移提供了便捷的途徑,在上述過程中HIF-1α/VEGF軸發(fā)揮了極其重要的作用[8]。目前發(fā)現(xiàn),在肺、乳腺、胃、胰腺、結(jié)腸、腎臟、前列腺、卵巢、皮膚等癌組織中均過表達(dá);在腫瘤壞死明顯區(qū)域及浸潤的邊緣,HIF-1α的表達(dá)水平顯著增高,而在腫瘤鄰近的正常組織則表達(dá)水平極低[9]。正常組織細(xì)胞中的HIF-1α蛋白表達(dá)水平很低,主要是因為表達(dá)的HIF-1α蛋白通過泛素化和蛋白水解酶的方式被迅速降解掉。在腫瘤細(xì)胞及正常組織細(xì)胞中HIF-1α轉(zhuǎn)錄水平?jīng)]有明顯差別,而快速生長腫瘤細(xì)胞中的低氧狀態(tài)可以抑制HIF-1α蛋白的降解,使其在腫瘤細(xì)胞內(nèi)的水平迅速升高[10]。Liu等[11]對19例顱咽管瘤患者采用聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)來檢測HIF-1αmRNA和VEGF mRNA的表達(dá),發(fā)現(xiàn)其在瘤組織中的表達(dá)水平顯著上調(diào),其中復(fù)發(fā)性咽管瘤與未復(fù)發(fā)的咽管瘤組織中HIF-1α分別為3.09、0.75(P=0.001),VEGF分別為1.07、0.32(P=0.000),并證實VEGF的表達(dá)與HIF-1α顯著相關(guān)(r=0.836,P=0.000)。越來越多的實驗研究結(jié)果表明:腫瘤的某些生物學(xué)行為與腫瘤組織中普遍呈高表達(dá)狀態(tài)的HIF-1α和VEGF具有密不可分的關(guān)系[12]。

        現(xiàn)代的觀點認(rèn)為腫瘤的生長有兩個顯著不同的階段,即從乏血管的緩慢生長期轉(zhuǎn)變?yōu)楦谎艿目焖僭鲋称冢律哪[瘤血管能夠使腫瘤獲得足夠的營養(yǎng)物質(zhì)從而完成富血管的增殖期的切換。腫瘤血管形成以后,腫瘤灶在局部得以快速播散,增強了其遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移能力。因此,血管的形成在腫瘤的發(fā)生、侵襲及轉(zhuǎn)移過程中發(fā)揮著重大作用,抑制其形成已成為腫瘤治療的富有前景的新策略。

        3 宮內(nèi)膜癌中HIF-1α和VEGF的表達(dá)及HIF-1α/VEGF軸

        子宮內(nèi)膜癌是常見于圍絕經(jīng)期和絕經(jīng)后婦女的、發(fā)生于子宮內(nèi)膜上皮組織中的乏氧型腫瘤。處于缺氧環(huán)境下的子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞,形成新生的血管體系是其適應(yīng)缺氧的重要機制之一。VEGF是刺激腫瘤血管生長的最關(guān)鍵的細(xì)胞生長因子[13]。子宮內(nèi)膜癌在形成新的腫瘤血管的過程中VEGF的表達(dá)增加發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,然而VEGF的大量表達(dá)依賴于HIF-1的直接調(diào)控[14]。Wang等[15]報道采用免疫組化的研究方法檢測子宮內(nèi)膜癌組織中VEGF-A、VEGFR-3及微血管計數(shù)等發(fā)現(xiàn),VEGF-A與瘤體中的微血管密度顯著相關(guān),提示VEGF可促進(jìn)子宮內(nèi)膜癌中血管體系的形成,但其表達(dá)對子宮內(nèi)膜癌預(yù)后的評價意義有限。Molitoris等[16]研究表明,在高濃度(20%)氧環(huán)境下培養(yǎng)的子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞中缺乏HIF-1α,很少或幾乎沒有VEGF的表達(dá)。為防止癌細(xì)胞中HIF-1α降解,用氯化鈷對子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞處理4 h,而后可以檢測到HIF-1α和VEGF mRNA的表達(dá)量均有明顯增加,證實了在子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞中VEGF的表達(dá)過程中HIF-1α起著關(guān)鍵性的作用。Feng等[17]應(yīng)用免疫組織化學(xué)方法分別對124例子宮內(nèi)膜癌樣內(nèi)膜,28例非典型增生子宮內(nèi)膜和35例正常子宮內(nèi)膜組織樣本進(jìn)行細(xì)胞核中的HIF-1α檢驗,陽性率分別為63.5%、35.7%、25.7%,HIF-1α表達(dá)在正常子宮內(nèi)膜與子宮內(nèi)膜癌組織中的差異有統(tǒng)計學(xué)意義。不難發(fā)現(xiàn)HIF-1α/VEGF軸在子宮內(nèi)膜腫瘤的進(jìn)展中也發(fā)揮著十分顯著的作用。

