抗血管生成疗法在肝纤维化肝硬化和肝细胞癌中的应用进展*

辜群利，李晖，陈婧

(1.成都中医药大学附属医院中心实验室，成都 610072；2.成都中医药大学临床医学院，成都 610072)

生理条件下，血管生成是一个高度有序、调控紧密的过程，促血管生成因子与抗血管生成因子相互平衡；然而，病理条件下，当平衡倾向于促血管生成，即出现病理性血管生成。缺氧和持续性炎症刺激病理性血管生成，病理性血管生成是癌症和各种缺血性和炎症性疾病的基本特征，也是肝纤维化、肝硬化或肝细胞癌发生、发展过程中最重要的病理因素之一[1-3]。本文旨在探讨肝纤维化向肝硬化、肝细胞癌进展过程中，病理性血管生成的特点及差异，并进一步比较抗血管生成疗法在这三个阶段中的应用。

1 肝纤维化、肝硬化和肝细胞癌中病理性血管生成的特点及形成过程

持续性炎症导致肝窦内皮细胞(liver sinusoidal endothelial cells，LSECs)毛细血管化，阻碍氧从窦腔向肝细胞扩散，血管通透性增加，趋化因子分泌增多，巨噬细胞、单核细胞、血小板和肥大细胞等向炎症区域募集，从而刺激内皮细胞增殖和移行，新生血管生成，以改善肝组织缺氧[4-5]。然而，目前尚不清楚新生血管生成仅仅是一种维持体内平衡的机制，以确保充足的氧气供应，还是可进一步导致肝组织损伤的致病作用。

肝脏具有独特的血管供应系统，门静脉、下腔静脉与肝动脉相互作用，血管依次分支，直到汇合形成覆盖肝窦的血管网，肝组织血管生成的特点是从现有血管系统中形成分支，大多数新生血管起源于门静脉的小分支，倾向于在门静脉系统和肝静脉之间建立联系。使内皮细胞(endothelial cells，ECs)增殖和迁移是出芽式血管生成的基本条件，从现有血管中漏出的血浆蛋白与细胞外基质(extracellular matrix，ECM)作为ECs迁移的临时支架[6]；随后，基质金属蛋白酶、金属蛋白酶组织抑制因子1、尿激酶纤溶酶原激活剂以及纤溶酶原激活物抑制剂-1的活性增加，参与降解ECM，协助ECs迁移和扩散，在此过程中，一氧化氮(nitric oxide，NO)扩张血管，血管内皮细胞生长因子(VEGF)增加血管通透性，整合素αvβ3和αvβ5调节ECs和ECM的分离或附着，维持ECs与其相邻区域的联系。但是，如果生长因子、细胞因子和基质金属蛋白酶过度表达，ECM成分发生改变，Ⅰ型纤维性胶原替代Ⅳ型生理性胶原，造成肝窦结构扭曲，LSECs窗孔丢失；纤维化组织的沉积导致肝内血流阻力增加，肝实质的氧气输送下降，肝细胞有效灌注减少，进一步加重肝组织缺氧；缺氧和毛细血管化的LSECs有助于肝星状细胞(hepatic stellate cells，HSCs)的激活，活化的HSCs多位于微小的未发育隔膜的边缘，而不是较大的桥隔，HSCs可通过产生VEGF、血管生成素1(angiopoietin 1，Ang-1)、血管内皮细胞生长因子受体2(VEGFR-2)和Tie-2促进新生血管生成。

当肝纤维化进展至肝硬化时，血管结构变得极不规则，仅有少数新生血管能与门静脉吻合，有的甚至出现盲端，微血管血栓形成，LSECs功能障碍，HSCs活化，被纤维组织包围的血管导致肝内阻力增高，导致门静脉高压(portal hypertension，PHT)逐渐形成，窦性PHT是肝硬化的一个重要特征。NO是正常肝血管张力和门静脉压力的重要调节因子，NO的产生随着流量的增加而增加，VEGF也上调NO水平；肝硬化时，LSECs对血流量增加的反应能力减弱，而NO的产生增加，这种紊乱导致肝硬化患者肝脏微循环血管舒张功能受损，这是引起肝窦性PHT的重要因素；病理性血管生成可加门静脉系统的血流量，从而增加门静脉压力。除肝内血管系统外，肠系膜血管系统也在PHT形成中发挥关键作用，内皮型一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase，eNOS)使NO产生过度增加，引起内脏动脉过度扩张，内脏流向肝脏的血量显著增加，即使随着门脉侧支循环的发展，门静脉压力仍然会因内脏流向肝脏的流量增加而增加。PHT导致内脏和全身动脉血管扩张，导致高动力循环综合征的发展，进而导致临床严重并发症，包括胃食管静脉曲张和静脉曲张出血、门体分流形成的肝性脑病、腹腔积液，肝肾综合征引起的肾衰竭[7]。

