婴幼儿血管瘤发病机制的研究进展

曾 勇，谢明峰，方 涛，刘海金，徐仙赟，刘 潜

(赣南医学院 1.2017级硕士研究生；2.第一附属医院；3.江西省脉管异常性疾病研究中心；4.基础医学院；5.心脑血管疾病防治教育部重点实验室，江西 赣州 341000)

婴幼儿血管瘤(Infantile hemangiomas，IH)是新生儿常见的血管源性肿瘤，多呈散发，其患病率较高，约为3%～10%，男女比例为1∶2.9，白人发病率更高[1]。 早产、低体重儿、子痫和胎盘异常也是重要的危险因素[2-4]。婴幼儿血管瘤为良性肿瘤，可发生在全身任何部位，尤其好发于头面部及四肢等浅表部位，严重影响患者容貌。发生于特殊部位可导致呼吸阻塞、颅内出血等，严重危及患者生命[5]。近些年IH的治疗已取得喜人的进步，然而婴幼儿血管瘤的发病机制一直未明确，因此，不同学者对IH的起源与发病机制提出了不同的学说。

1 胎盘来源学说

NORTH等提出IH可能来自异位胎盘组织，因为IH和胎盘表达相同的表面标志物GLUT1、Lewis Y抗原、FcγR11和merosin，而这些蛋白质通常不在神经或胎盘来源以外的组织上表达[6]。BARNES等对胎盘和血管瘤进行转录组聚类分析，发现胎盘组织和IH内皮高度相似[7]。这些研究为血管瘤内皮细胞获得胎盘表型提供了理论支持。基于胎盘来源学说及IH内皮细胞克隆性质，IH内皮细胞可能起源于胎盘血管的栓塞前体内皮细胞，栓塞的胎盘前体内皮细胞可通过胎儿循环中的右向左分流到达胎儿组织，它们像是颗“种子”在发育的胎儿中寻找到适合的“土壤”后开始生长。SEIDMANN等认为IH源自于早期妊娠中胎盘血管生成区域的CD15+祖细胞，因为它们表现出CD15、CD31和CD34的共表达，而大多数胚胎血管为CD31+/CD34+/CD15-的免疫表型[8]。但两项研究均发现IH内皮细胞为胎儿来源而非母体来源[9-10]，众所周知，胎盘内皮细胞既有母体来源又有胎儿来源，针对这一点，胎盘来源学说很难解释为何在IH组织中仅发现胎儿来源内皮细胞。因此，胎盘来源学说仍存在很大的争议。

2 缺氧应激学说

研究发现胎盘缺氧与IH之间存在相关性，临床观察发现IH前体通常由扁平的缺血斑块组成，这意味着IH早期病变可能是缺氧[11]。同样，IH的危险因素(例如先兆子痫和前置胎盘、已知极低出生体重与胎盘功能不全等)也表明IH发生时处于缺氧状态[12]。有证据表明，在胎儿血管生成自我调控功能未完全发育之前中断妊娠，可以产生与婴儿血管瘤相似的未成熟内皮细胞[3,6]。它们共同的机制可能是将低氧应激作为触发信号，通过HIF-α途径诱导血管生成因子(如VEGF)的过度表达，导致胎儿皮肤中天然存在的或募集的干细胞(表达CD133)增殖并分化为未成熟的内皮细胞(表达CD31)，还有周细胞(表达SMA)、树突细胞(表达FX IIIa)和具有脂肪形成潜能的间充质细胞[13]。此外，研究发现CD14+单核细胞用血管生成生长因子处理可衍生出表达GLUT-1及FcγR11的IH样内皮细胞，低氧强烈诱导GLUT-1 mRNA，蛋白质和活性水平增加，并在恢复常氧后仍保持升高状态[14]。以上证据说明缺氧作为始动因素在促进IH发生发展中的重要性，并且很好的解释了IH在解除缺氧后仍处于异常增殖的状态。然而BOYE等发现从IH组织中分离的内皮细胞是呈克隆性生长，这表明血管瘤内皮细胞可能源于同一内皮前体细胞[15]。缺氧应激学说无法解释IH内皮细胞克隆性生长的这一事实。

