內皮抑素與角膜新生血管

來源：淮海醫藥作者：李鴻博瀏覽：發布時間：2009/9/17 10:13:00

    正常角膜組織透明，無血管，周圍血管終止于角膜緣，形成血管網，營養成分由此擴散入角膜。無血管是角膜的主要特征，也是維持角膜透明的重要條件。在病理狀態下，新生毛細血管由角膜緣處侵入角膜內，稱為角膜新生血管（c0rneal ne0vascularizati0n,CNV）。內皮抑素（end0statin）是一種新型內源性新生血管生成抑制因子，可特異性抑制新生血管內皮細胞的增殖，封閉新生血管的形成，在腫瘤實驗過程中表現出極強的抑瘤活性。實驗表明，內皮抑素對多種起源的新生血管內皮細胞增殖有抑制作用，而不影響靜止的血管內皮細胞，內皮抑素具有明顯抑制角膜新生血管生長的作用，而無毒副作用，為臨床防治CNV提供了一種新的途徑。
    1 CNV形成機制
    CNV的發生是一個極其復雜的病理過程，其確切機制目前尚未完全清楚，相關的研究證明，CNV的發生主要與下列因素有關：（1）角膜水腫；（2）促血管生成因子增加；（3）抑制血管生成因子減少；（4）炎癥反應；（5）缺氧；（6）角膜神經損傷。近年來，隨著免疫學和分子生物學的飛速發展，許多因素如血管內皮生長因子（VEGF）、堿性成纖維細胞生長因子（bFGF）、基質金屬蛋白酶（MMP）、一氧化氮合酶-Ⅱ（N0S-Ⅱ）等在CNV形成中的作用已經受到了人們的關注，并已取得一些研究成果。目前已經明確，血管內皮生長因子（vascular end0thelial gr0wth fact0r,VEGF）是形成角膜新生血管化最主要的血管形成因子。人正常角膜的上皮、基質和內皮細胞均可表達VEGF。Imanishi等研究發現在正常角膜組織中有VEGF及其受體的基本表達，提示VEGF在維持角膜的正常生理功能方面起著重要作用。目前研究表明，VEGF的過度表達與CNV的發生發展密切相關。Philipp等實驗發現VEGF及其受體在人的炎癥性角膜血管化時有著高表達。Aman0等發現在鼠CNV模型中，伴隨著角膜受傷后的炎癥和新生血管的出現，VEGF mRNA和蛋白水平明顯增高，且VEGF中和抗體有效的抑制了CNV的形成。Lai等實驗證明特異性的下調VEGF的產生可以明顯減少角膜新生血管的形成。
    2 ES的發現及結構特點
     內皮抑素（end0statin）是1997年，由0’Reilly等首次分離純化獲得的一種血管皮內細胞的強效抑制劑，體外實驗和動物實驗均顯示了其具有較強的抑癌活性。氨基酸序列分析表明，該物質為膠原ⅩⅧC端非膠原區（n0nc0llagen0us,NCL）內的184個氨基酸片段，相對分子質量約為20 kD，是膠原ⅩⅧ的蛋白降解產物。膠原ⅩⅧ在鼠的各種組織的基底膜上均存在，是構成血管基底膜的重要成分，參與血管周邊基質的組裝和（或）結構。ES在小鼠腫瘤模型中可抑制腫瘤的形成、轉移，使已形成的腫瘤縮小，并且反復使用無耐藥性和毒性的產生。其具體的作用機制尚不清楚，但多數學者傾向于ES與bFGF競爭其蛋白多糖受體的觀點。此外內皮抑素還可與基質外金屬蛋白酶（MMP2）酶原（pr0MMP2)結合抑制另一基質外金屬蛋白酶（MT1-1MMP）對pr0-MMP2的激活和MMP2本身的活性。因此，內皮抑素對角膜新生血管有抑制作用，是治療CNV的一種良好藥物。
    3 內皮抑素對CNV的作用
    3.1 血管的生成機制血管發生主要有兩種形式：一是由骨髓起源的內皮組細胞分化的血管內皮細胞構成血管，稱為血管生長，主要發生在胚胎期的血管形成；二是直接由現存血管中已分化成熟的血管內皮細胞增殖移行生成血管，稱為血管新生，是角膜新生血管形成的主要方式。新生血管的增殖過程一般包括以下幾步：（1）各種促細胞生成的因子（如VEGF、bFGF等）通過與內皮細胞表面的生長因子受體結合，激活受體內的酷氨酸激酶引起一系列的信號傳導，最終導致內皮細胞增殖。（2）細胞外基質的降解，在基質細胞、成纖維細胞及內皮細胞分泌的纖溶酶原尿激酶和基質金屬蛋白酶的作用下，血管內皮基底膜及細胞外基質降解。（3）內皮細胞遷移到血管周圍基質，在粘附分子（如整合素）等的作用下，內皮細胞與基質粘附、出芽、形成血管。針對血管生成的以上環節，可通過以下幾方面給以藥物阻斷：（1）抑制內皮細胞增殖。（2）抑制基底膜及細胞外基質降解。（3）抑制內皮細胞與細胞外基質及內皮細胞間的粘附，使內皮細胞脫落、凋亡。
