石俊強(qiáng) 綜述
(《濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)》編輯部,山東 濟(jì)寧272067)
在人體生理調(diào)節(jié)過程中,淋巴管具有調(diào)節(jié)組織液平衡、輸送免疫細(xì)胞參與免疫應(yīng)答、吸收膳食脂肪等的功能[1]。淋巴管功能減弱時(shí),會(huì)導(dǎo)致淋巴管水腫。而淋巴管生長(zhǎng)異常時(shí),與肥胖、高血壓和炎癥性疾病有關(guān)。在癌癥發(fā)展過程中,腫瘤細(xì)胞能利用新生成的淋巴管把自身轉(zhuǎn)移到局部淋巴結(jié)和繼發(fā)腫瘤位點(diǎn),而淋巴結(jié)存在轉(zhuǎn)移的腫瘤細(xì)胞通常與癌癥患者預(yù)后不良相關(guān)[2]。本文將對(duì)淋巴管生成分子機(jī)制及相關(guān)疾病的最新研究進(jìn)展作一綜述。
人體循環(huán)系統(tǒng)中,血液由左心室射出經(jīng)主動(dòng)脈及其各級(jí)分支流到達(dá)全身的毛細(xì)血管,在此與組織液進(jìn)行物質(zhì)交換,供給組織細(xì)胞氧和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),運(yùn)走二氧化碳和代謝產(chǎn)物,約90%的血液經(jīng)各級(jí)靜脈流回右心房,而剩余10%的血液經(jīng)淋巴管返回血管系統(tǒng)。在組織細(xì)胞間隙,部分組織間隙液、生物大分子、細(xì)胞進(jìn)入毛細(xì)淋巴管盲端形成淋巴液,然后沿淋巴管匯集,最后經(jīng)右淋巴導(dǎo)管和胸導(dǎo)管返回血管系統(tǒng),因此,淋巴管具有調(diào)節(jié)組織液平衡的作用,這也是淋巴系統(tǒng)最主要的功能[3]。在健康的成年個(gè)體,淋巴系統(tǒng)每天把約1~2L的組織間隙液帶回靜脈,其中含有20~30g蛋白質(zhì)。淋巴液經(jīng)過淋巴結(jié)時(shí),隨淋巴液回流到達(dá)淋巴結(jié)的病原體、異物等有害成分被抗原提呈細(xì)胞(單核/巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞等)攝取,加工后以免疫性肽的形式呈現(xiàn)于提呈細(xì)胞表面,最終被免疫活性細(xì)胞識(shí)別,啟動(dòng)特定的免疫反應(yīng),因此,淋巴系統(tǒng)在機(jī)體免疫應(yīng)答過程中發(fā)揮十分重要的作用。此外,在小腸絨毛內(nèi)毛細(xì)淋巴管能吸收膳食脂肪。
淋巴管在哺乳動(dòng)物胚胎早期開始發(fā)育。在人類,淋巴囊出現(xiàn)在6~7周齡的胚胎,而在小鼠,淋巴管的發(fā)育大約開始于胚胎形成后10d(embryonic day 10,E10)[4]。淋巴管生成過程大致分為以下幾個(gè)階段:1)淋巴管內(nèi)皮細(xì)胞(lymphatic endothelial cells,LECs)的生成;2)LECs從主靜脈的萌芽長(zhǎng)出;3)初級(jí)淋巴囊的形成;4)初級(jí)淋巴囊與靜脈的分離;5)初始淋巴管的重塑和成熟。見圖1。
圖1 淋巴管生成過程
淋巴管起源于胚胎早期的靜脈,存在于胚胎主靜脈上的血管內(nèi)皮細(xì)胞在內(nèi)外環(huán)境影響下啟動(dòng)相關(guān)基因,引導(dǎo)血管內(nèi)皮細(xì)胞向 LECs轉(zhuǎn)化[5]。Nicenboim等[6]研究發(fā)現(xiàn),斑馬魚主靜脈背側(cè)壁和腹側(cè)壁的細(xì)胞是不同的,LECs從主靜脈背側(cè)壁萌芽生成,但這些細(xì)胞實(shí)際上起源于腹側(cè)壁較早發(fā)育階段的前體LECs。Klotz等[7]研究發(fā)現(xiàn),小鼠心臟淋巴管LECs一部分起源于E9.5靜脈,另一部分起源于其他部位,如卵黃囊。
胚胎早期靜脈LECs生成是脊椎動(dòng)物淋巴管發(fā)育的一個(gè)重要過程。在LECs生成過程中,轉(zhuǎn)錄因子發(fā)揮至關(guān)重要的作用。同源異型盒轉(zhuǎn)錄因子(prospero-related homeobox domain 1,PROX1)在脊椎動(dòng)物許多器官的發(fā)育過程中起調(diào)節(jié)作用,如視網(wǎng)膜、腎原基細(xì)胞、淋巴系統(tǒng)等。在小鼠E9.5期,PROX1首先表達(dá)于前靜脈一側(cè)的LECs前體細(xì)胞,隨后這些細(xì)胞分化生成LECs,LECs經(jīng)極化方式遷移形成初級(jí)淋巴囊。隨著淋巴管發(fā)育的進(jìn)行,PROX1在靜脈的表達(dá)逐漸減少,最后只表達(dá)于淋巴管[2]。Prox1基因敲除小鼠淋巴管生成顯著減少,體征有明顯的組織水腫。有趣的是,人們?nèi)匀荒軌蛴^察到Prox1基因敲除小鼠胚胎內(nèi)皮細(xì)胞從主靜脈背側(cè)壁萌芽長(zhǎng)出,但它們只保留血管內(nèi)皮細(xì)胞標(biāo)志基因的表達(dá),而不表達(dá)LECs標(biāo)志基因,說明從主靜脈背側(cè)壁萌芽長(zhǎng)出的內(nèi)皮細(xì)胞不能分化生成LECs。這些研究揭示Prox1對(duì)于LECs的分化生成至關(guān)重要,而對(duì)于LECs從主靜脈背側(cè)壁萌芽長(zhǎng)出、遷移的過程不起作用[2]。