鄭 艷 賀松其 陳旭獅 程 旸

血管生成(angiogenesis)是指已有的血管以出芽方式產(chǎn)生新的血管。一方面新生的血管可以為腫瘤細(xì)胞提供更多的氧和營養(yǎng)物質(zhì)，另一方面新生血管內(nèi)皮細(xì)胞(endothelial cells，EC)分泌的生長因子，如胰島素樣生長因子、血小板衍生生長因子等可以刺激鄰近的腫瘤細(xì)胞生長。腫瘤新生血管還為惡性腫瘤的血道轉(zhuǎn)移提供了通路。因此血管生成在腫瘤的生長、浸潤和轉(zhuǎn)移中起著重要作用［1］。Wnt/β -catenin 信號(hào)通路是一條保守的信號(hào)通路，在調(diào)控胚胎正常發(fā)育、參與細(xì)胞增殖與分化等過程中起著重要作用，而其異常激活則可能導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。近年來大量研究表明Wnt/β-catenin 信號(hào)通路在腫瘤血管生成方面扮演了重要角色，現(xiàn)綜述如下。

Wnt 信號(hào)通路共有3 條主要分支，研究最透徹的是Wnt/β-catenin 信號(hào)通路。該信號(hào)通路的活化由細(xì)胞質(zhì)中的β -catenin 蛋白水平?jīng)Q定。在正常情況下，細(xì)胞質(zhì)中的β-catenin 由泛素蛋白酶體介導(dǎo)被降解而維持低水平。Wnt 蛋白通過與細(xì)胞表面受體復(fù)合物跨膜蛋白(frizzled，F(xiàn)zd)/共受體低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白(lipoprotein receptor-related protein，Lrp)結(jié)合啟動(dòng)細(xì)胞內(nèi)β-catenin 的聚集，并促其轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核內(nèi)。在細(xì)胞核內(nèi)，β -catenin 與T 細(xì)胞因子(T cell factor，TCF)/淋巴樣增強(qiáng)結(jié)合因子(lymphoid enhancer-binding factor，LEF)形成復(fù)合物共同啟動(dòng)下游靶基因的轉(zhuǎn)錄［2］。

一、Wnt/β-catenin 信號(hào)通路對(duì)EC 的作用

在血管生成中EC 的增殖十分關(guān)鍵，大量證據(jù)表明Wnt/β - catenin 信號(hào)通路可以調(diào)控EC 的增殖。目前共發(fā)現(xiàn)19 種人類Wnt 蛋白及10 種Fzd 受體，其中EC 表面能表達(dá)Fzd1、Fzd2、Fzd4、Fzd5、Fzd6、Fzd9、Fzd10 以及共受體Lrp5、Lrp6，這提示W(wǎng)nt 信號(hào)對(duì)EC 可能存在調(diào)節(jié)作用。體外實(shí)驗(yàn)證明外源性的Wnt1、Wnt3a 可以促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞的增殖，而Wnt 蛋白的拮抗劑sFRP1(secreted frizzled -related protein 1)則能夠抑制內(nèi)皮細(xì)胞的增殖。不僅如此，多項(xiàng)體內(nèi)實(shí)驗(yàn)也表明在參與血管生成的EC 中Wnt/β - catenin信號(hào)通路被激活，而如果該通路發(fā)生異常改變則會(huì)導(dǎo)致血管生成缺陷。以上研究結(jié)果表明，Wnt/β -catenin 信號(hào)通路可以通過調(diào)控EC 的增殖來調(diào)控血管生成［3］。多種腫瘤細(xì)胞及腫瘤間質(zhì)細(xì)胞如巨噬細(xì)胞等均高表達(dá)多種Wnt 蛋白，這些信號(hào)蛋白在腫瘤的血管生成中起到了一定的促進(jìn)作用［3，4］。

