HIF-1α、VEGF及HIF-1α/VEGF轴在子宫内膜癌中的表达研究进展

周俭珊 综述，叶 红 审校

（三峡大学第一临床医学院，湖北 宜昌 443000）

HIF-1α、VEGF及HIF-1α/VEGF轴在子宫内膜癌中的表达研究进展

周俭珊 综述，叶 红 审校

（三峡大学第一临床医学院，湖北 宜昌 443000）

缺氧诱导因子-1(Hypoxia inducible factor-1，HIF-1)、血管内皮生长因子(VEGF)参与大多数恶性肿瘤的局部侵润和远处转移，它们目前已经成为了肿瘤预防和治疗的新靶点之一。子宫内膜癌作为较典型的乏氧型实体肿瘤，HIF-1和VEGF在其发生和进展中起着至关重要的作用。越来越多的实验研究表明，处于缺氧状态下的肿瘤组织中HIF-1α能够在基因水平上直接调控VEGF的表达，从而诱导新生血管的形成，肿瘤细胞能够利用新生血管的血供对抗由于肿瘤细胞快速的增殖所导致的低氧状态，这一过程不断循环，HIF-1α/VEGF轴在此过程中发挥了重要作用，使得肿瘤组织能够得以持续不断生长，侵袭和转移。本文综述了HIF-1和VEGF，及HIF-1α/VEGF轴在子宫内膜癌中的表达及研究进展，可能对子宫内膜癌的早期诊断，临床治疗及预后评价有重要意义。

子宫内膜癌；HIF-1α/VEGF轴；缺氧诱导因子-1；血管内皮生长因子

子宫内膜癌(Endometrial adenocarcinoma)作为较典型的乏氧型实体肿瘤，瘤体在发生、进展和转移的过程中为了适应缺氧的微环境，一方面必须增强对低氧环境的耐受性，另一方面则需要通过增加新生血管的数量来最大限度的满足瘤体对营养物质的需求。子宫内膜癌在发生局部浸润和远处转移的过程中，明确子宫肌层受累的深度以及盆腔和全身淋巴结的转移情况，对患者手术或/和后续的治疗和远期治疗效果的评估有重大意义。缺氧诱导因子-1α(Hypoxia inducible factor，HIF-1α)和血管内皮生长因子(Vascular endothelial growth factor，VEGF)在肿瘤的进展和转移等一系列病理过程中发挥了至关重要的作用。HIF-1α可以在基因表达的水平上能够直接的调控促进血管生成的细胞因子如VEGF的表达，通过诱导血管的生成，增强肿瘤细胞对缺氧微环境的适应性，使得肿瘤组织的侵袭性和对放疗、化疗的耐受性增加，肿瘤得以进一步地侵袭，迁徙和远处的播散[1]。因而，研究HIF-1α、VEGF及HIF-1α/VEGF轴在子宫内膜癌组织中的表达和功能，讨论其对子宫内膜肿瘤疾病的发展的影响，并探讨其对内膜癌治疗和预后的意义。

1 HIF-1α和VEGF的生物学特征和功能

HIF-1是由Zemenza和Wang于1992年发现的由α和β两种亚基组成的异源二聚体转录因子[2]。近年来发现缺氧诱导因子-1(Hypoxia inducible factor-1，HIF-1)是一种广泛的存在于人体内的转录调节因子，它介导了细胞对缺氧微环境的适应性反应[2]。控制着血管生成的基因、葡萄糖转运的基因等众多调控基因的表达都受到HIF-1的调节[3]。HIF-1作为由α、β亚基构成的二聚体，属于BHLH-PAS家族成员，其中β亚基在细胞内存在稳定的表达，α亚基对氧敏感，在HIF-1功能调节的方面起着主要作用[4]。在缺氧的条件下，HIF-1α可以与β亚基(HIF-1β)及其靶基因相结合，进而发挥其生物学活性。目前的研究资料已经确认：HIF1的靶基因主要包括血管内皮生长因子(VEGF)的编码基因、一氧化氮耦合酶(NOS)的编码基因、葡萄糖载体蛋白1(GLUT1)和糖酵解酶的编码基因等[5]。

