血管生成與腫瘤第一頁，共六十五頁，2022年，8月28日血管生成(angiogenesis)

是指活體組織在已存在的微血管床上芽生出新的以毛細血管為主的血管系統的過程。血管生成可發生在傷口愈合、子宮內膜周期性變化、腫瘤、心肌梗塞后和糖尿病。

第二頁，共六十五頁，2022年，8月28日

血管生成過程是受嚴密調控的過程，該過程處于血管生成激活物或促進因子和其它必需過程（促進血管內皮細胞增殖）與血管生成抑制因子（阻止血管生成過程）的共同調控之下。該調控也被稱為“血管生成開關”。第三頁，共六十五頁，2022年，8月28日第四頁，共六十五頁，2022年，8月28日

腫瘤血管生成是指腫瘤細胞誘導的微血管生長以及腫瘤中血液循環建立的過程。腫瘤血管形成是腫瘤發生、生長和浸潤與轉移的重要條件。

第五頁，共六十五頁，2022年，8月28日

隨著對腫瘤發生機制研究的不斷深入,腫瘤血管形成在腫瘤發展中的重要地位及抗血管生成治療腫瘤的作用成為腫瘤治療的一個全新的領域。血管生成抑制劑有可能成為抗腫瘤的主要藥物，并為最終治愈腫瘤提供有效手段。第六頁，共六十五頁，2022年，8月28日第一節

腫瘤血管生成的基本過程

血管形成

胚胎發育時形成原始血管結構出芽方式繼續增生分化出新生血管

血管生成

Cap基底膜降解、EC遷移、增殖、形成管狀結構，基底膜及血流貫通

病理的血管生成，特別是腫瘤條件下的血管生成呈持續、失控性的過程。生理條件下嚴格受控血管第七頁，共六十五頁，2022年，8月28日

血管生成（平衡被打破）（1）原血管基底膜的酶解；（2）內皮細胞的遷移；（3）內皮細胞的增殖；（4）新生毛細血管的成熟器官化構建。

第八頁，共六十五頁，2022年，8月28日第九頁，共六十五頁，2022年，8月28日第十頁，共六十五頁，2022年，8月28日腫瘤無血管生成的支持就不能進一步增長

血管前期腫瘤生長休眠期，直徑<1～2mm

血管期瘤體積增大,浸潤、轉移有誘導血管形成的能力。

腫瘤血管形成這一過程既受機體神經內分泌因素影響，又受腫瘤細胞和腫瘤基質細胞表達的生長因子調控。腫瘤生長過程第十一頁，共六十五頁，2022年，8月28日第十二頁，共六十五頁，2022年，8月28日一、腫瘤血管形成的特征

⑴失控性：腫瘤新生血管出現迅速，生長快，并呈持續性，10%～20%的腫瘤血管內皮細胞始終處于DNA合成狀態,這種持續的血管生成是由腫瘤組織血管生成生長因子持續高水平釋放造成的。第二節腫瘤微血管形態和生物學特性第十三頁，共六十五頁，2022年，8月28日⑵

不成熟性：不規則、竇狀壁薄、BM膜厚薄不一、斷裂、碎片或缺乏。內皮細胞超微結構中管樣小體明顯增多，細胞之間連接松散。部分毛細血管壁缺乏內皮細胞。很少進化為成熟的小動脈或小靜脈，不具收縮功能，不受神經體液調節。對正常血管有活性的物質對該血管不起作用(乙酰膽堿、血管緊張素Ⅱ、溫度）。第十四頁，共六十五頁，2022年，8月28日第十五頁，共六十五頁，2022年，8月28日⑶血管異常生長

腫瘤不同區域的血管有不同的形態，反映了腫瘤生長不同時間內微血管變化狀態與癌細胞生長、增殖不均勻有關。新生的Cap網直接進入腫瘤中央，呈樹狀向外分支，隨腫瘤長大血管不斷地向外延伸，并與外圍Cap網相連。血管豐富區——熱點第十六頁，共六十五頁，2022年，8月28日新生的Cap從腫瘤外圍長入腫瘤中第十七頁，共六十五頁，2022年，8月28日新生的Cap網直接進入腫瘤中央，呈樹狀向外分支第十八頁，共六十五頁，2022年，8月28日⑷腫瘤中血供與血流速度不同

