劉靜黃麗綜述,楊敏審校
(四川省遂寧市中心醫(yī)院:1普通外科,3消化內(nèi)科,四川遂寧629000;2綿陽(yáng)市第三人民醫(yī)院消化內(nèi)科)
血管周細(xì)胞與乳腺癌血管生成
劉靜1黃麗2綜述,楊敏審校3
(四川省遂寧市中心醫(yī)院:1普通外科,3消化內(nèi)科,四川遂寧629000;2綿陽(yáng)市第三人民醫(yī)院消化內(nèi)科)
周細(xì)胞;乳腺癌;血管生成
乳腺癌是來(lái)自乳腺終末導(dǎo)管小葉單元上皮的惡性腫瘤,是嚴(yán)重影響女性健康的疾病之一,目前已躍居女性惡性腫瘤首位[1],并有發(fā)病年齡呈現(xiàn)年輕化的傾向。雖然其手術(shù)、化療、放療及內(nèi)分泌等治療手段已取得較好臨床療效,但仍有大約25%~30%的早期乳腺癌患者在隨訪10~15年之后發(fā)生遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移[2],且成為導(dǎo)致患者死亡的主要因素。
腫瘤血管生成(Tumor angiogenesis)系腫瘤細(xì)胞誘發(fā)的血管生成促進(jìn)因子和抑制因子共同調(diào)控內(nèi)皮細(xì)胞以及周細(xì)胞形成血管的過(guò)程,是腫瘤生長(zhǎng)及演進(jìn)(Progression)的前提。周細(xì)胞(Pericyte)是微血管壁的基本單位,與內(nèi)皮細(xì)胞共同構(gòu)成微血管與周圍組織間的屏障,是維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定的重要因素,與內(nèi)皮細(xì)胞緊密聯(lián)系共同調(diào)節(jié)腫瘤血管生成過(guò)程,從而參與腫瘤的浸潤(rùn)進(jìn)展及轉(zhuǎn)移,因此,闡明周細(xì)胞在乳腺腫瘤血管生成中的作用,對(duì)于乳腺癌的防治具有重要的意義。
1.1 周細(xì)胞來(lái)源
周細(xì)胞可來(lái)源于不同胚層。譜系追蹤研究顯示,顱部的周細(xì)胞來(lái)自神經(jīng)外胚層,其它大部分的周細(xì)胞則來(lái)自中胚層[3],但周細(xì)胞在不同組織的來(lái)源仍不確切。周細(xì)胞可在新生血管、炎癥修復(fù)中可分裂增殖,但主要由成纖維細(xì)胞分裂增殖而補(bǔ)充完成。多種生長(zhǎng)因子通過(guò)對(duì)周細(xì)胞的調(diào)節(jié)從而維持毛細(xì)血管的結(jié)構(gòu)及滲透性[1]。
1.2 周細(xì)胞的定位
內(nèi)皮細(xì)胞和基膜構(gòu)成微血管的內(nèi)膜,中膜缺如,外膜與周圍組織相延續(xù),為薄層結(jié)締組織?;ぶ挥谢澹芗?xì)胞位于毛細(xì)血管外周,在內(nèi)皮細(xì)胞與基板之間,數(shù)量不等,又稱Rouget細(xì)胞、外膜細(xì)胞(Adventitial cell)、內(nèi)皮外細(xì)胞(Periendothelial cell)等。血管周細(xì)胞僅表示一群定位于血管組織的細(xì)胞,而不是一個(gè)精確定義的細(xì)胞表型[4]。毛細(xì)血管管壁由內(nèi)皮細(xì)胞、基膜和周細(xì)胞(Pericyte)的基本結(jié)構(gòu)構(gòu)成。周細(xì)胞在毛細(xì)血管壁上的覆蓋率因器官不同而有所差異。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)及視網(wǎng)膜中,周細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞的比例最高,接近1∶1,在腎及皮膚中為1∶10,而在骨骼肌中則為1∶100[5]。周細(xì)胞依據(jù)其來(lái)源、表型、分布的不同可分為不同類型。1923年,Zimmerman根據(jù)周細(xì)胞在血管的位置將其分為3類,即前毛細(xì)血管型、真毛細(xì)血管型和后毛細(xì)血管型。前毛細(xì)血管周細(xì)胞有環(huán)形突起沿血管壁包裹自身;真毛細(xì)血管周細(xì)胞呈梭形,沿血管長(zhǎng)軸高度伸展,并發(fā)出短的二級(jí)突起;后毛細(xì)血管周細(xì)胞呈星狀,突起較短,覆蓋后毛細(xì)血管腔面[6]。