Go Spodarwia等于1989年发现了一种能够促进血管内皮生长的细胞因子，并命名为血管内皮生长因子(VEGF)[1]。VEGF作为重要的促进血管生长的细胞因子，在生理性及病理性的血管再生过程中都起着关键性的作用。Arcondéguy等[6]也证实了在生理性情况下正常的人体组织细胞中都可以检测到VEGF和VEGF mRNA较低水平的表达，且仅能够维持正常的血管密度和维系整体正常的渗透功能。VEGF是以旁分泌的方式选择性地作用于血管内皮细胞，不仅促进了内皮细胞的增殖而且诱导组织血管的生成。目前已经得到证实，在许多恶性肿瘤的组织中均能够检测到高表达的VEGF，VEGF与其受体相结合后，能够诱发肿瘤组织中血管的生成；持续而广泛地形成的新生血管可以为快速生长的肿瘤细胞提供所需要的营养物质，为肿瘤的进一步的发展提供了必要的条件[7]。

2 肿瘤中HIF-1α/VEGF轴，HIF-1α和VEGF的表达

目前普遍认为，肿瘤血管的新生、瘤组织周围细胞外基质的降解及肿瘤细胞粘附能力的减弱或丧失与迁徙是恶性肿瘤侵袭三个关键的因素，而且三者互相依赖互相促进，从而有利于恶性肿瘤的浸润及远处的转移。其中瘤周血管的生长是肿瘤侵袭过程的第一步,也是肿瘤进展中关键性的机制之一。与此相关的因子很多，其中HIF-1α/VEGF轴在肿瘤血管新生的病理生理过程中最具有代表性。在肿瘤的进展中，肿瘤细胞快速地增殖常常导致肿瘤组织的内部处于缺氧的状态，使得转录调节因子HIF-1生成明显增加，诱导肿瘤细胞内的VEGF呈高表达，可促进肿瘤组织的内部或瘤周血管的生长，然后肿瘤细胞利用新生血管的血供对抗由于肿瘤细胞快速的增殖所导致的低氧状态，这一过程不断地循环，导致了肿瘤组织不断地生长并侵袭周围正常的组织结构，新生的肿瘤血管同时也为肿瘤细胞的远处转移提供了便捷的途径，在上述过程中HIF-1α/VEGF轴发挥了极其重要的作用[8]。目前发现，在肺、乳腺、胃、胰腺、结肠、肾脏、前列腺、卵巢、皮肤等癌组织中均过表达；在肿瘤坏死明显区域及浸润的边缘，HIF-1α的表达水平显著增高，而在肿瘤邻近的正常组织则表达水平极低[9]。正常组织细胞中的HIF-1α蛋白表达水平很低，主要是因为表达的HIF-1α蛋白通过泛素化和蛋白水解酶的方式被迅速降解掉。在肿瘤细胞及正常组织细胞中HIF-1α转录水平没有明显差别，而快速生长肿瘤细胞中的低氧状态可以抑制HIF-1α蛋白的降解，使其在肿瘤细胞内的水平迅速升高[10]。Liu等[11]对19例颅咽管瘤患者采用聚合酶链式反应来检测HIF-1αmRNA和VEGF mRNA的表达，发现其在瘤组织中的表达水平显著上调，其中复发性咽管瘤与未复发的咽管瘤组织中HIF-1α分别为3.09、0.75(P=0.001)，VEGF分别为1.07、0.32(P=0.000)，并证实VEGF的表达与HIF-1α显著相关(r=0.836，P=0.000)。越来越多的实验研究结果表明：肿瘤的某些生物学行为与肿瘤组织中普遍呈高表达状态的HIF-1α和VEGF具有密不可分的关系[12]。

