抗肿瘤血管生成治疗进展和放化疗联用策略

　　作者：郑高云综述，吴 旭审校 作者单位：510515 广州，南方医科大学附属南方医院胸心外科

　　【关键词】 肿瘤血管生成;肿瘤血管生成抑制剂;放疗;化疗

　　大量研究表明，传统肿瘤治疗多直接针对肿瘤细胞而存在很多缺陷，如容易产生肿瘤耐药性、药物不易进入肿瘤细胞内部等。1971年哈佛大学Folkman教授[1]提出实体肿瘤的生长和转移依赖于新生血管生成的观点后，国内外研究者做了大量深入研究，并取得了较大进展，使抑制或破坏肿瘤血管生成，切断肿瘤营养来源而“饿死”肿瘤成为了一种新的有效疗法。本文就抗肿瘤血管生成机制、治疗进展以及联合放疗、化疗的效果作一综述。

　　1 抗肿瘤血管生成原理

　　1.1 肿瘤血管生成

　　血管生成 (angiogenesis)是指在业已存在的血管床基础上，内皮细胞分化生成新的血管组织，藉以向远离现存血管系统的新生组织提供血液供应。在新生血管未生成时，肿瘤生长所需的氧和营养物质是通过组织弥散作用获得的。当肿瘤体积超过2mm3或肿瘤细胞数量达到107后，弥散作用已不能满足肿瘤生长的需要[1]。肿瘤中心区的缺氧引起了缺氧诱导因子1(HIF1)上调，启动转录血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)，在其他生长因子的协同下，促使新血管生成。该过程是肿瘤演进中关键的一步，称为“血管生成开关”[2]。

　　1.2 肿瘤血管生成的调控机制

　　血管生成促进因子主要包括VEGF、碱性纤维母细胞生长因子(bFGF)、胰岛素样生长因子Ⅰ(IGFⅠ)、肿瘤坏死因子α(TNFα)、转化生长因子β(TGFβ)和血小板源性内皮细胞生长因子(PDECGF)等。前3种因子的受体均分布在血管内皮细胞，具有促进血管内皮细胞分裂、趋化和迁移，提高血管通透性和促进新生血管形成的作用。TNFα可降解细胞外基质，上调VEGF和bFGF的局部含量[1]。TGFβ可诱导TNF和纤维蛋白酶原激活抑制剂产生。PDECGF可促进血管内皮细胞有丝分裂，促进血管腔形成。

　　血管生成抑制因子主要包括血管抑素(angiostatin)、内皮抑素(endostatin)、细胞静息相关蛋白(restin)等。血管抑素为纤溶酶原的片段，可抑制血管内皮细胞迁移，诱导内皮细胞凋亡。内皮抑素为ⅩⅧ型胶原蛋白羧基末端的片段，可抑制血管内皮细胞增殖，选择性诱导细胞凋亡[3]。细胞静息相关蛋白为ⅩⅤ型胶原蛋白α1链羧基末端的片段，可抑制血管内皮细胞迁移，但对细胞增殖无作用。

　　肿瘤血管生成的基因调节研究较多的是p53 基因。p53蛋白可刺激抑制血管生成的基因 Smad4 等的表达，从而抑制血管生成。p53 基因突变导致血管生成，肿瘤生长加快，是肿瘤进入晚期的表现[4]。

　　2 抗肿瘤血管生成研究概况

　　肿瘤血管生成是一个复杂的多步骤过程，阻断其中的任一步骤都可抑制血管生成，目前主要治疗策略有以下几种：

　　2.1 直接抑制内皮细胞增殖和(或)促进其凋亡

　　血管抑素(angiostatin)和内皮抑素(endostatin)分别是纤溶酶原和胶原X的酶切片段，是迄今发现的作用最强的直接抗血管生成制剂，它们特异性作用于内皮细胞,抑制内皮细胞增生和迁移，诱导其凋亡，显著抑制肿瘤的生长与转移[5]，是理想的肿瘤休眠疗法药物，且研究证实内皮抑素和血管抑素联合应用具有倍增效果[6]，不过其具体机制尚不完全清楚。此外，如CombrestastatinA4prodrug(CA4p)可诱导增殖的内皮细胞凋亡，主要用于治疗乳腺癌、细胞肉瘤等，疗效明显，已进入Ⅰ期临床研究阶段[7]。