腫瘤中有細胞豐富區、邊緣區、半壞死區和壞死區，各區血供不盡相同，半壞死區與壞死區血流明顯減少減慢，非壞死區血流速度可以快于正常組織。大腫瘤血流速度的均值低于小腫瘤，在大腫瘤內血管內皮細胞的營養供給少，腫瘤中實際增加的效應血管管徑小，血流慢，營養耗盡。第十九頁，共六十五頁，2022年，8月28日⑸癌細胞更新速度快于內皮細胞發生乏氧性壞死

在腫瘤周圍內皮細胞增生指數為2.2％，腫瘤細胞增生指數為7.3％。同樣小鼠瘤細胞22小時更新一代，血管內皮細胞的增殖是50小時更新一代。瘤細胞無氧酵解產生大量H+，使腫瘤中存在著不同程度的低營養、低PH值、低氧的三低細胞群。腫瘤微循環較腫瘤生長表現出低效和相對不足，腫瘤組織特別是中心部位常常因為缺血、缺氧而壞死。第二十頁，共六十五頁，2022年，8月28日⑹血管內皮細胞的異質性是其突出的生物學特性，主要表現在內皮細胞的結構、功能、抗原成分與代謝特點上。在某些器官的腫瘤組織中，其血管內皮細胞仍保留著該器官的抗原性，說明內皮細胞表面抗原來源的部位可能在腫瘤轉移時的選擇性粘附、體液因子的區域性釋放中發揮作用或由這些腫瘤細胞演化為內皮細胞。

第二十一頁，共六十五頁，2022年，8月28日⑺擬血管生成研究人的黑色素瘤微循環發現了一種與經典的腫瘤血管生成途徑完全不同的、不依賴內皮細胞的全新的腫瘤血管生成模式。黑色素瘤細胞通過自身變形并與細胞外基質相互作用模仿血管壁結構形成可輸送血液的管道系統，從而重建腫瘤的微循環，并在某個環節與宿主血管相連使腫瘤獲得血液供應，并將這個過程命名為血管生成擬態(vasculogenicmimicry)。

第二十二頁，共六十五頁，2022年，8月28日

血管生成擬態特點為：腫瘤細胞通過自身變形和基質重塑產生血管樣通道,通道內無內皮細胞襯覆，通道外基底膜PAS染色為陽性。第二十三頁，共六十五頁，2022年，8月28日

第三節

腫瘤血管形成的影響因素及調控機制

腫瘤血管形成是一個復雜的多步驟過程，受多種因子調節，是刺激因素和抑制因素失衡的結果。已經報道的有30多種血管生長因子：bFGFaFGF、VEGF、EGF、HGF、TNF、IL－8、粒細胞集落刺激因子(G－CSF)等。第二十四頁，共六十五頁，2022年，8月28日一、促腫瘤血管生成的生長因子㈠

血管內皮細胞生長因子(vascularendothelialgrowthfactor,VEGF)一種可以促進內皮細胞和血管發生的促有絲分裂因子。第二十五頁，共六十五頁，2022年，8月28日1、VEGF的結構：

五種異構體：VEGF121、VEGF165、VEGF189、VEGF206、

VEGF145，多數組織以其成熟的形式VEGF165表達為主，促進細胞有絲分裂潛能方面VEGF165比VEGFl21更強。5種類型的VEGF具有相同的生物學活性，其中VEGF121和VEGF165以可溶性方式分泌，另外三種VEGF以與細胞表達蛋白多糖結合的形式存在。VEGF/VPF的蛋白家族基本成員包括胎盤生長因子和VEGFB，C，D，E。原來命名為血管通透因子(VPF)。

