高倩倩 呂仁榮 徐廣琪 畢見(jiàn)海 霍然 肖虎

【提要】 腫瘤血管生成是腫瘤發(fā)生發(fā)展的重要過(guò)程，新生血管滿足腫瘤細(xì)胞的高營(yíng)養(yǎng)和高氧需求，是促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)所必需的條件。Ang/Tie2通路調(diào)節(jié)血管發(fā)育、血管生成和血管穩(wěn)態(tài)，尤其在腫瘤血管生成中發(fā)揮重要作用。Ang1可促進(jìn)血管穩(wěn)定，而Ang2在腫瘤中的高表達(dá)會(huì)影響血管的通透性并破壞血管穩(wěn)定性。針對(duì)Ang/Tie2通路的靶向藥物目前正在多個(gè)臨床試驗(yàn)中研發(fā)。本文對(duì)Ang/Tie2通路在腫瘤血管生成的作用進(jìn)行綜述。

腫瘤發(fā)生是個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，受多種因素影響，其中腫瘤內(nèi)血管生成是腫瘤生長(zhǎng)、維持和轉(zhuǎn)移的重要過(guò)程，腫瘤依靠血管以維持自身生存[1]。血管生成素(Angiopoietin，Ang)/Tie2通路在腫瘤血管生成、腫瘤炎癥和腫瘤轉(zhuǎn)移中起關(guān)鍵作用[2-3]，可以調(diào)節(jié)組織中的血管和淋巴管發(fā)育、血管通透性、血管生成重塑和腫瘤血管化[4]。近年來(lái)，Ang/Tie2通路的功能及其在腫瘤血管系統(tǒng)中的抑制作用引發(fā)關(guān)注[2，5]。本文回顧了目前對(duì)Ang/Tie2通路功能的理解及其在腫瘤靶向治療中的潛力，以期為機(jī)制研究提供依據(jù)，為臨床治療提供新思路。

1 Ang/Tie2通路的結(jié)構(gòu)及生物學(xué)功能

1.1 Ang

Ang是一類(lèi)大小約70 000 Da的糖蛋白家族，包括1個(gè)負(fù)責(zé)其多聚的氨基末端結(jié)構(gòu)域，1個(gè)二聚化的卷曲螺旋結(jié)構(gòu)域，以及1個(gè)含Tie2結(jié)合區(qū)的羧基末端纖維蛋白原樣結(jié)構(gòu)域[6]。Ang是Tie2的配體，主要作用于血管系統(tǒng)，以控制血管的發(fā)育和穩(wěn)定性[7]。Ang結(jié)合Tie2的第二免疫球蛋白基序，從而激活Tie1/Tie2異二聚體中的Tie2和Tie1[8-9]。Ang家族主要包括以下4個(gè)成員：Ang1、Ang2、Ang3和Ang4。目前的相關(guān)研究多聚焦于Ang1和Ang2，對(duì)Ang3和Ang4的了解較少[7，10-12]。

1.1.1 Ang1

Ang1是最早發(fā)現(xiàn)的血管生成素，是由血管周細(xì)胞和血管平滑肌細(xì)胞分泌的配體，是一種強(qiáng)大的Tie2激動(dòng)劑[13-15]。Ang1可誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞-內(nèi)皮細(xì)胞連接處、內(nèi)皮細(xì)胞-細(xì)胞外基質(zhì)接觸處形成Tie簇[16-17]。Ang1含有3個(gè)結(jié)構(gòu)域，即1個(gè)羧基末端纖維蛋白原樣結(jié)構(gòu)域(與Tie2受體結(jié)合)，1個(gè)中心卷曲螺旋結(jié)構(gòu)域(使這些纖維蛋白原樣結(jié)構(gòu)域寡聚)，以及1個(gè)短的氨基末端結(jié)構(gòu)域(將寡聚體超聚成不同大小的多聚體)[6，18]。Ang1可以誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞遷移、發(fā)芽、小管形成，通過(guò)促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞的穩(wěn)定和存活，以及抑制炎癥反應(yīng)，在維持血管穩(wěn)定性、體內(nèi)平衡方面發(fā)揮著重要作用[15，19-22]。

