肿瘤血管生成的分子机制常用研究方法.ppt

1、肿瘤血管生成的分子机制肿瘤血管生成的分子机制及常用研究方法及常用研究方法 肿瘤血管生成的分子机制及常用研究方法肿瘤血管生成的分子机制及常用研究方法主要内容主要内容:第一节第一节 肿瘤血管生成的基本过程肿瘤血管生成的基本过程第二节第二节 肿瘤微血管形态和生物学特性肿瘤微血管形态和生物学特性第三节第三节 肿瘤血管生成的调控机制肿瘤血管生成的调控机制第四节第四节 抗血管生成疗法在肿瘤治疗中的应用抗血管生成疗法在肿瘤治疗中的应用第五节第五节 肿瘤血管生成常用研究方法肿瘤血管生成常用研究方法 人体肿瘤大部分为实体瘤。实体瘤瘤组织由瘤人体肿瘤大部分为实体瘤。实体瘤瘤组织由瘤细胞和间质构成，后者主要包括血管

2、、淋巴管、结细胞和间质构成，后者主要包括血管、淋巴管、结缔组织、炎细胞及细胞外基质等成分。其中血管和缔组织、炎细胞及细胞外基质等成分。其中血管和结缔组织起营养、支持瘤细胞的作用。结缔组织起营养、支持瘤细胞的作用。肿瘤内的新生血管和淋巴管分别通过血管生成肿瘤内的新生血管和淋巴管分别通过血管生成(angiogenesis)和淋巴管生成和淋巴管生成(1ymphangiogenesis)实现的，并在肿瘤的生长和扩散实现的，并在肿瘤的生长和扩散(侵袭和转移侵袭和转移)中起中起重要作用。重要作用。已有研究证明，肿瘤血管生成活跃程度已有研究证明，肿瘤血管生成活跃程度对组织病理分级、放射治疗以及在预后判断对组

3、织病理分级、放射治疗以及在预后判断上都有重要的评估价值。上都有重要的评估价值。第一节第一节 肿瘤血管生成的基本过程肿瘤血管生成的基本过程一、血管生成现象一、血管生成现象 19451945年年AlgireAlgire提出了提出了“肿瘤血管生成肿瘤血管生成(tumor angiogenesis)”)”或或“血管新生化血管新生化(neovasclarzation)”)”概念。对血管生成重要性的认识，特别是提出概念。对血管生成重要性的认识，特别是提出“肿瘤生长依赖于血管生成肿瘤生长依赖于血管生成”观点，始于观点，始于19711971年年Folkman对肿瘤血管生成的研究报道。对肿瘤血管生成的研究报道。

4、血管生成血管生成是指活体组织在已存在的微血管是指活体组织在已存在的微血管床上芽生出新的以毛细血管为主的血管系统的床上芽生出新的以毛细血管为主的血管系统的过程。有别于胚胎时期由早期内皮细胞分化形过程。有别于胚胎时期由早期内皮细胞分化形成新血管的过程即血管形成成新血管的过程即血管形成(vasculogenesis)。二肿瘤血管生成的基本过程二肿瘤血管生成的基本过程(一一)血管生成的基本步骤：血管生成的基本步骤：血管生成因子的产生过多使之与抑制因子失衡，血管生成因子的产生过多使之与抑制因子失衡，导致内皮细胞激活，产生血管生成表型；导致内皮细胞激活，产生血管生成表型；血管部位细胞外基质改变、基底膜降解

5、，血管部位细胞外基质改变、基底膜降解，内皮细胞芽生、增殖和迁移；内皮细胞芽生、增殖和迁移；新生内皮细胞索形成管新生内皮细胞索形成管状毛细血管襻及管腔；状毛细血管襻及管腔；新生血管管腔的贯通。新生血管管腔的贯通。(二二)肿瘤血管生成的过程肿瘤血管生成的过程1 1肿瘤生长的阶段性肿瘤生长的阶段性 无血管期无血管期(avascularavascular phase)phase)或称血管前期或称血管前期(prevascularprevascular phase)phase)肿瘤直径不超过肿瘤直径不超过1 12mm 2mm 血管期血管期(vascular phase)(vascular phase)肿瘤

6、迅速生长并发生转移肿瘤迅速生长并发生转移 2.2.肿瘤血管的起源肿瘤血管的起源 肿瘤中的血管可能有肿瘤中的血管可能有3 3种来源：种来源：血管生成血管生成:以两种方式发生以两种方式发生,一是肿瘤细胞团先处于一是肿瘤细胞团先处于无血管期生长，后因缺氧而产生大量血管生成因子，无血管期生长，后因缺氧而产生大量血管生成因子，从而诱导血管生成；另一种是瘤细胞先依赖宿主组织从而诱导血管生成；另一种是瘤细胞先依赖宿主组织已存在的血管生长，继而出现瘤内血管消退，然后再已存在的血管生长，继而出现瘤内血管消退，然后再因缺氧诱导血管生成因子作用而发生血管生成。因缺氧诱导血管生成因子作用而发生血管生成。血管套叠性生长