性別決定區(qū)Y框18[SRY (sex determining region Y)-box 18,SOX18]是Sox轉(zhuǎn)錄因子F(SoxF)亞家族的一員。Francois等[8]研究發(fā)現(xiàn)Prox1基因啟動(dòng)子區(qū)域包含SOX18結(jié)合位點(diǎn),體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)顯示SOX18綁定到Prox1基因啟動(dòng)子的結(jié)合位點(diǎn)對(duì)于LECs的生成至關(guān)重要?;蚯贸齋OX18結(jié)合位點(diǎn)或顯性負(fù)性突變純合子Sox18基因能引起Prox1基因表達(dá)缺失,可導(dǎo)致小鼠胚胎致死或組織水腫[8]。而雜合子Sox18基因突變不能引起Prox1基因表達(dá)缺失,進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)雜合子Sox18基因突變后,SOX18功能缺失,LECs前體細(xì)胞內(nèi)SoxF亞家族的SOX7和SOX17表達(dá)顯著上調(diào),啟動(dòng)Prox1基因重新表達(dá)。在人類,Sox18基因突變可引起毛發(fā)稀少-淋巴水腫-毛細(xì)血管擴(kuò)張綜合征(Hypotriochosis-Lymphedema-Telangiectasia,HLT)[9],人類Sox18基因突變通常由顯性負(fù)性作用引起,因此,Sox18基因在淋巴管生成過程中發(fā)揮十分重要的作用。此外,Sox17基因突變與人類原發(fā)性淋巴水腫相關(guān)。有趣的是,在LECs誘導(dǎo)生成的過程中,Sox18不只表達(dá)于靜脈內(nèi)皮細(xì)胞,還表達(dá)于動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞。與Prox1相比,Sox18在淋巴管生成胚胎后期不再表達(dá),表明Sox18可能對(duì)正在進(jìn)行的LECs分化沒有進(jìn)一步的作用。目前,關(guān)于調(diào)節(jié)Sox18表達(dá)的分子機(jī)制研究較少。Yong Deng等[10]研究發(fā)現(xiàn)小鼠E9.5期蛋白激酶A(PKA)、蛋白激酶B(PKB/AKT)或其他激酶可以通過磷酸化腺苷酸核糖基化作用因子1(ADP-ribosylation factor 1,RAF1)259位點(diǎn)絲氨酸(Ser259)激活胞外信號(hào)調(diào)控激酶(extracellular signal-regulated kinas,ERK),隨 后 Sox18 和 Prox1 被 激 活,SOX18+/PROX1+LECs前體細(xì)胞從主靜脈腹側(cè)壁遷移到背側(cè)壁,在E11.5期SOX18+/PROX1+LECs從主靜脈背側(cè)壁萌芽生成,并在E14.5期形成初級(jí)淋巴囊。相對(duì)于小鼠,斑馬魚LECs的分化生成過程有所不同。Andreas van Impel等[11]研究發(fā)現(xiàn)Sox18、Prox1和雞卵清蛋白上游轉(zhuǎn)錄因子II(chicken ovalbumin upstream transcription factor II,Coup-TFII)在斑馬魚LECs的分化生成過程中并不是必不可少的,分別基因敲除Prox1、基因突變Coup-TFII和基因敲除Sox18對(duì)LECs的分化生成的影響不大,也就是說誘導(dǎo)斑馬魚LECs的分化生成存在其他的信號(hào)通路。Nicenboim等[6]研究發(fā)現(xiàn) Wnt-β-catenin-TCF/LEF(Wnt得名于果蠅中 wingless基因;β-catenin指β-鏈蛋白;TCF/LEF指T細(xì)胞因子/淋巴增強(qiáng)因子)是誘導(dǎo)斑馬魚LECs的分化生成的信號(hào)通路。Coup-TFII是一種多功能孤兒核受體。Coup-TFII在靜脈內(nèi)的表達(dá)始于E8.5期,在LECs內(nèi)不同時(shí)期都有表達(dá)。Coup-TFII基因敲除實(shí)驗(yàn)顯示,Coup-TFII基因的敲除可導(dǎo)致靜脈細(xì)胞內(nèi)標(biāo)志基因表達(dá)缺失,胚胎期應(yīng)生成的靜脈反而具有動(dòng)脈的特征,同時(shí)LECs前體細(xì)胞生成受到抑制[2]。Srinivasan等[12]研究發(fā)現(xiàn)Coup-TFII能夠直接結(jié)合到Prox1上。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)Coup-TFII和Prox1都是LECs特異性標(biāo)志物,Coup-TFII在LECs分化生成和成長(zhǎng)過程中對(duì)于Prox1啟動(dòng)和穩(wěn)定表達(dá)至關(guān)重要。淋巴管透明質(zhì)酸受體-1(lymphatic vessel hyaluronan receptor-1,LYVE-1)是一種廣泛應(yīng)用的LECs特異性標(biāo)志物[4]。在小鼠E9期,LYVE-1以極性的方式表達(dá)于靜脈內(nèi)皮。在人類成人淋巴管中,LYVE-1表達(dá)顯著減少,但在毛細(xì)淋巴管中保持較高的表達(dá)。然而,小鼠LYVE-1基因敲除實(shí)驗(yàn)顯示LYVE-1對(duì)于正常淋巴管的發(fā)育過程中并不是必不可少的[13]。