　　2.2 抑制细胞外基质的降解

　　基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)能降解细胞外基质及基底膜，引起内皮细胞的迁移，释放或活化血管生成因子，对肿瘤的生长、血管生成、浸润和转移均有重要意义。组织金属蛋白酶抑制剂(tissue inhibitor of metallo proteinases，TIMPs)可以与MMPs的锌离子活性基团结合而抑制其活性，从而抑制细胞外基质的降解和基底膜的破坏，最终抑制肿瘤血管生成[8]。目前，已知的天然TIMP有Neovastat(Ⅲ期临床试验)，人工合成的有AG3340和CGS27023A等,均处于临床试验阶段。

　　2.3 阻断内皮细胞特异性整合素

　　内皮细胞表面的某些整合素，如ανβ3和ανβ5等可与细胞外基质结合，促进内皮细胞的迁移和新生毛细血管管腔的形成。因此，通过阻断内皮细胞特异性整合素亦可达到抗肿瘤血管生成的作用。属于此类的药物如arresten、canstatin及tumstatin等。

　　2.4 封闭促血管生成因子及其受体

　　血管生成因子如VEGF、bFGF和PDGF等能促进肿瘤新生血管的生成，该生物学效应是由其相应受体介导实现的，故通过封闭这些血管生成因子及其受体可达到抗肿瘤血管生成的目的。如抗血管生成剂ZD1839、ZD6474、OSI774、CI1033、PKI1666和IMC225分别抑制促血管生成因子VEGF、bFGF和TGFα的活性及肿瘤细胞EGF受体酪氨酸激酶的活性[9];PTK787、SU6668和SU11248则作用于VEGF受体，而PTK787和SU11248还可作用于PDGF受体;Herceptin可以抑制VEGF、上调thrombospondin1的表达并抑制HER2/neu受体酪氨酸激酶的活性;Avastin为重组人源化的VEGF抗体，现已被美国FDA批准为第一个用于临床抑制血管生成治疗的药物，其作用机制是通过抑制VEGF的生成，进而抑制内皮细胞的分裂增殖而实现的。

　　2.5 抗肿瘤血管生成基因治疗

　　所谓抗肿瘤血管生成基因治疗就是向肿瘤或靶细胞周围组织导入血管生成调节因子基因，通过改变肿瘤血管诱导因子和抑制因子之间的平衡来达到治疗肿瘤的目的。目前，抗肿瘤血管生成基因治疗主要通过3个途径来进行：(1)下调促血管形成因子的表达;(2)诱导血管新生抑制因子生成;(3)干扰细胞间信号传递。

　　2.6 RNA干扰

　　RNA干扰(RNAinterference,RNAi)是一种新的抑制血管生成的方法，它是把设计的靶向VEGF的RNAi序列装入DNA质粒中，将其转染到血管内皮细胞中，最终通过降低内皮细胞VEGF的表达而达到抗血管生成的目的。

　　2.7 其他抗肿瘤血管生成治疗

　　IL12除了有直接抗肿瘤作用外，亦可通过抗肿瘤血管生成而发挥抗肿瘤作用。血小板因子4能抑制血管内皮细胞的增殖和迁移，瘤内注射血小板因子4对鼠肿瘤及人移植瘤均有抑制作用。

　　3 抗肿瘤血管生成治疗的临床疗效

　　迄今，已有30余种抗血管生成药物在抗肿瘤实验研究中取得了良好效果，并已陆续走向临床，其初步结果是肯定的，但疗效并不像动物实验中那么理想。目前，研究者们将其与传统疗法相结合已显示了良好的治疗作用[10]。近3年内美国FDA已批准了3个肿瘤血管生成抑制剂类药物(Avastin、Sunitinib malate、Sorafenib)上市。

