抗血管生成治療用于骨肉瘤的研究進展

王炳輝，蔣電明

(重慶醫科大學附屬第一醫院骨科，重慶　400016)

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抗血管生成治療用于骨肉瘤的研究進展

王炳輝，蔣電明

(重慶醫科大學附屬第一醫院骨科，重慶400016)

[摘要]骨肉瘤是我國年輕群體中常見的惡性腫瘤之一，其惡性程度高，預后差，復發及轉移性骨肉瘤對各種治療手段都不敏感，臨床亟需新的治療方案?？寡苌芍委熓侵委煇盒阅[瘤的一種新的治療方式，目前尚處于探索階段，本文就抗血管生成治療用于骨肉瘤的研究進展進行綜述。

[關鍵詞]骨肉瘤；血管新生；抗血管生成

骨肉瘤是主要發生于青年與兒童群體的惡性腫瘤，其發病率約占骨腫瘤的20%，占小兒腫瘤的5%，男女比例1.4∶1。骨肉瘤最常發生于脛骨近端、股骨遠端及肱骨近端的干骺端，起源于間充質細胞，惡性程度高，預后差[1]。骨肉瘤易轉移，最常見的部位為肺[2]，約20%的患者在就診時已經發生轉移，30%～40%的患者在病程后期轉移或復發[1]。骨肉瘤的標準根治療法包括手術和化療。未發生轉移的患者經早期標準治療，5年無病生存率(event-free survival rate)由20世紀60年代的10%～20%提高到70年代的60%～70%[3]，但近40年來患者5年生存率卻徘徊不前。傳統的治療方法遇到瓶頸，一方面是由于化療導致腫瘤產生耐藥，另一方面是由于化療產生的心臟、腎臟毒性及聽力喪失等嚴重的副反應[4]。另外，對于復發及發生轉移的患者，長期生存率(long-term survival)<20%，預后極差，成為死亡的主要原因，目前尚無好的治療對策[5]。鑒于此，臨床亟需一種針對耐藥、復發及轉移的骨肉瘤的新的治療方案。

腫瘤的抗血管生成治療策略始于20世紀70年代，自Folkman等[6]于新英格蘭雜志提出腫瘤生長和轉移依賴于腫瘤內部新生血管形成的觀點后，國內外研究學者開始致力于抗腫瘤新生血管策略的研究，此后大批的抗新生血管藥物問世，為治療腫瘤開辟了一種除手術、化療、放療外的全新的治療模式。本文就抗血管生成治療策略在骨肉瘤中的研究進展進行綜述。

1惡性腫瘤新生血管概述

腫瘤的生長需要血供，當腫瘤直徑>2 mm時，即需要誘導新生血管形成獲取血供，否則腫瘤即發生壞死[7]。血管生成在腫瘤的生長、侵襲、轉移等行為中均發揮重要作用。惡性腫瘤血管生成的機理復雜，至今尚無統一定論，目前比較被認可的為血管調控平衡理論。該理論認為血管的生長是在一系列促血管生成因子，如血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)、血小板源性生長因子(platelet-derived growth factor, PDGF)和抗血管生成的細胞因子，如內皮抑素(endostain)、血管抑素(angiostain)等細胞因子的嚴格調控下完成的。新生血管的過程由癌基因變異、機械壓力、乏氧等因素啟動，包括：(1)血管生成(vasculogenesis)。通過內皮祖細胞和造血干細胞的聚集、遷移、分化，在原本無血管的區域生成新的血流通道。(2)血管新生(angiogenesis)。在原有血管的基礎上，通過內皮細胞的增殖和遷移、細胞外基質的降解，生成新的血管。(3)血管生成擬態(vasculogenic mimicry)。腫瘤細胞通過自身變形和基質重塑，形成無血管內皮覆蓋的血管，建立腫瘤微循環[8]。各種細胞因子在新生血管形成過程中發揮重要作用，主要包括：(1)乏氧誘導因子-1(hypoxia inducible factor-1, HIF-1)。當腫瘤處于低氧的環境時，便于HIF-1的產生。HIF-1為葡萄糖受體與VEGF之間的轉換因子，可誘導VEGF產生，使腫瘤細胞適應低氧的環境[9]。(2)整合素。整合素是一組介導細胞與細胞、細胞與基質間黏附的跨膜蛋白，在細胞的浸潤、增殖和凋亡中發揮重要作用。整合素αVβ3在血管內皮細胞中高度表達，參與血管內皮細胞增殖、遷移的過程[10]。(3)VEGF。VEGF家族(VEGF-A、VEGF-B、VEGF-C、VEGF-D)及它們的受體(VEGF-1、VEGF-2、VEGF-3和神經纖維網蛋白)為眾多促血管因子中的一種，卻在血管生長過程中發揮極其重要的作用。VEGF為所有間接促血管生長因子作用的中介，是血管平衡轉換中的關鍵蛋白[11]。VEGF也可以破壞血管屏障，增加血管滲透性[12-13]。腫瘤新生血管形成不同于生理性的血管生長，由于促血管因子特別是VEGF生成，使促血管生成因子與抗血管生成因子失衡，腫瘤血管出現排列雜亂、高度擴張、扭曲變形等異常，同時新生血管存在內皮細胞、周細胞及基膜缺損，腫瘤細胞易通過缺損的血管基膜進入血液，這也是惡性腫瘤易發生血性轉移的原因之一[13]。