1.1.2 Ang2

Ang2是與血管生成相關(guān)的另一個(gè)主要因素，是第二個(gè)被發(fā)現(xiàn)的血管生成素家族成員[23]。Ang2主要由內(nèi)皮細(xì)胞生產(chǎn)，之后儲(chǔ)存在Weibel-Palade體內(nèi)，在炎癥、缺氧的刺激下可迅速釋放，并以自分泌的方式作用于內(nèi)皮細(xì)胞[24]。Ang2的蛋白結(jié)構(gòu)主要由氨基末端的卷曲螺旋結(jié)構(gòu)域和羧基末端的纖維蛋白原樣結(jié)構(gòu)域組成[23]。Ang1和Ang2具有相似的結(jié)構(gòu)，兩者對(duì)Tie2亦具有相似的結(jié)合力。最初認(rèn)為，Ang2是Ang1對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞的競(jìng)爭(zhēng)性拮抗劑，下調(diào)Tie2信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，可以解除血管內(nèi)皮細(xì)胞對(duì)Ang1的抑制作用[23，25]。此后的研究發(fā)現(xiàn)，Ang1是Tie2的純激動(dòng)劑，而Ang2是Tie2的弱激動(dòng)劑或拮抗劑，可以抑制Ang1/Tie2信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路[26-27]。也就是說(shuō)，當(dāng)Ang1不存在時(shí)，Ang2充當(dāng)弱激動(dòng)劑，而當(dāng)Ang1存在時(shí)，Ang2充當(dāng)劑量依賴(lài)性拮抗劑[26]。其對(duì)Tie2信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的影響結(jié)果取決于各種參數(shù)，如血管床類(lèi)型、Ang1的伴隨表達(dá)(或其他血管生成因子)[26，28]。與Ang1不同，Ang2會(huì)影響血管的通透性、破壞血管穩(wěn)定性以及造成血管重塑[29-30]。

1.1.3 Ang3和Ang4

Ang3和Ang4分別是在小鼠和人類(lèi)中發(fā)現(xiàn)的種間直系同源物[11]。Ang3和Ang4的氨基酸序列分析表明，與Ang1和Ang2一樣，Ang3和Ang4具有特征性的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，其氨基末端區(qū)域包含卷曲螺旋結(jié)構(gòu)域，而羧基末端區(qū)域包含纖維蛋白原樣結(jié)構(gòu)域[11，14，23]。研究表明，Ang3和Ang4都是Tie2受體信號(hào)的激動(dòng)劑，Ang3不作為人Tie2的激動(dòng)劑，而Ang4作為人Tie2的強(qiáng)激動(dòng)劑。相比之下，Ang3對(duì)小鼠Tie2是一種強(qiáng)激動(dòng)劑，而Ang4對(duì)小鼠Tie2起中等激動(dòng)劑的作用[31]。Ang3和Ang4的特征性較差，其確切功能仍有待闡明。

1.2 Tie2

關(guān)于Tie2的克隆最早于1992年所研究的血管內(nèi)膜的一個(gè)cDNA文庫(kù)中被報(bào)道[32]。Tie2是一種大小約140 000 Da的酪氨酸激酶受體，與免疫球蛋白和表皮生長(zhǎng)因子同源。Tie2除了在血管內(nèi)皮細(xì)胞中表達(dá)，在造血干細(xì)胞、單核細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞、肌肉衛(wèi)星細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞中也有表達(dá)[33-37]。Tie2有1個(gè)用于配體結(jié)合的獨(dú)特的胞外結(jié)構(gòu)域、1個(gè)單程跨膜結(jié)構(gòu)域、1個(gè)雙組分細(xì)胞質(zhì)蛋白酪氨酸激酶結(jié)構(gòu)域和1個(gè)羧基末端尾部[3]。Tie2作為Ang家族蛋白的受體起作用，在血管的發(fā)育和穩(wěn)定過(guò)程中發(fā)揮重要調(diào)節(jié)作用[30]。Tie2的過(guò)度表達(dá)已在許多疾病中被觀察到，包括銀屑病、肺動(dòng)脈高壓、嬰兒血管瘤等[38-40]。最近的研究發(fā)現(xiàn)，Tie2在卵巢癌模型中表現(xiàn)出可成為卵巢癌預(yù)后生物標(biāo)志物的潛在可能[41]。

