血管内皮生长因子研究进展及其与胰腺癌的相关研究

杨小秋，谈顺

(中南大学湘雅医学院附属海口医院病理科，海南 海口 570208)

·综述·

血管内皮生长因子研究进展及其与胰腺癌的相关研究

杨小秋，谈顺

(中南大学湘雅医学院附属海口医院病理科，海南 海口 570208)

在胰腺癌的生长和转移中新生血管形成（Angiogenesis）是其从小结节进展成为具有侵袭能力重要的一步。血管内皮生长因子是肿瘤血管新生过程中最重要的驱动因子，血管新生的主要调节者。随着VEGF途径作用机制研究的日益深入，VEGF与胰腺癌的关系也受到越来越多的关注。本文从VEGF的结构和功能、调控因素及相关调控机制，VEGF在胰腺癌中表达的临床意义，以及抗VEGF治疗在胰腺癌中的相关研究进展方面，对VEGF在胰腺癌中的研究现状做一介绍。

血管内皮生长因子；胰腺癌；抗VEGF治疗

胰腺癌是常见的消化系统恶性肿瘤，由于其解剖位置特殊和分化程度低且进展迅速[1]，导致早期诊断困难，就诊时已多属中晚期。近年来随着医疗技术的进步，虽然早期诊断率及手术切除率有所提高，但5年生存率却未明显改善[2]，80%以上患者就诊时已失去根治机会[3]，是预后最差的一种消化系统肿瘤。胰腺癌的发生和发展是一个多阶段、多步骤，受多基因调控的复杂基因改变的过程，肿瘤内血管新生是支持其生长和转移的基础事件。实体肿瘤的生长和转移有赖于血管生成(Angiogenesis)，血管内皮生长因子(Vascular endothelial growth factor，VEGF)被认为是肿瘤血管新生过程中重要的始动因素。随着分子生物学研究日益深入，发现胰腺癌的发生、发展与多种信号传导通路异常有关，这为靶向治疗提供了可能的靶点选择。VEGF信号通路与胰腺癌的相关研究也受到越来越多的关注。现将VEGF在胰腺癌中的研究现状进行阐述。

1 VEGF结构、功能及其受体

1.1 VEGF结构、功能VEGF由Dvorak等于1979年首次发现，1989年Ferrara等[4]首次在体外培养液中分离纯化，是特异性的肝素结合生长因子，是第一个被确定性状的血管特异生长因子。VEGF是分子量为32～34 kD的一种多功能糖分泌性蛋白，由分子量为17～22 kD的同源二聚体构成，其位置在第6对染色体长臂上(6p21.3)，由8个外显子及7个内含子构成，其序列高度保守。目前已知的VEGF家族包括VEGF-A、胎盘生长因子(PLGF)、VEGF-B、VEGF-C、VEGF-D、VEGF-E和VEGF-F。VEGF为内皮细胞的特异性有丝分裂原，与其特异性受体的VEGFR结合后激活细胞内信号转导从而产生一系列的生物学功能。其主要生理功能[8]包括：①上调纤溶酶原激活物抑制剂-1(PAI-1)、尿激酶型纤溶酶原激活物(uPA)及组织型纤溶酶原激活物(tPA)的表达，诱导内皮细胞表达蛋白水解酶、间质胶原酶和组织因子，改变细胞外基质，诱导血管形成；②通过调节肿瘤细胞和淋巴内皮细胞之间的互分泌关系，选择性地促进淋巴管增生、增强淋巴管通透性、参与淋巴管内皮细胞分裂繁殖，从而调控淋巴内皮细胞的生长，为肿瘤细胞的侵袭提供了便利条件。

