雌激素調節腫瘤血管生成研究進展

陳文星，鄭仕中，王愛云，張科衛，張 昱，周 閣，陸 茵

(1.南京中醫藥大學藥學院，2.江蘇省中藥藥效與安全性評價重點實驗室，江蘇南京 210046;3.江蘇省中醫院，江蘇南京 210004)

據WHO調查報告顯示，乳腺癌和宮頸癌等婦科腫瘤已成為危害婦女健康的前幾大殺手，而其患病率還正在逐年升高，因而對其的臨床診治及實驗研究顯得非常重要。盡管目前對于這些腫瘤的發病機制并不是完全清晰，但都認為與雌激素的紊亂有關系［1-2］。而雌激素對腫瘤的重要環節血管生成是有明顯調節作用的。Losordo等［3-4］研究表明雌激素可以通過內皮細胞影響血管的生成。Zaitseva等［5］發現在生理狀態下，血管生成與循環中的雌激素或其他性激素水平呈現相關波動關系;而在病理狀態下如乳腺癌，雌激素水平、內皮細胞雌激素受體的表達與血管生成、腫瘤生長、腫瘤浸潤都有直接關系［6］。通過多途徑、多分子的信號轉導、調節，雌激素對血管生成產生明顯的影響，并最終對機體的生理生長、病理狀態特別是腫瘤起到不同的調節作用［7］。

雌激素主要通過與雌激素受體ERα和ERβ結合啟動血管生成信號通路并產生調節作用［8-9］。生理性的血管生成常見于發育、再生和創傷修復以及女性生殖系統的月經周期特定生理過程(如排卵，子宮內膜生長、植入、胎盤形成)。而病理性的血管生成則是持續無控性的過程，常見于糖尿病視網膜病尤其是惡性腫瘤中。因而通過抑制腫瘤血管生成方式來治療腫瘤已經被認為是一個非常有前景的治療方式［10-11］。而腫瘤血管生成又受到諸多的因素影響，如各種內皮的生長因子、炎性因子和細胞因子等。同時，體內激素也是一類很重要的調節血管生成的因子。著重了解雌激素如何調節血管生成尤其是與腫瘤相關的腫瘤血管生成，對于腫瘤的臨床治療及從中藥中尋找抗腫瘤血管生成物質有極大的幫助。因而了解當前國內外在雌激素如何調節影響腫瘤血管生成的研究狀態是非常必要的。

1 雌激素調節腫瘤血管生成信號轉導通路

1.1MAPK雌激素與雌激素受體結合可以激活生長因子調節信號通路，從而對細胞產生不同的效應。生長因子與生長因子受體結合后通過多途徑激活MAPK(絲裂原激活蛋白激酶)通路最終調節細胞增殖、細胞凋亡、細胞運動、細胞骨架結構重排等系列細胞活動。參與生長因子誘導調節內皮細胞增殖的MAPK通路又包括p38-MAPK和ERK-MAPK通路。p38通路由MKK3/6(絲裂原活化蛋白激酶激酶3/6)激活轉導VEGF信號到微絲，誘導細胞骨架肌動蛋白重排，從而通過調節MAPKAPK2/3(有絲分裂原激活蛋白激酶激活蛋白激酶)和F-actin(肌動蛋白)多聚調節子、HSP27(熱休克蛋白)的激活調節內皮細胞的移動。ERK-MAPK信號通路的啟動是由生長因子誘導催化GDP綁定的Ras-GDP活化成Ras-GTP形成。Ras-GTP高度結合Raf-1激酶，誘導Raf-1從胞質聚集到胞膜。活化的Raf-1磷酸化激活MEK，MEK然后激活ERK，從而調節內皮細胞增殖。雌激素可以激活生長因子，從而激活生長因子誘導的MAPK信號通路［12］，最終促進血管生成。雌激素的拮抗劑與MAPK通路抑制劑聯用可明顯增強拮抗劑的抗腫瘤效應［13］，也能競爭性拮抗雌激素的作用，抑制ERK通路，抑制血管的生成［14］。