现代的观点认为肿瘤的生长有两个显著不同的阶段，即从乏血管的缓慢生长期转变为富血管的快速增殖期，新生的肿瘤血管能够使肿瘤获得足够的营养物质从而完成富血管的增殖期的切换。肿瘤血管形成以后，肿瘤灶在局部得以快速播散，增强了其远处转移能力。因此，血管的形成在肿瘤的发生、侵袭及转移过程中发挥着重大作用，抑制其形成已成为肿瘤治疗的富有前景的新策略。

3 宫内膜癌中HIF-1α和VEGF的表达及HIF-1α/VEGF轴

子宫内膜癌是常见于围绝经期和绝经后妇女的、发生于子宫内膜上皮组织中的乏氧型肿瘤。处于缺氧环境下的子宫内膜癌细胞，形成新生的血管体系是其适应缺氧的重要机制之一。VEGF是刺激肿瘤血管生长的最关键的细胞生长因子[13]。子宫内膜癌在形成新的肿瘤血管的过程中VEGF的表达增加发挥着至关重要的作用，然而VEGF的大量表达依赖于HIF-1的直接调控[14]。Wang等[15]报道采用免疫组化的研究方法检测子宫内膜癌组织中VEGF-A、VEGFR-3及微血管计数等发现，VEGF-A与瘤体中的微血管密度显著相关，提示VEGF可促进子宫内膜癌中血管体系的形成，但其表达对子宫内膜癌预后的评价意义有限。Molitoris等[16]研究表明，在高浓度(20%)氧环境下培养的子宫内膜癌细胞中缺乏HIF-1α，很少或几乎没有VEGF的表达。为防止癌细胞中HIF-1α降解，用氯化钴对子宫内膜癌细胞处理4 h，而后可以检测到HIF-1α和VEGF mRNA的表达量均有明显增加，证实了在子宫内膜癌细胞中VEGF的表达过程中HIF-1α起着关键性的作用。Feng等[17]应用免疫组织化学方法分别对124例子宫内膜癌样内膜，28例非典型增生子宫内膜和35例正常子宫内膜组织样本进行细胞核中的HIF-1α检验，阳性率分别为63.5%、35.7%、25.7%，HIF-1α表达在正常子宫内膜与子宫内膜癌组织中的差异有统计学意义。不难发现HIF-1α/VEGF轴在子宫内膜肿瘤的进展中也发挥着十分显著的作用。

4 子宫内膜癌中HIF-1α和VEGF与临床病理特征的关系

血管的新生在肿瘤的病理发展过程中起着至关重要的作用。由于VEGF的持续作用，在子宫内膜癌的进展中可生成大量的新生血管，而新生的血管不仅能给肿瘤组织提供生长所必要的养分，带走大量的新陈代谢产物，而且为肿瘤经血液发生远处转移提供了便捷的路径。HIF-1作为诱导子宫内膜癌新生血管的主要调控因子，可在基因水平上直接调控VEGF的表达。HIF-1α和VEGF与子宫内膜癌的早期淋巴转移事件也有密切的关系。临床病理分析已经证实，淋巴管网的形成及淋巴管转移是大多数实体性肿瘤播散的早期事件，VEGF可诱导肿瘤淋巴管形成，是肿瘤细胞经由淋巴道转移的重要原因[18]。在子宫内膜癌组织中，分化程度越低、分期越晚的病理组织中HIF-1α的阳性表达率越高，且与VEGF表达呈正相关，提示HIF-1α通过调控靶基因VEGF，促进血管形成，为子宫内膜癌的发展提供了关键的基础条件。Kuiper等[12]在研究子宫内膜癌中抗坏血酸对HIF-1α的活性及肿瘤病理的影响中发现，与正常内膜组织相比子宫内膜癌中HIF-1α的水平显著增高，而且用ELISA分析发现VEGF表达水平随肿瘤组织的级别增加而增高。同时也证实，与不伴淋巴和(或)血道转移相比伴淋巴和(或)血道转移的子宫内膜癌组织中HIF-1α水平也显著增高。由此提示，HIF-1α和 VEGF可作为预测子宫内膜肿瘤恶性程度的重要标志之一。