1.2 VEGF受体(VEGFR)VEGFR是VEGF发挥生物学效应的受体，迄今已知主要有4个：VEGFR-1(Flt-1)、VEGFR-2(FIk-1)和VEGFR-3(Flt-4)及神经纤毛蛋白质(neuropilins，NRP)。它们主要分布在血管内皮细胞表面，且都具有酪氨酸酶活性。VEGFR的表达各有差异：Flt-1、FIk-1主要在内皮细胞和肿瘤细胞中表达，而Flt-4主要在淋巴管组织中表达。VEGFR的功能有所差异：VEGFR-2具有强烈的酪氨酸激酶活性，主要调节内皮生长、分化、渗透性的作用，而VEGFR-1可通过VEGFR-2抑制信号的传导，发挥调节内皮细胞移动、聚集相关的作用。VEGFR-3主要表达于淋巴管组织，与血管发育相关，可能对淋巴系统生成有重要作用[5]。NRP是选择性结合VEGF的辅助受体[6]，与VEGFR-2共表达于细胞内进而协同增强VEGF与受体结合的能力。此外，硫酸乙酰肝素(Heparin sulfate，HS)、整合素等[7]也发挥类似的辅助受体作用。

2 VEGF调控因素及相关调控机制

2.1 缺氧诱导因子(Hypoxia inducible factor，HIF)在低氧环境下，VEGF主要被HIF调控。HIF由HIF-α(HIF-lα和HIF-2α)及HIF-β组成。HIF-1和HIF-2具有高度的氨基酸同源性，并且都能转录VEGF。低氧状态，HIF-α可招募p300/CBP转录共活化物及芳烃受体核转位分子(Aryl hydrocarbon receptor nuclear trans-locator，ARNT)，并且结合到低氧反应元件(Hypoxia-response element，HRE)的增强子或启动子上[9]，进而促进VEGF基因的转录，最终促进血管生成。

2.2 微小RNA210(microRNA210)研究表明，miR-210是缺氧诱导表达的miRNA，在缺氧条件下，miR-210在内皮细胞的表达上调，并促进毛细血管样结构形成及细胞迁移[10-11]。缺氧状态和细胞迁移状态下，若通过转染抗miRNA封锁miR-210，可抑制VEGF信号通路刺激形成的血管。此外，还发现在常氧或缺氧状态下，miR-210诱导缺氧表达的直接靶点是Ephrin-A3，敲除miR-210可抑制细胞生长和诱导细胞凋亡。

2.3 刺激蛋白(Stimulatory protein1，SP-1) SP-1蛋白N端有两个谷氨酸富集的活化区，C端存在3个Cys2His2锌指结构，其主要特征是高度保守的DNA结合区，可识别和结合于下游靶基因的GC盒结构(GGCGGG)，VEGF的GC盒位于基因启动子-131～+54区。由SP-1、GC盒结构与RNA聚合酶等共同构成的转录复合物可调控VEGF的转录。

2.4 转录激活子3(Stat3)Stat3是一种与酪氨酸磷酸化信号通道耦联的重要转录因子，即JAK-STAT信号途径。可直接作用于靶基因，VEGF的特异结合位点为启动子-849到-842位置上，促进VEGF的转录和翻译。此外，缺氧条件可活化Stat3，而促进HIF-1α的表达，通过HIF-1α的表达可促进VEGF的表达，促进肿瘤血管的增殖[12]。

2.5 激活蛋白-1(Activator protein 1，AP-1)AP-1是细胞核内重要的转录调控因子，由亮氨酸拉链类蛋白Jun/Jun或jun/fos组成的同源/异源二聚体。研究[13]表明VEGF基因的启动子有4个AP-1的候选结合位点，通过磷酸化级联反应激活AP-1，MAPK-ERK途径生成AP-1，启动VEGF的转录和翻译，参与肿瘤细胞的侵袭。

2.6 基质细胞衍生因子(Stromal cell-derived factor-1，SDF-1)SDF-1特异性结合受体CXCR4后可激活磷酸肌醇-3激酶(Phosphoinositide-3 kinase，PI-3K)-AKT途径，活化的AKT定位于细胞膜上实现细胞的移行，通过PI-3K/AKT/PKB通路作用的下游转录因子NF-κB从而促进VEGF的表达。研究表明，SDF-1与VEGF协同促使新生血管形成性疾病的发生，还可促进单核细胞、血管内皮细胞等分泌VEGF[14]。