血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體3(vascular endothelial growth factor receptor-3,VEGFR-3)為膜型酪氨酸激酶受體,其配體為血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子C(VEGF-C)和D(VEGF-D)。小鼠E11.5期 VEGFR-3在血管中的表達(dá)顯著降低,而在LECs前體細(xì)胞的表達(dá)依然很高。此時(shí),LECs前體細(xì)胞開始表達(dá)神經(jīng)纖毛蛋白-2(neuropilin-2,NRP2或 NP-2)。NP-2能提高VEGFR-3對(duì)VEGF-C的反應(yīng)敏感性。這些信號(hào)促進(jìn)LECs從主靜脈的萌芽長(zhǎng)出并形成初級(jí)淋巴囊。雜合子VEGF-C基因突變小鼠表現(xiàn)出嚴(yán)重的淋巴管發(fā)育不全,而基因敲除VEGF-D對(duì)淋巴管生成沒有影響。VEGF-C基因敲除實(shí)驗(yàn)顯示,LECs能夠在胚胎主靜脈分化生成但不能從主靜脈背側(cè)壁萌芽長(zhǎng)出、遷移形成初級(jí)淋巴囊。因此,VEGF-C在LECs從主靜脈萌芽長(zhǎng)出的過程中起到非常重要的作用(見圖1B)。高表達(dá)可溶性VEGFR-3轉(zhuǎn)基因小鼠從E14.5期開始表現(xiàn)出嚴(yán)重的淋巴管發(fā)育不全,說明 VEGF-C/VEGFR-3信號(hào)在初級(jí)淋巴囊形成過程中起到關(guān)鍵作用(見圖1C)。成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子2(fibroblast growth factor 2,F(xiàn)GF-2)、胰島素生長(zhǎng)因子1(insulin-likegrowth factor 1,IGF-1)、IGF-2、肝 細(xì)胞生長(zhǎng)因子(hepatocyte growth factor,HGF)、內(nèi)皮素-1(endothelin-1,ET-1)等生長(zhǎng)因子也能促進(jìn)淋巴管生成,但研究發(fā)現(xiàn)這些生長(zhǎng)因子對(duì)淋巴管生成不是直接起作用,而是通過激活VEGF-C或VEGF-D發(fā)揮作用[13]。膠質(zhì)和鈣結(jié)合EGF區(qū)域1(collagen and calcium-binding EGF domain 1,Ccbe1)基因編碼膠質(zhì)和鈣結(jié)合EGF區(qū)域1蛋白,在淋巴管生成過程中起調(diào)節(jié)作用。斑馬魚Ccbe1基因靶向沉默實(shí)驗(yàn)顯示LECs不能從主靜脈背側(cè)壁萌芽長(zhǎng)出、遷移形成初級(jí)淋巴囊,同時(shí)表現(xiàn)出嚴(yán)重的淋巴管發(fā)育不全。在脊椎動(dòng)物體節(jié)中胚層,Ccbe1的表達(dá)與VEGF-C表達(dá)重疊,說明兩者的信號(hào)通路有聯(lián)系。目前,關(guān)于Ccbe1與VEGF-C信號(hào)通路之間聯(lián)系機(jī)制研究較少,需進(jìn)一步深入研究。LECs從主靜脈萌芽長(zhǎng)出后,細(xì)胞外基質(zhì)參與初級(jí)淋巴囊形成的調(diào)節(jié)。彈性蛋白微纖維界面蛋白1(elastin microfibril interfacer 1,Emilin1)是一種彈性纖維相關(guān)蛋白,可以錨泊于淋巴管表面。Emilin1基因缺陷小鼠表現(xiàn)出淋巴管不規(guī)則增生及淋巴引流功能受損,表明Emilin1在LECs從主靜脈背側(cè)壁萌芽長(zhǎng)出后形成初級(jí)淋巴囊與初始淋巴管的重塑和成熟過程中起著重要的調(diào)節(jié)作用。整合素α9與整合素β1可形成異源二聚體,整合素α9靶向失活可導(dǎo)致小鼠乳糜胸。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),小鼠胚胎內(nèi)皮細(xì)胞特異性缺失整合素α9可導(dǎo)致淋巴管瓣膜非典型增生,表現(xiàn)為細(xì)胞外基質(zhì)纖維連接蛋白連接紊亂以及淋巴引流功能受損,表明LECs與細(xì)胞外基質(zhì)的相互作用對(duì)于淋巴管的健康生成至關(guān)重要[13]。目前,關(guān)于細(xì)胞外基質(zhì)參與淋巴管生成的機(jī)制很大程度上是未知的,深入這方面的研究有助于全面了解淋巴管生成分子機(jī)制及淋巴管相關(guān)疾病的發(fā)病機(jī)制。