7、血管套叠性生长内皮祖细胞内皮祖细胞(endothelialprogenitorcell,EPC)EPC 为为血管内皮细胞的前体细胞血管内皮细胞的前体细胞,参与胚胎的血管生成参与胚胎的血管生成,也也称为成血管细胞。称为成血管细胞。EPC 主要来源于骨髓主要来源于骨髓,表达表达CD133、CD34和和VEGFR2。3 3肿瘤血管生成的过程肿瘤血管生成的过程 瘤细胞和巨噬细胞瘤细胞和巨噬细胞血管生成因子血管生成因子(VEGF)(VEGF)等等小血小血管或毛细血管伸展管或毛细血管伸展内皮细胞迁移形成毛细血管芽内皮细胞迁移形成毛细血管芽新生毛细血管形成并连通。新生毛细血管形成并连通。第二节第二节 肿瘤微

8、血管形态和生物学特性肿瘤微血管形态和生物学特性 肿瘤微血管不仅在形态上不同于正常血管，而且肿瘤微血管不仅在形态上不同于正常血管，而且在生物学功能上也有其特殊性。在生物学功能上也有其特殊性。一肿瘤微血管形态表现一肿瘤微血管形态表现 肿瘤组织内新生的微血管一般遍布整个肿瘤组织，肿瘤组织内新生的微血管一般遍布整个肿瘤组织，但分布上并不均一。血管生成最活跃、微血管密度最但分布上并不均一。血管生成最活跃、微血管密度最高的区域被称为所谓高的区域被称为所谓“血管热点区血管热点区”(hot spots)(hot spots)，这，这也是进行肿瘤微血管密度测定的选择区域。很多肿瘤也是进行肿瘤微血管密度测定的选择

9、区域。很多肿瘤的微血管新生主要分布在肿瘤生长活跃的边缘。的微血管新生主要分布在肿瘤生长活跃的边缘。肿瘤的新生血管肿瘤的新生血管分布上常常无规律分布上常常无规律，分支紊乱，分支紊乱，管腔不规则，表现为狭窄、扩张或扭曲。新生血管呈管腔不规则，表现为狭窄、扩张或扭曲。新生血管呈血窦状、条索状，管壁薄，甚至仅有一层内皮细胞；血窦状、条索状，管壁薄，甚至仅有一层内皮细胞；或管壁很厚，但或管壁很厚，但结构上仍然不完善结构上仍然不完善。内皮细胞比较幼。内皮细胞比较幼稚，细胞间常有裂隙，且稚，细胞间常有裂隙，且缺乏基底膜缺乏基底膜，有时血管外的，有时血管外的肿瘤细胞可直接与血管管腔相连。肿瘤细胞可直接与血管管

10、腔相连。肿瘤血管的结构缺陷是这些血管具有高通透性的结肿瘤血管的结构缺陷是这些血管具有高通透性的结构基础，也是肿瘤转移途径之一。不同类型肿瘤间质构基础，也是肿瘤转移途径之一。不同类型肿瘤间质血管没有本质区别，但在形态和数量上却有不同。血管没有本质区别，但在形态和数量上却有不同。生长活跃的恶性肿瘤常富于血管。如内分泌肿生长活跃的恶性肿瘤常富于血管。如内分泌肿瘤、肾癌、骨肉瘤、绒毛膜癌、破骨细胞瘤、胶质瘤、肾癌、骨肉瘤、绒毛膜癌、破骨细胞瘤、胶质母细胞瘤和肝细胞癌等。母细胞瘤和肝细胞癌等。不同肿瘤血管的形态又有一定的差异，如胶质不同肿瘤血管的形态又有一定的差异，如胶质母细胞瘤中新生血管不仅丰富，而且

11、内皮细胞呈不母细胞瘤中新生血管不仅丰富，而且内皮细胞呈不同程度的增生、肥大；绒毛膜癌、肝细胞癌等血管同程度的增生、肥大；绒毛膜癌、肝细胞癌等血管呈壁薄、明显扩张的血窦。呈壁薄、明显扩张的血窦。v总之，肿瘤微血管形态特点是：总之，肿瘤微血管形态特点是：遍布整个肿瘤组织，遍布整个肿瘤组织，但分布不均一，无规律，分支紊乱；但分布不均一，无规律，分支紊乱；管腔不规则，结管腔不规则，结构上不完善；内皮细胞比较幼稚，细胞间常有裂隙，构上不完善；内皮细胞比较幼稚，细胞间常有裂隙，且缺乏基底膜，有时血管外的肿瘤细胞可直接与血管且缺乏基底膜，有时血管外的肿瘤细胞可直接与血管管腔相连。管腔相连。肿瘤血管的结构缺陷