        4 子宮內(nèi)膜癌中HIF-1α和VEGF與臨床病理特征的關(guān)系

        血管的新生在腫瘤的病理發(fā)展過程中起著至關(guān)重要的作用。由于VEGF的持續(xù)作用,在子宮內(nèi)膜癌的進(jìn)展中可生成大量的新生血管,而新生的血管不僅能給腫瘤組織提供生長所必要的養(yǎng)分,帶走大量的新陳代謝產(chǎn)物,而且為腫瘤經(jīng)血液發(fā)生遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移提供了便捷的路徑。HIF-1作為誘導(dǎo)子宮內(nèi)膜癌新生血管的主要調(diào)控因子,可在基因水平上直接調(diào)控VEGF的表達(dá)。HIF-1α和VEGF與子宮內(nèi)膜癌的早期淋巴轉(zhuǎn)移事件也有密切的關(guān)系。臨床病理分析已經(jīng)證實,淋巴管網(wǎng)的形成及淋巴管轉(zhuǎn)移是大多數(shù)實體性腫瘤播散的早期事件,VEGF可誘導(dǎo)腫瘤淋巴管形成,是腫瘤細(xì)胞經(jīng)由淋巴道轉(zhuǎn)移的重要原因[18]。在子宮內(nèi)膜癌組織中,分化程度越低、分期越晚的病理組織中HIF-1α的陽性表達(dá)率越高,且與VEGF表達(dá)呈正相關(guān),提示HIF-1α通過調(diào)控靶基因VEGF,促進(jìn)血管形成,為子宮內(nèi)膜癌的發(fā)展提供了關(guān)鍵的基礎(chǔ)條件。Kuiper等[12]在研究子宮內(nèi)膜癌中抗壞血酸對HIF-1α的活性及腫瘤病理的影響中發(fā)現(xiàn),與正常內(nèi)膜組織相比子宮內(nèi)膜癌中HIF-1α的水平顯著增高,而且用ELISA分析發(fā)現(xiàn)VEGF表達(dá)水平隨腫瘤組織的級別增加而增高。同時也證實,與不伴淋巴和(或)血道轉(zhuǎn)移相比伴淋巴和(或)血道轉(zhuǎn)移的子宮內(nèi)膜癌組織中HIF-1α水平也顯著增高。由此提示,HIF-1α和 VEGF可作為預(yù)測子宮內(nèi)膜腫瘤惡性程度的重要標(biāo)志之一。