1.3 周細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)
周細(xì)胞形似成纖維細(xì)胞,呈扁長(zhǎng)形,核呈卵圓形或腎形,核一端的胞質(zhì)內(nèi)可見(jiàn)高爾基復(fù)合體、扁平長(zhǎng)池狀的粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和短小的滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng),線粒體、游離核糖體和糖原顆粒也常見(jiàn)。周細(xì)胞覆蓋的基膜與內(nèi)皮細(xì)胞基膜相連續(xù),周細(xì)胞胞質(zhì)呈星狀突起,分為初級(jí)突起和次級(jí)突起,縱向包裹并襯托毛細(xì)血管。通過(guò)緊密連接、縫隙連接、粘著斑、可溶因子與內(nèi)皮細(xì)胞相聯(lián)系。周細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞連接處則無(wú)基膜,也無(wú)質(zhì)膜融合或特殊連接結(jié)構(gòu)。周細(xì)胞胞體和突起內(nèi)可見(jiàn)有活性的特異性的乳酸-二磷酸吡啶核苷酸脫氫酶和異檸檬酸-三磷酸吡啶核苷酸脫氫酶。但與成纖維細(xì)胞不同的是,周細(xì)胞內(nèi)微絲較多,且散在于胞質(zhì)內(nèi)或成束附著于質(zhì)膜內(nèi)面形成密體[7]。
1.4 周細(xì)胞的分子標(biāo)記物
由于周細(xì)胞定位不同,其分子標(biāo)記物也各異,主要的分子標(biāo)記物有:α-平滑肌肌動(dòng)蛋白(α-smooth muscle actin,α-SMA)、非肌肌球蛋白(Non-muscle myosin),原肌球蛋白(Tropomyosin),結(jié)蛋白(Desmin),巢蛋白(Nestin)、血小板源性生長(zhǎng)因子-β(PDGFR-β),氨肽酶A(aminopeptidase A),氨肽酶N(CD13),硫苷脂(sulfatide),神經(jīng)元膠質(zhì)細(xì)胞硫酸軟骨素蛋白聚糖-2(neuron-glial 2 chondroitin sulphate proteoglycan,NG2),黑色素瘤特異細(xì)胞粘附分子CD146等[8-10]。盡管周細(xì)胞有異質(zhì)性特點(diǎn),但相同血管類型的周細(xì)胞標(biāo)記物卻大致相同。如毛細(xì)血管周細(xì)胞Desmin(+),而αSMA(-)。而微靜脈周細(xì)胞二者均為陽(yáng)性。
2.1 腫瘤血管生成
腫瘤血管生成是腫瘤細(xì)胞在生長(zhǎng)過(guò)程中,通過(guò)誘導(dǎo)腫瘤周圍微血管內(nèi)皮細(xì)胞出芽、遷移、增殖、成型,并最終形成瘤內(nèi)新生微血管的過(guò)程。腫瘤血管生成是乳腺癌生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移和發(fā)展的基礎(chǔ)。研究證實(shí),實(shí)體瘤在達(dá)到1~2 mm的直徑和厚度時(shí)(107個(gè)細(xì)胞左右),如果沒(méi)有新生血管來(lái)供應(yīng)營(yíng)養(yǎng),腫瘤將不再增大[11],腫瘤的生長(zhǎng)和擴(kuò)散也將被抑制。
2.2 腫瘤血管特征
微血管發(fā)芽形成血管使腫瘤細(xì)胞距離血管在100~200 μm之內(nèi)[11]形成新生血管,與成熟的血管不同,腫瘤血管缺乏正常的組織結(jié)構(gòu)和層次,并在腫瘤組織內(nèi)不均衡分布。通常形狀不規(guī)則,扭曲、擴(kuò)張、變形,動(dòng)靜脈吻合異常、排列紊亂、血管外周細(xì)胞覆蓋率降低以及基底膜變薄等[12],多數(shù)腫瘤血管的周細(xì)胞覆蓋率較低,且腫瘤血管床的功能不成熟。上述結(jié)構(gòu)改變將有利于癌細(xì)胞的浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移。腫瘤血管壁細(xì)胞間連接受損,基底膜異常,通透性增大,腫瘤新生血管發(fā)生滲漏以及維持血管內(nèi)壓力梯度失衡,腫瘤間質(zhì)壓力升高。
2.3 調(diào)控乳腺腫瘤血管生成的因子