    3.2 ES對CNV的抑制作用
    3.2.1 通過作用于血管內皮生長因子而抑制血管生成血管內皮生長因子（VEGF）在角膜細胞上有表達，是目前新確定的一種最直接的促進眼球內新生血管形成的因子。因此，VEGF已成為治療CNV的重要靶點。H0henenster等研究發現，ES表面的硫酸肝素結合位點可與細胞表面硫酸肝素糖蛋白（HSPGs）結合，而VEGF不僅可以與HSPGs結合，而且需要它作為信號轉導的輔助因子受體。因此，推測ES可通過競爭VEGF等促血管生成因子與內皮細胞的結合而干擾細胞粘附和遷移，或防止細胞外基質蛋白的降解，從而起到抑制新生血管生成的作用。
    3.2.2 促進內皮細胞的凋亡和抑制內皮細胞的遷移內皮抑素被內皮細胞內吞，使連接蛋白Shb磷酸化，激活酪氨酸激酶活性，抑制抗凋亡基因Bcl-2和Bcl-cL的表達而誘導內皮細胞凋亡。Wickstr0m等研究表明，內皮抑素作用于內皮細胞表面上的整合素α5β1和跨膜錨定蛋白（cave0lin-1），啟動細胞內依賴酪氨酸磷酸化的信號傳導，導致cave0lin-1相關的Src家族酪氨酸激酶的激活和肌動蛋白張力纖維的減少。內皮抑素誘導的肌動蛋白張力纖維和黏附的解離，破壞了纖連蛋白在基質的沉積，損壞了細胞和基質相互作用而抑制內皮細胞遷移。此外，內皮抑素還能通過與原肌球蛋白相互作用，破壞微絲的完整性，使內皮細胞的活動受阻而誘導內皮細胞凋亡而抑制血管生成。
    3.2.3 抑制MMPs 研究發現內皮抑素對MMPs有明顯的抑制作用，其主要機制是內皮抑素可抑制1-膜型基質金屬蛋白酶（MT1-MMP）的活化，使MT1-MMP與基質金屬蛋白酶前體（pr0MMPs）形成穩定的復合物，進而抑制pr0MMPs在細胞外活化為MMPs，同時ES可以通過結合于MMPs的催化活性區域直接抑制MMPs的催化活性，并調節微血管內皮細胞表面相關的尿激酶型纖溶酶原激活因子（uPA）和纖溶酶原激活抑制因子-1（PAI-1）的分布，清除灶性粘附上的uPA受體，下調uPA系統，引進灶性粘附和肌動蛋白張力纖維網的解離，發揮抗血管生成活性，從而阻斷內皮細胞侵襲。因此推測，ES能在抑制CNV的發生、發展中發揮相應作用，可能與抑制MMPs活性有著密切關系。
    3.2.4 通過與整合素結合而抑制CNV 在固定ES表面（即鋪在培養皿表面），HUVEC的粘附和生長主要是通過整合素與ES相互作用，二者之間的作用是直接而特異的。而可溶性的ES的作用則相反，可以抑制細胞生長和播散。ES與整合素（integrin）直接結合，而整合素影響bFGF受體的信號轉導途徑。ES作為整合家族的一個配體分子，可能是以整合素為靶點而發揮作用。
    4 結論
    角膜新生血管的形成是個復雜的網絡調控過程，盡管已證實促血管因子和抗血管生成因子的網絡平衡在其中的不同環節發揮著關鍵作用，但由于所涉及的因子種類繁多、相互關系錯綜復雜，確切的機制與關鍵的作用點仍未最終清楚。內皮抑素是近年來發現的最有潛力的新生血管形成抑制因子之一，內皮抑素已經作為腫瘤的新生血管形成抑制治療劑。但到目前為止，有關ES的作用機制和功能研究并不十分清楚，特別是受體或靶標仍不明確，且研究大都集中在抗腫瘤效應方面，在抗CNV效果方面研究得較少。
    總之，ES的發現為人類治療CNV帶來了新的希望，隨著對抗生血管生成療法和ES作用機制的不斷闡明，將有助于人類對CNV機制的進一步了解，為臨床應用提供有力的理論支持。

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