随着肝硬化逐渐消退，全身血流动力学趋于正常，但内脏血流量增加和肝外病理性血管生成持续存在[8-9]；侧支循环分流程度降低，但已经形成的血管结构仍保持不变。事实上，肝动脉高压的发生可能是肝细胞癌发生的一个因素，肝动脉和门静脉血流不平衡导致肝动脉血流增加，有利于肝结节的形成[10]。近年来，以慢性肝损伤、炎症和肝纤维化为特征的癌前微环境概念被提出，肝细胞癌与肝纤维化和肝硬化密切相关，肝细胞癌肿瘤微环境中的癌相关成纤维细胞(cancer-associated fibroblasts，CAFs)很可能来源于HSCs。CAFs在缺氧依赖性肿瘤新生血管形成中发挥重要作用[11-12]。

肝硬化进展至肝细胞癌，作为一种血管化良好的肿瘤，血管生成在肝细胞癌发生、侵袭和转移中发挥重要作用[13-14]，肝细胞癌血管生成的方式包括出芽、间质组织柱插入已有血管的管腔(套叠式)或来源于骨髓的内皮祖细胞直接形成肿瘤血管壁等；其特点为动脉形成增加，新生血管明显异常，出现血管迂曲，分支不规则，血管壁渗漏、窦状毛细血管增多，微血管密度增加，并形成功能性侧支动脉。

总之，持续性炎症和缺氧是血管生成的主要原因，新生血管的形成最初是为了改善肝组织缺氧，然而病理性新生血管不能缓解缺氧，导致一系列炎症因子、化学因子和促纤维化因子的产生，并向炎症区募集多种免疫细胞，在这种情况下，肝纤维化形成并逐渐发展为肝硬化或肝细胞癌。

2 抗血管生成疗法在肝纤维化、肝硬化和肝细胞癌中的应用

2.1酪氨酸激酶抑制药(tyrosine kinase inhibitors，TKIs) 受体酪氨酸激酶(receptor tyrosine kinases，RTKs)家族包括多种生长因子家族的受体，如VEGF、血小板衍生生长因子(platelet derived growth factor，PDGF)、成纤维细胞生长因子(fibroblast growth factor，FGF)和表皮生长因子(epidermal growth factor，EGF)。当配体与受体结合时，激活受体酪氨酸激酶结构域并上调下游信号系统。这些激酶在肝纤维化、肝硬化和肝细胞癌中上调，被认为是有吸引力的治疗靶点[15-17]。近年来，索拉非尼、仑伐替尼等几种TKIs已被批准用于治疗肝细胞癌，越来越多的证据表明，TKIs也可用于肝纤维化和肝硬化的治疗[18]。

索拉非尼是靶向VEGFR-1/2/3、PDGFR-β和c-Kit受体的TKI，2007年，索拉非尼被美国食品药品管理局(FDA)批准用于治疗晚期肝细胞癌，现在被公认为晚期肝细胞癌患者的标准治疗方法[19]。在SHARP试验中，索拉非尼使晚期肝细胞癌患者的中位总生存率(overall survival，OS)和进展时间延长了近3个月。索拉非尼抑制缺氧诱导的缺氧诱导因子1α(hypoxia inducible factor 1α，HIF-1α)蛋白合成，降低不同肝癌细胞系和异种移植小鼠VEGF的表达；通过阻断HIF-1α/VEGF通路，降低微血管密度(microvessel density，MVD)并抑制肿瘤血管形成[20-21]；此外，大量实验研究证实了索拉非尼的抗纤维化作用，在几乎所有肝纤维化动物模型中，包括四氯化碳、胆管结扎、二甲基亚硝胺、二乙基亚硝胺或正硫代乙酰胺，索拉非尼都显示出抗纤维化作用[22]。此外，索拉非尼可以通过抑制VEGF、VEGFR-2、PDGFR、PDGFR-β、Tie-2等来减少收缩性HSCs在LSECs周围的包裹，调节LSECs之间形成的连接复合体，减轻纤维化。索拉非尼还可降低门静脉压力，降低高动力内脏循环，阻碍门体循环，减轻肝硬化并发症[23]。索拉非尼与普萘洛尔抑制血管生成时可能具有协同作用。

仑伐替尼是靶向VEGFR1-3、FGFR1-4、PDGFRα、c-Kit和RET的TKI，全球III期试验(REFECT)的结果显示，在不可切除肝细胞癌患者的OS和改善无进展生存率(progression-free survival，PFS)、治疗进展时间(time to treatment progression，TTP)和客观有效率(objective response rate，ORR)方面，仑伐替尼并不劣于索拉非尼[24-25]。在肝细胞癌移植瘤模型中，尤其是在患者来源的异种移植模型中，呈现出比索拉非尼更强的抗血管生成作用[24，26-27]。目前，仑伐替尼治疗肝纤维化和肝硬化的研究还很有限。