2.7 癌胚抗原相关的细胞黏附分子(Carcinoembryonicantigen-relatedcelladhesionmolecule1，CEACAM1)CEACAM1为癌胚抗原家族成员之一，属于免疫超家族。Kilic等[15]发现CEACAM1的表达在胰腺癌细胞及其周边微血管、微淋巴管内皮细胞中增多；将人皮肤毛细血管内皮细胞转染CEACAM1后VEGF-C、D及它们的受体Flt-4的表达在蛋白和mRNA水平上均有上调，认为CEACAM1可促进血管内皮增殖和淋巴管生长，参与肿瘤细胞的侵袭。

2.8 其他因素某些细胞因子可上调VEGF基因转录和翻译或诱导其释放，如转化生长因子α (Transforming growth factor-α，TGF-α)、转化生长因子β(TGFβ)[16]、表皮生长因子(Epidermal growth factor，EGF)、白细胞介素IL-1、IL-6[17]等；雌激素腺苷酸环化酶激活剂、蛋白激酶C也可诱导产生VEGF；ras、raf、scr的突变或扩增可启动VEGF基因转录，上调其表达，最终促进新生血管生成。

3 VEGF在胰腺癌中的相关表达及临床意义

3.1 VEGF在胰腺癌中的表达和预后判断1993年Brown等[18]首次发现了VEGF-A的表达，VEGF-A是目前已知最强的促血管生长因子，内皮细胞专一性分裂素，血管新生的主要调节者。李文滨等[19]认为色素上皮衍生因子PEDF/VEGF比值可较好反映胰腺癌中的血管增生；它与胰腺癌患者的临床分期、淋巴结转移及远处转移相关，是胰腺癌重要的预后因子之一。李凯等[20]报道，胰腺癌患者血清KPS评分、VEGF-C值及CAl9-9值依次入选为无法切除的进展期胰腺癌患者预后影响因素。VEGF-C≤1 280 ng/L和VEGF-C>1 280 ng/L两组的平均生存时间分别为11.26个月与6.29个月，1年累积生存率分别为50.0%与5.9%。认为VEGF-C含量可判断无法切除进展期胰腺癌的预后。目前大多研究认为：VEGF水平对于胰腺癌生长转移及预后有重要影响，而MVD则是反映肿瘤血管生长程度的良好指标[21]；PEDF/VEGF比值、VEGF-C值均被认为是胰腺癌重要的预后影响因素。

3.2 VEGF在胰腺癌疗效评价中的意义目前，吉西他滨(Gemcitabine，GEM)作为临床上治疗胰腺癌的一线用药，为观察胰腺癌患者经GEM化疗后其血清VEGF水平的变化情况。王福生等[22]对22例胰腺癌患者采用GEM化疗，并采用ELISA法检测患者治疗前、后VEGF的表达水平，与健康体检者进行对照。分析化疗6个疗程后疗效与VEGF表达水平的关系。认为检测胰腺癌患者血清VEGF水平有助于对胰腺癌的诊断和GEM化疗效果的评价。王伟艺等[23]通过测定47例胰腺癌根治术切除标本中胰腺癌组织和自身胰腺正常组织中VEGF-C的表达，结果发现其在胰腺癌组织中表达明显增高，其表达与淋巴结转移有显著的相关性，因此认为VEGF-C可作为根治术后患者无病生存期的独立指标。此外，伽玛刀(立体定向放射治疗)是治疗胰腺癌一种新的手段，总有效率可达83.8%[24]。周国中等[25]研究了30例胰腺癌患者伽玛刀治疗前和治疗1个月后VEGF水平，认为伽玛刀治疗后胰腺癌患者血清VEGF水平下降，其下降幅度可作为评价疗效的指标。目前大多数研究认为：检测胰腺癌患者血清VEGF水平有助于GEM化疗效果的评价；VEGF-C可作为根治术后患者无病生存期的独立指标；VEGF下降幅度可作为评价伽玛刀治疗疗效的指标。

4 抗VEGF治疗在胰腺癌中的研究

目前已上市和处于临床试验阶段的VEGF及其受体抑制剂主要分为两类：(1)直接靶向作用VEGFR，如抗体及受体酪氨酸激酶抑制剂(Receptor tyrosine kinase inhibitors，RTKI)。(2)结合VEGF以阻断其与受体的相互作用，在蛋白质或核酸水平结合VEGF发挥抗血管生成作用。其中有已获得美国FDA批准用于临床抗肿瘤治疗的5种药物，包括贝伐单抗及4种小分子VEGFR-TKI(索拉非尼、舒尼替尼、帕唑帕尼和凡地他尼)。此外，核酸类药物和谷氨酸衍生物沙利度胺(Thalidomide)在胰腺癌的治疗中均具有良好的研发前景。

