癌基因在腫瘤血管生成中的調節(jié)作用

1、    癌基因在腫瘤血管生成中的調節(jié)作用        主題詞癌基因；腫瘤；血管中分類號Q342.3文獻標識碼A文章編號1000-4718(2000)04-0371-03 Oncogenes in the regulation of tumor angiogenesis LUO Xiang-ji, YIN Zheng-feng, WU Meng-chao(Eastern Hospital of Hepatobilliary Surgery, Shanghai 200438,

2、China)A Review Oncogene activation and tumor suppressor gene loss are well known as events that are responsible for the dramatic cell autonomous deregulation of growth that characterizes all malignant cells. Data accumulating more recently indicate that these same genes are also responsible for the

3、development of a second essential characteristic of all malignant cells, the ability to induce angiogenesis on which their progressive growth in vivo depends. Oncogene activation appears to make distinctly different contributions to the angiogenic phenotype of developing tumors. Cells in which an on

4、cogene is activated become more angiogenic usually because they increase their secretion of inducer of angiogenesis. Inducer enhancement seems to be essential if a normal cell is to develope into a tumor cell able to grow and metastasize in vivo.MeSHOncogenes; Neoplasms; Blood vessels由正常細胞演變而來的實體瘤細胞

5、具有正常細胞不具有的兩個獨特性能：一是無限制增生；二是產生賴以增生的體內環(huán)境。而誘發(fā)血管生成能力是這種“內環(huán)境”的重要組成部分。沒有新生血管形成，即便細胞具有無限制的增生能力，也不能在體內形成腫瘤1。現在已知道，所有實體瘤都能誘發(fā)新血管生成。然而，正常細胞通常是抗血管生成的，當其惡變后，才獲得血管生成的潛能。越來越多的證據表明，與獲得無限制生長能力一樣，腫瘤細胞獲得血管生成表型也是由于癌基因被連續(xù)激活和抑癌基因失活的結果。除了具有眾所周知的在細胞生長中的作用外，許多癌基因和抑癌基因還控制著具有調節(jié)血管生成作用的多種分泌性分子的產生。本文著重綜述癌基因在血管生成中的調節(jié)作用。一、血管生成表型的漸

6、進性顯現正常細胞缺乏血管生成潛能。比如，對人成纖維細胞、膠質細胞或視網膜細胞培養(yǎng)液進行體內或體外測試，結果表明，它們均不能誘發(fā)血管生成。事實上，這些培養(yǎng)液是抑制性的，能夠阻斷對內皮細胞遷移的促進作用，以及阻斷由血管生成劑誘導的角膜血管生成反應。而腫瘤細胞的培養(yǎng)液則總是產生陽性血管生成反應。培養(yǎng)細胞在向惡性轉化過程中，無論在體內和體外檢測，起初似乎都是以單一獨立的步驟獲得血管生成性。但是，當在一個體系中定量測定血管生成表型的演變時，這一過程則包括抑制因子分泌減少、誘發(fā)因子產生增加的一系列步驟2。細胞在向惡性演變過程的不同時期所分泌的血管生長和抗血管生長總活性，可通過測定誘發(fā)或抑制毛細血管內皮細胞

7、遷移50%所需要的總分泌蛋白來確定。必要時，可在抗體阻斷抑制因子活性的同時測定誘導劑。對正常人與來自于Li-Fraumeni患者成纖維細胞及其衍生物的研究表明，這些細胞一旦“永生化”，抑制活性明顯下降，并且當細胞永生化及轉染ras后，血管生成活性逐漸增加。可見，血管生成活性的大量產生是與癌基因激活、抑癌基因失活同步的。二、癌基因通過調節(jié)血管生成因子及蛋白酶產生促進腫瘤血管生成各種腫瘤表達的癌基因產物能刺激鄰近的正常內皮細胞產生增殖和遷移。癌基因可能通過編碼血管生成因子，或通過間接方式，刺激腫瘤細胞產生血管生成因子。不過也有例外，即癌基因表達或許通過減少血管生成抑制劑的合成，產生協同血管生成的作

