血管生成與惡性血液病
血管生成在實體瘤的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移中有重要作用,表現(xiàn)在促血管生長因子如血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor,,VEGF)、堿性成纖維細(xì)胞生長因子(basic fibroblast growth factor,bFGF,F(xiàn)GF-2)表達(dá)升高;基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloprotienase,MMP)過度表達(dá)和腫瘤內(nèi)徽血管密度增高等。抑制血管生成己成為腫瘤綜合治療中的新途徑。近年來,有關(guān)血管生成在惡性血液病發(fā)生、發(fā)展并可影響預(yù)后漸被注意;而且單用血管生成抑制藥——反應(yīng)停治療難治復(fù)發(fā)多發(fā)性骨髓瘤(MM)已取得令人鼓舞的效果?,F(xiàn)介紹血管生長及其抑制在惡性血液病研究中的一些進展,以便更好地利用抗血管生長藥物提高療效。
(一)促血管生長因子在惡性血液病中表達(dá)
內(nèi)源性促血管生成因子很多,如VEGF、bFGF、酸性成纖維細(xì)胞生長因子(aFGF、FGF-1)、血小板內(nèi)皮生長因子(platelet endothelial growth factor,PEGF)、G-CSF、組織因子(tissue factor,TF)、一氧化氮(NO)、血小板活化因子(platelet activating factor,PAF)、促血管生長素-1(angiopoietin,Ang-1)、前列腺素E1和E2(prostaglandin El、E2,PGE1,PGE2)、胎盤生長因子(placenta growth factor,PGF)、促血管素(angiogenin)、TGFα、IL-6、IL-1β、肝細(xì)胞生長因子(hepatocyte growth factor,HGF)和擴散因子(scatter factor,SF)等,以VEGF和bFGF最為重要。VEGF還可增加血管通透性,也稱血管滲透因子。
MMP家族為一系列可降解細(xì)胞外基質(zhì)及基底膜的內(nèi)肽酶,通常由成纖維細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞及腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生,按其作用底物不同分為膠原酶、基質(zhì)溶解素、明膠酶和膜型MMP,其中明膠酶、MMP-2、MMP-9除分解基底膜Ⅳ型膠原外,還可分解V、Ⅶ和X型膠原及纖維連接素與腫瘤擴展和轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。Fadro等觀察62例初治急性髓系白血?。ˋML)治療前后骨髓微血管密度,發(fā)現(xiàn)治療前骨髓微血管數(shù)量比對照高2~3倍,治療第16天骨髓增生減少,原始細(xì)胞<5%者,微血管密度減少60%;而原始細(xì)胞≥5%者,微血管密度僅減少17%;完全緩解時骨髓微血管密度與對照相同。
一組40例初治兒童ALL骨髓微血管密度的研究,顯示治療前每視野中數(shù)微血管數(shù)為42,密度最大區(qū)(熱點區(qū))為51,而對照分別為6和8。血管多紆曲,充滿白血病細(xì)胞,而且常有內(nèi)皮小芽萌出代表新生微血管。完全緩解(CR)后骨髓微血管密度無明顯減少。復(fù)發(fā)與未復(fù)發(fā)者骨髓中位微血管數(shù)和熱點區(qū)數(shù)分別為40和49,38和48,提示骨髓微血管退縮減少極其緩慢,何時能恢復(fù)正常尚不知。22例檢測尿bFGF,治療前明顯增高,7倍于對照,隨治療白血病細(xì)胞數(shù)下降而下降??赡躡FGF主要由白血病細(xì)胞分泌。所有類型ALL細(xì)胞系可產(chǎn)生VEGF、bFGF和MMP。