4.1 抗VEGF/VEGFR单克隆抗体Genentech开发的Bevacizumab(Avastin)是目前唯一可获得的抗VEGF单克隆抗体，能与VEGF-A特异性结合，通过抑制VEGF活性，抑制新生血管的形成，减少肿瘤的血供、氧供和其他营养物质的供给而抑制肿瘤的生长[26]。目前，Bevacizumab在胰腺癌治疗上的研究仍处于试验或研究试验阶段，还需要进一步的临床前药理研究。在晚期癌症的治疗中，抗人VEGFRl的单克隆抗体IMC-18F1，表现出良好的疗效和安全性，此外还有抗VEGFR2的Ramucirumab，二者目前均处于Ⅱ、Ⅲ期临床阶段[27-28]。

4.2 VEGF受体酪氨酸激酶抑制剂(RTKI)胰腺癌的生长、发展是复杂的多信号通路途径，单一靶点的药物疗效甚微，低选择性的激酶抑制剂逐渐显现出其研究价值。RTKI作为VEGFR-1、VEGFR-2以及VEGFR-3的共同抑制剂，通过阻断受体胞内酪氨酸激酶磷酸化，从而抑制VEGFR信号转导通路，具有较好的抗肿瘤活性，目前均处于Ⅱ和Ⅲ期临床试验阶段[29]。如索拉非尼、舒尼替尼、帕唑帕尼和凡地他尼等，此外，还有其他一些具有相似活性的RTKI：如阿西替尼、Cabozantinib等。

4.3 核酸类药物小干扰RNA(Small interference RNA，siRNA)为内源性非编码双链RNA片段，其长度为21～25 nt，通过多部分核酸酶(Multicomponent nuclease，RISC)降解和它同源的靶mRNA，抑制该基因在细胞内的翻译和表达。研究[30]证实了siRNA能有效抑制胰腺癌细胞VEGF的表达，并能在体外抑制人胰腺癌细胞株PANC-l细胞的生长。近来，Song等[31]通过将siRNA-VEGF和siRNA-survivin转染人胰腺癌细胞株PANC-1(Human pancreatic cancer cell，PANC-1)构建转染细胞系(Panc-1/survivin-shRNA and Panc-1/ VEGF-shRNA)。观察发现转染细胞系的VEGF与survivin表达明显下调，PANC-1细胞和人脐静脉内皮细胞(Human umbilical vein endothelial cell，HUVEC)凋亡显著增多，认为通过联合抑制Survivin和血管内皮生长因子可作为治疗胰腺癌的一个新方案。

4.4 沙利度胺(Thalidomide)Thalidomide是一种谷氨酸衍生物，可下调VEGF而抑制血管的生成，研究[32]发现用不同浓度沙利度胺干预人胰腺癌细胞株Patu-8988细胞，生长抑制率、G0/G1期细胞比例和细胞凋亡率均显著高于溶剂对照组(P＜0.05)，VEGF异构体VEGF121、VEGF165mRNA表达显著低于溶剂对照组(P＜0.05)，认为沙利度胺能直接抑制癌细胞增殖、诱导细胞周期G0/G1期阻滞和早期凋亡以及通过抑制VEGF转录而抑制肿瘤血管发生。

5 展望

胰腺癌是消化道肿瘤中恶性度高且预后最差的一种肿瘤，传统治疗方法如手术、化疗和放疗等手段已难以提高其临床疗效，未来的希望寄托在基础研究的突破。随着VEGF与胰腺癌关系的逐步深入研究，显现出VEGF在胰腺癌的诊断、预后判断和靶向治疗中的应用价值。VEGF途径抑制物已被验证是癌症治疗中一种新的重要的治疗手段。越来越多的VEGF/VEGR靶向药物正在进行临床前期和临床早期研究，希望将来可应用于临床切实提高胰腺癌的疗效。靶向药物将在胰腺癌治疗中产生广阔的应用前景，如何为患者选择合适的个体化治疗，如何联合多种靶向药物进行治疗将是今后新的研究方向。

[1]Jemal A,Murray T,Ward E,et al.Cancer statistics[J].CA Cancer J Clin,2005,55(1):10-30.