　　研究结果证实，联用Avastin(贝伐单抗)能提高结直肠癌的一线、二线化疗方案的疗效，同时与作用机制不同的其他分子靶向制剂联用，可以进一步提高疗效。Hurwitz等[11]进行了一项随机Ⅲ期临床研究：900例病人随机分为两组，IFL+贝伐单抗组与IFL+安慰剂组，两组有效率分别为45%和35%，有效持续时间10.4月和7.1月，无进展生存期10.6月和6.2月，中位生存期分别为20.3月和15.6月。不良反应Ⅲ～Ⅳ度的出血分别为3.1%和2.5%，血栓栓塞分别为19.3%和16.1%，Ⅲ度蛋白尿均为0.8%，Ⅲ度高血压分别为10.9%和2.3%。显示贝伐单抗联合IFL化疗方案用于一线治疗晚期结直肠癌能延长总生存率和无瘤生存率，提高客观有效率和缓解时间。正是由于这一研究，2004年2月26日美国FDA正式批准贝伐单抗上市，用于一线治疗晚期结直肠癌。

　　Sorafenib(Nexavar)为2005年12月经美国食品药品局(FDA)批准治疗晚期肾癌的一线药物。Escudier等[12]报道Sorafenib二线治疗转移性肾癌的Ⅲ期随机多中心双盲安慰剂对照研究即TARGET研究，共纳入903例患者，Sorafenib治疗组(一日2次，每次400mg)451例，安慰剂对照组452例。结果治疗组的中位疾病无进展生存期平均为24周，显著高于安慰剂组的12周(P<0.00001，相对危险度为0.44，95%置信区间为0.35～0.55)。中途安慰剂组有216例患者因出现肿瘤进展而揭盲转入治疗组，治疗组中位生存期平均为19.3月，安慰剂组在转入治疗组前为14.3月，在约50%患者转入治疗组后，该组中位生存期平均15.9月，总体生存期延长1.6月。同时，76%服用Sorafenib的患者肿瘤体积有所缩小，而安慰剂对照组只有25%。Ⅲ期临床研究显示，sorafenib能明显延长转移性肾癌患者的疾病无进展生存期。

　　SU011248(Sunitinib)最先于2006 年1 月由美国FDA 批准在美国上市。Ⅲ期临床试验结果证实[13], Sunitinib能延缓已经对伊马替尼(Imatinib,Gleevec)治疗产生耐药(或不能耐受) 的胃肠道间质肿瘤的发展,显著降低患者的死亡率。它对于产生耐药性肾细胞癌的患者,也有很高的应答率,能够有效地延缓肿瘤的发展。与使用干扰素2α的治疗相比,给晚期或转移性肾细胞癌(MRCC)患者使用Sunitinib,病情不恶化患者的存活时间由5 月增加到11月。口服Sunitinib可能会出现乏力、虚弱、恶心、消化不良、腹泻或口腔黏膜炎、中性粒细胞减少、血小板减少以及皮炎、皮肤脱色或毛发褪色等轻中度不良反应,患者能够很好地耐受。

　　随着对抗肿瘤血管生成的深入研究，普遍认为抗肿瘤新生血管药物与传统抗癌药物比较有以下几方面的优势：(1) 内皮细胞生物遗传形状比较稳，突变率较低，不易产生耐药性;(2)血管内皮细胞能直接与血液中的药物接触，而药物到达肿瘤细胞则需穿越组织膜，这就对药物的理化性质提出了更多的要求;(3)由于为数众多的肿瘤细胞是由少量毛细血管提供营养的，因此药物只需作用于这些少量血管内皮细胞就能引起肿瘤组织因缺血而坏死;(4)肿瘤组织血管内皮细胞与正常的血管内皮细胞生物学形状不同，这就为我们研究选择性作用于肿瘤血管内皮细胞的药物提供了可能。另外，由于创伤愈合的机制与肿瘤新生血管的形成机制不同，因此目前试验没有发现抗血管生成药物对创伤愈合有不利影响[14]。

　　4 抗血管生成治疗与放、化疗联用

　　4.1 抗血管生成治疗与化疗联用

　　4.1.1 联用原理

　　联用后一方面可利用化疗药物杀伤肿瘤细胞;另一方面利用抗血管生成药物抑制肿瘤血管生成。此外，肿瘤细胞易对化疗药物产生耐药性，但内皮细胞对抗血管生成药物未见产生耐药性，因此对于即使已对化疗药物产生耐药性的肿瘤，抗血管生成药物仍有效，可起到补救性治疗的作用。