Bellamy等分析12株血液腫瘤細(xì)胞系(白血病7株中3株為AML,4株為ALL,淋巴瘤3株,MM和漿細(xì)胞白血病各1株),發(fā)現(xiàn)所有細(xì)胞系均表達(dá)VEGF,11株還表達(dá)VEGF受體FLT-1;50%表達(dá)bFGF。培養(yǎng)的細(xì)胞還分泌VEGF入培養(yǎng)基,濃度在其生物活性范圍,足以刺激內(nèi)皮細(xì)胞增殖。此外,有些造血刺激因子如M-CSF、G-CSF、IL-6也增加。他們又分析16例MM骨髓漿細(xì)胞,12例表達(dá)VEGF,漿細(xì)胞周圍的粒細(xì)胞、單核細(xì)胞和巨核細(xì)胞也高表達(dá)VEGF和受體FLT-1,紅系和淋巴系不表達(dá)。VEGF刺激人血管內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)IL-6mRNA,促使MM細(xì)胞生長。
Dankbar等觀察到MM細(xì)胞表達(dá)并分泌VEGFl65和VEGFl21,刺激微血管內(nèi)皮細(xì)胞和骨髓基質(zhì)細(xì)胞表達(dá)IL-6,IL-6轉(zhuǎn)而又刺激MM細(xì)胞表達(dá)VEGF形成惡性循環(huán)。VEGF有旁分泌IL-6作用,對MM細(xì)胞生長和進展起到推波助瀾作用。
20例意義不明單克隆免疫球蛋白?。∕GUS)骨髓微血管增多者20%;18例非活動期MM骨髓微血管增多者33%,而活動期MM則為76%。而且活動期MM顯示bFGF和MMP-2明顯高于其他兩組,MMP-9則與其余兩組無明顯差異?;顒悠贛M細(xì)胞刺激人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞增殖和游走,以及單核細(xì)胞趨化活性比其他兩組高。說明由MGUS或非活動期MM向活動期MM發(fā)展與骨髓血管生成增加,bFGF和MMP-2增高有關(guān)。MM代表血管期而非活動MM和MGUS為血管前期。
Belgore等檢測近3周未用放、化療的惡性血液病22例(12例淋巴系,10例髓系)及22例乳腺癌和結(jié)腸癌的VEGF,發(fā)現(xiàn)惡性血液病VEGF中數(shù)濃度7 759ng/L,可溶性VEGF受體sFLT-1中數(shù)濃度25μg/L,實體瘤分別為133ng/L和22μg/L;對照分別為35ng/L和20μg/L,提示惡性血液病VEGF明顯高于實體瘤和對照,而sFLT-1則無差異。
非霍奇金淋巴瘤(NHL)的轉(zhuǎn)歸與VEGF、bFGF相關(guān)。一組82例NHL治療前VEGF高于中數(shù)228ng/L,2年存活率59%,5年存活率49%,而低于此值者分別為85%和71%。高VEGF者常有B癥狀,一般情況差,女性多、高LDH、國際預(yù)后指數(shù)(international prognosis index,IPl)高(>2),彌散性大細(xì)胞型和免疫母細(xì)胞型者多以及腫瘤血管生成和腫瘤生長較快。另一組36例NHL在進展期VEGF明顯高于緩解期,基礎(chǔ)VEGF和bFGF低者無病存活率較高,VEGF對NHL分期與治療有預(yù)后意義。160例NHL低bFGF者5年存活率66%,而高者僅為39%。
綜上所述,惡性血液病和實體瘤一樣骨髓或淋巴瘤組織中微血管密度增高,促血管生長因子及MMP增高,對其浸潤擴散有重要作用,為抑制血管生成治療提供了依據(jù)。
(二)抑制血管生成在惡性血液病中的作用