二、Wnt/β-catenin 信號(hào)通路對(duì)ECM 的作用

細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix，ECM)包括多種成分，與Wnt/β -catenin 信號(hào)通路關(guān)系較為密切的是基質(zhì)金屬蛋白酶(metalloproteinase，MMP)。MMP不但可以降解ECM 中的成分和血管基膜，還能夠激活多種細(xì)胞因子、趨化因子、生長因子，并且這些蛋白酶降解ECM 產(chǎn)生的水解片段也能夠調(diào)節(jié)腫瘤血管生成［5］。血管基膜的降解為EC 遷移提供了路徑，當(dāng)受到促血管生成因子的刺激時(shí)，EC 會(huì)發(fā)生極化并且細(xì)胞之間的連接也隨之減弱，EC 便會(huì)穿過血管基膜形成新的毛細(xì)血管芽?，F(xiàn)已證明MMP -7、MMP -2 和MMP-9 是Wnt/β - catenin 信號(hào)通路的靶基因［6］。另有研究表明在原發(fā)性肝細(xì)胞癌(hepatocellular carcinoma，HCC)中MMP-2 的過度表達(dá)及MMP 活性增強(qiáng)與HCC 腫瘤血管的形成密切相關(guān)，高M(jìn)MP -2 表達(dá)的患者預(yù)后不良［7］。細(xì)胞外基質(zhì)中還包含有整合素(integrin)、血栓黏合素1(thrombospondin 1)、尿激酶型組織纖溶酶原激活物(urokinase -type plasminogen activator，uPA)等，它們?cè)诖龠M(jìn)新生血管形成及穩(wěn)定方面起著重要作用，Wnt/β-catenin 信號(hào)通路與這些物質(zhì)之間的作用值得更深入的研究，這將有助于我們?nèi)媪私釽nt/β-catenin 信號(hào)通路在腫瘤血管生成中的作用機(jī)制。

三、Wnt/β-catenin 信號(hào)通路對(duì)VEGF 的調(diào)控機(jī)制

作為促血管生成過程中最關(guān)鍵的因子，血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)一直是人們研究的熱點(diǎn)。VEGF 的促血管生成作用多種多樣，主要包括:①刺激EC 的分裂、增殖和遷移;②增加微小血管的通透性;③正反饋調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)纖溶酶原激活劑(PLA)、纖溶酶原激活劑抑制劑、組織因子、間質(zhì)膠原酶等［8］。VEGF 基因經(jīng)過轉(zhuǎn)錄水平的剪切可產(chǎn)生6 種變異體，其中研究最多的是VEGF - A。VEGF 受體目前發(fā)現(xiàn)有3 種:VEGFR1(Flt-1)、VEGFR2(KDR/Flt-2)、VEGFR3(Flt-4)，三者均為酪氨酸蛋白激酶受體，有7 個(gè)細(xì)胞外Ig 區(qū)和1 個(gè)細(xì)胞內(nèi)酪氨酸激酶區(qū)，其中VEGFR1 和VEGFR2 主要表達(dá)于血管內(nèi)皮細(xì)胞。VEGF 與相應(yīng)受體結(jié)合后，受體發(fā)生二聚作用激活酪氨酸激酶，然后受體發(fā)生自身磷酸化并激活下游的一系列信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，從而發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)［9］。

雖然腫瘤細(xì)胞和EC 均可表達(dá)VEGF，但研究表明EC 自分泌的VEGF 主要作用是維持EC 的穩(wěn)定，對(duì)血管生成沒有影響，而腫瘤組織中產(chǎn)生的VEGF 在腫瘤的血管生成中起著決定性作用［10］。Zhang 等［11］在結(jié)腸癌細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)VEGF 啟動(dòng)子上游805bp 位點(diǎn)有TCF-4 結(jié)合元件，并且證明Wnt/β -catenin 信號(hào)通路能明顯上調(diào)VEGF 的表達(dá)。Easwaran 等［12］又在VEGF 啟動(dòng)子區(qū)域發(fā)現(xiàn)7 個(gè)TCF/LEF 結(jié)合元件，進(jìn)一步明確了Wnt/β -catenin 信號(hào)通路對(duì)VEGF 的表達(dá)存在調(diào)控作用。Wnt/β -catenin 信號(hào)通路還可以通過與其他信號(hào)通路協(xié)作而影響VEGF 的表達(dá)?，F(xiàn)列舉幾個(gè)在調(diào)控VEGF 方面與Wnt/β -catenin 信號(hào)通路關(guān)系比較密切的信號(hào)通路。

1.HIF 信號(hào)通路:缺氧(hypoxia)是刺激腫瘤細(xì)胞及其間質(zhì)細(xì)胞分泌VEGF 的一個(gè)重要因素，這主要是通過HIF-1(hypoxia -inducible factor -1)介導(dǎo)的。HIF-1 是一種由HIF -1α 和HIF -1β 兩個(gè)亞基組成的異源二聚體，其中HIF -1α 是直接感受缺氧的感受器，其表達(dá)嚴(yán)格地受O2濃度調(diào)節(jié)。在低氧條件下，HIF -1α 的泛素化和降解過程受抑制，導(dǎo)致其在細(xì)胞內(nèi)聚集并與HIF -1β 聚合形成有活性的HIF -1，調(diào)控多種基因的表達(dá)，其中包括VEGF，從而引起細(xì)胞對(duì)缺氧的一系列適應(yīng)性反應(yīng)。正常條件下，β -catenin/TCF-4 復(fù)合物能夠上調(diào)HIF -1α 的抑制因子VHL(von Hippel -Lindau)的表達(dá)，而低氧條件下VHL 的表達(dá)下降導(dǎo)致HIF-1α 聚集。HIF-1α 可以與TCF -4 競爭與β - catenin 結(jié)合，而β - catenin/HIF-1α 復(fù)合物可以促進(jìn)HIF -1α 下游靶基因的表達(dá)［13］。由此筆者推測(cè)在缺氧條件下Wnt/β -catenin信號(hào)通路通過激活HIF 信號(hào)通路上調(diào)VEGF 的表達(dá)。Lee 等［10］的研究支持了這一假設(shè)，他們發(fā)現(xiàn)在小鼠胚胎干細(xì)胞中當(dāng)缺氧激活Wnt/β - catenin 信號(hào)通路后，HIF-1α 合成增加并且VEGF 的表達(dá)水平也隨之明顯提高。