12、是其具有高通透性的结构肿瘤血管的结构缺陷是其具有高通透性的结构基础，也是肿瘤转移途径之一。基础，也是肿瘤转移途径之一。二、肿瘤微血管的生物学特性二、肿瘤微血管的生物学特性 低反应性低反应性 高通透性高通透性 低供氧能力低供氧能力 第三节第三节 肿瘤血管生成的调控机制肿瘤血管生成的调控机制一、血管生成因子一、血管生成因子(一一)VEGF及其受体家族及其受体家族(二二)细胞外基质与基质金属蛋白酶细胞外基质与基质金属蛋白酶(三三)Ets家族成员家族成员(四四)纤维母细胞生长因子纤维母细胞生长因子(FGF)家族及其受体家族及其受体(五五)血小板源内皮细胞生长因子血小板源内皮细胞生长因子(PD-ECGF

13、)（六）其它血管生成因子（六）其它血管生成因子v二二.血管生成抑制因子血管生成抑制因子v（一）大分子蛋白前体酶解片段（一）大分子蛋白前体酶解片段v (二二)细胞因子细胞因子v（三）丝氨酸蛋白酶抑制剂（三）丝氨酸蛋白酶抑制剂v（四）组织金属蛋白酶抑制剂（四）组织金属蛋白酶抑制剂v（五）抑癌基因（五）抑癌基因 肿瘤血管生成受多种血管生成因子肿瘤血管生成受多种血管生成因子(angiogenicfactors)和血管生成抑制物和血管生成抑制物(angiogenesisinhibitors)的调控。肿瘤细胞、内皮细胞和巨噬细的调控。肿瘤细胞、内皮细胞和巨噬细胞受缺氧刺激等使局部微环境发生变化的因素作用胞

14、受缺氧刺激等使局部微环境发生变化的因素作用而合成和释放大量血管生成因子从不同环节促进血而合成和释放大量血管生成因子从不同环节促进血管生成。组织中同时也存在内源性血管生成抑制因管生成。组织中同时也存在内源性血管生成抑制因子，对血管生成起抑制作子，对血管生成起抑制作用。用。一、血管生成因子一、血管生成因子 血管生成的始动需要血管生成因子。一系列血管血管生成的始动需要血管生成因子。一系列血管生成因子、细胞因子、细胞外基质和黏附分子及其抑生成因子、细胞因子、细胞外基质和黏附分子及其抑制物，以及代谢性和机械性因子均参与了血管生成过制物，以及代谢性和机械性因子均参与了血管生成过程。程。(一一)血管内皮生长

15、因子（血管内皮生长因子（VEGFVEGF）及其受体家族）及其受体家族 1 1血管内皮生长因子家族血管内皮生长因子家族 血管内皮生长因子血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor,VEGF）又称血管通透）又称血管通透性因子性因子(vascular permeability factor,VPF)，为分子量，为分子量34-34-45kD45kD的同源二聚体糖蛋白。的同源二聚体糖蛋白。VEGFVEGF基因通过转录水平的剪切，可产生基因通过转录水平的剪切，可产生5 5种变异体，种变异体，即即VEGF206VEGF206、VEGFl89VEGFl89、VEGF

16、l65VEGFl65、VEGFl45VEGFl45和和VEGFl21VEGFl21，分别由分别由206206、189189、165165、145145和和121121个氨基酸组成。其中个氨基酸组成。其中以以VEGF165VEGF165最具特征性，其次是最具特征性，其次是VEGF121VEGF121二者均为可溶性二者均为可溶性分泌蛋白，扩散力强，易于到达靶细胞。分泌蛋白，扩散力强，易于到达靶细胞。近年又发现其他一些与近年又发现其他一些与VEGFVEGF功能相似、结构上有一定功能相似、结构上有一定同源性的多肽因子，包括胎盘生长因子同源性的多肽因子，包括胎盘生长因子(placentorgrowthfactor，PIGF)，VEGF-B(VEGF(VEGF相关因子，相关因子，VEGF-relatedfactor，VRF)，VEGF-C(VEGF(VEGF相关蛋相关蛋白，白，VEGF-relatedprotein，VRP)，以及，以及VEGF-DFIGF和和VEGF-E等成员，它们共同构成等成员，它们共同构成VEGFVEGF家族。家族。VEGF主要由血管周围的细胞产生，并通过旁分泌机主要由血管周