隨著發(fā)育的進(jìn)行,除與鎖骨下靜脈匯合處,淋巴管與靜脈之間的連接逐漸消失。脾酪氨酸激酶(spleen tyrosine kinase,Syk)或其接頭蛋白淋巴細(xì)胞胞漿蛋白2(lymphocyte cytosolic protein 2,LCP2;也稱SLP-76)基因純合子突變可引起淋巴管與靜脈異常連接。Syk和SLP-76幾乎完全表達(dá)于造血細(xì)胞,這些細(xì)胞有助于淋巴管與靜脈之間的分離。Syk基因敲除實(shí)驗(yàn)可觀察到與淋巴管增生和淋巴管擴(kuò)張相關(guān)的白細(xì)胞聚集,導(dǎo)致淋巴管與靜脈異常連接[13]。Spred-1(Sprouty相關(guān)的蛋白家族基因)、Spred-2在淋巴管與靜脈分離過程中也起到重要的作用(見圖1C)。Syk或SLP-76基因敲除可導(dǎo)致Spred-1、Spred-2表達(dá)缺失。腎小球上皮細(xì)胞整合膜蛋白(podoplanin,PDPN)可表達(dá)于小鼠E11.5期主靜脈和PROX1+LECs,是一個(gè)小的O,N-糖基化的跨膜蛋白,為L(zhǎng)ECs特異性標(biāo)志物。PDPN基因缺陷小鼠表現(xiàn)出功能失調(diào)性淋巴管擴(kuò)張和淋巴管水腫。淋巴管與靜脈之間的分離需要血小板的參與,而PDPN能激活血小板C型凝集素受體2(CLEC-2),促進(jìn)血小板聚集。CLEC-2能作用于SLP-76進(jìn)一步激活Syk,促進(jìn)淋巴管與靜脈之間的分離(見圖1C)。由β1,3-半乳糖基轉(zhuǎn)移酶(C1galt1)基因編碼的糖基轉(zhuǎn)移酶T-Synthase在淋巴管與靜脈分離過程中也起到重要的作用。C1galt1基因突變小鼠表現(xiàn)出PDPN在淋巴管的表達(dá)明顯減少,說明O-糖基化是PDPN發(fā)揮功能所必需的[13]。另外,血管生成素樣蛋白 4(angiopoieangiopoietin-like protein 4,ANGPTL4)基因在腸內(nèi)淋巴管與靜脈分離過程中也起到重要的作用。Angptl4基因敲除小鼠表現(xiàn)出腸淋巴管充血及Prox1表達(dá)減少。
初始淋巴管的重塑和成熟對(duì)形成功能性的淋巴管網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是至關(guān)重要的,目前關(guān)于該過程的機(jī)制研究較少。淋巴管的重塑一般包括毛細(xì)淋巴管從初始淋巴管萌芽長(zhǎng)出和深層的初始淋巴管募集平滑肌細(xì)胞形成具有淋巴管瓣膜的成熟淋巴管兩個(gè)過程。其中,許多重要的蛋白參與初始淋巴管的重塑和成熟,例如孤兒受體血管生成素1受體(ANGPT1receptor,Tie1)、血管生成素2(angiopoietin2,ANGPT2又簡(jiǎn)寫為Ang)、叉頭轉(zhuǎn)錄因子Foxc2、p53凋亡刺激蛋白1(apoptosis stimulating protein of p53,ASPP1)等。孤兒受體Tie1是一種酪氨酸激酶受體,與Tie2具有很高的同源性,主要在內(nèi)皮細(xì)胞和一些血液細(xì)胞中表達(dá)。小鼠Tie1基因敲除實(shí)驗(yàn)顯示,毛細(xì)淋巴管網(wǎng)絡(luò)、淋巴管瓣膜的正常形成受到嚴(yán)重影響[14]。Ang2也參與淋巴管重塑。Ang2-/-的小鼠血管重塑有缺陷。Ang2-/-的小鼠表現(xiàn)為乳糜腹水,外周淋巴水腫淋巴管發(fā)育不全。Ang2-/-小鼠的淋巴管不能成熟,而且出生后期真皮層內(nèi)的淋巴管因過早的招募平滑肌細(xì)胞而使正常的淋巴管重塑過程被破壞。FOXC2是叉頭轉(zhuǎn)錄因子家族中的一員,它在胚胎發(fā)生和細(xì)胞分化中起重要作用。FOXC2突變的患者常在青春期出現(xiàn)淋巴水腫,對(duì)淋巴水腫-雙行睫綜合征(lymphoedema-distichiasis syndrome,LD)家族的遺傳分析發(fā)現(xiàn)FOXC2基因突變與LD發(fā)病密切相關(guān)。小鼠 FOXC2-/-基因敲除實(shí)驗(yàn)顯示,集合淋巴管缺少瓣膜,而淋巴管外周平滑肌細(xì)胞異常增生,提示FOXC2在淋巴管重塑和成熟過程中起到十分重要的作用[15]。
4.1.1 原發(fā)性腫瘤淋巴管生成 在各種原發(fā)性腫瘤內(nèi)、外,LECs增值或遷移有助于淋巴管生成,如原發(fā)性腫瘤內(nèi)初始淋巴管的重塑和成熟及原發(fā)性腫瘤外淋巴管管腔擴(kuò)大。原發(fā)性腫瘤內(nèi)的淋巴管,管腔小,不規(guī)則,并且大多塌陷,因此,并不一定具有功能。盡管原發(fā)性腫瘤內(nèi)的淋巴管可能是功能缺陷的,但腫瘤組織內(nèi)部增多的淋巴管卻增加了腫瘤細(xì)胞淋巴轉(zhuǎn)移的概率。腫瘤組織內(nèi)部淋巴管密度(intratumoural lymphatic vessels density,ILVD)與患者淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和不良預(yù)后相關(guān)。目前,大多數(shù)研究認(rèn)為,腫瘤組織周圍淋巴管是為腫瘤細(xì)胞提供浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移的直接通道,在腫瘤轉(zhuǎn)移過程中發(fā)揮了更重要的作用,并與患者不良預(yù)后有關(guān)。