乳腺癌的血管的生成,受到多種因子的共同調(diào)控,目前已知的主要有血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(Vascular endothelial growth factor,VEGF)、缺氧誘導(dǎo)因子-1α(Hypoxia-inducible factor-1α,HIF-1α),轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(Transforming growth factorβ,TGF-β),胸苷磷酸化酶(Thymidine phosphorylase,TP)等[13-15],血小板源性生長(zhǎng)因子(Platelet derived growth factor, PDGF)、堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(Basic fibroblast growth factor,bFGF)、肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子(Hepatocyte growth factor,HGF)、血管生成素(Angiopoietin,Ang)家族、Ephrins家族以及血小板衍生生長(zhǎng)因子(PDGF)組織金屬蛋白酶抑制劑(Tissue inhibitor of metalloproteinase,TIMPs)、腫瘤壞死因子α(Tumor necrosis factor,TNF-α)、血小板反應(yīng)蛋白-1(Thrombospondin-1)、血管抑素(Angiostatin)、內(nèi)皮抑素(Endostatin)、異粘蛋白(Metadherin,MTDH)等,此外一些乳腺癌細(xì)胞及間質(zhì)細(xì)胞細(xì)胞釋放的趨化因子,如單核細(xì)胞趨化蛋白-1(Monocyte chemoattractant protein-1,MCP-1)通過(guò)VEGF介導(dǎo)的腫瘤血管的生成[16]。這些調(diào)節(jié)因子由腫瘤細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、周細(xì)胞、腫瘤間質(zhì)細(xì)胞及瘤內(nèi)浸潤(rùn)的炎細(xì)胞等產(chǎn)生,一般通過(guò)與各自對(duì)應(yīng)的受體結(jié)合而發(fā)生作用。此外,乳腺癌組織還會(huì)吸引骨髓源性的DLL4(Delta-like ligand 4)細(xì)胞通過(guò)DLL-4-Notch信號(hào)通路介導(dǎo)“歸巢”(homing)至腫瘤組織,形成微血管[17]。
在調(diào)控腫瘤血管生成的因子中,VEGF被認(rèn)為是乳腺腫瘤誘導(dǎo)血管生成過(guò)程中最重要的促進(jìn)因子。近來(lái),Liu等[18]報(bào)道了1788例原發(fā)性浸潤(rùn)性乳腺癌,VEGF的主要表達(dá)于基底細(xì)胞樣、管腔B型、人類表皮生長(zhǎng)因子受體2型(Human epidermal growth factor receptor-2,HER2)陽(yáng)性的癌細(xì)胞。
血管生成依賴內(nèi)皮細(xì)胞的遷移、增生及新生血管的穩(wěn)定。內(nèi)皮細(xì)胞主要的功能伙伴即周細(xì)胞。正常生理情況下,周細(xì)胞數(shù)量充沛,通過(guò)血管腔面與內(nèi)皮細(xì)胞的緊密聯(lián)系和旁分泌信號(hào)介導(dǎo),調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞的遷移、存活和成熟過(guò)程[19]。在血管生成后期,周細(xì)胞通過(guò)抑制細(xì)胞增生和遷移,并刺激細(xì)胞外基質(zhì)的產(chǎn)生來(lái)穩(wěn)定血管并塑形。