2骨肉瘤抗血管生成治療策略

細胞表面糖蛋白CD34和腫瘤微血管密度(microvessel density，MVD)作為新生血管評價指標，已得到廣泛認可，其與腫瘤生長速度和轉移呈正相關，這在前列腺癌、結腸癌等多種實體腫瘤中得到證實。而骨肉瘤中CD34陽性率達96.7%[14]，表明骨肉瘤中存在活躍的新生血管行為。血管新生的程度與其生長、浸潤及轉移密切相關。

2.1VEGF在骨肉瘤中的表達及臨床意義骨肉瘤的生長需要血管生成，骨肉瘤中VEGF基因表達被明顯放大，VEGF高表達的患者腫瘤無病生存期(tumor-free survival,TFS)短，預后差，因此VEGF可作為評估骨肉瘤復發轉移風險及預后的重要指標[15-16]。Tanaka等[11]在骨肉瘤動物模型上的研究證明，利用帕唑帕尼降低VEGF的表達可明顯抑制骨肉瘤的肺轉移。

2.2抗血管生成治療制劑及其抗腫瘤效果研究

2.2.1內皮抑素內皮抑素是O’Reilly 等[17]在1997 年從小鼠的血管內皮瘤細胞(EOMA)的培養血清中分離出來的一種血管生成抑制劑，它是細胞外基質膠原ⅩⅧ的C末端非膠原區的氨基酸片段。內皮抑素為內源性抗血管因子，其抗血管效應涉及血管生成的多個步驟，包括抑制血管內皮的浸潤、增殖、遷移等[18]。其抗血管生成機理復雜，目前尚無統一定論，主要包括下調促血管生成因子(如VEGF)、調節機理蛋白金屬酶(matrix metalloproteinase，MMP)、促進血管內皮凋亡等。許多臨床前試驗已經證實內皮抑素可抑制骨肉瘤細胞的生長。骨肉瘤本身亦有內皮抑素表達。Xu等[14]的一項臨床研究發現與其他類型的骨腫瘤相比，骨肉瘤中內皮抑素表達明顯增高，陽性率86.7%，可作為骨肉瘤診斷指標。更有意義的是在有肺轉移的患者中檢測到內皮抑素的表達明顯降低，提示內皮抑素有可能抑制骨肉瘤的轉移。這正好也解釋了腫瘤伴隨抵制現象(原發腫瘤抑制隱匿腫瘤轉移灶的現象)[19]，有可能是由于原發腫瘤產生更多的內皮抑素，從而抑制了腫瘤灶的轉移[7]。Xu等[20]的一項臨床隨機對照試驗入選了116名新診斷為骨肉瘤的患者，隨機分為2組，分別接受單純化療和內皮抑素聯合化療治療。通過切取化療前和化療后的組織標本比較發現，無內皮抑素組化療后骨肉瘤組織中VEGF和CD31表達會明顯增加，MVD明顯增加。結果表明化療可誘導新生血管行為，而使用內皮抑素可有效抑制這一過程，顯著降低MVD。通過對患者5年的隨訪發現，單純化療組與聯合治療組無病生存率分別為56%和70%，肺轉移率分別為34%和24%。研究結果表明內皮抑素可顯著提高患者無病生存率，并降低肺轉移風險，使患者臨床獲益。