人體內(nèi)源性血管生成因子很多,已如前述。內(nèi)源性血管生成抑制因子也不少如:內(nèi)皮抑素(endostatin,ES)為X、Ⅷ型膠原降解物,血管抑素(angiostatin,AS)為纖溶酶原降解物,血小板4因子N端降解物,泌乳素16kD降解物,血小板反應(yīng)素(thrombospondin,TS),促血管生長素-2(Ang-2)、IFNα、IFNβ、雌激素代謝物2-甲氧基雌二醇(2-methoxyestradiol,2-ME)、IL-12、MMP組織抑制素(tissue inhibitor of MMP,TIMPS)等,有的已用于臨床。外源性抑制血管生成藥物也很多,多用于實體瘤的治療或試用中。雖在惡性血液病中應(yīng)用甚少,仍列出一些供參考。
1.干擾血管生成刺激因子
(1)1FN-α:可抑制bFGF產(chǎn)生。3MU/(m2·d),sc,至少2個月,已成功用于實體瘤。眾所周知,在惡性血液病中多與化療合用治療CML、MM、NHL、HCL,特別對CML可取得細(xì)胞遺傳學(xué)緩解,Ph染色體消失。IFN-α的療效至少部分與其抗血管生成有關(guān)。
(2)沙利度胺(酞胺哌啶酮、thalidomide):為鎮(zhèn)靜催眠藥,抑制bFGF和TNFα。1999年Singhal等單用沙利度胺200mg/d,每2周增加200mg/d,直至800mg/d,治療84例難治復(fù)發(fā)MM,總有效率32%.78%患者在2月內(nèi)有骨髓漿細(xì)胞減少,M蛋白明顯下降,血紅蛋白升高。2例CR者骨髓微血管密度明顯減少,其余無明顯變化,其后Kneller也同樣治療17例難治復(fù)發(fā)MM也有一定效果。鑒于沙利度胺的副作用,Juliusson等以分次給藥(100mg,2/d,1周內(nèi)增至200mg,2/d,以后按患者耐受情況增至300~400mg,2/d)治療16例復(fù)發(fā)難治MM,8例(50%)部分緩解(PR),而按Singhal等一次給藥者,僅2例(29%)PR。分次給藥達(dá)PR中數(shù)時間31天(28~81d),一次給藥者2例分別于70天和116天達(dá)PR,提示分次給藥療效較快較好。副作用無骨髓抑制,而有嗜睡、疲乏,便秘,眩暈、心動過緩、皮疹、末梢神經(jīng)炎等。目前,認(rèn)為沙利度胺對MM療效機制是多方面的。此外,沙利度胺同類物倫利度胺活性較強,不良反應(yīng)較輕,可應(yīng)用,5~25mg/d,21天為1個療程。
(3)亞砷酸(三氧化二砷):眾所周知,亞砷酸用于治療復(fù)發(fā)難治急性早幼粒細(xì)胞白血病取得良效,應(yīng)用范圍在擴大中。近來,發(fā)現(xiàn)亞砷酸有劑量與時間相關(guān)性抑制VEGF和促使血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡。因此,砷劑的抗白血病作用部分通過抑制血管生成,雖無明顯骨髓抑制。我院1例難治性RaiⅢ期CLL患者,曾用環(huán)磷酰胺、長春新堿、依托泊苷、潑尼松、米托蒽醌等藥物治療,白細(xì)胞持續(xù)在160×109/L,改用亞砷酸10mg/d,iv,28日降至80×109/L,提示有一定作用,仍不滿意。
(4)其他:治療原蟲、蠕蟲感染藥舒拉明(suramin)可抑制bFGF、EGF、IL-12、TGFα、TGFβ、PEGF血管生成刺激因子。肝素衍生物Fragmin、GM-306、GM-474、PPS等可結(jié)合bFGF阻滯其與受體相互作用??筕EGF和抗bFGF單克隆抗體可減少血管生成,從而抑制腫瘤生長。舒拉明已成功用于治療前列腺癌、膀胱癌、間皮細(xì)胞癌等,其余在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ期臨床試用中。相信在惡性血液病治療中有用武之地。雷帕霉素亦有此作用。
2.干擾細(xì)胞外基質(zhì)和MMP 細(xì)胞外基質(zhì)的降解和腫瘤細(xì)胞相互作用對微血管生長、腫瘤細(xì)胞浸潤和轉(zhuǎn)移有重要作用。IgG1人化鼠抗αvβ3整合素受體的單克隆抗體LM-609(vitaxin)可促使內(nèi)皮細(xì)胞凋亡,抑制血管生成。EMDl21974為一種肽也能阻滯整合素受體。