第二十六頁，共六十五頁，2022年，8月28日2、VEGF的受體（VEGFR）

VEGF選擇性的，具有高度親和性的直接作用于兩種Ⅲ型酪氨酸激酶受體：VEGFR-1(flt-1)和VEGFR-2(KDR/flk-1)來發揮作用，VEGFR-2是發揮主要功能的受體。基因打靶技術證實VEGFR-1和VEGFR-2在血管發生中起重要的作用。

第二十七頁，共六十五頁，2022年，8月28日⑴VEGFR是VEGF促有絲分裂、血管生成和增強通透性效應的主要調節因子。⑵蛋白激酶C作用下VEGFR-2活化使VEGF誘導內皮細胞生長。VEGFR-2的活化具有抗凋亡效應。

VEGFR-2在內皮細胞中傳輸一個促存活的信號可能誘導抗凋亡基因survivin的表達。第二十八頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二十九頁，共六十五頁，2022年，8月28日3、VEGF的作用⑴增加腫瘤血管通透性

VEGF增加局部血循環大分子的通透性，血漿蛋白在組織中的沉積，為成纖維細胞和血管內皮細胞的長入提供臨時性基質。

VEGF/VPF主要靶器官是毛細血管后靜脈和小靜脈，因這些血管的內皮細胞表面均有VEGFR-1和VEGFR-2，VEGF/VPF與其受體結合，形成有利于大分子滲透的通道。抗VEGF抗體處理后會較少腹水形成和較低的腫瘤微血管滲透性。膠質瘤中VEGFmRNA水平與毛細血管滲透性和血管面積有密切相關性）。第三十頁，共六十五頁，2022年，8月28日⑵VEGF促血管生成的作用①VEGF以旁分泌方式特異地作用于內皮細胞，促其分裂、增殖、趨化。②誘導血管內皮中窗孔和囊狀空泡的形成,增加血管通透性，促使血漿蛋白外滲，提供血管生成的基質和腫瘤細胞生長的微環境。③誘導內皮細胞表達和分泌多種蛋白酶,對降解血管基底膜和ECM具有重要的意義。④通過誘導Bcl-2、survivin等抗凋亡分子的表達，抑制內皮細胞凋亡,促進血管的生成。⑤誘導內皮細胞生成和釋放bFGF,和增強多種促血管生成因子效應。第三十一頁，共六十五頁，2022年，8月28日VEGF的作用過程

VEGF是一種促內皮細胞有絲分裂原，腫瘤細胞分泌的VEGF通過旁分泌方式與特異性分布在內皮細胞表面的受體結合，促進血管內皮細胞的增殖、分離和遷移，誘導內皮細胞增加表達組織因子、尿激酶、組織血漿酶原激活劑和基質金屬蛋白酶，這些物質可引起凝血、促發纖溶、降解膠原，誘導腫瘤血管形成，新生的腫瘤血管為腫瘤生長提供營養，并間接促進腫瘤細胞的增殖，而且為腫瘤提供了轉移的通道，促進腫瘤的惡性進展。第三十二頁，共六十五頁，2022年，8月28日腫瘤細胞產生VEGF釋放EC表面受體結合EC活化定向遷移管形成攀形成血管建立第三十三頁，共六十五頁，2022年，8月28日4、VEGF與腫瘤的相關性研究1.在原發與轉移性腫瘤中VEGF過表達的研究已在mRNA和蛋白質水平上。2.研究腫瘤微血管內皮細胞上兩種特異性高親和性受體過表達與腫瘤發生的關系。3.腫瘤血管血漿蛋白、纖維蛋白原滲出與血管外纖維蛋白的交聯和沉積，促進腫瘤間質的形成。VEGF