        5 HIF-1α和VEGF與子宮內(nèi)膜癌預(yù)后的關(guān)系

        近年有研究發(fā)現(xiàn)HIF-1α不僅是腫瘤血管生長而且是腫瘤耐藥性的關(guān)鍵調(diào)控點之一。HIF-1α調(diào)控著VEGF、EGFR及Survivin等多種特殊蛋白的表達(dá),而這些蛋白可促使瘤細(xì)胞對治療敏感性的明顯降低;長期接受放、化療的瘤體組織內(nèi)HIF-1α呈高表達(dá),而HIF-1α自身也可直接導(dǎo)致腫瘤對放、化療耐受性明顯增強。Feng等[17]應(yīng)用免疫組織化學(xué)方法對124例子宮內(nèi)膜癌患者進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn),在子宮內(nèi)膜癌FIGOⅢ期與FIGOⅡ期和Ⅰ期相比,HIF-1α的表達(dá)水平更高,并且這種表達(dá)差異具有統(tǒng)計學(xué)意義;除此之外還發(fā)現(xiàn),同一臨床分期中腫瘤肌層浸潤深度、淋巴結(jié)及遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移明確的患者中更高的HIF-1α高表達(dá)與復(fù)發(fā)的風(fēng)險顯著相關(guān)(分別P=0.006、0.012),從而推測其有利于建立對子宮內(nèi)膜癌患者更準(zhǔn)確的預(yù)后評估。HIF-1α活性增高會導(dǎo)致瘤細(xì)胞對放射治療的耐受性增加,而且因放療誘發(fā)的瘤血管也會減弱治療效果。Marampon等[19]報道腫瘤缺血區(qū)域內(nèi)HIF-1α表達(dá)參與調(diào)控了腫瘤生長、轉(zhuǎn)移、瘤血管生長,而且發(fā)現(xiàn)HIF-1α也調(diào)控治療耐藥相關(guān)基因的表達(dá),增高的HIF-1α的表達(dá)水平會對抗化療和放療治療效果。HIF-1在腫瘤細(xì)胞中的活性會因為放射線治療而迅速地增高,在放療期間通過對移植瘤瘤細(xì)胞中HIF-1活性的抑制,可以明顯抑制腫瘤的血管生長速度,從而可達(dá)到強有力的抑制腫瘤移植物的長期生長的目的。Hsu等[20]認(rèn)為腫瘤細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移主要是依賴于血管/血管生成??焖贁U增的腫瘤細(xì)胞會導(dǎo)致腫瘤組織內(nèi)部環(huán)境缺氧,故會引起有利于瘤細(xì)胞生存的因素上調(diào),如HIF-1α和VEGF等,會引起更多的瘤血管生長、瘤細(xì)胞增殖及瘤組織輻射耐受性增強;并報道稱靶向?qū)鼓[瘤血管和腫瘤新血管的形成可以有效調(diào)節(jié)腫瘤的微環(huán)境,提高腫瘤組織中的血流和氧供,增強了腫瘤對放射治療的敏感性。

        6 展 望

        作為在人體許多正常組織中表達(dá)水平極低的VEGF,在大多數(shù)惡性腫瘤組織中均呈高表達(dá),提示VEGF在腫瘤的病理生理進(jìn)展中起著非常重要的作用。有理由跟據(jù)以上的研究推斷:HIF-1α和VEGF可在子宮內(nèi)膜病變由良性到惡性轉(zhuǎn)變的過程中,以及子宮內(nèi)膜癌的進(jìn)展中扮演著關(guān)鍵角色。研究發(fā)現(xiàn),普遍存在于哺乳動物的細(xì)胞內(nèi)的HIF-1α在人體正常的子宮內(nèi)膜組織中也有極低水平的表達(dá),而且作為HIF-1α最重要靶基因的VEGF基因在多種實體惡性腫瘤組織中均呈高表達(dá)狀態(tài),可見HIF-1α/VEGF軸參與了子宮內(nèi)膜癌發(fā)生、浸潤及轉(zhuǎn)移的過程,并且HIF-1α/ VEGF軸表達(dá)的狀態(tài)與子宮內(nèi)膜腫瘤的惡性程度密切相關(guān)。準(zhǔn)確地檢測子宮內(nèi)膜組織中HIF-1α和VEGF的表達(dá)水平有利于早期發(fā)現(xiàn)診斷子宮內(nèi)膜癌,并且可能對其臨床分期及分級提供了有價值的參考依據(jù)。隨著對其更進(jìn)一步的研究,HIF-1α、VEGF及HIF-1α/VEGF軸必將在子宮內(nèi)膜癌新的腫瘤標(biāo)志物及早期診斷、治療方面發(fā)揮更大作用。

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        R737.33

        A

        1003—6350(2015)16—2413—04

        2014-12-16)

        10.3969/j.issn.1003-6350.2014.16.0870

        葉 紅。E-mail:yehong998@126.com

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