3 血管生成与血管发生学说

血管生成(Angiogenesis)是指通过发芽或套叠方式从先前存在的血管中生长出新的毛细血管。IH一直被认为是血管生成疾病，因为IH的定义特征是早期的急剧生长和发展为混乱的血管团，细胞因子调节途径的突变和缺陷是血管瘤血管生成异常的原因[16]。如bFGF和VEGF-A等促血管生成信号通路的异常都支持这一概念[17-18]，促血管生成和抗血管生成平衡紊乱导致IH的发病机理[19]。但IH的生长和退化与其他血管瘤和血管畸形完全不同，后者不会消退，可在儿童或成人时期的任何时间发生，而IH是血管瘤内皮异常增殖为特征，可自发性消退。

血管发生(Vasculogenesis)定义为内皮前体细胞或成血管细胞分化为内皮细胞并从头形成原始血管网络。从IH中已经分离出了能够使新生血管形成的多能祖细胞，IH的发生更类似于血管发生的过程，即从祖细胞重新形成血管[20]。这个概念与IH中长期存在的未成熟细胞和幼稚血管一致[21]，未成熟的细胞可能来自病变内的干/祖细胞[22]。研究发现血管瘤干细胞中VEGF-A高水平表达，血管瘤干细胞以自分泌方式产生VEGF-A通过ERK1/2通路介导内皮细胞的分化与增殖[23]，而皮质类固醇可能通过大幅下调血管瘤干细胞分泌的VEGF-A来治疗IH[24]。此外血管瘤干细胞可以分化成血管周细胞，研究发现NOTCH3是血管瘤干细胞向周细胞分化和成熟的关键调节剂，但血管瘤干细胞衍生的周细胞功能异常，表现为收缩能力和PDGFRβ活性的降低[25]，而普萘洛尔可能通过靶向于婴儿血管瘤来源的周细胞的收缩来治疗IH[26]。总之，血管瘤干细胞衍生的内皮细胞和周细胞的异常，将允许血管生成但阻碍了血管成熟。这一系列证据表明IH长期以来被认为是病理性血管生成模型，也可能代表了病理性血管发生。但血管发生学说仍然存在一些未解之谜，如血管瘤干细胞的性质和来源是什么？

4 干细胞失调学说与干细胞致畸学说

血管瘤干细胞的发现对IH发病起源学说产生了重大影响。KHAN等首次从增殖期IH中分离出具有原始间充质细胞特性的CD133+血管瘤内皮细胞，它具有自我更新和多谱系分化的能力，在小鼠成瘤模型中，CD133+血管瘤内皮细胞可在在7～14天内形成GLUT1+(IH的特异性标记物)血管，荧光标记追踪到CD133+阳性血管瘤内皮细胞可分化为内皮细胞、脂肪细胞和周细胞[27]，因此CD133+血管瘤内皮细胞被公认为血管瘤干细胞，是IH形成的初始细胞。然而CD133+血管瘤干细胞是非常罕见的，在增殖期IH中仅有0.1%～1%，如此稀少的细胞仅靠其自身增殖分化而实现IH的迅速生长显然是不科学的。研究发现血管瘤干细胞为多能干细胞，其表达Nanog、Myc、Oct-4和AML1等多能转录因子[28]。此外，HUANG等发现IH中GLUT-1阳性内皮细胞表达兼性干细胞的特性，GLUT-1阳性内皮细胞虽然表现出内皮细胞的表型和功能特征，但当将其从肿瘤环境中移除并作为纯化群体置于培养物中时，它们表现出克隆细胞样特性和多谱系分化能力[28]，因此GLUT-1阳性内皮细胞被认为是血管瘤迅速发展的重要细胞群。这一理论在病理学方面同样得到了验证：在增殖早期阶段，许多内皮细胞表达GLUT-1；在增殖中期，大多数血管内皮细胞和分散的内皮细胞表达GLUT-1；在增殖后期，GLUT-1的表达迅速下降；而在消退期，所有血管瘤样本均未表达GLUT-1[29]。CD133+血管瘤干细胞可分化GLUT-1阳性兼性干细胞，这说明血管瘤由各种不同分化等级的细胞组成，而血管瘤干细胞具有较强的细胞干性。