抗體的抗血管活性，使腫瘤由于斷絕血供而死亡（動物模型中正、反義VEGF抗體的不同結果證明）。目前正在進行人源化的抗VEGF抗體的可行性與安全性研究。

第三十四頁，共六十五頁，2022年，8月28日⑴

VEGF與腫瘤的微血管密度(MVD)增加有關

關于各種腫瘤中VEGF的表達及其血管生成作用已有了較多的研究，已知結直腸癌，子宮內膜癌、肝癌等多種腫瘤組織中VEGF呈陽性表達，且表達與MVD呈正相關。結直腸腫瘤MVD明顯高于正常粘膜和腺瘤，提示血管生成是結直腸癌發生的早期事件，癌組織中VEGF陽性組MVD值明顯高于VEGF陰性組。VEGF與MVD均可作為判斷結直腸癌預后的指標。結直腸腺瘤、原位癌、粘膜下浸潤癌中MVD逐漸增高，VEGF表達程度與MVD密切相關。第三十五頁，共六十五頁，2022年，8月28日膠質瘤中VEGF蛋白陽性染色主要定位于腫瘤細胞的胞漿，內皮細胞也可呈陽性表達。43例星形細胞瘤組織中腫瘤細胞VEGF陽性表達率為77.0%。Ⅰ、Ⅱ級組VEGF陽性表達率和表達強度均顯著低于Ⅲ、Ⅳ級組，VEGF表達強度與MVD呈等級正相關，VEGF表達情況和MVD及腫瘤微血管形態可能有助于判斷星形細胞瘤的惡性程度。第三十六頁，共六十五頁，2022年，8月28日⑵

VEGF表達與腫瘤增殖及預后差有關

部分腫瘤細胞表面也存在VEGF受體，使瘤細胞產生的VEGF作為一種自分泌生長因子可直接刺激腫瘤細胞增殖。表達KDR/flk-1的胰腺癌細胞系，經VEGF處理后，導致了癌細胞的生長，而用flk-1反義寡核苷酸轉染后會明顯抑制腫瘤細胞的生長，此結果提示胰腺癌中存在著VEGF受體的自分泌旁分泌促有絲分裂環機制。

VEGF表達對于鑒別一些介于良、惡性病變間的病例具有一定的臨床價值，VEGF表達與腫瘤分期、分化、腫瘤生長、預后差呈正相關（卵巢癌、鼻咽癌、乳腺癌等）。第三十七頁，共六十五頁，2022年，8月28日5、與VEGF作用相關的分子

許多因子調節腫瘤細胞上VEGF的表達，同時由腫瘤細胞分泌的VEGF又通過某些機制刺激其他分子的表達。VEGF通過與這些分子的相互作用或協同作用而發揮生理學效應。

VEGF主要的作用因素：低氧。其他引起VEGF過表達因子：細胞因子（如EGF、bFGF）、某些激素（如甲狀腺球蛋白）及癌基因（如ras、src）與腫瘤抑制基因（如VonHippelLindau蛋白）。第三十八頁，共六十五頁，2022年，8月28日㈡堿性纖維母細胞生長因子（bFGF）1、bFGF的分子結構

bFGF是由155個氨基酸所組成，其基因位于人類染色體的4q25處，基因長約38kb。bFGF的轉錄產物有4種，1.2kb、2.2kb、3.7kb和7.0kb，主要表達的是3.7kb和7.0kb，bFGF的基因轉錄是受其5’的UTR序列的調控，但其轉錄長度的不同主要是產物中3'UTR的長短所決定的。

