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基于血管新生探讨活血化瘀中药对肿瘤转移的影响*

2019-01-18王爱云韦忠红余苏云杨春媚吴媛媛李晓曼陈文星

世界科学技术-中医药现代化 2019年9期
关键词:生长因子内皮细胞新生

王爱云,韦忠红,余苏云,钱 程,邹 伟,杨春媚,张 珊,吴媛媛,李晓曼,陈文星,陆 茵,3**

(1. 南京中医药大学药学院,江苏省中药药效与安全性评价重点实验室 南京 210023;2. 南京中医药大学,江苏省中医药防治肿瘤协同创新中心 南京 210023;3. 南京中医药大学,中药品质与效能国家重点实验室(培育) 南京 210023)

1 肿瘤血管新生在肿瘤转移中起着至关重要的作用

1971 年,哈佛大学Juda Folkman 教授提出肿瘤生长和转移都依赖于血管新生(Angiogenesis)[1],认为抑制血管新生可以抑制肿瘤生长,从而“饿死肿瘤”。血管新生是指活体组织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过程[2]。诸多重大疾病均由血瘀而致血管异常新生,而在肿瘤组织环境下,新生血管的结构及功能有别于正常的血管(见图1),肿瘤血管形成呈持续、失控性的过程,造成血管呈现结构紊乱、迂回曲折、粗细不等、分支过多、局部膨大等情况;血管内皮细胞形态还会出现层叠生长、伸入管腔,细胞间缝隙加大,形成较多开口;血液渗漏增多,血管渗出和淋巴回流间平衡被破坏,组织间流体静压增高等。从而导致肿瘤血流异常,酸性物质累积,血流灌注受损,妨碍药物输送与扩散,肿瘤细胞更容易入血向远端转移。因此,血管新生对肿瘤的发展和转移过程起重要作用,抑制这一过程或许可以阻止肿瘤的发展与转移[3]。恩度及人参皂苷Rg3 就是在该学说的指导下,作为治疗药物应用于临床所研发的。

活血化瘀中药是否对血瘀所致血管新生异常有调控作用,其内在机制是什么?这个问题激起了课题组探求的欲望。

血瘀所致凝、黏、浓、聚的病理状态,会打破抑制血管新生和促进血管新生因子之间的均衡(见图2)。血瘀证可导致血循环障碍、血小板活化及黏附聚集、血液高黏状态、血栓形成等多种病理变化[5],并释放缺氧诱导因子1α(HIF-1α)、环氧酶-2(COX-2)、抗凝血酶III(ATIII)、血小板活化因子(PAF)、干扰素(INF)、白介素(IL)、血管抑素(Angiostatin, AS)、内皮抑素(Endostatin,ES)、血管内皮生长因子(VEGF)、血小板衍生因子(PDGF)、成纤维细胞生长因子(FGF)、表皮细胞生长因子(EGF)等多种因子,INF、IL、AS、ES 等血管生成抑制因子导致血管生成不足,而VEGF、PDGF、FGF、EGF 等促血管生成因子最终导致血管新生过度(见图2)。

图1[4] 正常血管与肿瘤血管结构比较:A正常血管动静脉;B正常的毛细血管;C肿瘤血管,周细胞与内皮连接松散

图2 血瘀状态打破抑制血管新生和促进血管新生因子之间的均衡

在肿瘤组织中,由于肿瘤的快速增殖,分泌大量促血管新生因子,刺激内皮细胞增殖、迁移,形成新生血管。肿瘤的血管新生是肿瘤细胞和微环境中其他细胞相互作用产生的各种因素所致,如生长因子(VEGF、FGF、PDGF 等)和相关受体(Notch 信号受体、整合素等)[6]。VEGF 特异性作用于血管内皮细胞,具有强大的促进内皮细胞增殖和迁移的能力,实体瘤内的缺血、缺氧导致大多数肿瘤细胞过表达VEGF,从而诱导肿瘤血管的新生[7]。在纤维肉瘤模型中,PDGF 与FGF 存在高表达情况,两者可相互作用,促使内皮细胞与周细胞的分离,导致肿瘤内部紊乱的血管形成[8]。DLL4 和Jag1 在调控血管新生中具有相反的功能,内皮细胞中DLL4 和Jag1 表达的平衡对肿瘤血管结构的形成具有重要的意义,用Notch1 类似物干扰Jag/Notch相互作用,能够减少血管生成的萌芽和周细胞的覆盖,而干扰DLL4 则导致肿瘤血管增生高度萌芽[9]。此外,整合素integrin作为一类具有信号转导功能的细胞表面黏附分子,几乎参与肿瘤转移的全过程,研究发现,integrin αvβ3 在肺癌、结肠癌、胰腺癌和乳腺癌的血管生成时表达增强[10]。

