抗血管生成及抗血管药物治疗肺癌研究进展

肺癌抗血管生成机制及药物研究进展赵向飞聂青康静波摘要：抗血管生成已逐渐成为肺癌治疗中的重要途径之一，近年来新的抗血管生成药物层出不穷，抗血管生成的机制研究也不断深入，给肺癌治疗带来新的希望，本文就目前抗血管生成在肺癌中的研究进展进行综述。关键词：肺癌抗血管生成靶向治疗肺癌目前已成为发病率及死亡率第一位的肿瘤疾病，大约有80%初诊患者为晚期肺癌，化疗及放疗对患者生存期的延长已经进入平台期，靶向药物的出现为肺癌患者带来了曙光，其中针对血管生成的药物引起越来越多研究者的的兴趣，现将抗血管生成机制及药物在肺癌中的研究进展综述如下：一、血管生成机制的通路调控肿瘤血管生成包括血管出芽和非出芽两种形式，前者包括新生血管生成，后者指1、为肿瘤生长和转移提供营养和通路,其形成过程包括: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及基膜降解、内皮细胞增殖迁移、新生血管形成。肿瘤血管的生成调控机制十分复杂，目前尚不明确，促血管生成因子和血管生成抑制因子间的失衡是一个关键因素[1,2]。这些血管生成因子可来源于肿瘤细胞、内皮细胞、基质细胞、血液和细胞外基质。血管生成是一个多步骤的复杂过程，涉及很多生长因子信号通路和系统[3]，其目前研究热点如下：1.1VEGFVEGF家族包括VEGF、VEGF-BVEGF-CVEGF-DVEGF-E[4，5]，包括5种异构体,即:VEGF-121、145、165、189及206。其中VEGF-121、145和165以可溶形式分泌到细胞外,因而容易被测定,VEGF-189及VEGF-206与细胞结合紧密,不易被测定。VEGF对于三个酪氨酸激酶受体具有高度的选择性，VEGFR-1（FLt-1）和VEGFR-2（FLt-2）VEGFR-3，通过受体的二聚化及自身磷酸化而激活。几个研究表明VEGF表达和肿瘤血管密度（IMD）直接相关，并且和患者生存期呈负相关，进一步的研究表明VEGF189和高IMD相关，同VEGF-121、145和165不同，VEGF-189是膜蛋白，故可能更有助于非小细胞肺癌的血管生成，而其所占VEGF表达不超过10%[6]。VEGFR-1（FLt-1）和VEGFR-2（FLt-2）VEGFR-3是细胞表面的三个受体[7、8]，VEGFR-2的受体在肿瘤血管生成的关键，因为它的活化会导致内皮细胞增殖，存活和迁移。受体VEGFR-1通过血管内皮生长因子进行多价螯合及对造血干细胞移植刺激发挥调节作用。VEGFR-3的介导淋巴管的发生发展，与淋巴结转移相关。VEGFR-1和肿瘤受体VEGFR-2的激活参与了血管内皮细胞前体的新生，促进肿瘤血管生成[9]。1.2MMP-9MMPs是一大组金属离子依赖的蛋白酶,它的催化区含有1个保守的Zn2+结合片段,目前已明确人类MMPs有20余种。MMPs有相似的结构特点,其分子基本结构由氨基端的信号肽和前肽区、中间的催化区和羧基端的类血红素结合蛋白区构成。近年来的研究发现,MMP-9在肿瘤侵袭转移中的作用,除了降解细胞外基质(ECM),还能促进肿瘤血管生成,而后者是肿瘤生长、转移过程中的关键因素。基质金属蛋白酶-9(matrixmetalloproteinase-9,MMP-9)是MMPs中相对分子质量最大的酶,以酶原形式分泌,需经活化后才能发挥作用,其主要功能就是降解Ⅳ型、Ⅴ型胶原和明胶,与肿瘤血管生成和侵袭转移能力有关[10]，MMP-9可降解ECM中的Ⅳ型、Ⅴ型胶原和明胶,促进肿瘤侵袭转移。在降解ECM的同时,MMPs能为新的血管生长提供空间。Suzuki等认为在肿瘤侵袭转移中,MMPs不仅可降解细胞外基质,还能促进新生血管的形成。MMPs不仅仅是VEGF的促进因子,也是bFGF、TGF等其他生长因子的促进因子,同时MMPs还可以直接作为促血管形成因子参与肿瘤新生血管的形成[11]。MMPs能有助于新生血管的形成,MMPs主要参与血管内皮细胞穿透基底膜形成毛细血管出芽过程[12]。