血管生成素及其受体与恶性肿瘤微血管生成

钟宁　张慧卿

【中图分类号】R735 【文献标识码】C 【文章编号】2095-6851（2017）02-0-01

血管生成素（Angiopoietin，Angpt）是1985年由哈佛医学院Fett等首次基于促血管生长能力从人结肠癌细胞系HT-29细胞培养上清中分离纯化得到的一种血管生长因子[1]。主要是在胚胎、成人血管组织及成人血管生长变化活跃的器官中表达，同时也在肿瘤、创伤、炎症等多种病理状态下表达。Angpt家族主要有4个成员，分别是Ang-1、Ang-2、Ang-3、Ang-4，其中Ang-1、Ang-2 与血管生成关系最为密切。

1.血管生成素及其受体的结构特点

1.1 血管生成素1（Ang-1）：Ang-l基因定位于染色体8q22.3-23，分子量约为70kD，由498个氨基酸组成的同源六聚体构成。其氨基端螺旋-螺旋结构域呈四面体结构，由约180个氨基酸组成；羟基末端纤维蛋白原样结构域大约由200个氨基酸组成。螺旋-螺旋结构域和纤维蛋白原样结构域之间的连接肽是Ang-l与细胞外基质（ECM）连接的结构域。AnglmRNA有四种异构体，分子量分别为1.5kD，1.3kD，0.9kD，0.7kD，分别编码的氨基酸数目为498、367、285、154。Huang[2]等研究表明1.3kDAng-l和0.9kD的Ang-l是Ang-l作用的负性调节因子，有下调Ang-1的作用。Ang-1主要表达在胚胎期的间质细胞以及成人肌肉、前列腺、卵巢、子宫等富含血管的组织中，其表达受表皮生长因子（epidemicgrowthfactor，EGF）、转化生长因子（transforminggrowthfactor-β，TGF-β）等的调控[3]。

1.2 血管生成素2（Ang-2）：Ang-2基因定位于染色体8p23，长约496氨基端，约60%与Ang-1相同，分子结构也与Ang-1类似。主要区别在于螺旋-螺旋结构域与纤维蛋白原样结构域的交界处少了一个半胱氨酸。Ang-2主要表达于卵巢、子宫、胎盘等血管生成活跃的器官中[4]，血管内皮细胞上Ang-2可以通过抑制Ang-1活化程度，形成内分泌调节环路，来维持血管生长、退化的动态平衡，其表达受多种因子如VEGF、EGF、碱性成纤维生长因子（basicfibroblastgrowthfactor，bFGF）、肿瘤坏死因子-α（tumornecrosisfactor-α，TNF-α）等调节，缺氧可促进Ang-2表达，而Ang-1、TGF-β则下调其表达水平。

1.3 Tie受体血管生成素受体Tie属于酪氨酸激酶家族成员，可分为Tie-l和Tie-2两个亚型。Tie-1首先在人慢性骨髓细胞白血病K562细胞株中分离出，主要与毛细血管的液体交换和血管对血流动力学作用的应答有关，目前尚未发现和Tie-1结合的配体[5]，Tie-2是Ang的受体，主要表达在胚胎时期血管内皮细胞及成年动物的肺血管及卵泡、创口肉芽组织等血管生成活跃的血管内皮细胞，与Ang结合磷酸化后起作用。参与调节内皮细胞募集周围基质细胞的能力以及维持血管完整性。

2.血管生成素在血管生成中的作用

2.1 Ang-1在血管新生中的作用：Ang-l主要由血管旁支持细胞包括周细胞、血管平滑肌细胞和肿瘤细胞等合成，通过旁分泌作用，与附近在内皮细胞膜上的Tie-2受体特异性结合，引起其受体磷酸化，维系内皮细胞的存活及促进细胞间的稳定[6]。主要作用有①抗血管内皮细胞凋亡②内皮细胞趋化作用③降低血管的通透性④调控血管成熟，维持血管稳定[7，8]。

