生物学治疗之一：阻断胃癌血管生成

胃癌治疗仍是以根治性手术切除为主，进展期胃癌以术前化疗+手术+术后化疗为常规治疗模式。对化疗不敏感和化疗本身的毒副作用制约着治疗的效果，故探讨胃癌生成及转移机制, 寻找新的治疗途径有着重要意义。大量研究表明，肿瘤生长具有明确的血管依赖性，肿瘤通过新生血管从宿主获取营养成分，又经过血管向宿主输送肿瘤细胞，增强肿瘤灶的远处转移能力。潍坊医学院附属医院消化内科季万胜

 

肿瘤血管生成是一个多基因参与的多步骤过程，基本步骤包括：肿瘤组织释放血管生成刺激因子、血管周围细胞外基质重塑、基膜降解，内皮细胞增殖迁移，新生血管形成。阻断其中任何一步，都将阻止肿瘤血管生成，因此肿瘤的血管系统已成为一个崭新的抗肿瘤治疗靶点。近年来，肿瘤血管生成抑制剂(tumor angiogenesis inhibitor, TAI)的研究已取得重大进展，有望成为胃癌治疗的新方法。

血管内皮生成因子与胃癌 血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor, VEGF) 能增加血管通透性, 有利于肿瘤细胞通过循环系统播散，因此对肿瘤血管内皮细胞的增殖和迁移发挥重要作用。研究发现，VEGF在Ⅲ期及Ⅳ期胃癌中表达明显增高，微血管密度(microvessel density, MVD)也明显增加，肿瘤生长到2-3 mm大小时，即需要通过微血管获得营养，新生的微血管是肿瘤浸润和转移的第一站。在众多反映胃癌生物学行为的指标中, VEGF表达和MVD与胃癌浸润转移密切相关。

促血管生成素与胃癌 促血管生成素(angiopoietin, Ang)是新近克隆的与血管生成有关的一个家族。Ang及其受体酪氨酸激酶家族(Tie-2)参与新生血管的成熟，维持血管的稳定性，是与血管生成及重塑密切相关的分子。研究表明，Ang-1是Tie-2受体的分泌性激活配体，可促使肿瘤血管生芽、迁移、促进血管延长。动物实验证实，Ang-1参与了胃癌组织的血管生成，促进了胃癌细胞在裸鼠体内的成瘤性。Ang-2由激活的淋巴细胞和巨噬细胞分泌，在有VEGF存在的情况下，可使血管处于不稳定状态，促进新生血管形成，有利于肿瘤的转移。有研究提示，Ang-2/Ang-1蛋白比值可能是决定胃癌血管生成和肿瘤生长的最终因素，推测Angs及其受体系统在胃癌血管生成中的调节作用是以Ang-2的作用为主导的。
酶类及体液因子 目前研究表明, 多种酶类及体液因子与胃癌的血管生成有关。已确定的有碱性成纤维细胞生成因子(basic fibroblast growth factor, bFGF)、基质金属蛋白酶(MMP)、表皮生长因子(EGF)、转化生长因子(TGF)、血小板反应素(thrombospondin, TSP-1）等。新近还发现，诱导性一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase, iNOS)、环氧合酶-2(cyclooxygenase-2, COX-2)、尿激酶型纤溶酶原激活物(urokinase-type plasminogen activator, uPA)等也可促进胃癌血管生成。此外，Ribatti 等报道胃癌组织中内皮细胞和肿瘤组织促红细胞生成素(EPO)受体表达增高，认为EPO可通过对消化道血管的营养作用而促进血管生成。Yasuda 认为, EPO是一种内源性促血管生成因子，可促进肿瘤血管生成并抑制肿瘤细胞凋亡，使肿瘤细胞在缺氧环境中存活下来。国内研究发现，EPO在胃癌进展过程中可能是一种通过自分泌和(或)旁分泌作用环发挥作用的内源性促血管生成因子[28].

抑制血管生成治疗
抗血管生成疗法的策略包括：阻断血管生成因子的合成及释放并拮抗其作用，阻断内皮细胞降解细胞外基质的能力；阻断内皮细胞表面整合素作用，直接抑制内皮细胞增殖和(或)诱导其调亡。目前，治疗胃癌的抑制血管生成剂主要有以下几类。
血管内皮细胞增殖抑制剂 烟曲霉醇(氯乙酰-氨甲酰基)，简称TNP-470，是一种半合成的烟曲霉素衍生物, 通过不可逆抑制蛋氨酸氨基肽酶阻碍新血管的生长。与传统的化疗效果比较TNP-470有以下几个显著优点: 1)基本无毒副作用，2)不产生耐药，3)抑制肿瘤的转移复发。

内皮细胞抑制素(endostatin)是1997年O"Reilly等发现的强力内皮细胞增殖抑制剂，可有效的抑制血管形成，特异性的抑制内皮细胞增殖并明显的抑制肿瘤的生长和转移，重组产品抑制肿瘤生长具有广谱性，尚未发现耐药性和毒副作用。