张尧等研究发现MMP29参与了肾细胞癌的血管生成和侵袭、转移[13]。江忠清等报道,MMP-9参与了宫颈癌血管生成的正性调节并起重要作用，研究结果显示肺癌MMP-9表达阳性者MVD值高于MMP-9表达阴性者,证实MMP-9参与了肺癌新生血管的形成。MMP-9通过降解ECM、促进肺癌血管生成,从而促进肺癌侵袭转移[14]。3、EGFREGFR是原癌基因c-erbB1的表达产物,是一种N连接糖蛋白。其前体是含有1210个氨基酸残基的多肽,经剪切加工切掉N末端的一段序列成为含有1186个氨基酸残基，N端糖基化与EGFR转运到细胞膜,从而表达相关功能[15]。Casanova等发现，在肿瘤的演进过程中，EGFR缺陷将会阻碍血管进一步发展。免疫组化染色发现除EGFR缺陷组与对照组血管密度相同，无EGFR作用的肿瘤血管大部分是小而细的毛细血管，而有EGFR作用的肿瘤中大量扩张的是不成熟血管。进一步研究发现，VEGFmRNA表达水平在EGFR缺陷的肿瘤中明显低于EGFR正常表达的肿瘤，其表达水平与血管直径呈正相关［16］。Sini等研究发现，体外实验中，抑制EGFR能阻滞肿瘤细胞分泌VEGF和抑制肿瘤细胞、内皮细胞的增生，EGFR的激活触发了多种效应，包括对肿瘤细胞和内皮细胞的直接作用以及通过诱导VEGF分泌介导的间接作用［17］。1.4Ang-2Ang家族有四个成员，包括Ang1,Ang2,Ang3,andAng4以及两个相关的受体Tie2和Tie1[18]，Ang-2是血管生成素家族4个成员之一。人Ang-2基因位于染色体8p21上,目前认为Ang-2主要是通过与Tie-2受体结合拮抗Ang-1的功能，从而促进肿瘤血管的新生[19]，Ang1和Ang2共同维护血管的功能和完整性，Ang1通过促进内皮细胞成熟来维持血管的完整[20]Ang2的上调和人类多种肿瘤类型的恶性程度相关,Cao发现即使在没有同时抑制VEGF的情况下，全身性的Ang2过度表达可以在24小时内使广泛的肿瘤血管消失。通过破坏肿瘤血管外周细胞的覆盖，Ang2诱导广泛的肿瘤血管退化同时提高残存肿瘤血管的灌注和造成暂时性的肿瘤缺氧加重，但不影响三磷酸腺苷的水平，这显著地抑制了肿瘤血管的生成，促进肿瘤细胞的凋亡并且抑制了肿瘤的生长[21]。Park发现在136例肺癌患者中，平均血清Ang2水平比40例正常对照组高1.61倍。肺癌患者,尤其是非小细胞肺癌患者的血清Ang2水平同VEGF具有相关性，但在小细胞性肺癌患者中却没有，有远处转移的非小细胞肺癌患者的血清Ang2水平显著高于无远处转移者，低Ang2水平组的总体生存率优于高Ang2水平组[22]。1.5TP胸苷磷酸化酶(TP)是一种相对分子质量90×103的阴离子蛋白二聚体,在体外刺激内皮细胞有丝分裂和趋化,体内诱导血管生成[23]。TP/PD-ECGF可逆性使胸苷去磷酸化为胸腺嘧啶和2-脱氧核糖-1-磷酸,后者去磷酸化的产物2-脱氧-D-核糖具血管生成和趋化细胞活性[24]。2-脱氧-D-核糖在代谢过程中可产生大量的氧自由基,造成局部氧化应激状态并诱导VEGF、IL-8等血管活性因子表达,最终通过各自的作用途径促进血管生成[25]。Mori发现TNP-470能够抑制裸鼠肺鳞癌移植瘤的生长,分析了TP/PD–ECGF和VEGF、bFGF的变化关系，认为特异地抑制TP/PD-ECGF将能抑制肿瘤新生血管形成[26]。Kindwall-Keller等经过二期临床实验证实联合应用希罗达和多西紫杉醇治疗难治性和复发性非小细胞肺癌有很好的效果,TP/PD-ECGF高表达组与低表达组比较差别有显著性。因此,检测非小细胞肺癌组织中胸苷磷酸化酶的表达水平可能会成为评估应用5-FU前期药物治疗非小细胞肺癌是否有效的方法[27]。1.6COX-2人类的COX-2基因位于染色体1q25.2-25.3上,长度为8kb,含有10个外显子和9个内含子,启动子和增强子含多个反应元件[28]，COX-2在肿瘤血管的形成及肿瘤的发生发展中起着重要作用。