2.2 Ang-2在血管新生中的作用：Ang-2是Ang-1的天然的内源性拮抗剂。Ang-2的表達仅限于有活动性血管重塑的组织，主要在血管内皮细胞合成[9]，通过自分泌作用，与自身细胞膜上的Tie-2受体特异性结合，但不引起Tie-2受体自体磷酸化，从而抑制Tie-2受体信号转导，内皮细胞不能招募四周支持细胞，使血管处于一种不稳定状态。Ang-2可以通过以下方式影响血管结构和功能：①拮抗Ang-1的作用，破坏血管的稳定性②增加内皮细胞对VEGF的敏感性③促进细胞迁移能力④刺激内皮细胞生芽，形成索状血管结构⑤促进细胞通透性增加[9-12]。Ang-2对血管生成的影响与局部的微环境有关，当VEGF等促血管生成因子存在时，Ang-2竞争性抑制Ang-1引起的Tie-2受体磷酸化，促进新血管形成和血管重建[13]，当局部缺乏这些因子时Ang-2则通过抑制Ang-1诱导Tie-2受体磷酸化而导致内皮细胞凋亡和血管消退[9]。

3.血管生成素与恶性肿瘤血管新生

恶性肿瘤的发生发展、侵袭及转移必须依赖于血管新生，虽然目前手术、化疗和放疗已经取得了长足的进步，但患者的预后和5年生成率仍没有得到明显的改善。抗血管生成治疗以血管内皮细胞为靶向，并不像以往治疗直接作用于肿瘤细胞，从理论上说可以减少抗药性的出现[14]。血管生成素及其受体参与血管生成、血管结构的成熟、重塑的调控；而血管生成是原有血管基础上形成的毛细血管。恶性肿瘤的生成和扩散依赖于肿瘤组织中的血管生成。研究表明单独抑制Tie-2受体可抑制肿瘤的生长[15]。Popkov[16]等以腺病毒拮抗Tie-2细胞内抗体pAd-2SO3抗结肠癌肿瘤微血管生成，结果表明其对卡波氏肉瘤和结肠癌的抑瘤率分别是75%和63%。

血管生成素及其受体是从基因水平调控肿瘤血管新生，具有很多传统治疗方式所没有的优点，例如：基因治疗策略的靶向性更为明显，系统毒性更小；对周围正常组织的影响较小；具有遗传稳定性，不易产生耐药等。但是由于肿瘤的发生发展是一个复杂的生理、病理过程，因此该治疗方法仍面临着诸多挑战和不确定因素，不过随着肿瘤基因治疗的深入研究，人们对血管生成素等促血管因子将会有更深的认识，从而为攻克恶性肿瘤找到新的方法。

參考文献

[1] Fett JW，Strydom DJ，Lobb RR，et al.Isolation and characterization of angiogenin，an angiogenic protein from human carcinoma cells [J]. Biochemistry，1985，24（20）：5480-5486.

[2] Huang YQ，Li JJ，Karpatkin S.Identification of a family of alternatively spliced mRNA species of angiogenin-1[J].Blood，2000，95（6）：1993-1999.

[3] Davis S，Aldrich TH，Jones PH，et al. Isolation of angiogenin-1，a ligand for the tie2 receptor by secretion-trap expression cloning[J]. Cell，1996，87（7）：1161-1169.

[4] Krikun G，Schatz F，Finlay T，et al.Expression of angiopoietin-2 by human endometrial cells：regulation by hypoxia and inflammation [J].Biochem Biophys Res Commum，2000，275（1）：159-163.

[5]郑阳春，唐昱英，周总光.血管形成素一与微血管通透性[J]中国微循环杂志，2002，6（6）：37l-373.

[6] Kim KT，Choi HH，Steinmetz MO，et a1.Oligomerization and multimerization are critical for angiopoietin-1 to bind and phos-phorylate Tie2.J Biol Chem，2005，280（20）：20126—20131.

[7] Asahara T， Chen D， Takahashi T et al. Tie2 receptor ligands， angiopoietin-1 and angiopoietin-2， modulate VEGF-induced postnatal neovascularization. Circ Res 1998；83（3）：233-240.

[8] Thurston G， Rudge JS， Ioffe E et al. Angiopoietin-1 protects the adult vasculature against plasma leakage. Nat Med 2000；6（4）：460-463.

[9] Maisonpierre PC， Suri C， Jones PF et al. Angiopoietin-2， a natural antagonist for Tie2 that disrupts in vivo angiogenesis. Science 1997；277（5322）：55-60.

[10] Guo P， Imanishi Y， Cackowski FC et al. Up-regulation of angiopoietin-2， matrix metalloprotease-2， membrane type 1 metalloprotease， and laminin 5 gamma 2 correlates with the invasiveness of human glioma.