1.2NF-κBNF-κB(核因子-κB)轉錄因子在許多重要生理過程中起關鍵作用。NF-κB和控制其活性的信號通路異常將導致癌癥的發生和發展［15］，被認為是一個在治療癌癥方面很有潛力的靶標［16］。激活NF-κB主要有兩條通路:經典通路與替代通路。經典通路可以由許多炎性細胞因子前體包括TNF-α、IL-1或細菌脂多糖，通過EGFR起作用的生長因子和其他的生長因子受體、非受體酪氨酸激酶激活［16］。替代通路由刺激因子如可以激活NF-κB誘導激酶(NIK)的CD40L和淋巴毒素B受體激活。雌激素可以通過激活NF-κB經典通路促進乳腺癌的生長，因為在大部分乳腺癌患者中都發現激活的NF-κB。NF-κB也可以通過PAF(血小板活化因子)誘導血管生成。在人臍靜脈內皮細胞中，PAF誘導的mRNA表達和多種NF-κB的蛋白合成依賴于血管生成因子如TNF-α、IL-1α、bFGF和VEGF。同時PAF誘導的血管生成作用可被抗VEGF的抗體或者可溶性的VEGF受體如KDR和 FLT-1阻止，但抗 TNF-α、IL-1、bFGF抗體卻無此效應。這些數據顯示，PAF誘導的血管生成是通過促進VEGF的生成，誘導NF-κB激活而形成。雌激素亦通過這一信號通路激活血管生成。雌激素可激活PAF介導的NF-κB通路激活，從而促進血管生成［17］。

1.3NotchNotch受體家族有 4個成員，從 Notch1到Notch4。Notch蛋白以全長未修飾方式合成，組成胞外、跨膜、胞內區域。Notch配體分為Jagged和及他們的亞型。與Notch受體類似，Notch配體也是Ⅰ型跨膜蛋白。缺乏配體結合時，異二聚Notch受體處于非活性狀態。Notch受體與配體結合后誘導Notch胞外區域構象改變，導致清除區暴露。TNFα轉化酶清除后，Notch受體由胞內水解酶在跨膜區水解，胞內區域釋放入胞質，隨后轉移到核內傳導Notch信號，激活 Notch 信號通路［18-19］。

Notch通路的激活對血管生成產生不同的影響［20］。研究認為激活Notch4信號通路可以抑制血管生成。轉基因小鼠胚胎表達激活的Notch4，這些小鼠最后表現血管生成障礙。而破壞小鼠的Notch1等位基因會導致胚胎致死及血管重塑障礙。相反，Notch4基因破壞，小鼠無明顯異常發生。Notch1/Notch4雙重缺失，小鼠則表現更嚴重的血管障礙。雌激素可上調Notch1和Jagged1在內皮細胞中的表達，從而激活Notch1信號通路，促進血管生成。體外腫瘤移植試驗也發現雌激素可促進裸鼠的Notch1表達和微血管生成［20］。1.4PI3K-AKTPI3K(磷脂酰肌醇3-激酶)家族參與多種信號通路，調節細胞的多種功能。正常情況下，由其活化而產生的類脂產物作為第二信使結合并激活多種細胞內的靶蛋白，形成一個信號級聯復合物，激活下游分子絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶AKT(或PKB)，最終調節細胞的增殖、分化、存活和遷移等。許多細胞刺激因子可以通過激活PI3K-AKT通路來促進內皮細胞的存活。這些因子包括VEGF、angiopoietinl、胰島素、胰島素樣生長因子Ⅰ、肝細胞生長因子、雌激素、皮質類固醇、活性氧簇等等。在生長因子刺激下，PH功能域結合PI3K磷脂產物，AKT聚集到胞質膜，AKT然后被上游的蛋白激酶三磷酸肌醇依賴性的蛋白激酶在T308和S473位點磷酸化而完全活化［21］。

雌激素可通過PI3K信號通路快速激活內皮一氧化氮合酶，促進血管生成，這一效應也被雌激素受體介導［22］。AKT磷酸化eNOS，導致NO形成增多，繼而調節內皮細胞的增殖和移動。同時NO本身也可直接激活PI3K-AKT信號通路，導致血管生成。AKT也可以激活 mTOR信號通路，mTOR引起HIF1介導的VEGF表達增加，從而激活VEGF通路，促進血管生成。NF-κB也是AKT調節的一個因子，激活的AKT促進NF-κB的表達，從而激活該信號通路，引起血管生成增加。