瑞戈拉非尼(regorafenib)是另一种口服TKI，在一项随机、安慰药对照的III期RESORCE试验中，索拉非尼治疗后肝细胞癌进展患者可应用瑞戈拉非尼作为二线治疗，延长进展患者的生存期[28-31]。与索拉非尼比较，瑞戈拉非尼具有更强的抗肿瘤和抗血管生成作用，显著提高肝癌小鼠的存活率[32]。长期使用瑞戈拉非尼治疗可降低PHT，其机制很可能是减少血管生成，但并没有影响肝纤维化的进展或消退[33]。

卡波扎尼布(cabozantinib)是一种口服TKI，靶向VEGFRs、间充质上皮转化因子(mesenchymal-epithelial transition factor，MET)、AXL、RET、KIT和FLT3等多种受体酪氨酸激酶。根据III期CELESTIAL临床试验[34]的结果，卡波扎尼布作为一种新的二线和唯一治疗晚期肝癌的三线疗法，后来被FDA批准用于索拉非尼治疗后进展的肝细胞癌患者[34-37]，使用索拉非尼和卡波扎尼布作为二线疗法，持续抗血管生成能提高生存率[35]。高MET水平肝细胞癌患者对索拉非尼治疗有耐药性，卡波扎尼布可实现对VEGFR-2和MET的双重阻断，抑制肿瘤生长、转移、血管生成，对肝细胞癌具有显著的抗肿瘤活性。卡波扎尼布对肝纤维化和肝硬化的治疗尚无进一步研究。

阿西替尼(axitinib)是一种选择性VEGFR(1-3)抑制药，阿西替尼联合最佳支持治疗(best supportive care，BSC)显著延长了PFS和TTP，提高了临床受益率(higher clinical benefit rate，CBR)，但未能改善OS。一线药物索拉非尼治疗失败后，二线阿昔替尼在晚期肝细胞癌患者中表现出中度疗效[38]。

自从索拉非尼获得批准上市以来，新的候选药物TKIs，如舒尼替尼(sunitinib)、布里瓦尼(brivanib)、利尼法尼(linifanib)和蒂凡尼布(tivantinib)[39]都未能证明其作为索拉非尼的一线疗法的有效性。目前正在进行的多中心、随机、双盲、III期试验，评估包括多那非尼(dornafenib)或阿帕蒂尼(apatinib)等新的TKIs对晚期肝细胞癌患者的疗效和安全性[17]。

2.2单克隆抗体 VEGF与受体的结合在启动信号级联、血管生成、内皮细胞增殖和迁移以及增加血管通透性方面起着关键作用，阻断VEGF和受体的结合有望阻止新血管的形成，从而限制肿瘤营养物质的供应，最终导致肿瘤细胞死亡。抗VEGF或VEGFR的单克隆抗体，包括贝伐珠单抗(bevacizumab)和雷莫芦单抗(ramucirmab)已被批准用于肝细胞癌治疗，但尚未有更多依据证实对肝纤维化、肝硬化的疗效。

贝伐珠单抗是人源化抗VEGF单克隆抗体，通过中和VEGF，阻断其与VEGFR-1和VEGFR-2受体结合，有效阻断其信号转导，抑制VEGF诱导的血管生成、细胞增殖、存活、通透性、一氧化氮生成、迁移和组织因子生成。贝伐珠单抗可通过中和肝细胞产生的VEGF，阻断HSCs的激活，下调α-平滑肌肌动蛋白(α smooth muscle actin，α-SMA)和转化生长因子β1(transforming growth factor β1，TGF-β1)的表达，从而减轻肝纤维化，保护肝功能；贝伐珠单抗联合厄洛替尼(erlotinib)治疗晚期肝细胞癌，疗效并不优于索拉非尼[40]。在不能切除的肝细胞癌患者中，贝伐珠单抗和阿替唑单抗(atezolizumab)联合应用，通过对VEGF和程序性死亡配体1(programmed death ligand 1，PD-L1)的双重阻断，提高OS和PFS，疗效优于索拉非尼或阿替唑单抗，但在接受联合治疗的患者中，38%发生了严重的毒性反应[41-42]。抑制VEGF诱导的血管生成可以减少肿瘤缺氧，将免疫抑制环境转化为免疫支持环境，提高PD-L1抑制药的抗肿瘤效果[43]。长期给予贝伐珠单抗治疗会导致耐药性的发生，肿瘤衍生血管生成因子包括Ang、内皮生长因子(endothelial growth factor，EGF)、肝细胞生长因子(hepatocyte growth factor，HGF)和PDGF上调[44]。值得注意的是，贝伐珠单抗治疗会增加出血风险，需要进行充分的出血预防；此外，常规经动脉化疗栓塞术(conventional transarterial chemoembolization，cTACE)联合贝伐珠单抗治疗肝细胞癌患者，既不能提高OS，也不能改善放射肿瘤应答，而且还会出现致命的败血症和血管不良反应，因此贝伐珠单抗不能作为TACE的辅助治疗[45]。