1.3 Ang/Tie2通路的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制

Ang/Tie通路最初是作為內(nèi)皮細(xì)胞特定的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑而被發(fā)現(xiàn)的[42-43]。Tie2是Ang/Tie信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中主要的酪氨酸激酶受體。目前，Ang/Tie2信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路正被廣泛研究。

Ang/Tie2通路的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)是由Tie2被Ang1結(jié)合后自磷酸化啟動(dòng)的，激活的Tie2結(jié)合并激活其他幾個(gè)效應(yīng)器，包括酪氨酸激酶相關(guān)下游蛋白、內(nèi)皮型一氧化氮合酶、SH2結(jié)構(gòu)域磷酸酶、生長(zhǎng)因子受體結(jié)合蛋白2以及磷脂酰肌醇3-激酶的p85亞基等[44-45]。與Ang1不同，Ang2通常起到Ang1拮抗劑的作用，介導(dǎo)血管通透性的增加，為血管新生奠定基礎(chǔ)，但在某些情況下，亦可作為T(mén)ie2的弱激動(dòng)劑發(fā)揮作用[26]。

此外，Ang/Tie通路的信號(hào)傳導(dǎo)還與血管內(nèi)皮蛋白酪氨酸磷酸酶及整合素互相作用。血管內(nèi)皮蛋白酪氨酸磷酸酶可與Tie2的胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域相互作用，激活Tie2的去磷酸化，增加血管的通透性[16]。整合素可與Ang1、Ang2、Tie2共同調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)的相互作用，整合素也可作為非內(nèi)皮細(xì)胞或低水平表達(dá)Tie2的內(nèi)皮細(xì)胞的Ang受體[46-47]。

Ang/Tie2通路在調(diào)節(jié)血管發(fā)育、血管生成、血管穩(wěn)態(tài)和病理性炎癥反應(yīng)中起著至關(guān)重要的作用[30，48]。

2 Ang/Tie2通路在腫瘤血管生成中的作用

2.1 Ang1/Tie2通路與腫瘤血管生成

Ang1是一種強(qiáng)大的血管穩(wěn)定因子。Ang1/Tie2通路通過(guò)對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞-內(nèi)皮細(xì)胞連接和肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架的影響促進(jìn)血管穩(wěn)定性[49-50]。與Ang2相比，Ang1在腫瘤細(xì)胞中的異位過(guò)度表達(dá)可抑制小鼠腫瘤的生長(zhǎng)，這可能與Ang1誘導(dǎo)的腫瘤血管穩(wěn)定有關(guān)[51-52]。Jeansson等[53]發(fā)現(xiàn)，Ang1可以穩(wěn)定小鼠病理?yè)p傷后新形成的血管。重組Ang1蛋白或病毒轉(zhuǎn)基因小鼠及Ang1刺激培養(yǎng)的內(nèi)皮細(xì)胞可以抑制由多種炎癥細(xì)胞因子和生長(zhǎng)因子(如組胺、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子)引起的血管滲漏[54-55]。雖然Ang1在生理性血管重塑過(guò)程中具有血管生成和淋巴管生成活性，但Ang1似乎不促進(jìn)腫瘤血管生長(zhǎng)[56-57]。相反，在抗血管生成性腫瘤治療期間增加的Ang1表達(dá)介導(dǎo)了腫瘤血管的正常化，這有助于藥物輸送[58]。因此，阻斷Ang1可能不是一個(gè)好的選擇。