2.Dll4/Notch 信號(hào)通路:Dll4/Notch 信號(hào)通路是近年來新發(fā)現(xiàn)的與腫瘤血管生成相關(guān)的又一重要的信號(hào)通路。Dll4 在參與血管生成的EC 尤其是生發(fā)細(xì)胞中顯著高表達(dá)，并且Dll4 的表達(dá)受VEGF 的調(diào)控。Dll4 與Notch 發(fā)生相互作用導(dǎo)致一系列的蛋白水解反應(yīng)，Notch 受體細(xì)胞外的功能域發(fā)生裂解和釋放并轉(zhuǎn)移至細(xì)胞核，通過與轉(zhuǎn)錄因子的作用誘導(dǎo)各種靶基因的表達(dá)。Dll4/Notch 信號(hào)通路通過阻抑機(jī)制抑制過度的血管生成，并促進(jìn)新生血管正?；?。抑制該通路會(huì)導(dǎo)致血管生成密度的增加，但這些血管的結(jié)構(gòu)高度異常，并不能充分輸送血液，從而加重腫瘤低氧。Corada 等［14］證明在EC 中β -catenin 能夠增強(qiáng)Dll4 的轉(zhuǎn)錄活動(dòng)并激活Dll4/Notch 信號(hào)通路。Devgan 等［15］則發(fā)現(xiàn)在膠質(zhì)細(xì)胞中Dll4 /Notch 信號(hào)通路可以通過抑制Wnt4 合成的方式抑制Wnt/β-catenin信號(hào)通路，并進(jìn)一步抑制角質(zhì)細(xì)胞的再生和腫瘤生成。VEGF-A 與Dll4/Notch 信號(hào)通路之間也存在精密的調(diào)控機(jī)制調(diào)控血管出芽過程中“tip”細(xì)胞和“stalk”細(xì)胞的分化，以保證血管的正常形成［16］。Reis 等［17］證明在神經(jīng)膠質(zhì)瘤中Wnt/β-catenin 信號(hào)通路可以通過激活Dll4 /Notch 信號(hào)通路減少腫瘤的血管生成并促進(jìn)平滑肌細(xì)胞的募集，從而使腫瘤血管趨于正?；?duì)Dll4 /Notch 信號(hào)通路更深入的了解將有助于為抗腫瘤血管生成提供新的靶點(diǎn)。

3.COX -2/PGE2信號(hào)通路:環(huán)氧化酶(cyclooxygenese-2，COX-2)是花生四烯酸(arachidonic acid)代謝途徑中的關(guān)鍵酶，在炎癥和腫瘤中發(fā)揮重要作用。從基因結(jié)構(gòu)變化和蛋白質(zhì)表達(dá)水平對(duì)VEGF、COX-2 與癌癥的發(fā)生、發(fā)展和預(yù)后關(guān)系進(jìn)行探討是目前國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。大量研究表明COX -2 可以調(diào)控血管生成，COX -2 與VEGF 之間存在明顯相關(guān)性［18～20］。Araki 等［21］和Yun 等［22］先后在COX -2的轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游發(fā)現(xiàn)TCF/LEF 轉(zhuǎn)錄因子，表明Wnt/β-catenin 信號(hào)通路對(duì)COX -2 存在調(diào)控作用。而另一方面，Castellone 等［23］應(yīng)用體外培養(yǎng)的結(jié)腸癌細(xì)胞證明COX-2 的作用產(chǎn)物前列腺素E2(PGE2)可以誘導(dǎo)β-catenin 的去磷酸化，增加β -catenin 在細(xì)胞核中的積累，進(jìn)而增加TCF/LEF 轉(zhuǎn)錄因子的活性。另有報(bào)道稱高表達(dá)COX-2 的質(zhì)粒和TCF/LEF 或?qū)φ召|(zhì)粒同時(shí)轉(zhuǎn)入人類膽管癌細(xì)胞株后，TCF/LEF 質(zhì)粒在該細(xì)胞株中的表達(dá)明顯增加［24］。從中我們可以看出Wnt/β -catenin 信號(hào)通路與COX -2/PGE2信號(hào)通路存在相互作用，兩者可以共同調(diào)節(jié)VEGF 的表達(dá)。