　　4.1.2 联用的临床试验研究

　　如前所述，Hurwitz等[11]公布的IFL+贝伐单抗治疗首治的813例结直肠癌患者的Ⅲ期临床试验中，联合治疗可显著延长患者的生存时间，其患者中位生存期为20.3月，而只化疗的中位生存期为15.6月，且近期患者疾病相关症状均消失，毒副反应主要为联合应用的化疗药物CPT11的轻度反应[15]。另一项针对晚期转移性非小细胞肺癌患者Ⅱ期临床试验结果显示，在标准卡铂/紫杉醇化疗方案的基础上加用Avastin之后的疾病进展时间要明显长于单用化疗方案的患者,两者分别为32.1周和18.4周[15]。而在2005年1月27～29日召开的美国第二届胃肠道癌症研讨会上，科研人员公布的Avastin与奥沙利铂方案联用治疗结直肠癌的Ⅲ期临床试验中，初步结果亦显示联用可提高肿瘤缓解率，显著延长患者中位生存期。另据文献报道，Herceptin与细胞毒性化疗药物如长春瑞滨、健择、希罗达、紫杉醇等联合治疗乳腺癌，均有明确疗效，且疗效优于单用Herceptin或单用化疗[16]。

　　4.2 抗血管生成治疗与放疗联用

　　4.2.1 联用原理

　　血管生成抑制剂与放疗的协同作用有：(1)增强肿瘤放射敏感性。影响肿瘤放射敏感性的重要因素是乏氧细胞的存在。Jain[17]提出抗血管生成在抑制新生血管形成的同时具有改建肿瘤紊乱的血管网作用，从而改善局部血液循环、降低肿瘤间质压、提高局部氧分压，增强肿瘤的放射敏感性;(2)增强对内皮细胞的杀伤。可通过抑制内皮细胞增殖、削弱内皮细胞的保护机制两方面与放射治疗发挥杀伤血管内皮细胞的协同作用，引起肿瘤细胞凋亡[18]。

　　4.2.2 联用的试验研究

　　抗血管生成与包括放射治疗在内的细胞毒性疗法联用的思想最早是由Teicher等[19]试验证实。TNP470是一种合成的烟曲霉素样物质，具有强大的抗血管生成活性，Teicher等研究发现，在改善氧供的情况下，TNP470与放射治疗联用可更好地增强抗瘤效果，还可减少达到相同抗肿瘤效应所需的放射治疗的剂量。Gorski等[20]联合VEGF抗体及放射治疗处理小鼠同种移植的Lewis肺癌和三种异种移植的人类肿瘤。所用的VEGF抗体剂量单用并不能引起肿瘤生长的迟滞，但与放疗联用后在四种肿瘤治疗中都明显增强了放射治疗的疗效。如Lewis肿瘤倍增时间由单独放疗的310～510 天延长至联用后的718～1016天;对U87成胶质细胞瘤单纯放疗18天后，肿瘤体积比对照组缩小了68.8%，联用组则缩小了83.4%。Geng等[21]以可溶性VEGFR2基因治疗与放疗联用，原本2Gy的剂量并不能使肿瘤的新生血管退化，但同样的剂量即使与单用并无治疗作用的小剂量VEGFR2联用，其抑制血管生成效应也近似于6Gy的照射剂量。Mauceri等[22]将angiostatin与放疗联用处理SQ20B肿瘤后发现，肿瘤体积比对照组减小64%，而单用angiostatin只减小10%，单纯放疗组减小18%。Griscelli等[23]和Hanna等[24]的类似试验亦取得了抗瘤效果优于各自单用的结果。

　　5 结语

　　肿瘤可以视为由肿瘤细胞和血管内皮细胞构成的两室模型，他们是相互作用的。同时，抗肿瘤血管生成治疗与放疗或化疗联合可以同时靶向肿瘤细胞和肿瘤血管内皮细胞，具有协同抗肿瘤作用，应是今后肿瘤治疗的发展方向。但我们还需在联用不良反应的评价、联用方案设计、联用详细机制等问题上进一步展开研究。

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