1.5Wnt/FrizzledWnt信號通路也在細胞增殖、凋亡、干細胞修復等過程中起重要作用，其功能最常見于胚胎發育和癌癥［23］。近幾年的研究發現Wnt也可受雌激素的調節，影響腫瘤血管生成［24］，從而調控腫瘤的發展。Wnt經典信號通路調節由胞質β-連環蛋白的磷酸化/降解引起。Wnt1類配體如通過Wnt蛋白、Frizzled和LRP5/6的復合物激活經典途徑。Frizzled作用于胞質內的蓬松蛋白，蓬松蛋白能切斷β-連環蛋白的降解途徑，從而使β-連環蛋白在細胞質中積累。β-連環蛋白隨后進入胞核，在胞核與 T細胞因子(TCF)/淋巴增強子結合因子(LEF)轉錄因子結合，從而誘導Wnt靶基因的表達［24］。非經典通路與胞內Ca2+釋放和激活Ca2+敏感酶PKC和鈣調蛋白激酶Ⅱ(CaMKⅡ)相關。激活上述非經典通路須通過激活激酶阻止TCF/LEF-1與DNA綁定，關閉β-連環蛋白介導的經典通路。

Kouzmenko首次利用人大腸癌和乳腺癌細胞，證實在同一免疫復合體中免疫沉淀雌激素受體α或β-連環蛋白都可以反向加強同源報告基因的轉活作用，也能反向反應到外源性靶基因啟動子上的同源反應原件上，說明雌激素受體α與β-連環蛋白之間存在功能的相互作用，也就證實雌激素與Wnt之間存在交互作用［25］。而Wnt/Frizzled也被認為是一新的血管生成誘導通路，盡管在這方面的研究還有待深入，但其對腫瘤血管生成的作用已被認為是一個潛在的治療腫瘤的靶標［24］。

2 結語

雌激素通過雌激素受體作用多途徑信號轉導通路促進血管生成，那么拮抗雌激素效應就能阻斷這一與雌激素引起血管生成相關的信號轉導通路，最終阻止血管生成。在腫瘤狀態下，就可以起到抑制腫瘤的作用，特別是婦科方面與雌激素紊亂緊密相關的腫瘤，如乳腺癌、子宮肌瘤、宮頸癌等等。臨床當中應用雌激素拮抗劑如他莫西芬、雷洛西芬等治療婦科癌癥已成為化療當中的一部分［26］。現在的研究也證實［27］，他莫西芬作用雌激素抑制腫瘤血管生成是其重要的機制之一。雌激素基于各種誘導因子、生長因子、激酶等形成的信號調控網絡影響腫瘤血管生成是多樣的、復雜的，其中的準確的分子機制還有很多不清楚的地方。隨著研究的深入，相信會有更多的參與雌激素調節腫瘤血管生成的信號通路被發現。進一步研究雌激素誘導腫瘤血管生成的確切機制會有助于更深的理解腫瘤的發展過程，也有助于進一步研究對雌激素及血管生成有明顯影響的藥物，為臨床婦科腫瘤治療提供支持。

同時如果將這一思路應用到中藥抗腫瘤研究中將會有積極的指導意義。大量的研究已發現［28］中藥中存在擬雌激素成分并且其效應也已被證實。盡管目前對中藥的抗雌激素活性及成分的研究很少，但我們相信中藥中肯定存在抗雌激素類成分，尋找并發現這類成分對中藥的抗腫瘤研究具有重要的意義。我們已證實［29-31］活血化瘀中藥如丹參、莪術等當中的一些成分有明顯抑制血管生成，從而抑制腫瘤的生長及轉移的作用。初步機制研究結果顯示［30］，這些成分的主要作用靶點在影響生長因子等方面。同時活血化瘀藥在婦科瘀證(對應現代子宮肌瘤、乳腺癌、閉經等疾病)的用方中使用較多，而這些婦科疾病現代醫學都認為與雌激素紊亂有關。那么活血化瘀中藥是否是通過影響雌激素而產生的作用?這些中藥成分中是否有表現抗雌激素作用的成分?此外，其他研究也發現許多中藥當中的成分都能夠抑制雌激素受體表達陽性的乳腺癌等細胞的增殖［32］，這是否也與雌激素相關，深入研究這些中藥或中藥成分的抗雌激素作用對于臨床婦科疾病的治療特別是婦科腫瘤的治療有重要的意義，也有助于尋找一種有別于西醫的單純內源性雌激素干擾而有中醫治病特色的方法。

［1］Marttunen M B，Hietanen P，Pyrhonen S，et al.A prospective study on women with a history of breast cancer and with or without estrogen replacement therapy［J］.Maturitas，2001，39(3):217-25.

