内皮抑素抗肿瘤机制研究进展

王莹+姜媛媛+王冰+李国军

摘 要： 内皮抑素是目前发现活性的最强的内源性抗血管生成因子，对血管发生具有明显的抑制作用。其结构表面有一由11个精氨酸残基组成的碱性区域，为肝素结合位点，这解释了内皮抑素对肝素的高亲和力特性可能是通过该区域与血管生成因子竞争结合肝素，起到抑制血管生成作用。本文主要针对内皮抑素抗肿瘤机制进行综述。

关键词： 内皮抑素；基质金属蛋白酶；裸鼠

1997年Reilly等从体外培养的鼠血管内皮瘤（EOMA）细胞培养液中提取出相对分子质量为20000～22000的蛋白质，该蛋白可抑制内皮细胞生长，进而抑制新血管的生长，并被命名为内皮抑素，分子量为20kd，为胶原18分子羧基末端部分，共184个氨基酸[1]。進一步晶体结构分析发现：内皮抑素结构表面有一由11个精氨酸残基组成的碱性区域，为肝素结合位点，这解释了内皮抑素对肝素的高亲和力特性可能是通过该区域与血管生成因子竞争结合肝素，起到抑制血管生成作用。

1内皮抑素抑制血管发生的机制

内皮抑素能够直接作用于血管内皮细胞，使内皮细胞的增殖受阻于G1期，减少内皮细胞在S期的比率，引起细胞周期停滞，而对非血管内皮细胞系细胞、平滑肌细胞等则无增殖抑制作用[2]。其作用机制至少有以下几点：

1.1促进内皮细胞凋亡

其可能的机制为：

1）增加了内皮细胞内蛋白酶-3的活性，使细胞核内DNA发生降解。

2）抑制抗凋亡蛋白Bcl-2和Bcl-XL表达。

3）与原肌凝蛋白发生作用，破坏微丝的完整性而抑制内皮细胞运动。

1.2抑制内皮细胞迁移

1）内皮抑素具有很强的肝素亲合性，内皮抑素与VEGF的受体KDR相互作用，阻断VEGF的信号转导。大量研究表明，VEGF是诱导新生血管形成的重要因子，内皮抑素可与VEGF受体KDR/Flk-1直接相互作用，下调KDR/Flk-1表达，使VEGF与其受体结合减少，抑制VEGF介导ERK、p38MAPK和p125FAK酪氨酸磷酸化，从而抑制VEGF诱导的新血管形成。

2）可溶性内皮抑素可抑制内皮细胞的整合素依赖性功能，内皮抑素作用于内皮细胞表面上的整合素α5β1和跨膜锚定蛋白Caveolin-1，启动细胞内依赖酪氨酸磷酸化的信号传导，导致Caveolin-1相关的Src家族酪氨酸激酶的激活和肌动蛋白张力纤维的减少，阻断整合素与细胞外基质的结合黏附，导致内皮细胞黏附和迁移的改变，破坏细胞间的粘附作用而抑制内皮细胞迁移。

3）基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase， MMP）参与细胞外基质蛋白的降解，在细胞的迁移过程中起重要作用，内皮抑素能与MMP前体蛋白结合形成稳定复合体，阻断MMP的激活和催化活性，减少细胞外基质蛋白水解，从而抑制内皮细胞的迁移。

4）内皮抑素还可与原肌球蛋白结合，破坏微丝结构的完整性，使细胞运动功能丧失，抑制细胞迁移，还可通过P53等途径抑制肿瘤生长。内皮抑素可竞争结合细胞膜上和细胞外基质中的许多物质，所以打乱了细胞间及细胞与基质间正常的粘附作用，使内皮细胞不能正常生长，血管不能形成。

2 内皮抑素的抗肿瘤活性研究

内皮抑素的分子结构揭示是一个高度折叠的分子构象，而内皮抑素N末端的无规卷曲结构提示：它的功能活性区可能最小化在N端的这几十个氨基酸中。为了探索内皮抑素的活性区，将内皮抑素分为几个区域分别进行研究。选取人内皮抑素的8个肽段对注入人肿瘤细胞系BxPC-3严重联合免疫缺陷（SCID）小鼠进行抗肿瘤活性研究，同时研究鼠内皮抑素对鼠路易氏肺癌（LLC）的生长抑制作用，结果表明内皮抑素的活性区位于N末端的27个氨基酸 [3]。