5 HIF-1α和VEGF与子宫内膜癌预后的关系

近年有研究发现HIF-1α不仅是肿瘤血管生长而且是肿瘤耐药性的关键调控点之一。HIF-1α调控着VEGF、EGFR及Survivin等多种特殊蛋白的表达，而这些蛋白可促使瘤细胞对治疗敏感性的明显降低；长期接受放、化疗的瘤体组织内HIF-1α呈高表达，而HIF-1α自身也可直接导致肿瘤对放、化疗耐受性明显增强。Feng等[17]应用免疫组织化学方法对124例子宫内膜癌患者进行研究发现，在子宫内膜癌FIGOⅢ期与FIGOⅡ期和Ⅰ期相比，HIF-1α的表达水平更高，并且这种表达差异具有统计学意义；除此之外还发现，同一临床分期中肿瘤肌层浸润深度、淋巴结及远处转移明确的患者中更高的HIF-1α高表达与复发的风险显著相关(分别P=0.006、0.012)，从而推测其有利于建立对子宫内膜癌患者更准确的预后评估。HIF-1α活性增高会导致瘤细胞对放射治疗的耐受性增加，而且因放疗诱发的瘤血管也会减弱治疗效果。Marampon等[19]报道肿瘤缺血区域内HIF-1α表达参与调控了肿瘤生长、转移、瘤血管生长，而且发现HIF-1α也调控治疗耐药相关基因的表达，增高的HIF-1α的表达水平会对抗化疗和放疗治疗效果。HIF-1在肿瘤细胞中的活性会因为放射线治疗而迅速地增高，在放疗期间通过对移植瘤瘤细胞中HIF-1活性的抑制，可以明显抑制肿瘤的血管生长速度，从而可达到强有力的抑制肿瘤移植物的长期生长的目的。Hsu等[20]认为肿瘤细胞的增殖和转移主要是依赖于血管/血管生成。快速扩增的肿瘤细胞会导致肿瘤组织内部环境缺氧，故会引起有利于瘤细胞生存的因素上调，如HIF-1α和VEGF等，会引起更多的瘤血管生长、瘤细胞增殖及瘤组织辐射耐受性增强；并报道称靶向对抗肿瘤血管和肿瘤新血管的形成可以有效调节肿瘤的微环境，提高肿瘤组织中的血流和氧供，增强了肿瘤对放射治疗的敏感性。

6 展 望

作为在人体许多正常组织中表达水平极低的VEGF，在大多数恶性肿瘤组织中均呈高表达，提示VEGF在肿瘤的病理生理进展中起着非常重要的作用。有理由跟据以上的研究推断：HIF-1α和VEGF可在子宫内膜病变由良性到恶性转变的过程中，以及子宫内膜癌的进展中扮演着关键角色。研究发现，普遍存在于哺乳动物的细胞内的HIF-1α在人体正常的子宫内膜组织中也有极低水平的表达，而且作为HIF-1α最重要靶基因的VEGF基因在多种实体恶性肿瘤组织中均呈高表达状态，可见HIF-1α/VEGF轴参与了子宫内膜癌发生、浸润及转移的过程，并且HIF-1α/ VEGF轴表达的状态与子宫内膜肿瘤的恶性程度密切相关。准确地检测子宫内膜组织中HIF-1α和VEGF的表达水平有利于早期发现诊断子宫内膜癌，并且可能对其临床分期及分级提供了有价值的参考依据。随着对其更进一步的研究，HIF-1α、VEGF及HIF-1α/VEGF轴必将在子宫内膜癌新的肿瘤标志物及早期诊断、治疗方面发挥更大作用。

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1003—6350（2015）16—2413—04

2014-12-16)

10.3969/j.issn.1003-6350.2014.16.0870

叶 红。E-mail：yehong998@126.com