在腫瘤組織內(nèi),周細(xì)胞數(shù)量有限,形態(tài)結(jié)構(gòu)及分子表達(dá)異常,或與內(nèi)皮細(xì)胞聯(lián)系松散,導(dǎo)致絕大部分腫瘤微血管不成熟,形態(tài)功能失常。有研究顯示[20],抑制乳腺癌組織中的VEGF-A產(chǎn)生,可選擇性的消除缺乏周細(xì)胞包被的血管,表明血管生成過(guò)程中內(nèi)皮細(xì)胞增生依賴周細(xì)胞的存在。此外,由于周細(xì)胞的多樣性,以往普遍認(rèn)為,在血管生成過(guò)程早期,即內(nèi)皮細(xì)胞形成血管腔后,周細(xì)胞主要發(fā)揮引導(dǎo)血管結(jié)構(gòu)形成的作用,而新近研究[21]發(fā)現(xiàn),即使在內(nèi)皮前體細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞沒(méi)有激活的情況下,周細(xì)胞也能誘導(dǎo)腫瘤血管的生成,表明周細(xì)胞在腫瘤血管生成過(guò)程中發(fā)揮著獨(dú)立的重要作用。
在乳腺腫瘤組織中,周細(xì)胞通過(guò)表達(dá)的尿激酶型纖溶酶原激活物受體介導(dǎo),與內(nèi)皮細(xì)胞協(xié)調(diào)作用,促進(jìn)血管新生和腫瘤的浸潤(rùn)與轉(zhuǎn)移。在正常血管中,基底膜富含IV型膠原并有大量?jī)?nèi)皮細(xì)胞和周細(xì)胞生長(zhǎng)因子,而腫瘤血管中,基底膜結(jié)構(gòu)成分缺陷,從而為內(nèi)皮細(xì)胞增生、癌細(xì)胞的增殖轉(zhuǎn)移形成了良好的的微環(huán)境[22]。
最近Birbrair等[23]將骨骼肌間質(zhì)中的周細(xì)胞分為兩種亞型,即1型(Nestin–GFP/NG2+)和2型(Nestin–GFP+/ NG2+),并發(fā)現(xiàn)只有2型周細(xì)胞與腫瘤血管生成有關(guān),其有望成為腫瘤治療新的靶點(diǎn)。
目前在乳腺癌的研究以及防治中,多種針對(duì)腫瘤血管生成的的靶向藥物已經(jīng)應(yīng)用于臨床,由于抗腫瘤血管生成的治療針對(duì)性較強(qiáng),抗瘤范圍較廣,且不良反應(yīng)較小,很多患者也因此獲益[24]。然而血管靶向藥物也只對(duì)腫瘤新生血管有抑制作用,對(duì)已生成的腫瘤血管則無(wú)作用,加上腫瘤血管的發(fā)生機(jī)制復(fù)雜,單一的乳腺癌血管抑制靶向藥物實(shí)難徹底阻斷腫瘤新生血管的生成。研究表明[25],乳腺癌的轉(zhuǎn)移是由腫瘤新生血管及血管生成擬態(tài)實(shí)現(xiàn),同時(shí)血管周細(xì)胞具有分化為間充質(zhì)干細(xì)胞的潛能[26]。因此,鑒于血管周細(xì)胞在乳腺癌血管生成中的重要作用,設(shè)計(jì)針對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞和周細(xì)胞聯(lián)合血管生成擬態(tài)的靶向治療方案,可望獲得更好的治療前景。
1.李玉林主編.病理學(xué)[M].第6版.北京:人民衛(wèi)生出版社. 2013:318-319.
2.Brackstone M,Townson JL,Chambers AF,et al.Tumour dormancy in breast cancer:an update[J].Breast Cancer Res,2007,9(3):208.
3.Alexander Birbrair,Tan Zhang,Zhong-Min Wang,et al. Pericytes at the intersection between tissue regeneration and pathology[J].Clin Sci(Lond),2015,128(2):81-93.
4.Armulik A,Genove G,Betsholtz C.Pericytes.developmental,physiological,and pathological perspectives,problems,and promises[J].Dev.Cell,2011,21:193-215.
5.Shepro D,Morel NM.Pericyte physiology[J].Faseb J, 1993,7:1031-1038.
6.Nehls V,Drenckhahn D.Heterogeneity of microvascular pericytes for smooth muscle type alpha-actin[J].J Cell Biol,1991,113:147-154
7.成令忠主編.現(xiàn)代組織學(xué)[M].上海:上海科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社,2003,684-686.