血管抑素(angiostatin)是一种肿瘤源性血管生成抑制物，最早由O"Reilly等在1994年从荷瘤小鼠的血清和尿液中提炼纯化后得到，他是大分子物质血浆纤溶酶原(Pgn)的一个片段，能致内皮细胞凋亡，并在不影响细胞进入S期的情况下，减少内皮细胞的数目，其抗血管生成作用可能部分通过细胞毒来实现。血管抑素毒副作用小，能长期应用来抑制肿瘤的生长和转移，其重组片段已完成，即将应用于临床研究。
基质金属蛋白酶抑制剂(MMPI)能降解细胞外基质和血管基底膜, 在肿瘤血管生成、转移和侵袭中起关键作用。迄今已发现了26种，其中以MMP-2和MMP-9与肿瘤生长关系密切，可以作为抗肿瘤治疗的靶点。目前，MMPs的几个合成抑制剂已进入临床，包括：1)Marimastat，是第Ⅱ代人工合成的MMP抑制剂, 可抑制多种MMP，2)BMS275291：能抑制与肿瘤生长扩散相关的MMPS，如MMP-1、MMP-2以及MMP-9，现仍处于试验阶段，3)新伐司他(Neovastat)：是一种从鲨鱼软骨中提取的天然MMPI，可抑制MMP-2、MMP-9以及MMP-12的活性，并拮抗血管内皮细胞生长因子受体(VEGFR)，为一多功能抗肿瘤血管生成药，目前已进入Ⅲ期临床试验阶段。
非甾体类抗炎药物(non-steroidalanti-inflammatorydrugs, NSAIDs) 是环氧合酶-2(cyclooxygenase-2, COX-2)的抑制剂。COX-2在人类多数肿瘤的发生、发展过程中起重要作用，多数胃癌及其癌前病变常表现为COX-2的过度表达。COX-2抑制剂舒林酸和塞来昔布可明显减少胃癌种植瘤的血管数，提示COX-2通过减少胃癌血管生成，影响肿瘤的营养供应，进而抑制胃癌细胞增殖，实现抗胃癌效应。COX-2特异抑制剂SC-236通过前凋亡蛋白Bak的上调，细胞色素C的释放及最后激活caspase-3诱导胃癌细胞凋亡。目前研究较多的药物西乐葆是一种选择性抑制剂，近年发现其不但能抑制胃癌细胞增殖, 而且能抑制胃癌血管形成, 明显降低胃癌细胞的侵袭能力。
以VEGF为靶点的抗血管生成剂 由于VEGF是目前发现的诱导肿瘤血管形成作用最强和最特异的生长因子, 故VEGF/VEGFR信号转导通路被认为是最有前途的靶点。根据作用靶点的部位不同分为以下几类：1)与内源性VEGF竞争结合VEGF受体细胞外区的mAb，2)对抗细胞外VEGFR的抗体IMC?ICII，3)针对VEGFR细胞内的酪氨酸激酶抑制剂(SU6668和ZD6474)。贝伐单抗(Bevacizumab，阿瓦斯丁，Avastin)是一种基因工程mAb药物，主要通过抑制VEGF发挥作用，2004年获美国批准上市，在转移性结直肠癌中配合化疗作为一线药物。在人胃癌裸鼠移植瘤的研究中发现，Avastin通过抑制新生血管生成，阻断肿瘤血供，进而诱导肿瘤细胞凋亡，并认为这样的治疗效果更加符合生理性细胞的死亡过程，减少了传统化疗药物的毒副作用。SU5416化学名为3-[( 2, 4-dimethylpyrrol-5-yl)methylidene]-in-Dolin-2-one, 是一种新合成的VEGF受体Flk-1/KDR酪氨酸激酶抑制物，可明显抑制胃癌血管生成，阻断其血供，进而诱导肿瘤细胞凋亡，使肿瘤处于休眠状态，目前Ⅲ期临床试验正在进行中。SU6668是一种具有多靶点的新血管生成抑制剂，为VEGF、bFGF以及PDGF受体的小分子抑制剂，从而阻断血管生成因子的合成和释放并拮抗其作用，可有效抑制肿瘤血管生成，还能诱导内皮细胞和肿瘤细胞的凋亡,，达到抗肿瘤作用，。1期临床试验认为其安全有效。IMC-ICII：VEGF的生物学作用需通过两个酪氨酸激酶受体VEGFR-1(Flt-1)和VEGFR-2(KDR)实现，IMC-ICII是一个嵌合性阻断KDR的抗体，能避免配体与受体结合并且抑制VEGF诱导的内皮细胞增生。. 此外，肝素除了抗凝作用外， 还可抑制肿瘤血管生成，具有抗肿瘤转移的作用。研究发现肿瘤细胞中VEGF明显被肝素抑制，MVD明显低于对照组，认为N-去硫酸肝素抑制VEGF和肿瘤新生血管的形成，进而对胃癌等肿瘤具有抑制作用。
EGFR通路抑制剂 EGFR家族由4种结构类似的受体酪氨酸激酶蛋白组成，之所以称作受体酪氨酸激酶蛋白是因为他们除了作受体外，均有内在酪氨酸激酶活性。当配体存在并结合到受体的细胞外区时，受体便发生构型改变，经跨膜区激活胞内区的激酶后，胞内的底物便出现酪氨酸自身磷酸化，从而启动该信号通路引起一系列分子级联反应，导致细胞生长分化、肿瘤增长、转移、血管生成及凋亡抑制等。早在80年代，就已研制出两类针对EGFR通路的阻断剂。第一类是避免配体与受体细胞外区结合的mAb，代表药物有：西妥昔单抗(Cetuximab)(IMC-C225, Erbitux)、曲妥珠单抗(Trastugumab)(Herceptin, 赫赛汀)。第二类便是抑制细胞内区酪氨酸激酶蛋白自身磷酸化的小分子酪氨酸激酶抑制剂(TKI)， 代表药物有：吉非替尼(Gefitinib)(ZD1839, Iressa)，该药是一个口服的选择性EGFR细胞内区酪氨酸激酶抑制剂， 对结肠癌和胃癌的生长抑制有剂量和时间依赖性，并在发挥作用的同时伴随其他类生长因子(如VEGF, bFGF和TGF-a)的降低，伊马替尼(Imatinib)(ST1571, Gleevec, Glivec格列卫)：是一种口服的特异性酪氨酸激酶跨膜受体抑制剂，除了对慢性髓性白血病(CML)高度有效外，对胃肠间质肿瘤(GIST)也有显著的临床和放射学效应。这两类抑制剂代表了两种抑制下游信号转导的不同策略。目前上述几种EGFR通路抑制剂正在临床进行胃肠肿瘤治疗的研究。
阻止内皮细胞与细胞外基质结合类药物 Vitaxin是整合蛋白(integrin) avβ3人源化mAb，由av亚型整合素介导的内皮细胞与胞外基质的相互作用是血管生成的必要环节，avβ3抗体在动物试验中有很好的抗肿瘤生长和转移作用，目前正在进行Ⅱ/Ⅲ期临床试验