MMP對細(xì)胞外基質(zhì)的降解,內(nèi)皮細(xì)胞游走,腫瘤浸潤和轉(zhuǎn)移極為重要,已有多種合成和天然的MMP抑制藥。內(nèi)源性MMP-2抑制PEK,實質(zhì)為MMP-2C端血紅素結(jié)合蛋白(hemopexin)樣區(qū)段,可阻止MMP-2與整合素受體結(jié)合,使內(nèi)皮細(xì)胞凋亡。marimastat(BB2516,50mg,2/d)和batimastat(15~300mg,2/d)可在MMP活化位絡(luò)合Zn2+為廣譜MMP抑制藥。Bayl2-9566(800mg,2/d)為二苯非肽類化合物特異性抑制MMP-2和MMP-9。AG3304/Agouron作用靶點為MMP-2、MMP-9、MMP-13和MMP-14,不但抑制腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移,還可抑制細(xì)胞外基質(zhì)的有絲分裂因子釋放,而抑制腫瘤細(xì)胞增殖。自鯊魚軟骨提取的neovastat為天然MMP抑制藥,有抗血管生成和抗炎活性,抑制內(nèi)皮細(xì)胞增殖和游走,已用于淋巴瘤和急性白血病I期臨床試用。四環(huán)素衍生物CMT-3可抑制膠原酶和MMP-9,降低內(nèi)毒素誘發(fā)的MMP合成。血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制藥廣泛用于治療高血壓病的卡托普利以其自由巰基結(jié)合MMP活性中心Zn2+抑制其活性,還能抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞分泌MMP-2、MMP-9的活性,抑制bFGF誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞游走。KBR7785選擇抑制MMP-1、MMP-3和MMP-9。BPHA選擇抑制MMP-2、MMP-9和MMP-14。CTl746選擇抑制MMP-2、MMP-9和基質(zhì)溶解素。此外,大豆提取物染料木黃酮,OPB-3206可抑制MMP的N端區(qū)裂解,不致活化。抑制MMP的藥物很多,大有開發(fā)前景??ㄍ衅绽幵簇S富又經(jīng)濟,值得推廣。
3.干擾血管生長因子受體 VEGF、bFGF需與其相應(yīng)受體結(jié)合才發(fā)揮作用。內(nèi)源性血管生成抑制物血小板4因子與肝素結(jié)合干擾VEGF受體結(jié)合力。SU5416抑制VEGF受體FIK-1/KDR;SU006668受體FIK/KDR、FGF-1受體和POGF受體。PTK787/ZK22584抑制VEGF受體。合成的鈣通道阻斷藥羧基酰氨基三唑(carboxy amino triazole)抑制血管生長因子受體??筕EGF單抗bevacizumab(avastin),5mg/kg,iv,每2周1次。
4.直接攻擊血管內(nèi)皮細(xì)胞 血管生長的基礎(chǔ)為內(nèi)皮細(xì)胞,其游走、增殖、分化、發(fā)育成毛細(xì)血管再吻合成血管等過程,受多種血管生長因子如VEGF、bFGF、TGFβ、PDGF、血管生成素等影響,再通過周皮(外膜)細(xì)胞(pericyte)促血管成熟和穩(wěn)定。直接抑制內(nèi)皮細(xì)胞,可根本上抑制血管生成。
(1)ES和AS:ES為內(nèi)源性抑血管生成素,為X、Ⅷ型膠原20kDC端片段,通過細(xì)胞過度表達(dá)Shb接合蛋白,激活酪氨酸激酶信號途徑抑制內(nèi)皮細(xì)胞游走和增殖,減少細(xì)胞周期G1/S期轉(zhuǎn)化,以阻滯細(xì)胞周期進行,促使細(xì)胞凋亡,還可減少bFGF刺激的內(nèi)皮細(xì)胞合成DNA。Bertolini等在NOD/SCID鼠人高危NHL模型的研究中,觀察到ES對NHL細(xì)胞無作用,但序貫應(yīng)用化療和ES,或序貫應(yīng)用抗CD20抗體(Rituximab)和ES可使移植NHL長期穩(wěn)定和縮小,ES可作為緩解后鞏固治療藥物。反復(fù)使用不發(fā)生耐藥。