研究表明VEGF-C和VEGF-D是腫瘤淋巴管生成最重要的生長(zhǎng)因子。原發(fā)性腫瘤細(xì)胞及其附近的間質(zhì)細(xì)胞、免疫細(xì)胞、腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞能夠分泌 VEGF-C、VEGF-D,VEGF-C 或 VEGF-D與VEGFR-3結(jié)合后,可促進(jìn)LECs增殖、遷移,介導(dǎo)原發(fā)性腫瘤淋巴管生成。完整結(jié)構(gòu)的VEGF-C和 VEGF-D僅結(jié)合 VEGFR-3,不結(jié)合 VEGFR-2,而加工后成熟的 VEGF-C和 VEGF-D片段與VEGFR-2、VEGFR-3親和力顯著增強(qiáng)。原發(fā)性腫瘤細(xì)胞及其附近的免疫細(xì)胞能夠表達(dá)前列腺素E2(PGE2)、前列腺素受體2(EP2)、EP3、EP4,PGE2作用于EP3后,可明顯上調(diào)腫瘤微環(huán)境VEGF-C的表達(dá),進(jìn)而促進(jìn)腫瘤淋巴管生成。EP3-/-敲除后,腫瘤模型小鼠的腫瘤間質(zhì)組織VEGF-C的表達(dá)顯著下降,腫瘤組織也顯著減輕,因此,抑制環(huán)氧合酶2(COX2)的表達(dá)及阻礙EP3在腫瘤組織發(fā)揮作用可能是一種抑制腫瘤相關(guān)淋巴管生成的新穎治療策略。15-羥前列腺素脫氫酶(15-PGDH)是PGE分解代謝的關(guān)鍵酶,而VEGF-D能夠調(diào)節(jié)15-PGDH的表達(dá),引起PGE分解代謝減少,促進(jìn)腫瘤淋巴管生成。Fink等[16]研究發(fā)現(xiàn)結(jié)腸中具有高水平特異基因產(chǎn)物15-PGDH的個(gè)體通過服用阿司匹林顯著地降低了他們得結(jié)直腸癌的機(jī)會(huì)。與之相比,結(jié)腸癌中顯示低水平15-PGDH的個(gè)體則沒有從這一鎮(zhèn)痛藥中受益??扇苄訴EGFR-3或VEGFR-3特異性單克隆抗體應(yīng)用于小鼠腫瘤模型,可以抑制腫瘤淋巴管生成以及腫瘤細(xì)胞經(jīng)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移。另外,體內(nèi)、體外實(shí)驗(yàn)顯示,使用NP-2單克隆抗體可阻止LECs的遷移并能降低腫瘤細(xì)胞經(jīng)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的發(fā)生率。因此,可以通過調(diào)節(jié)各種信號(hào)、信號(hào)通路降低VEGF-C的表達(dá),從而影響腫瘤淋巴管生成。例如,增加Wnt1在黑色素瘤模型小鼠體內(nèi)的表達(dá),能夠顯著降低VEGF-C的表達(dá),從而抑制腫瘤淋巴管生成以及延緩黑色素瘤細(xì)胞經(jīng)淋巴管轉(zhuǎn)移[17]。其他生長(zhǎng)因子和信號(hào)通路也參與了腫瘤淋巴管生成,如 VEGF-A、FGF-2、血小板源生長(zhǎng)因子B(PDGF-B)、促紅細(xì)胞生成素、腎上腺髓質(zhì)素、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(TGF-β)等。在人源纖維肉瘤異種移植模型中,VEGF-A能夠促進(jìn)腫瘤淋巴管生成以及腫瘤細(xì)胞經(jīng)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),VEGF-A的這種促進(jìn)作用取決于VEGF-A表 達(dá) 水 平 和 所 處 的 位 置。FGF-2 、PDGF-B、促紅細(xì)胞生成素、腎上腺髓質(zhì)素[18]也能夠促進(jìn)腫瘤淋巴管生成,其中FGF-2與VEGF-C/VEGFR-3信號(hào)可協(xié)同促進(jìn)腫瘤淋巴管生成以及腫瘤細(xì)胞經(jīng)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移。與 VEGF-A、FGF-2、PDGF-B、促紅細(xì)胞生成素、腎上腺髓質(zhì)素對(duì)腫瘤淋巴管生成的作用相反,TGF-β對(duì)腫瘤淋巴管生成以及腫瘤細(xì)胞經(jīng)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移具有負(fù)性調(diào)節(jié)作用。見圖2。
圖2 腫瘤淋巴管生成及腫瘤細(xì)胞經(jīng)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移
4.1.2 腫瘤細(xì)胞經(jīng)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移 淋巴管能夠把抗原呈遞細(xì)胞從外周組織轉(zhuǎn)運(yùn)到淋巴結(jié)以及其他二級(jí)淋巴部位。在這個(gè)過程中,許多趨化因子促進(jìn)了這些細(xì)胞的轉(zhuǎn)運(yùn)。例如,LECs能分泌趨化因子CCL21,通過作用于樹突細(xì)胞表面的趨化因子受體CCR7促進(jìn)樹突細(xì)胞進(jìn)入淋巴管。樹突細(xì)胞一旦進(jìn)入淋巴管,就可被轉(zhuǎn)運(yùn)到淋巴結(jié)以及其他二級(jí)淋巴部位。腫瘤細(xì)胞也可以通過表達(dá)某些趨化因子受體增加自身進(jìn)入淋巴管并被轉(zhuǎn)移的概率。臨床數(shù)據(jù)顯示,胃癌、大腸癌、乳腺癌等癌細(xì)胞能表達(dá)CCR7,在原發(fā)性腫瘤LECs分泌的趨化因子CCL21作用下,這些癌細(xì)胞可被轉(zhuǎn)運(yùn)到淋巴結(jié)以及其他二級(jí)淋巴部位。此外,肝癌、口腔鱗癌、乳腺癌等細(xì)胞表達(dá)CCR4與腫瘤淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移顯著相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)各種類型的腫瘤細(xì)胞表面均可自分泌CCR7受體,與腫瘤自身分泌的配體CCL19/CCL21可形成自身趨化作用[19]。腫瘤細(xì)胞表面CCR7受體與腫瘤自身分泌的CCL19/CCL21或與免疫細(xì)胞(T細(xì)胞、LECs)分泌的CCL19/CCL21結(jié)合后,在淋巴液回流的作用下,趨化腫瘤細(xì)胞向淋巴結(jié)方向移動(dòng),此過程受到許多生長(zhǎng)因子如VEGF-C、D及受體 VEGFR-3、bFGF和相關(guān)酶等的調(diào)控。見圖2。