 

展望
目前，肿瘤血管生成抑制剂的研究已从实验室阶段进入临床试验。虽然从理论上分析，抗血管生成治疗克服了肿瘤治疗中最棘手的问题??耐药性和组织毒性，但血管生成抑制剂的临床实验结果显示，其并非想象中的那样有效。在美国癌症研究协会(AACR)1999年会上，有关专家们一致认，目前应该清醒和理性地看待肿瘤血管生成抑制疗法。肿瘤血管生成的复杂性和异时性使单一药物疗效有限，肿瘤血管生成是一个多因素多步骤复杂调控的过程，多种调控因素参与调节血管生成过程，并且在肿瘤血管生成的不同阶段发挥主导调控作用的因素不同，如VEGF在血管生成早期发挥主导作用，整和素avβ3在血管内皮细胞增殖迁移的中期地位重要，Tie2受体在血管成熟期发挥主要作用，因此单纯阻断血管生成某个环节所产生的抑瘤作用必定有限。

目前，抗血管生成药物研究多采用皮下种植同系或人类肿瘤的免疫缺陷动物肿瘤模型，这种动物模型与临床实际有一定的差距，而且夸大了血管生成抑制剂的疗效。血管生成过程是人体内许多正常生理活动的基础，抑制血管生成在治疗肿瘤的同时不可避免的干扰和破坏许多生理过程，近来发现血管生成和凝血过程有关，所以抗血管治疗可能引起出血/凝血异常，在老年人中还会引起或加剧心血管疾病，其他如伤口愈合、成年妇女正常的月经周期、胎儿的生长发育也会受血管生成抑制剂治疗的影响。

以肿瘤新生血管作为治疗靶点，从而抑制肿瘤的生长、浸润、转移，是胃癌治疗理论上的突破，为胃癌治疗提供了一条新思路，丰富了胃癌综合治疗体系。但目前大多数抑制血管生成药物尚处于Ⅰ、Ⅱ期临床试验阶段，在应用于临床之前还要克服许多问题。从理论上讲，目前抗血管生成治疗不可能彻底治愈肿瘤，当肿瘤直径小于2 mm时，处于肿瘤生长的血管前期，可直接从组织间液获得足够的养分，对血管依赖性不大。此时抑制血管治疗对这部分细胞基本无效，故难以达到根治目的。因此与传统化疗、放疗及手术等治疗手段的联合应用，将是血管生成抑制剂的发展方向。作为新的治疗方法，抗血管生成治疗还不成熟，还需要在基础理论、药物筛选、临床前期药理研究、临床应用等方面进行更深入的研究。