雷莫芦单抗是一种重组人IgG1单克隆抗体，干扰VEGFR-2细胞外区域的高亲和力，阻断其配体VEGF-A、VEGF-C和VEGF-D的结合，在抑制肿瘤血管生成和肿瘤生长中发挥关键作用[16，35]。两项全球随机、双盲、安慰药对照的晚期肝癌III期研究(REACH试验和REACH-2试验)发现，对于先前接受索拉非尼治疗，且甲胎蛋白(AFP)浓度升高(≥400 ng·mL-1)的肝细胞癌患者，雷莫芦单抗可显著提高其OS[46-47]。根据REACH和REACH-2试验结果，雷莫芦单抗作为AFP浓度升高肝癌患者的二线治疗方案，于2019年5月10日获得FDA批准[48-51]。

2.3其他抗血管生成药物 曲班那尼(trebananib)阻断Ang-1和Ang-2与Tie-2受体的相互作用，但曲班那尼联合索拉非尼并不能进一步提高晚期肝细胞癌患者的生存率[52]。

塞来昔布是一种选择性环氧合酶-2(COX-2)抑制药，联合奥曲肽可通过抑制大鼠血管生成改善TAA诱导的肝纤维化和PHT[53]。

非选择性β受体阻断药可能对肝硬化血管生成有很强的抑制作用，第3代非选择性β受体阻断药卡维地洛被推荐用于降低PHT[54]。

雷帕霉素是一种免疫抑制药，可阻断门脉高压小鼠肠系膜组织的血管生成，减少肠系膜血流，部分原因是它的抗血管内皮生长因子活性及其对雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)信号通路的影响。大剂量雷帕霉素可通过下调mTOR/P70S6K、NF-κB和VEGF信号通路，减轻肝硬化大鼠缺氧，减少肺内分流，改善肝肺综合征[55]。

2.4抗血管生成中药或复方 中药具有抗血管生成等多靶点药理作用[56]，在抗肝纤维化、肝硬化和肝癌方面具有独特的优势。一贯煎通过抑制HIF-1α/VEGF信号通路，改善肝脏缺氧微环境，对四氯化碳(CCl4)诱导的肝硬化小鼠具有抗血管生成作用[57]。血府逐瘀汤、扶正化瘀汤、当归补血汤通过降低HIF-1α、VEGF、VEGFR-2或Ang1和TGF-β1的表达，减轻缺氧，改善氧化应激，保护肝窦内皮细胞功能，从而改善肝纤维化[58]。下瘀血汤通过降低MMP-2和MMP-9的活性，抑制HSCs的活化，破坏新生血管的完整性来抑制血管生成[59]。黄芪和温郁金能增加肝细胞癌的CD34，降低HIF-1α，促进肿瘤源性内皮细胞血管正常化[60]。

各种类型抗血管生成药物的概况见表1。

表1 抗血管生成药物Tab.1 Antiangiogenic drugs

续表1 抗血管生成药物Tab.1 Antiangiogenic drugs

3 结束语

新生血管在肝纤维化的发生和进展具有重要作用。阻断新生血管可减轻肝内血管扭曲，改善肝纤维化，防止肝硬化、肝细胞癌。如前所述，近年来抗血管生成治疗取得了一些成就，对VEGF/VEGFR、PDGFR或其他促血管生成因子的靶向治疗改善了肝纤维化，降低了PHT，减少了内脏血流量，抑制肿瘤血管形成或延长了OS。

然而，由于肝纤维化、肝硬化或肝细胞癌是多因素疾病，血管生成只是影响其发生和发展的因素之一，目前应用TKIs等抗血管生成疗法治疗肝纤维化、肝硬化和肝细胞癌的效果并不太理想；更深入地了解血管生成因子以及血管生成与其他方面的发病机制和转化之间的关系，可能是未来肝纤维化、肝硬化和肝细胞癌患者治疗进展的关键，包括抗血管生成在内的多靶点治疗可能是未来的发展方向。

此外，成功的抗血管生成治疗应避免由于正常生理血管生成过程的抑制而引起的不良反应，例如在修复受损组织或儿童血管生长过程中的应用。