4.1.3 腫瘤淋巴參數(shù)與患者預(yù)后 如前所述,在各種原發(fā)性腫瘤內(nèi)、外周可見淋巴管生成和淋巴管管腔擴(kuò)大,這促進(jìn)了腫瘤淋巴管轉(zhuǎn)移,導(dǎo)致患者較短的無病生存期(disease-free survival,DFS)。此外,各種淋巴管生成因子和淋巴管內(nèi)是否存在腫瘤細(xì)胞可作為判斷腫瘤細(xì)胞是否轉(zhuǎn)移到淋巴結(jié)和遠(yuǎn)處器官的非常有用的早期指標(biāo)。例如,在黑色素瘤患者中,黑色素瘤內(nèi)淋巴管生成與腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移到遠(yuǎn)端組織相關(guān),導(dǎo)致患者DFS顯著縮短,VEGF-C的表達(dá)可以預(yù)測(cè)較短的DFS和總生存期(overall survival,OS),與腫瘤前哨淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移顯著相關(guān),可作為一個(gè)腫瘤淋巴管轉(zhuǎn)移預(yù)后指標(biāo)。在乳腺癌患者中,淋巴管密度與腫瘤淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移相關(guān),DFS、OS顯著縮短,VEGF-C的表達(dá)與腫瘤淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移到遠(yuǎn)端組織相關(guān)。在大腸癌患者中,高密度淋巴管可預(yù)測(cè)疾病復(fù)發(fā),并與腫瘤淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移到遠(yuǎn)端組織相關(guān),DFS、OS也顯著縮短,VEGF-D的表達(dá)可作為預(yù)后DFS、OS的指標(biāo),而VEGF-C是大腸癌患者腫瘤淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移獨(dú)立危險(xiǎn)因素。在肺癌患者中,淋巴管密度與非小細(xì)胞肺癌分期及淋巴管浸潤(rùn)相關(guān),可作為肺癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的獨(dú)立預(yù)測(cè)因素,而高密度淋巴管是一個(gè)很好的淋巴管浸潤(rùn)及轉(zhuǎn)移指標(biāo),VEGF-C、VEGFR-3的表達(dá)可作為T1期肺癌的獨(dú)立預(yù)后因素,VEGF-C可作為非小細(xì)胞肺癌的預(yù)后因素[20]。
VEGF-C和 VEGF-D均可與其受體 VEGFR-3結(jié)合,通過活化VEGFR-3特異地刺激腫瘤淋巴內(nèi)皮細(xì)胞增殖、遷移,促進(jìn)淋巴管生成,從而增加腫瘤淋巴管轉(zhuǎn)移,因此,阻斷淋巴管生成是抑制腫瘤淋巴管轉(zhuǎn)移的有效方法??鼓[瘤淋巴管生成治療已在動(dòng)物模型上成功開展,并取得了抑制腫瘤淋巴管轉(zhuǎn)移的作用。常用的抗腫瘤淋巴管生成策略有:1)阻斷蛋白水解激活 VEGF-C 和 VEGF-D;2)阻斷VEGF-C和 VEGF-D 與 VEGFR-3結(jié)合;3)阻斷VEGFR-3的激活;4)抑制其他生長(zhǎng)因子發(fā)揮作用。目前,臨床前研究和臨床使用抗腫瘤淋巴管生成的藥物有:1)VGX-100,作用靶點(diǎn)是 VEGF-C,VEGF-C單克隆抗體,處于臨床Ⅰ期試驗(yàn)階段;2)VD1與 CVE199,作用靶點(diǎn)是 VEGF-D,VEGF-D單克隆抗體,處于臨床前實(shí)驗(yàn)階段;3)VGX-300,作用靶點(diǎn)是VEGF-C或VEGF-D,含可溶性VEGFR-3結(jié)構(gòu),處于臨床前實(shí)驗(yàn)階段;4)sVEGFR2,作用靶點(diǎn)是 VEGF-C、VEGF-D或 VEGF-A,含可溶性VEGFR-2結(jié)構(gòu),處于臨床前實(shí)驗(yàn)階段;5)hF4-3C5,作用靶點(diǎn)是 VEGFR-3,VEGFR-3單克隆抗體,處于臨床Ⅰ期試驗(yàn)階段;6)索拉非尼、帕唑帕尼、舒尼替尼、阿西替尼,作用靶點(diǎn)是VEGFR-3,小分子蛋白激酶抑制劑,其中索拉非尼被批準(zhǔn)用于腎細(xì)胞癌和肝癌的臨床治療,帕唑帕尼被批準(zhǔn)用于腎細(xì)胞癌和軟組織肉瘤的臨床治療,舒尼替尼被批準(zhǔn)用于腎細(xì)胞癌、胃腸道間質(zhì)瘤和胰腺神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤的臨床治療;7)Regorafenib、CEP-11981,作用靶點(diǎn)是VEGFR-3和TIE1,小分子蛋白激酶抑制劑,其中Regorafenib被批準(zhǔn)用于轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌和胃腸道間質(zhì)瘤,CEP-11981處于臨床Ⅰ期試驗(yàn)階段;7)AMG-386,作用靶點(diǎn)是 ANGPT1和 ANGPT2,處于臨床Ⅱ期試驗(yàn)階段;8)Anti-NRPB,作用靶點(diǎn)是NRP2,NRP2單克隆抗體,處于臨床前實(shí)驗(yàn)階段;9)NSAIDs,作用靶點(diǎn)是COX2,被批準(zhǔn)用作止痛劑和抗炎劑[20]。