AS也是一種內(nèi)源性血管抑制素,為纖溶酶原降解產(chǎn)物,可活化內(nèi)皮細(xì)胞局部黏附激酶(focal adhesion kinase,F(xiàn)AK)增強凋亡。此作用可被Shb過度表達(dá)所增強,與ES有協(xié)同作用。
(2)其他:B族溶血性鏈球菌多糖外毒素CMl01,選擇結(jié)合發(fā)育中血管,活化C3,啟動急性細(xì)胞因子炎癥反應(yīng)(1L-1、IL-8、TNFα)破壞血管,致腫瘤細(xì)胞壞死。小鯊魚肝提出的氨基固醇抗生素Squalamine/MS-1246抑制增殖中內(nèi)皮細(xì)胞有抗血管生成和抗感染活性。微管蛋白抑制藥combretastin A4可使增殖中內(nèi)皮細(xì)胞凋亡,使血管急性閉塞。
5.干擾血管生成的調(diào)節(jié) 缺氧調(diào)節(jié)VEGF等多種基因表達(dá),為血管生長的驅(qū)動力。實體瘤生長和擴展中均有缺氧。用生物還原劑可逆轉(zhuǎn)缺氧細(xì)胞對常規(guī)放、化療的耐藥。
癌基因激活或抑癌基因滅活可增加血管生成因子,減少內(nèi)源性抑制因子,使血管生成延續(xù),腫瘤增大,野生型p53可起內(nèi)源性血管生成抑制素TS作用,如:突變、缺失而滅活,失去此活性。ras基因突變可上調(diào)VEGF。H-ras上調(diào)MMP活性,下調(diào)組織MMP抑制素,刺激血管新生。V-src癌基因無論是否缺氧均可增強VEGF和缺氧誘導(dǎo)因子(hypoxiain-inducible factor,HIF)-1α表達(dá),增強微血管密度使腫瘤增大。癌基因抑制藥法呢基轉(zhuǎn)移酶(farnesyl transferase)可抑制H-ras活化??筫rb-B2癌基因產(chǎn)物抗體也抑制血管新生和腫瘤增殖。以上在I/Ⅱ期臨床應(yīng)用中。我院曾觀察p53和H-ras在急性白血病中表達(dá)與白血病發(fā)生發(fā)展有關(guān)。提示可應(yīng)用這些藥物于急性白血病的綜合治療。
6.其他
(1)環(huán)孢素A(CsA);抑制IL-1、IL-2的生成,抑制MMP-2和MMP-9的分泌,還可抑制內(nèi)皮細(xì)胞呼吸鏈酶而抑制內(nèi)皮細(xì)胞增殖促其凋亡。眾所周知,CsA已廣泛應(yīng)用于治療自身免疫性疾病,再生障礙性貧血,干細(xì)胞移植后GVHD的防治和逆轉(zhuǎn)多藥耐藥,其抑制血管生成,無疑對實體瘤和惡性血液病的治療增添又一作用靶點,我院在治療MDS的方案中加CsA 43例,低危MDS l2例,基本緩解率40%,31例高危MDS完全緩解率54.8%。特別對高危MDS療效較好。
(2)紫杉醇能穩(wěn)定細(xì)胞微管系統(tǒng)也有抗血管生成作用。雌激素低分子代謝物2-ME為內(nèi)源性血管抑制物也有紫杉醇樣作用。心臟保護藥aexazoxane有抗血管生成和抑制拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅱ的作用。IL-12上調(diào)IFNγ和IP-10抑制血管生成。
抗血管生成藥物眾多,作用機制不同,除亞砷酸、CsA、IFN-α、沙利度胺等已確立其在惡性血液病治療中地位,其余均在I、Ⅱ、Ⅲ期臨床應(yīng)用于實體瘤治療。血管生成肯定是實體瘤和惡性血液病發(fā)育、發(fā)展的先決條件,抗血管生成治療是前景可觀的腫瘤治療新策略之一,值得重視與實施。
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