2.2 Ang2/Tie2通路與腫瘤血管生成

Ang2在小鼠癌細(xì)胞中的過(guò)度表達(dá)促進(jìn)腫瘤的生長(zhǎng)和血管化，應(yīng)用選擇性Ang2阻斷劑可以抑制腫瘤的血管生成及腫瘤生長(zhǎng)，還可誘導(dǎo)新形成的腫瘤血管正?；芗?xì)胞覆蓋率增加，內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)芽減少，并重塑成更小更均勻的血管，使血管穩(wěn)定性增強(qiáng)[58-60]。研究發(fā)現(xiàn)，Ang2在多種人類(lèi)癌癥中的表達(dá)均增加，包括結(jié)直腸癌、多發(fā)性骨髓瘤、乳腺癌及腎細(xì)胞癌等[61-63]。高血清Ang2水平與腫瘤血管密度增加、腫瘤轉(zhuǎn)移、低生存率有一定的相關(guān)性[64-66]。Ang2表達(dá)的顯著上調(diào)，使Ang2與Tie2結(jié)合增加，從而導(dǎo)致血管不穩(wěn)定和血管組織缺氧，形成無(wú)血管和高度缺氧的腫瘤[29]。這些步驟是被稱(chēng)為“血管生成開(kāi)關(guān)”的第一步。組織缺氧反過(guò)來(lái)又促進(jìn)了血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(Vascular endothelial growth factor，VEGF)的表達(dá)，而VEGF和Ang1/2-Tie2協(xié)同作用，刺激腫瘤邊緣的新生血管生成[30，67]。

3 針對(duì)Ang/Tie2通路的腫瘤靶向治療藥物

Ang/Tie2通路不僅在血管生成和血管動(dòng)態(tài)平衡過(guò)程中發(fā)揮重要作用，還參與多種過(guò)程，如血管通透性、炎癥和體內(nèi)平衡等，處于疾病分子機(jī)制的交叉點(diǎn)[48]。因此，針對(duì)這一系統(tǒng)的干預(yù)被認(rèn)為是治療腫瘤的措施之一。然而，不必要的副作用是我們需要面對(duì)的棘手問(wèn)題，這種影響可能會(huì)變得不受控制和不可逆轉(zhuǎn)。可見(jiàn)，靶向治療具有雙重性，可能發(fā)揮抗腫瘤效應(yīng)，也可能促進(jìn)癌癥發(fā)展。因此，治療除了應(yīng)該在正確的時(shí)機(jī)進(jìn)行干預(yù)，還需要考慮到適當(dāng)?shù)某掷m(xù)時(shí)間和盡可能小的副作用。

3.1 針對(duì)Ang1的靶向治療

針對(duì)Ang/Tie2通路的藥物臨床開(kāi)發(fā)主要集中在Ang2阻斷療法上。Ang1是一種強(qiáng)大的血管穩(wěn)定因子，Ang1阻斷劑在臨床前癌癥模型中的療效有限。對(duì)于血管穩(wěn)定療法，增強(qiáng)Ang1/Tie2通路似乎是一個(gè)高度可行的策略[68]。研究表明，Ang1可以作為一種治療蛋白，同時(shí)大量的臨床前數(shù)據(jù)支持一些設(shè)計(jì)的Ang1配體的血管保護(hù)作用[69-71]，其功能仍需進(jìn)一步的臨床試驗(yàn)來(lái)證實(shí)。

3.2 針對(duì)Ang2的靶向治療

與Ang1穩(wěn)定血管的功能不同，Ang2會(huì)影響血管的通透性、破壞血管穩(wěn)定性。因此，阻斷Ang2/Tie2通路成為抑制腫瘤血管生成更重要的治療策略，如MEDI3617和Nesvaumab(也稱(chēng)為REGN910)，是人類(lèi)Ang2靶向單克隆抗體，通過(guò)中和Ang2與Tie2的相互作用發(fā)揮作用[72-73]。