针对血管瘤干细胞的性质与起源，不同学者也提出了一些独特的见解。HARBI等认为小儿血管瘤起源于一个失调但尚未完全转化的多能干细胞，而血管瘤干细胞失调可能是在胚胎发育的早期阶段由于某些因素形成分化停滞的多能干细胞[30]。在胚胎发育过程中，发育环境的异常经常导致疾病的发生，具体而言，暴露于环境因子可能通过多种机制干扰正常生理状态并导致IH多能干细胞的发育停滞[31]。结果引起内皮细胞分化的延迟，并导致不适时和无序的血管增生。HARBI等认为血管瘤干细胞可能是由致畸机制引起的[32]。未成熟的多能干细胞由于暴露于致畸因素(包括化学药品、重金属、病原体和电离辐射)中通过改变早期基因编程影响正常的胎儿发育、引起畸形和诱导肿瘤发生。但是没有任何研究表明各致畸因素与IH的发生相关，因此该学说缺乏有力的证据。

MONG等发现在血管瘤干细胞中Lin28b/let-7途径的失调，表现为Lin28b的表达升高[33]，有趣的是，Lin28b作为胚胎干细胞系的标志物，仅在胚胎干细胞及早期胚胎发育过程中高表达，在分化过程中胚胎干细胞的表达不断下降，而在成体祖细胞中不表达[34-36]，目前对哺乳动物发育过程中调节Lin28b表达的转录因子知之甚少。值得注意的是，O2的瞬态浓度变化可调节MYc的活性，而MYc是LIN28/let-7的调节因子，并且有证据表明低O2张力会损害多能干细胞的靶向分化[37]。这表明血管瘤干细胞很大可能起源于胚胎发育时期不完全分化的内皮祖细胞，而缺氧可能是干细胞失调的始动因素[32,38]。总之，目前认为失调干细胞学说可解释IH的发生，但缺乏有力的证据，最终导致和维持这种异常内皮细胞增殖缺陷的病因和异常内皮祖细胞的来源仍然未知。

肿瘤干细胞理论在肿瘤研究领域中得到广泛认可。近年来在乳腺癌、肺癌、肠癌等多种恶性肿瘤中均分离出了肿瘤干细胞[39-41]，然而在良性肿瘤中发现干细胞却是罕见的。肿瘤干细胞理论认为，肿瘤干细胞是正常组织干细胞发生突变而产生的具有干细胞特征的细胞群，其具有自我更新、无限增殖、多潜能分化和体内成瘤等特征[42]，然而在以往的研究中并未发现血管瘤的潜在突变基因。最新研究认为儿童肿瘤的一个突出特征是表观遗传失调，而在多种成人癌症的特征为多基因组事件，表现为基因表达的广泛失调[43]。许多儿童肿瘤均起源于特定发育时间窗的干细胞或祖细胞[44-46]。但目前的理论研究仍无法证明血管瘤干细胞的失调是否源于干细胞本身的变异，还是由于外部因素的表观调控。

5 问题与展望

尽管近些年来，IH的诊治方面取得了喜人的突出，但其发病机制的研究仍无较大的突破，IH的各种起源学说均有其各自的局限性，仅能说明部分问题，IH的发病机制仍有很多尚待解决的问题。目前IH发病机制的研究似乎进入了一个瓶颈期，其原因是多方面的，合适的动物研究模型的缺乏就是一个重要的限制因素。IH发生可能是胚胎发育时期血管发育异常所致，因此有必要加深在胚胎血管发育方面的研究与模型构建。目前已经发现各种因素会增加患IH的风险，包括性别、早产和其他产前并发症等因素，并且它们与IH的相关性不断加深，因此有必要进行更多的研究来评估各种环境因素对IH发病机制的影响。

此外，血管瘤干细胞的发现为婴儿血管瘤的细胞和分子基础研究提供了更多的机会，从婴儿血管瘤中已经分离出的多能祖细胞能够形成新生血管，这表明婴儿血管瘤可能代表病理性血管发生，可作为病理性血管发生研究的模型，为解读人类血管发育的机制提供独特的机会。