8.Crisan M,Yap S,Casteilla L.A perivascular origin for mesenchymal stem cells in multiple human organs[J].Cell Stem Cell,2008,3:301-313.
9.Morikawa S.Abnormalities in pericytes on blood vessels and endothelial sprouts in tumors[J].Am J Pathol,2002, 160(3):985-1000.
10.Duffield JS,Lupher M,Thannickal VJ,et al.Host responses in tissue repair and fibrosis[J].Annu Rev Pathol,2013, 8:241-276.
11.D.Marme′and N.Fusenig.Tumor Angiogenesis:Basic Mechanisms and Cancer Therapy[J].Spinger,Berlin,Germany,2007,9:361-362.
12.Welen K,J Ennbacken K,Tesan T,et al.Pericyte coverage decreases invasion of tumour cells into blood vessels in prostate cancer xenografts[J].Prostate Cancer Prostatic Dis,2009,12(1):41-46.
13.Elham Fakhrejahani,Masakazu Toi.Tumor Angiogenesis: Pericytes and Maturation Are Not to Be Ignored[J]. Journal of oncology,2012,9:10.
14.Fox SB,Generali DG,Harris.Breast tumour angiogenesis [J].Breast Cancer Research,2007,9(6):216.
15.Mauricio P Pinto1,Wendy W Dye,Britta M Jacobsen and Kathryn B Horwitz.Malignant stroma increases luminal breast cancer cell proliferation and angiogenesis through platelet-derived growth factor signaling[J].BMC Cancer,2014,14:735.
16.Ueno T,Toi M,Saji H,et al.Significance of macrophage chemoattractant protein-1 in macrophage recruitment, angiogenesis,and survival in human breast cancer[J].Clinical Cancer Research,2000,6(8):3282-3289.
17.Stewart KS,Zhou Z,Zweidler-McKay,et al.Delta-like ligand 4-Notch signaling regulates bone marrow-derived pericyte/vascular smooth muscle cell formation[J].Blood, 2011,117(2):719-726.
18.Liu Y,Tamimi RM,Collins LC,et al.The association between vascular endothelial growth factor expression in invasive breast cancer and survival varies with intrinsic subtypes and use of adjuvant systemic therapy:results from the Nurses,Health Study[J].Breast Cancer Research and Treatment,2011,129(1):175-184.
19.Raza MJ,F(xiàn)ranklin AZ,Dudek.Pericytes and vessel maturation during tumor angiogenesis and metastasis[J].American Journal of Hematology,2010,85(8):593-598.
20.Koutras A,Kotoula V,Fountzilas G.Prognostic and predictiveroleofvascularendothelialgrowthfactor polymorphisms in breast cancer[J].Pharmacogenomics, 2015,16(1):79-94.
21.Raza A,Franklin MJ,Dudek AZ.Pericytes and vessel maturation during tumor angiogenesis and metastasis[J]. Am.J.Hematol,2010,85:593-598.
22.Kalluri R.Basement membranes:structure,assembly and role in tumour angiogenesis[J].Nature Reviews Cancer, 2003,3(6):422-433.
23.Birbrair A,Zhang T,Wang ZM,et al.Type-2 pericytes participate in normal and tumoral angiogenesis.Am.J. Physiol[J].Cell Physiol,2014,307:25-38.
24.蔣福林,艾冬青,官秋玥.周細(xì)胞概念及在血管形成信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路研究中的進(jìn)展[J].中國(guó)組織工程研究,2015,19 (46):7504-7508.
25.劉秋雨,連增林.乳腺癌血管生成雙途徑及其相關(guān)因子研究[J].中國(guó)醫(yī)藥生物技術(shù),2015,10(5):453-459.
26.俞曉燕,趙玉武.血管周細(xì)胞與間充質(zhì)干細(xì)胞關(guān)系的研究進(jìn)展[J].國(guó)際神經(jīng)病學(xué)神經(jīng)外科學(xué)雜志,2014,41(1): 85-88.
(2016-05-04收稿)
R318.15 R365
A
10.3969/j.issn.1000-2669.2016.05.025
劉靜(1984-),男,碩士研究生。E-mail:lj84414@126.com