第三十九頁，共六十五頁，2022年，8月28日2、bFGF的生物學功能⑴

是一種廣譜有絲分裂原(mitogen)，具有廣泛的細胞增殖效應。⑵

誘導新生血管形成。bFGF作用于新生血管形成過程中的多個環節。bFGF可上調內皮細胞合成和分泌膠原酶、UPA及其受體、整合素等，誘導內皮細胞增生、遷移。⑶

bFGF在傷口愈合過程中發揮重要作用。⑷

在胚胎的早期發育過程中bFGF也起重要作用。第四十頁，共六十五頁，2022年，8月28日⑸

bFGF參與了神經系統的分化與維持。它是對神經細胞有突出作用的多功能生長因子，促進大腦神經元的存活及神經突的生長。⑹

bFGF對骨組織的損傷有修復作用，體外實驗表明外源性植入bFGF能明顯促進骨形成過程。bFGF對軟骨細胞既是分裂原又是形態發生因子。⑺

體內過度表達的bFGF參與腎小球內皮細胞增殖和細胞外基質積聚，影響腎小球腎炎和和腎小球硬化過程。

第四十一頁，共六十五頁，2022年，8月28日3、bFGF與腫瘤血管生成

bFGF通過2種途徑參與腫瘤血管形成⑴通過調節內皮細胞的活性。bFGF穿透內皮細胞釋放蛋白水解酶消化ECM，并且bFGF對內皮細胞有趨化性。⑵誘導VEGF的表達及與VEGF的協同作用，VEGF也可誘導內皮細胞生成釋放bFGF。同時VEGF體外促血管生成的作用以及誘導纖溶酶原激活物(PA)的能力有賴于內皮細胞產生的bFGF。

第四十二頁，共六十五頁，2022年，8月28日㈢其它血管生成因子

由于這么多促進因子的存在，所以只抑制一個促進因子不足以抑制整個血管生成過程，這也解釋了為何抑制腫瘤血管生成過程困難重重的原因。第四十三頁，共六十五頁，2022年，8月28日二、缺氧對血管生成的誘導作用

VEGF調節途徑涉及一種在缺氧狀態下激活的轉錄因子(缺氧誘導因子1，HIF1)，缺氧不僅通過HIF1增加VEGF的轉錄，而且使VEGFmRNA穩定性增加。第四十四頁，共六十五頁，2022年，8月28日在腫瘤組織中，缺氧一方面可誘導腫瘤細胞調亡，另一方面也刺激瘤細胞上調血管生成因子的表達。第四十五頁，共六十五頁，2022年，8月28日三、腫瘤血管生成抑制因子1、血管抑素（agiostatin）：氨基酸序列分析提示血管抑素與纖溶酶原N末端地第98位氨基酸殘基到440位氨基酸殘基內有98%的同源性片段。研究指出血管抑素與細胞表面ATP合成酶а亞單位的結合可能是抗腫瘤的另一種方式。

第四十六頁，共六十五頁，2022年，8月28日2、內皮抑素(endostatin)：分子量約20kD,有更強的抗腫瘤血管形成作用。氨基酸序列分析提示內皮抑素為ⅩⅧ型膠原C末端的一個片段。有效濃度的內皮抑素可限制腫瘤生長,使腫瘤處于休眠狀態或使腫瘤退化到難以測量到的微小體積,而不產生耐藥性。第四十七頁，共六十五頁，2022年，8月28日內皮抑素

Endostatin

的發現O’reillyMS,etal.Cell1997;88:277-285.第四十八頁，共六十五頁，2022年，8月28日O’reillyMS,etal.Cell1997;88:277-285.內皮抑素Endostatin的抑瘤試驗第四十九頁，共六十五頁，2022年，8月28日抗腫瘤血管生成治療-內皮抑制素及其作用機理。

FolkmanJ.ExperimentalCellResearch,2005.內皮抑素的作用機理第五十頁，共六十五頁，2022年，8月28日內皮抑素的作用機理1、下調血管內皮生長因子VEGF

的表達。2、抑制金屬蛋白酶MMP-2

的活性。3、抑制內皮細胞遷移，引起細胞周期停滯，誘導內皮細胞凋亡。4、降低體內血管生成促進因子的表達，提高體內血管生成抑制因子的表達，通過影響人體基因組近12%的基因來抑制體內的病理性血管生成。

第五十一頁，共六十五頁，2022年，8月28日1989年,Tombran-Tink等從胎兒視網膜色素上皮細胞培養液中最初分離出PEDF,此后在人和鼠中克隆和純化。PEDF在視網膜基質中以較高的濃度存在。分子量50kD。位于染色體17p13。PEDF屬于絲氨酸蛋白酶抑制劑基因家族,但不具備抗蛋白酶活性。