2.2.2索菲拉尼酪氨酸激酶受體在腫瘤生長及血管生成中發揮重要作用。索菲拉尼為口服多激酶抑制劑，可抑制RAF/MEK/ERK信號傳導通路、干細胞因子受體(c-kit)、成纖維因子受體(fibroblast growth factor receptor-1, FGFR-1)等，抑制腫瘤細胞增殖。同時，索菲拉尼也是一種血管生成抑制劑，通過抑制VEGFR-2和VEGFR-3的磷酸化過程抑制血管生成[21]。 Grignani等[22]的一項多中心的Ⅱ期臨床試驗通過對35名失去手術機會的高度惡性骨肉瘤患者采用索菲拉尼治療，隨訪至4月時，46%的患者腫瘤無進展，遠大于30%假設閾值；通過14月隨訪發現，所有接受治療的患者平均無病生存期為4月，平均總生存期7個月，臨床獲益率為29%；其中無完全緩解(compelet respons,CR)的病例，3例(9%)發生部分緩解(partial remission,PR)，2例發生微小緩解(minor remission,MR)。結果證明索菲拉尼在骨肉瘤的治療中有效，可作為二線或三線的替代治療方案。Yang等[23]的一項動物實驗表明，索菲拉尼與紫杉醇有協同作用，2種藥物聯合使用可更有效地抑制腫瘤細胞的增殖。

2.2.3貝伐單抗貝伐單抗是一種針對VEGF的單克隆抗體抑制劑，為目前最有效的抗VEGF制劑，于2004年被美國FDA批準上市，在結腸癌、乳腺癌等實體腫瘤治療中取得了明顯療效[24-25]，對于骨肉瘤的治療目前還處于積極探索中。Scharf等[26]的一項動物實驗表明貝伐單抗減慢骨肉瘤的生長速度，降低了VEGF的表達與MVD。目前一項由美國國家衛生院主持研究的貝伐單抗聯合化療治療骨肉瘤的Ⅱ期臨床試驗正在進行中，這場試驗開始于2008年，為期10年，依據目前的研究結果，可以預測貝伐單抗未來會在骨肉瘤的治療中發揮重要作用。

3總結及展望

綜上所述，作為一種嶄新的抗腫瘤的思路和途徑，抗血管生成治療目前在骨腫瘤的治療中顯示出巨大的潛力，為復發及轉移特別是對傳統的化療藥物耐藥的患者提供了一種新的可能。與傳統的抗腫瘤藥物相比，抗血管生成治療的優勢在于：(1)以新生血管為治療靶點，不會影響人體其他細胞，從而大大降低了胃腸道反應及骨髓抑制等副作用；(2)內皮細胞基因相對腫瘤細胞穩定，不易產生耐藥。但與其他的新的療法一樣，血管生成抑制劑的治療效果評價需要前瞻性的臨床隨機對照實驗加以驗證，抗血管生成治療在骨肉瘤治療領域距離真正應用于臨床尚有一段距離。目前尚存在的問題及以后研究的方向包括：(1)需要更多的高質量的臨床隨機對照實驗證明其抗腫瘤效果，包括提高生存率、改善預后、抑制轉移等；(2)對其給藥途徑、劑量及用法做研究，探究其最佳用藥劑量及途徑；(3)確定抗血管制劑未知的副作用，保證用藥安全。

參考文獻：

[1]HOGENDOORN PC,ESMO/EUROBONET Working Group,ATHANASOU N,et al.Bone sarcomas: ESMO Clinical Practice Guidelines for diagnosis, treatment and follow-up[J].Ann Oncol,2010, 21(Suppl 5):v204-v213.

[2]GUIJARRO MV,GHIVIZZANI SC,GIBBS CP.Animal models in osteosarcoma[J].Front Oncol,2014,4:189.

[3]BACCI G,LONGHI A,FAGIOLI F,et al.Adjuvant and neoadjuvant chemotherapy for osteosarcoma of the extremities:27 year experience at Rizzoli Institute,Italy[J].Eur J Cancer,2005,41(18):2836-2845.

[4]XU H,NIU X,ZHANG Q,et al.Synergistic antitumor efficacy by combining adriamycin with recombinant human endostatin in an osteosarcoma model[J].Oncol Lett,2011,2(5):773-778.

[5]REDONDO A,CRUZ J,LOPEZ-POUSA A,et al.SEOM clinical guidelines for the treatment of osteosarcoma in adults-2013[J].Clin Transl Oncol,2013,15(12):1037-1043.

[6]FOLKMAN J,BACH M,ROWE JW,et al.TUMOR ANGIOGENESIS-THERAPEUTIC IMPLICATIONS[J].N Engl J Med,1971, 285(21):1182-1186.

[7]KAYA M,WADA T,NAGOYA S,et al.Prevention of postoperative progression of pulmonary metastases in osteosarcoma by antiangiogenic therapy using endostatin[J].J Orthop Sci,2007,12(6):562-567.