8、用。如抑制性血小板反應素可被v-myc,c-jun下調3。而金屬蛋白酶組織抑制劑表達則受ras負調節(jié)。(一)癌基因與血管內皮生長因子及其受體血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)是最常見的促腫瘤血管生成因子之一。血管內皮細胞是VEGF的作用靶細胞，其表面有2個與VEGF高親和性的特異性酪氨酸激酶受體，即Flk-1/KDR和Flt-1。VEGF與其受體的相互作用對新生血管發(fā)育具有重要影響。腫瘤細胞表達ras，通過刺激VEGF表達，以及通過缺氧誘導，增強腫瘤產生VEGF，可進一步誘導血管生成4。fos前癌基因通過刺激VEGF產生，促進毛

9、細血管瘤中的血管生成過程。v-src可促進多種腫瘤產生VEGF。erb-A則可誘導膠原瘤細胞表達血小板衍生生長因子，而后者與血管生成表型有關5。另外，在生長中的膠質瘤及其鄰近的內皮細胞中，VEGF受體水平較高，但在正常血管中則低得多。Flk-1激酶活性也可被分泌性HIV Tat蛋白誘導。通過中和抗體或者顯性負性受體表達，降低VEGF對內皮細胞的作用，進而抑制腫瘤誘導的血管生成作用，其作用方式正如酪氨酸激酶抑制劑Lavendustin A一樣2。(二)癌基因與擴散因子有關擴散因子(scatter factor, SF)在腫瘤血管生成中的作用也有較多報道。在體內，SF是一種有效的血管生成因子；在體

10、外，SF能刺激內皮細胞遷移、增殖、分化及蛋白酶產生6。盡管正常和腫瘤組織都表達SF，但在許多腫瘤中SF增高。SF活性通過前癌基因受體酪氨酸酶c-Met的介導。內皮細胞中的Met激酶活性足以刺激血管生成，因為一個由神經生長因子配體結合基因和Met激酶基因構成的嵌合性蛋白可使神經生長因子對內皮細胞產生刺激。c-Met表達不限于內皮細胞，這與觀察到的SF能誘導肝、腎、乳腺以及在新生血管中分化相關的腔形成表型一致7，8。(三)癌基因與蛋白酶在腫瘤細胞中，受癌基因編碼產物刺激的蛋白酶有助于血管生成表型的建立和維持，而活化的內皮細胞介導蛋白酶對基質蛋白的降解。這是新生血管萌芽進入腫瘤和結締組織的重要步驟9

11、。腫瘤細胞由癌基因驅動分泌各種酶，補充這種活性。比如，Ras和Src能分別誘導金屬蛋白酶和潛在的蛋白酶激活劑釋放10。蛋白水解酶釋放與血管生成因子協同作用的方式，就是癌基因致使腫瘤克服新生血管化中的種種限制和平衡，促進這一正常的一過性過程。三、癌基因異常表達通過對內皮細胞的影響調節(jié)腫瘤血管生成(一)腫瘤細胞異常表達癌基因為內皮細胞提供血管生成信號在腫瘤血管生成多步驟誘導過程中，許多癌基因和抑癌基因起了關鍵作用。在進展早期觀察到的血管生成峰值與許多癌基因被激活的時間相吻合。與發(fā)育期血管生成一樣，腫瘤血管生成需要內皮細胞從其周圍環(huán)境中接受血管生成信號，以啟動血管生成程序。將顯性癌基因導入內皮細胞，

12、激活這種程序，能導致起源于內皮細胞的腫瘤發(fā)生。腫瘤細胞中某些癌基因異常表達為內皮細胞提供這些信號，即增加血管生成因子分泌、限制抑制因子產生、以及促進細胞外基質降解。這些刺激源通過內皮細胞內的相關受體觸發(fā)信號傳導過程，使內皮細胞產生應答，形成新生血管11。腫瘤血管生成和發(fā)育期血管生成，皆依賴于內皮細胞對環(huán)境刺激的反應性。內皮細胞通過由前癌基因編碼的具有信號傳導受體激酶功能的產物，發(fā)現外源性刺激。(二)癌基因激酶家族通過激活內皮細胞促進腫瘤血管生成癌基因激酶家族的其它成員通過激活內皮細胞影響血管生成。fps編碼一種胞漿激酶，它經突變激活后，其編碼產物局限于細胞膜上。這種局限化足以刺激血管生長，因為