最近對(duì)Ang1或Ang2特異性藥物的研究表明，Ang2可能是抑制血管生成的更重要的靶標(biāo)，但雙重Ang1/2阻斷在某些情況下可能會(huì)更具優(yōu)勢(shì)[58，74，75]。研究發(fā)現(xiàn)，Trebananib(AMG386)是通過(guò)阻止Ang1和Ang2與其受體Tie2相互作用來(lái)抑制血管生成的肽-fc融合蛋白，在Ⅰ期試驗(yàn)中，其與化療聯(lián)合具有良好的耐受性并可降低腫瘤血流通透性[76-77]。Trebananib(AMG386)可抑制配體與Tie2受體的相互作用，已在許多臨床試驗(yàn)中進(jìn)行了評(píng)估，并證明了其安全性和潛在療效[78-80]。

另有研究表明，VEGF和Ang發(fā)揮互補(bǔ)作用，可以合作方式調(diào)節(jié)血管生成[81]。聯(lián)合抑制VEGF和Tie2確實(shí)在癌癥血管生成的模型中顯示出了更高的抗腫瘤療效[82-84]。例如，早期臨床腫瘤試驗(yàn)中的雙特異性Ang2及VEGF靶向抗體vanucizumab，以及另一種對(duì)Ang2和VEGF具有雙重特異性的雙特異性抗體RG7716[85-86]。

3.3 針對(duì)Tie2的靶向治療

目前，一些抑制Tie2和其他額外酪氨酸激酶的小分子酪氨酸激酶抑制劑正在進(jìn)行臨床試驗(yàn)。如Rebastinib是有效的選擇性Tie2受體酪氨酸激酶抑制劑，同時(shí)也抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子受體1和BCR-ABL(Breakpoint cluster region-Abelson，BCR-ABL)，可應(yīng)用于治療乳腺癌、白血病[87-88]。與Rebastinib不同，Regorafenib已經(jīng)應(yīng)用于臨床。Regorafenib是一種多靶點(diǎn)酪氨酸激酶抑制劑，除了抑制Tie2外，還有血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子受體和其他一些激酶，臨床上主要用于治療胃腸道間質(zhì)瘤、轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌、肝細(xì)胞癌[89-91]。然而，由于臨床開(kāi)發(fā)中的酪氨酸激酶抑制劑除了抑制Tie2外，還抑制許多其他酪氨酸激酶，因此抑制Tie2途徑對(duì)其治療效果的重要性尚不清楚。

4 總結(jié)與展望

過(guò)度的血管新生是腫瘤主要的特征之一，腫瘤依靠血管維持自身生存。Ang/Tie2通路可調(diào)節(jié)血管發(fā)育、血管生成、血管穩(wěn)態(tài)和病理性炎癥反應(yīng)，尤其在腫瘤血管生成中發(fā)揮重要作用。Ang1是一種強(qiáng)大的血管穩(wěn)定因子，但是Ang2在腫瘤中的高表達(dá)會(huì)影響血管的通透性、破壞血管穩(wěn)定性以及造成血管重塑。基于Ang/Tie2通路的功能，針對(duì)Ang/Tie2通路的靶向藥物目前正在多個(gè)臨床試驗(yàn)中研發(fā)，如Ang2抑制劑、Ang1和Ang2雙重抑制劑、Ang2和VEGF雙重抑制劑。此外，還有一些抑制Tie2的小分子酪氨酸激酶抑制劑，以及各種具有血管保護(hù)作用的Ang1配體，正在臨床試驗(yàn)中，但這些配體的功能目前只有臨床前數(shù)據(jù)支持，還需臨床試驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)。目前，更多的研究都旨在通過(guò)調(diào)控Ang/Tie2通路以糾正腫瘤血管的異常，促使腫瘤血管正常化，有望在未來(lái)成為新一代腫瘤靶向治療藥物。