[2]Andren-Sandberg A,Neoptolemos JP.Resection for pancreatic cancer in the new millennium[J].Pancreatology,2002,2(5):431-439.

[3]张太平,赵玉沛.胰腺癌基因治疗的现状与展望[J].中华肝胆外科杂志,2007,13(3):148-151.

[4]Ferrara N,Henzel WJ.Pituitary follicular cells secrete a novel heparin-binding growth factor specific for vascular endothelial cells[J]. Biochem Biophys Res Commun,1989,161(2):851-858.

[5]Joukov V,Pajusola K,Kaipainen A,et al.A novel vascular endothelial growth factor,VEGF-C,is a ligand for the Flt4 and KDR receptor Tyrosine kinases[J].EMBO J,2003,15(2):290-298.

[6]Koch S,Tugues S,Li XJ,et a1.Signal transduction by vascu1ar endothelial growth factor receptors[J].Biochem J,2011,437(2): 169-183.

[7]Grunewald FS,Prota AE,Giese A,et al.Structure-function analysis of VEGF receptor activation and the role of coreceptors in angiogenic signaling[J].Biochim Biophys Acta(BBA)-Proteins&Proteomics,2010,1804(3):567-580.

[8]Jho D,Mehta D,Ahmmed G,et al.Angiopoietin-1 opposes VEGF-induced increase in endothelial permeability by inhibiting TRPC1-dependentCa2influx[J].CircRes,2005,96(12):1282-1290.

[9]Semenza GL.Defining the role of hypoxia inducible factor 1 in cancer biology and therapeutics[J].Oncogene,2010,29(5):625-634.

[10]Fasanaro P,D'alessandra Y,Di Stefano V,et a1.MicroRNA-210 modulates endothelial cell response to hypoxia and inhibits the receptor tyrosine kinase ligand Ephrin-A3[J].J Biol Chem,2008,283 (23):15878-15883.

[11]Pulkkinen K,Malm T,Turunen M,et a1.Hypoxia induces microRNA miR-210 in vitro and in vivo ephrin-A3 and neuronal pentraxin1 are potentially regulated by miR-210[J].FEBS Lett,2008,582 (16):2397-2401.

[12]Jung J E,Lee H G,Cho I H,et al.STAT3 is a potential modulator of HIF-1-mediated VEGF expression in human renal carcinoma cells [J].FASEB J,2005,19(10):1296-1298.

[13]Schmidt D,Textor B,Pein OT,et al.Critical role for NF-kappaB-induced JunB in VEGF regulation and tumor angiogenesis[J].EMBO J,2007,26(3):710-719.

[14]Grunewald M,Avraham I,Dor Y,et al.VEGF-induced adult neovascularization:recruitment,retention,and role of accessory cells[J]. Cancer Res,2006,66(16):7843-7848.

[15]Kilic N,Oliveira-Ferrer L,Neshat-Vahid S,et al.Lymphatic reprogramming of microvascular endothelial cells by CEA-related cell adhesion molecule-1 via interaction with VEGFR-3 and Prox1[J]. Blood,2007,110(13):4223-4233.

[16]Clifford RL,Deacon K,Knox AJ.Novel regulation of vascular endothelial growth factor-A(VEGF-A)by transforming growth factor (beta)1:requirement for Smads,(beta)-CATENIN,AND GSK3(beta)[J].J Biol Chem,2008,283(51):35337-35353.

[17]Ma J,Sawai H,Matsuo Y,et al.Interleukin-1alpha enhances angiogenesis and is associated with liver metastatic potential in human gastric cancer cell lines[J].J Surg Res,2008,148(2):197-204.

[18]Brown LF,Berse B,Jackman RW,et al.Expression of vascular permeability factor(vascular endothelial growth factor)and its receptors in adenocarcinomas of the gastrointestinal tract[J].Cancer Res, 1993,53(19):4727-4735.