淋巴管功能不全、淋巴管閉塞或阻塞可引起淋巴運(yùn)輸能力受損,導(dǎo)致淋巴水腫。根據(jù)發(fā)病機(jī)理,淋巴水腫分為初級(jí)(先天性)淋巴水腫和繼發(fā)性(后天)淋巴水腫。先天性淋巴水腫是由淋巴管發(fā)育不全引起,有家族史,多表現(xiàn)下肢水腫。VEGFR-3酪氨酸激酶優(yōu)勢(shì)區(qū)錯(cuò)義突變致使酪氨酸激酶失活,可引起人類患Milroy疾病。另外,Sox18基因突變與HLT綜合征有關(guān),F(xiàn)OXC2基因突變與淋巴水腫-雙睫毛綜合征(lymphedema-distichiasis syndrome,LD)有關(guān)。99%以上的淋巴水腫是繼發(fā)性淋巴水腫。馬來絲蟲可引起淋巴管阻塞,導(dǎo)致淋巴水腫。在轉(zhuǎn)移性腫瘤細(xì)胞擴(kuò)散到淋巴結(jié)后,患者需進(jìn)行根治性手術(shù)和放療,這破壞了淋巴管網(wǎng)絡(luò),引起淋巴循環(huán)受損,導(dǎo)致淋巴水腫。此外,皮膚感染和淋巴管炎也可導(dǎo)致淋巴水腫。淋巴水腫根據(jù)病程早晚,治療原則不同。早期以排除郁積滯留淋巴液,防止淋巴積液再生為宗旨,晚期則以手術(shù)切除不能復(fù)原的病變組織或以分流術(shù)治療局限性淋巴管阻塞為目的。急性期淋巴水腫治療方法有:1)體位引流;2)加壓包扎;3)限制鈉鹽攝入和使用利尿劑;4))預(yù)防感染。慢性淋巴水腫治療方法有:1)烘繃療法;2)手術(shù)治療。
在小腸絨毛內(nèi)毛細(xì)淋巴管能吸收疏水性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),如甘油三酯、膽固醇及其他脂類分子,促進(jìn)疏水性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)正常的吸收與代謝。雜合子Prox1基因突變實(shí)驗(yàn)顯示,小鼠淋巴微循環(huán)異常,可導(dǎo)致淋巴液從破裂的淋巴管中泄漏出來,進(jìn)而導(dǎo)致肥胖癥的發(fā)生。此外,人體皮下和腹部靠近破裂淋巴管的脂肪細(xì)胞特別大,因而可以儲(chǔ)存更多的脂肪[13]。因此,淋巴管缺陷能夠引起肥胖。Brestoff等[21]在人類白色脂肪組織中鑒定出2型先天淋巴樣細(xì)胞,并闡明了肥胖會(huì)引起人類和小鼠的白色脂肪組織中2型先天淋巴樣細(xì)胞功能低下。2型先天淋巴樣細(xì)胞能產(chǎn)生甲硫氨酸腦啡肽,這種肽能夠直接作用于脂肪細(xì)胞使之產(chǎn)生更多的解耦聯(lián)蛋白1,從而刺激白色脂肪細(xì)胞的米色化。因此,可以把2型先天淋巴樣細(xì)胞作為治療肥胖的靶點(diǎn)。
隨著基因小鼠模型、新的分子工具、高通量基因組、蛋白質(zhì)組學(xué)等技術(shù)在淋巴管生成研究中的應(yīng)用,顯著提高了人們對(duì)于淋巴管生成分子機(jī)制、參與機(jī)體病理過程作用機(jī)制的認(rèn)識(shí)以及治愈淋巴管生成相關(guān)疾病的概率。目前,淋巴管生成的研究依然存在許多問題需要解決。例如,LECs的生成過程中,關(guān)于調(diào)節(jié)Sox18、Prox1表達(dá)的分子機(jī)制研究相對(duì)較少;除SOX18-CoupTFII-PROX1驅(qū)動(dòng)路徑外,其他轉(zhuǎn)錄因素,如FOXC2、活化T細(xì)胞核因子1(NFATc1)和T-同源盒基因1(TBX1)對(duì)正在發(fā)育的淋巴管或LECs的作用機(jī)制有待進(jìn)一步研究;目前的研究還缺乏特異的分子標(biāo)記以區(qū)別LECs和前體LECs;腫瘤轉(zhuǎn)移研究中尚不清楚淋巴管生成是腫瘤細(xì)胞經(jīng)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移所必需;腫瘤內(nèi)、外周促進(jìn)腫瘤細(xì)胞經(jīng)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的分子機(jī)制還沒有完全闡述清楚。加強(qiáng)以上問題的研究,能夠促進(jìn)人們發(fā)現(xiàn)和確定淋巴管生成相關(guān)疾病的治療靶點(diǎn)并對(duì)現(xiàn)有的治療策略做出有益的補(bǔ)充。
[1] Akhras V,Ramakrishnan R,Stanton A W,et al.Quantitative imaging in vivo of functioning lymphatic vessels around human melanoma and benign nevi[J].Microcirculation,2015 Jun 11.doi:10.1111/micc.12216.[Epub ahead of print].