[8]DUBOIS SG,MARINA N,GLADE-BENDER J.Angiogenesis and vascular targeting in Ewing sarcoma: a review of preclinical and clinical data[J].Cancer,2010,116(3):749-757.

[9]KUZMANOV A,WIELOCKX B,REZAEI M,et al.Overexpression of factor inhibiting HIF-1 enhances vessel maturation and tumor growth via platelet-derived growth factor-C[J].Int J Cancer,2012,131(5): E603-E613.

[10]VERSLEIJEN-JONKERS YM,VLENTERIE M,VAN DE LUIJTGAARDEN AC,et al.Anti-angiogenic therapy, a new player in the field of sarcoma treatment[J].Crit Rev Oncol Hematol,2014,91(2):172-185.

[11]TANAKA T,YUI Y,NAKA N,et al.Dynamic analysis of lung metastasis by mouse osteosarcoma LM8: VEGF is a candidate for anti-metastasis therapy[J].Clin Exp Metastasis,2013,30(4):369-379.

[12]WEIS SM,CHERESH DA.Pathophysiological Consequences of VEGF-induced vascular permeability[J]. Nature,2005,437(758):497-504.

[13]WEIS S,CUI J,BARNES L,et al.Endothelial barrier disruption by VEGF-mediated Src activity potentiates tumor cell extravasation and metastasis[J].J Cell Biol,2004,167(2):223-229.

[14]XU CJ,SONG JF,SU YX,et al.Expression of b-FGF and endostatin and their clinical significance in human osteosarcoma[J].Orthop Surg,2010,2(4):291-298.

[15]YANG J,YANG D,SUN Y,et al.Genetic amplification of the vascular endothelial growth factor (VEGF) pathway genes, including VEGFA,in human osteosarcoma[J].Cancer,2011,117(21):4925-4938.

[16]CHEN D,ZHANG YJ,ZHU KW,et al.A systematic review of vascular endothelial growth factor expression as a biomarker of prognosis in patients with osteosarcoma[J].Tumour Biol,2013,34(3):1895-1899.

[17]O'REILLY MS,BOEHM T,SHING Y,et al.Endostatin: an endogenous inhibitor of angiogenesis and tumor growth[J].Cell,1997,88(2):277-285.

[18]KIM HS,LIM SJ,PARK YK.Anti-angiogenic factor endostatin in osteosarcoma[J].APMIS,2009,117(10): 716-723.

[19]TSUNEMI T,NAGOYA S,KAYA M,et al.Postoperative progression of pulmonary metastasis in osteosarcoma[J].Clin Orthop Relat Res,2003(47):159-166.

[20]XU M,XU CX,BI WZ,et al.Effects of endostar combined multidrug chemotherapy in osteosarcoma[J]. Bone, 2013,57(1):111-115.

[21]WILHELM SM,CARTER C,TANG L,et al.BAY 43-9006 exhibits broad spectrum oral antitumor activity and targets the RAF/MEK/ERK pathway and receptor tyrosine kinases involved in tumor progression and angiogenesis[J].Cancer Res,2004,64(19):7099-7109.

[22]GRIGNANI G,PALMERINI E,DILEO P,et al.A phase II trial of sorafenib in relapsed and unresectable high-grade osteosarcoma after failure of standard multimodal therapy:an Italian Sarcoma Group study[J].Ann Oncol,2012,23(2):508-516.

[23]YANG Q,ZHANG S,KANG M,et al.Synergistic growth inhibition by sorafenib and cisplatin in human osteosarcoma cells[J].Oncol Rep,2015,33(5):2537-2544.

[24]HURWITZ HI,FEHRENBACHER L,HAINSWORTH JD,et al.Bevacizumab in combination with fluorouracil and leucovorin:an active regimen for first-line metastatic colorectal cancer[J].J Clin Oncol,2005, 23(15):3502-3508.

[25]MILLER KD,CHAP LI,HOLMES FA,et al.Randomized phase Ⅲ trial of capecitabine compared with bevacizumab plus capecitabine in patients with previously treated metastatic breast cancer[J].J Clin Oncol,2005,23(4):792-799.

[26]SCHARF VF,FARESE JP,COOMER AR,et al.Effect of bevacizumab on angiogenesis and growth of canine osteosarcoma cells xenografted in athymic mice[J].Am J Vet Res,2013,74(5):771-778.

(收稿日期：2015-12-08)

[中圖分類號]R738.1

[文獻標識碼]A

DOI:10.11851/j.issn.1673-1557.2016.02.005

通信作者：蔣電明，jdm571026@vip.163.com

基金項目：國家自然科學基金(編號81472057)

優先數字出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/51.1688.R.20160311.2143.024.html