[19]李文滨,彭耀荣,林浩铭,等.血管内皮生长相关因子在胰腺癌组织中的表达[J].中华实验外科杂志,2010,6(27):766-768.

[20]李凯,李明杰,郑直,等.无法切除的进展期胰腺癌血清VEGF-C蛋白含量与预后的关系[J].实用肿瘤杂志,2010,25(4): 419-421.

[21]Hattori Y,Gabata T,Matsui O,et al.Enhancement patterns of pancreatic adenocarcinoma on conventional dynamic multi-detector row CT:Correlation with angiogenesis and fibrosis[J].World J Gastroenterol,2009,15(25):3114-3121.

[22]王福生,张家敏,毛根军,等.吉西他滨对胰腺癌血管内皮生长因子的影响[J].浙江医学,2012,34(12):1017-1018.

[23]王伟艺,唐文皓,袁祖荣,等.血管内皮生长因子C与胰腺癌根治术后复发的相关性研究[J].中华肝胆外科杂志,2011,17(6): 479-483.

[24]张丽萍,聂青,康静波,等.伽玛刀治疗晚期胰腺癌的临床研究[J].中国现代医学杂志,2005,15(5):723-725.

[25]周国中,吕礁,施云星,等.血管内皮生长因子评价伽玛刀治疗胰腺癌的疗效[J].中华胰腺病杂志,2008,8(2):78-80.

[26]Gordon MS,Margolin K,Talpaz M,et al.Phase I safety and pharmacokinetic study of recombinant human anti-vascular endothelial growth factor in patients with advanced cancer[J].J Clin Oncol2001,19(3):843-850.

[27]Spratlin J.Ramucirumab(IMC-1121B):Monoclonal antibody inhibition of vascular endothelial growth factor receptor-2[J].Current Oncology Reports,2011,13(2):97-102.

[28]Schwartz JD,Rowinsky EK,Youssoufian H,et a1.Vascular endothelial growth factor receptor-1 in human cancer:concise review and rationale for development of IMC-18F1(Human antibody targeting vascular endothelial growth factor receptor-1)[J].Cancer, 2010,116(S4):1027-1032.

[29]Berz D,Wanebo H.Targeting the growth factors and angiogenesis pathways：small molecules in solid tumors[J].J Surg Oncol,2011, 103(6):574-86.

[30]李善平,刘海威,程乐,等.VEGF SiRNA抑制人胰腺癌PANC-1细胞体外生长的研究[J].中国普外基础与临床杂志,2011,18(6): 651-654.

[31]Song J,Cao L,Li Y.RNA interference-mediated inhibition of survivin and VEGF in pancreatic cancer cells in vitro[J].Mol Med Rep,2013,7(5):1651-1655.

[32]徐晓晶,熊光苏,李恩灵,等.沙利度胺对人胰腺癌细胞细胞动力学和VEGF表达的影响[J].胃肠病学,2012,17(7):417-421.

Research progress of vascular endothelial growth factor in pancreatic carcinoma.

YANG Xiao-qiu,TAN Shun.

Department of Pathology,Affiliated Haikou Hospital of Xiangya School of Medicine,Central South University,Haikou 570208,Hainan,CHINA

In the growth and metastasis process of pancreatic carcinoma,angiogenesis is a vital step which makes the tumor have the ability of metastasis from a small nodule.Vascular endothelial growth factor(VEGF)is viewed as a crucial driving factor and the major regulator in the process of angiogenesis.With the deepening research of the mechanism of VEGF pathway,studies on VEGF and pancreatic cancer have become a focusing topic.Therefore,the relationship between VEGF and pancreatic carcinoma is reviewed in this article.Then,we summarized the recent findings from the following aspects:the characteristics of VEGF(including the structure and function,modulating factors and regulation mechanism),the clinical significance of VEGF and anti-VEGF therapy in pancreatic carcinoma.

Vascular endothelial growth factor(VEGF);Pancreatic carcinoma;Anti-VEGF therapy

R735.9

A

1003—6350（2014）08—1157—04

10.3969/j.issn.1003-6350.2014.08.0448

2013-10-13)

杨小秋。E-mail：smallwp@126.com