4.TGF-β 信號(hào)通路:轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor-β)具有促進(jìn)和抑制血管生成的雙重作用。低濃度的TGF -β 可以上調(diào)血管生成因子和蛋白酶以啟動(dòng)血管生成，高濃度的TGF-β 則抑制EC 的生長，刺激平滑肌細(xì)胞的分化和募集，促進(jìn)基膜再生以穩(wěn)定新生血管。當(dāng)該通路被激活時(shí)，TGF-β 與受體結(jié)合可以使下游的轉(zhuǎn)錄因子Smd2、Smd3磷酸化，磷酸化的Smd2、Smd3 又與Smd4 結(jié)合，然后共同轉(zhuǎn)移至細(xì)胞核，進(jìn)入細(xì)胞核后Smd 復(fù)合體可以直接結(jié)合到DNA 上或與其他轉(zhuǎn)錄因子Sp1、AP -1等共同結(jié)合到DNA 上，進(jìn)而調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄。Clifford 等［25］首次證明在肺動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞(PASMC)中TGF-β1 可以促進(jìn)VEGF 的表達(dá)，其機(jī)制是轉(zhuǎn)錄因子TCF-4、β -catenin、GSK -3β 及TGF -β 信號(hào)通路中的Smd2/Smd3/ Smd4 組成復(fù)合體結(jié)合到VEGF 啟動(dòng)子的相應(yīng)區(qū)域從而啟動(dòng)VEGF 的轉(zhuǎn)錄。

除了上面列舉的幾個(gè)信號(hào)通路之外，Wnt/β -catenin 信號(hào)通路還與許多其他信號(hào)通路如Ras、NFκB、VEGFR 等信號(hào)通路存在聯(lián)系［11］。雖然涉及的信號(hào)分子、轉(zhuǎn)錄因子等各不相同，但它們之間的作用機(jī)制大都可以歸納為以下幾種形式:①兩條信號(hào)通路之間存在上下游關(guān)系，一條通路可直接或間接地活化或抑制另一條通路;②兩條通路同時(shí)受某種蛋白質(zhì)的共同調(diào)控;③兩條通路平行的對(duì)某一共同的靶基因進(jìn)行調(diào)控。還有可能存在3 條以上通路的相互作用，其機(jī)制將更為復(fù)雜。

四、展 望

雖然關(guān)于Wnt/β-catenin 信號(hào)通路調(diào)控腫瘤血管生成的研究已經(jīng)取得不少成果，但仍然有不少問題亟待解決。例如，許多實(shí)驗(yàn)表明Wnt/β - catenin 信號(hào)通路的抑制劑Dkk(Dickkopf)在多種腫瘤中表達(dá)下降。但也有研究得出相反的結(jié)論，如Zitt 等發(fā)現(xiàn)在結(jié)直腸癌的內(nèi)皮細(xì)胞中Dkk -3 的表達(dá)增加，Reis等［17］發(fā)現(xiàn)在神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞中Dkk -1 表達(dá)增加并且這些高表達(dá)的Dkk 反而能夠促進(jìn)腫瘤血管生成。要解決這種看似矛盾的問題還需要我們更多的努力。另外，盡管抗VEGF/VEGFR 藥物在治療某些腫瘤方面取得一定效果，但這種效果維持時(shí)間短，并且相當(dāng)一部分病人都會(huì)產(chǎn)生耐藥性。因此尋找新的抗腫瘤血管生成藥物作用靶點(diǎn)刻不容緩。最近，Carmeliet 等提出了一個(gè)新的概念——“vessel normalization”。研究者指出腫瘤中的血管大多是畸形的，這種畸形不僅容易造成低氧、低pH 值的腫瘤微環(huán)境，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的逃逸，還會(huì)阻礙免疫細(xì)胞發(fā)揮功能及化療藥物的分布，使腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生耐藥性。而使腫瘤正?；瘎t可以糾正上述現(xiàn)象，并且越來越多的證據(jù)表明這種治療策略可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)抗血管生成治療方法的不足。Reis 等［17］首次證明在神經(jīng)膠質(zhì)瘤中激活Wnt/β -catenin 信號(hào)通路可以促進(jìn)腫瘤血管趨于正?；?。因此如何利用Wnt/β-catenin 信號(hào)通路及其與其他信號(hào)通路之間的聯(lián)系使腫瘤血管恢復(fù)正常結(jié)構(gòu)和功能，進(jìn)而抑制腫瘤的生長，也許可以成為未來研究的一個(gè)方向。

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