[2] Francois M,Harvey N L,Hogan B M.The transcriptional control of lymphatic vascular developme[J].Physiology(Bethesda),2011,26(3):146-155.
[3] Hogan B M,Black B L.Developmental biology:diversity in the lymphatic vasculature[J].Nature,2015,522(7554):37-38.
[4] Petrova T V,Tammela T,Petrova T V.Lymphangiogenesis in development and human disease[J].Nature,2005,438(7070):946-953.
[5] Harvey N L,Betterman K L,Harvey N L,et al.Getting out and about:the emergence and morphogenesis of the vertebrate lymphatic vasculature[J].Development,2013,140(9):1857-1870.
[6] Nicenboim J,Malkinson G,Lupo T,et al.Lymphatic vessels arise from specialized angioblasts within a venous niche[J].Nature,2015,522(7554):56-61.
[7] Klotz L,Norman S,Vieira J M,et al.Cardiac lymphatics are heterogeneous in origin and respond to injury[J].Nature,2015,522(7554):62-67.
[8] Francois M,Caprini A,Hosking B,et al.Sox18induces development of the lymphatic vasculature in mice[J].Nature,2008,456(7222):643-647.
[9] Wünnemann F,Kokta V,Leclerc S,et al.Aortic dilatation associated with a de novo mutation in the SOX18gene:expanding the clinical spectrum of hypotrichosis-lymphedema-telangiectasia syndrome[J].Can J Cardiol,2015Apr 13.pii:S0828-282X(15)00280-00289.doi:10.1016/j.cjca.2015.04.004.[Epub ahead of print].
[10]Deng Y,Simons M.Lymphatic fate specification:playing RAF with ERK[J].Cell Cycle,2013,12(8):1157-1158.
[11]Van Impel A,Zhao Z,Hermkens DM,et al.Divergence of zebrafish and mouse lymphatic cell fate specification pathways[J].Development,2014,141(6):1228-1238.
[12]Srinivasan R S,Geng X,Yang Y,et al.The nuclear hormone receptor Coup-TFII is required for the initiation and early maintenance of Prox1expression in lymphatic endothelial cells[J].Genes Dev,2010,24(7):696-707.
[13]Tammela T,Alitalo K.Lymphangiogenesis:molecular mechanisms and future promise[J].Cell,2010,140(4):460-476.
[14]尚志.Tie1在淋巴管重塑和瓣膜發(fā)育中的作用[D].蘇州:蘇州大學(xué),2014.
[15]Kanady J D,Munger S J,Witte M H,et al.Combining Foxc2 and Connexin37deletions in mice leads to severe defects in lymphatic vascular growth and remodeling[J].Dev Biol,2015,405(1):33-46.
[16]Fink S P,Yamauchi M,Nishihara R,et al.Aspirin and the risk of colorectal cancer in relation to the expression of 15-h(huán)ydroxyprostaglandin dehydrogenase (HPGD)[J].Sci Transl Med,2014,6(233):233re2.
[17]Niederleithner H,Heinz M,Tauber S,et al.Wnt1is anti-lymphangiogenic in a melanoma mouse model[J].J Invest Dermatol,2012,132(9):2235-2244.
[18]Karpinich N O,Kechele D O,Espenschied S T,et al.Adrenomedullin gene dosage correlates with tumor and lymph node lymphangiogenesis[J].FASEB J.,2013,27(2):590-600.
[19]Munson J M,Bellamkonda R V ,Swartz M A.Interstitial flow in a 3Dmicroenvironment increases glioma invasion by a CXCR4-dependent mechanism[J].Cancer Res,2013,73:1536-1546.
[20]Stacker S A,Williams S P,Karnezis,et al.Lymphangiogenesis and lymphatic vessel remodelling in cancer[J].Nat Cancer Rev,2014,14:159-172.
[21]Brestoff J R,Kim B S,Saenz S A,et al.Group 2innate lymphoid cells promote beiging of white adipose tissue and limit obesity[J].Nature,2015,19(7542):242-246.