2.1 裸鼠抗肿瘤实验

目前内皮抑素的抗肿瘤活性已被大量实验证实。利用裸鼠建立Lewis肺癌、T241纤维肉瘤、EOMA血管内皮细胞瘤、B16F10黑色素细胞瘤的模型，应用大肠杆菌表达系统生成的重组鼠内皮抑素局部注射治疗肿瘤，每天20mg/kg，结果完全抑制了肿瘤的生长，病理组织照片证实肿瘤血管数目明显减少，肿瘤细胞大量坏死凋亡。有学者用内皮抑素治疗小鼠B16F10黑色素细胞瘤，肿瘤消退便停止治疗，待肿瘤恢复至原大小时，再用内皮抑素原先剂量治疗，发现仍然可以抑制肿瘤生长。此试验第一次证明了内皮抑素不引起肿瘤耐药性且没有任何毒副作用。体外将endostatin cDNA 转染鼠K1735黑色素瘤细胞，建立动物模型25天后，转染后的肿瘤细胞形成的肿瘤比未转染的对照组肿瘤细胞形成的肿瘤体积小20%，且有效抑制了病灶的转移，该实验证明了在肿瘤细胞中转染内皮抑素基因，能有效地抑制肿瘤的生长和转移[4]。Yamanaka R[5]用塞姆利基森林病毒载体内皮抑素基因治疗脑恶性肿瘤，证实内皮抑素可以减少肿瘤血管数量，增加肿瘤细胞凋亡而发挥抗肿瘤作用，抑制肿瘤生长，防止肿瘤转移。

2.2 内皮抑素与放、化疗结合

除此之外，内皮抑素与放疗、化疗等传统肿瘤治疗模式结合，可以达到更有效的抗肿瘤作用。有学者联合使用内皮抑素和CTX治疗B淋巴细胞淋巴瘤裸鼠模型，分别于第三、五、七天经腹腔给于CTX 75mg/kg，肿瘤缩小，于第十五至十九天经皮下分别给于内皮抑素50ug/d和PBS，结果肿瘤比对照组明显缩小。学者们利用裸鼠建立人结肠癌肝转移模型，分别自腹腔注射5-氟尿嘧啶（I组）、内皮抑素（Ⅱ组）、以及5-氟尿嘧啶与内皮抑素二药联合（III组）治疗肝转移，以注射生理盐水为对照组。结果表明对照组及Ⅰ组肝转移明显高于Ⅱ组和III组。5-氟尿嘧啶与内皮抑素二药联合治疗能够明显抑制肝转移的发生。Hanna NN[6]等用内皮抑素和放疗结合，联合使用比单独使用效果显著。

通过大量动物模型的试验性治疗，发现内皮抑素有明显的抗肿瘤效应，而且不产生耐药性，未发现明显毒副作用。

参考文献

[1]谢文垚， 姜达， 杨志勇，等. 重组人血管内皮抑制素治疗恶性肿瘤的研究进展[J]. 国际肿瘤学杂志， 2016， 43（5）：360-363.

[2]Hanai J， Gloy J， Karumanchi SA， et a1. Endostatin is a potential inhibitor of Wnt signaling[J]. J Cell Biol， 2002， 158（3）：529-539.

[3]周建美， 鲁琪， 沈喻. 分子靶向治疗药物治疗老年非小细胞肺癌临床研究进展[J]. 现代实用医学， 2016， 28（2）：279-280.

[4]张娜， 王文彤， 陶遵威. 非小细胞肺癌分子靶向治疗的最新研究进展[J]. 天津药学， 2015， 27（1）：44-46.

[5]Yamanaka R， Tanaka R. Gene therapy of brain tumor with endostatin[J]. Drugs Today（Barc）. 2004， 40（11）：931-934.

[6]Hanna NN， Seetharam S， Mauceri HJ， et al. Antitumor interaction of short-course endostatin and ionizing radiation[J]. Cancer J， 2000， 6（5）：287-293.endprint