2 活血化瘀中药对肿瘤血管生成是促进还是抑制?

有报道认为,活血化瘀药促进肿瘤血管新生,如2006 年有报道[11]丹参、赤芍或莪术煎剂能提高动物肿瘤组织微血管密度,使VEGF蛋白表达增加,肿瘤血管新生增多。2014 年闵亮等[12]报道,活血方大黄蛰虫丸能抑制原位移植瘤的生长,但促进了肿瘤血管新生和肿瘤肺转移,而活血方血府逐瘀汤和桂枝茯苓丸对移植瘤的生长、转移及肿瘤血管新生没有明显的影响。

也有研究显示,活血化瘀药对肿瘤血管新生有抑制作用。如Zhang L 等[13]报道隐丹参酮能通过调节MMP/TIMP 系统、PI3K/Akt/mTOR 信号传导和HIF-1α核转位来抑制炎症和肿瘤血管新生,从而抑制结肠癌的生长和侵袭。姜黄素通过下调VEGF和FGF抑制致癌过程[14],其抗血管新生主要基于抑制NF-κB 转录,还能抑制基质金属蛋白酶和纤溶酶原激活以及细胞黏附分子。

本课题组研究发现,丹参素和隐丹参酮都能抑制肿瘤血管新生和肿瘤侵袭[15-16],β-榄香烯通过抑制血管内皮生长因子介导的血管新生来抑制黑色素瘤的生长和转移[17]。我们总结了包含课题组在内近几年报道的关于抗血管新生特性活血化瘀中药的药理作用环节(见表1),证明活血化瘀药不同成分调控的靶点参与血管新生及肿瘤转移的不同过程。

表1 近几年报道的抗血管新生特性活血化瘀中药药理作用环节小结[18-29]

那么具有活血化瘀作用的中药及复方对肿瘤转移是抑制还是促进?课题组率先在国内建立从血管出芽、重构及血管网状结构的体内外血管新生模型,及血管新生的生物调控网络系统,并基于所构建活血化瘀中药成分靶点网络数据库,发现活血化瘀药不同成分调控的靶点参与血管新生及肿瘤转移的不同过程[30],对肿瘤转移发挥促进或抑制的正反调控作用:如富含芳酸类成分的赤参、红花、川芎等因结构类阿司匹林而作用于环氧合酶COX,抑制癌栓导致血管新生受抑,肿瘤转移减少[31];含肝素类成分的水蛭等作用于抗凝血酶Ⅲ,抑制血管新生而促转移;含尿激酶样功能基团的地龙等促进血管芽生从而促转移。调控血管芽生的生物网络是一个双向开关,调控方向取决于血管新生所处的微环境,其更深入的机制还有待进一步探讨。

课题组总结分析文献资料并通过近十四年的研究认为,活血化瘀中药整体药效表征并不是单一成分药效的简单加和,而是中药多成分、多环节、多靶标的整合调节作用。活血化瘀中药多组分之间“同类相须、异类协同、多类整合”的调节机制,共同构成了活血化瘀法抑制血行转移作用机制的重要内涵[32]。

活血化瘀中药在中医抗肿瘤方剂中使用频率极高,长期以来,人们对活血化瘀中药是促进肿瘤转移,还是抑制肿瘤转移存在争议,从而使得临床医生感到困惑,我们的研究可以为临床提供一个重要参考,但肿瘤转移是一个复杂的、多步骤的分子病理过程,因此仅从血管新生角度来阐释还不够全面,比如肿瘤细胞的外渗过程也会影响肿瘤转移[33]。我们希望通过一步步积累,从点到面,能充分利用现代科学技术阐释活血化瘀治则治法的本质。

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