非甾体抗炎药物可以通过影响肿瘤血管的生成来达到抗肿瘤的目的。其可能的机制如下:(1)产生血管内皮生长因子；(2)助于血管的出芽,迁移和官腔形成；(3)上调Bcl-2的表达和Akt信号通路活性,有利于血管内皮的成活；(4)诱导基质金属酶的表达；(5)激活内皮生长因子受体介导的血管生成；(6)抑制白介素12的生长[29]。Khuri等用原位杂交法研究160名I期非小细胞肺癌患者的肿瘤组织中COX-2的表达情况，结果显示COX-2过表达提示早期非小细胞肺癌患者预后较差，COX-2的阳性表达程度与患者总生存率和无病生存率呈负相关[30]。William等将Lewis肺癌细胞植入COX-2基因缺陷的小鼠体内，则VEGF等促血管生成因子表达也降低，与野生型小鼠相比，移植肿瘤的血管形成和肿瘤生长也受到抑制。这些均进一步提示了COX-2的表达与肿瘤血管形成相关[31]。二、抗血管生成药物在肺癌治疗中的应用抗血管生成是目前肺癌靶向治疗的重要组成部分，如贝伐单抗等药物已批准进入临床使用，目前仍有很多药物处于临床观察阶段，现按照抗血管生成不同途径分类介绍如下：2.1抗VEGF单抗类2.1.1贝伐单抗：贝伐单抗是一种重组人源化单克隆IgG1抗体，它可以选择性地与人血管内皮生长因子（VEGF）相结合，并且抑制其生物活性。ECOG4599研究比较了卡铂/紫杉醇与卡铂/紫衫醇+贝伐单抗的疗效，878例诊断晚期非鳞非小细胞肺癌患者入组，鳞癌患者、有大咯血、中枢神经系统转移或出血史者除外。并随机分组，其中卡铂+紫杉醇组444例，卡铂/紫杉醇+贝伐单抗组434例。共进行6个周期化疗，贝伐单抗给药至出现疾病进展，结果：卡铂/紫杉醇+贝伐单抗组中位生存期为12.3个月，单用卡铂/紫杉醇组中位生存期为10．3个月(P=0．003)。两组中位无进展生存期分别为6．4个月和4．8个月(P0.001)，两组临床缓解率分别为29%和13%(P0.001)[32]。2.1.2VEGFTrap：（VEGFTrap）是一种由人VEGF受体胞外区序列与人IgG1Fc段融合形成的重组蛋白。VEGFTrap治疗晚期非小细胞肺癌的II期临床试验中，其入组为铂类及厄洛替尼耐药或失败的晚期非小细胞肺癌患者，结果显示2例患者（3.7%）达PR，34例（67%）SD，显示其耐受良好,严重不良反应少[33]。2.1.3Ramucirumab：Ramucirumab是完全人源化的抗VEGFR-2抗体，Ramucirumab在Ⅰ期临床试验评估了其耐受剂量和不良反应的关系，显示出良好的耐受性[34]。2010年ASCO年会中公布了其一项Ⅱ期研究的初步结果，Ramucirumab联合CP方案治疗ⅢB期和Ⅳ期非小细胞肺癌患者31例，允许鳞癌和经治脑转移患者入组，结果ORR67%，mPFS为5.7个月[35]。2.2小分子抑制剂2.2.1索拉非尼(Sorafenib)在一项大型期随机对照临床研究中,试验第一阶段纳入311例化疗无效的非小细胞肺癌患者,予以2个疗程索拉菲尼治疗,83例患者获得肿瘤控制,该部分患者进入第2阶段并被随机分入索拉菲尼治疗组或安慰剂对照组,对照组患者如果在该阶段出现肿瘤进展则立即进入治疗组,2个疗程之后发现治疗组与对照组无进展生存时间出现显著差异(3.6个月比1.9个月,P0.01),但治疗组中出现比较严重的肾衰竭1例,肺出血1例,脑血管意外4例[36]。近期完成的一项非随机对照Ⅱ期临床试验使用索拉菲尼单药治疗进展期非小细胞肺癌,发现在接受治疗的52名患者中，30名患者疗效评估SD，中位无病进展时间2.7个月，中位总生存期6.7个月，与其他抗血管生成药物治疗相似,但该药也会引起高血压、蛋白尿、肺出血等严重不良反应[37]。2.2.2莫替沙尼（AMG706）在一项名为MONET1的随机、双盲、安慰剂对照、多中心Ⅲ期临床试验中，研究人员评价了晚期非小细胞肺癌患者在紫杉醇和卡铂一线治疗的基础上联用或不联用莫替沙尼的有