13、在轉基因動物中，變異的fps誘發(fā)廣泛的血管生成，導致多部位血管瘤形成。癌基因erb B編碼表皮生成因子受體，其突變可引起血管瘤。而以中和抗體阻斷這些癌基因編碼蛋白，可產生細胞毒樣作用，VEGF表達下降，腫瘤血管數明顯減少12。原癌基因mos是一種絲氨酸/蘇氨酸激酶。如發(fā)生異位表達，在體外mos能使內皮細胞永生化；在體內，mos促進內含增生性內皮細胞的Kaposi肉瘤樣病灶形成。(三)癌基因對內皮細胞遷移性表型的重要作用ras是一種鳥苷三磷酸結合蛋白，在內皮細胞活化中表現出重要作用。H-ras激活，促進內皮細胞非定向運動。通過注射中和抗體，或將顯性陰性ras導入正常內皮細胞，使正常ras的功能失

14、活，能抑制細胞定向遷移。可見，ras功能對內皮細胞移動顯得很必要。進一步研究表明，ras不僅對激發(fā)細胞遷移的信號，而且對遷移性表型的持續(xù)存在都是必需的。ras能使培養(yǎng)的內皮細胞“永生”，從而進一步證實了ras在內皮細胞活化中的重要作用。更為重要的是，在重建前列腺的器官培養(yǎng)中，活化ras的表達，使血管數明顯增加。此外，將突變的H-ras引入鼠表皮細胞時，能引起多發(fā)性血管瘤。如將活化的H-ras轉入永生化內皮細胞，則能激活血管生成表型，并伴隨VEGF mRNA表達上調13。(四)癌基因轉錄子誘導內皮細胞表達參與血管生成的基因在活化的內皮細胞中，癌基因轉錄子c-Ets-1和c-Rel/NF- B起著

15、誘導特異基因表達的作用14。在這些內皮細胞中，c-Ets-1調節(jié)包括膠原酶、溶基質素和尿激酶型纖溶酶原激活物等許多基因的表達，這些基因表達產物參與基質降解。Chen等15通過ets-1反義寡核苷酸抑制VEGF誘導內皮細胞遷移，降低ets-1和尿激酶型纖溶酶原激活物mRNA水平，從而改變內皮細胞穿透基膜層的特性，證實了ets基因在血管生成中具有直接作用。這些靶基因的轉錄活化表明，c-Ets-1促進內皮細胞侵入腫瘤周圍基質，而c-Rel家族影響著粘附蛋白的表達。E選擇素就是一種促進內皮細胞向血管生長刺激源遷移的粘附蛋白。這些轉錄子在內皮細胞表達，活化后即降解。這種降解涉及到磷酸化，一種或多種內皮細

16、胞激酶可能介導這種磷酸化反應。四、結語癌基因激活和抑癌基因丟失是人們熟知的導致細胞自主性生長顯著失調的情形。這種失控是幾乎所有惡性腫瘤細胞的基本特征。新近積累的資料表明，這些基因也與所有惡性腫瘤細胞產生另一重要特征有關，即誘導新生血管形成。這是它們在體內賴以漸進性生長的基礎。癌基因激活和抑癌基因失活經常對進展性腫瘤的血管生成表型產生截然不同的作用。丟失抑癌基因的細胞更具血管生成性，常見的原因是血管生成抑制劑分泌量減少。癌基因激活的細胞也更具血管生成性，然而這通常是血管生成誘導劑分泌增加的結果。應該指出的是，在正常細胞發(fā)展成能在體內生長和轉移的腫瘤細胞過程中，抑制劑缺失和誘導劑增強似乎都是重要的

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