PEDF最早在人胚胎RPE細胞中表達,顯示PEDF是影響早期神經元發育的一個候補因子。隨后研究表明,PEDF不僅對原代培養的小腦顆粒細胞的生存有顯著促進作用,還可以有效地促進脊髓神經元的分化和生存。3.PEDF第五十二頁，共六十五頁，2022年，8月28日PEDF除了上述的神經保護作用外,Dawson等1999年首次發現PEDF還具有很強的抑制血管的作用,可能是維持角膜,玻璃體等眼內組織無血管形成的主要原因,在玻璃體內是主要的血管增生抑制劑。PEDF與腫瘤的關系。第五十三頁，共六十五頁，2022年，8月28日對于絕大多數腫瘤來說，僅約1/1000的腫瘤細胞具備浸潤轉移能力。原發腫瘤細胞必須獲得進入血管系統的途徑，能夠在循環中生存、靶器官微血管內著床、進入靶器官和誘發靶器官內的血管形成，才能完成轉移；而且，轉移瘤的細胞擴散再導致新的轉移瘤的形成，同樣需要經過這一連鎖過程。

腫瘤血管形成與腫瘤的浸潤轉移的關系第五十四頁，共六十五頁，2022年，8月28日

新生毛細血管由于基底膜不完整且存在滲漏現象，為腫瘤轉移提供了阻力最小的通道。而且，內皮細胞分泌的膠原酶和纖維蛋白溶酶原激活物(PA)加強了毛細血管突起部的浸潤趨化行為。實際上，這些“浸潤性”毛細血管“吞噬”腫瘤細胞的行為,使腫瘤細胞更容易轉移而擴散。腫瘤的血管形成能加強生長活躍的周邊部位腫瘤細胞與淋巴管的密切接觸；或者增加淋巴靜脈管的數量使更多的血管內微轉移細胞團進入淋巴系統。

第五十五頁，共六十五頁，2022年，8月28日第四節

抗腫瘤血管形成的治療研究

一、抗血管形成靶向治療的優點1、除對某些生理及創傷情況下的血管形成具有一定程度的抑制作用外，可避免骨髓抑制、胃腸道及心臟損害等毒性反應；2、主要通過細胞因子、受體及信號傳導過程發揮作用，避免影響遺傳物質而導致基因突變的繼發性癌癥；3、該方法作用于具有遺傳穩定性的內皮細胞，不易發生耐藥；第五十六頁，共六十五頁，2022年，8月28日

4、血管生成與腫瘤的生長、浸潤、轉移密切相關，抗血管生成治療具有廣譜作用；

5、抗血管生成治療可與化、放療聯合應用，具有協同作用,并減輕后者的毒副反應。第五十七頁，共六十五頁，2022年，8月28日二、血管生成抑制劑

1、直接作用于內皮細胞的抑制劑其中以血管抑素、內皮抑素較為重要。2、對抗血管生成的因子此類抑制劑通過選擇性地抑制一種或幾種血管生成因子或通過阻斷其受體而發揮作用。血管緊張素-2、蛋白激酶Cβ抑制劑、SU5416（VEGF受體Flk－1/KDR酪氨酸激酶的抑制物）3、基質金屬蛋白酶抑制劑(MMPI)第五十八頁，共六十五頁，2022年，8月28日4、Avastin

Avastin是一種重組人單克隆抗體，能中和VEGF,抗血管新生。

2004年2月份，美國FDA以快速通道方式，批準該藥作為轉移性結－直腸癌聯合用于化療的第一線藥物。2004年10月歐洲人類醫學產品委員會（CHMP）也批準該藥應用于臨床。美國國立癌癥研究所等作了一份隨機對照多中心研究，受試者包括829例轉移性結直腸癌患者，隨機接受化療加Avastin或單用化療。結果顯示加用Avastin的患者死亡危險性下降26％，生存期與單用化療組相比，延長2個月。該藥對其他癌，如非小細胞性肺癌、胰腺癌、腎細胞癌也可能有效，目前正在試驗中。

第五十九頁，共六十五頁，2022年，8月28日三、抗腫瘤血管形成的基因治療

基因治療即通過載體將目的基因導入體內，通過作用于mRNA或表達特定的蛋白質而發揮其抗血管生成作用。主要作用機制為:抑制血管生成因子基因的表達；干擾內皮細胞信號的傳導；直接導入抑制血管生成基因,表達特定的血管生