［2］Kuo D Y，Runowicz C D.Gynaecologic effects of tamoxifen［J］.Med Oncol，1995，12(2):87-94.

［3］Losordo D W，Isner J M.Estrogen and angiogenesis:A review［J］.Arterioscler Thromb Vasc Biol，2001，21(1):6-12.

［4］Albrecht E D，Babischkin J S，Lidor Y，et al.Effect of estrogen on angiogenesis in co-cultures of human endometrial cells and microvascular endothelial cells［J］.Hum Reprod，2003，18(10):2039-47.

［5］Zaitseva M，Yue D S，Katzenellenbogen J A，et al.Estrogen receptor-alpha agonists promote angiogenesis in human myometrial microvascular endothelial cells［J］.J Soc Gynecol Investig，2004，11(8):529-35.

［6］Lin A D，Mannikarottu A，Kogan B A，et al.Estrogen induces angiogenesis of the female rabbit bladder［J］.J Endocrinol，2006，190(2):241-6.

［7］Rubanyi G M，Johns A，Kauser K.Effect of estrogen on endothelial function and angiogenesis［J］.Vascul Pharmacol，2002，38(2):89-98.

［8］McDonnell D P，Norris J D.Connections and regulation of the human estrogen receptor［J］.Science，2002，296(5573):1642-4.

［9］Heldring N，Pike A，Andersson S，et al.Estrogen receptors:how do they signal and what are their targets［J］.Physiol Rev，2007，87(3):905-31.

［10］Folkman J.Angiogenesis in cancer，vascular，rheumatoid and other disease［J］.Nat Med，1995，1(1):27-31.

［11］Folkman J.Angiogenesis［J］.Annu Rev Med，2006，57:1-18.

［12］Yang Y H，Wang Y，Lam K S，et al.Suppression of the Raf/MEK/ERK signaling cascade and inhibition of angiogenesis by the carboxyl terminus of angiopoietin-like protein 4［J］.Arterioscler Thromb Vasc Biol，2008，28(5):835-40.

［13］王紅霞，張鳳春，黃明主.MAPK信號轉導通路在托瑞米芬非雌激素抗腫瘤中的作用［J］.上海交通大學學報，2008，28(1):66-8.

［13］Wang H X，Zhang F C，Huang M Z.Mitogen-activated protein kinase pathway in antitumor effect of toremifene［J］.J Shanghai Jiaotong Univ，2008，28(1):66-8.

［14］孫 慧，張 靜，戰忠利，等.雌激素及雌激素受體拮抗劑對乳腺癌信號傳導通路中MEK-2和p-ERK病理形態的影響［J］.中國腫瘤臨床，2008，35(4):219-23.

［14］Sun H，Zhang J，Zhan Z L，et al.The effect of estrogen and estrogen receptor antagonist on MEK-2 and p-ERK in signal transduction pathway of breast cancer［J］.Chin J Clin Oncol，2008，35(4):219-23.

［15］Naugler W E，Karin M.NF-kappaB and cancer-identifying targets and mechanisms［J］.Curr Opin Genet Dev，2008，18(1):19-26.

［16］Li B，Li Y Y，Tsao S W，Cheung A L.Targeting NF-{kappa}B signaling pathway suppresses tumor growth，angiogenesis，and metastasis of human esophageal cancer［J］.Mol Cancer Ther，2009，8(9):2635-44.

［17］Seo K H，Lee H S，Jung B，et al.Estrogen enhances angiogenesis through a pathway involving platelet-activating factor-mediated nuclear factor-kappaB activation［J］.Cancer Res，2004，64(18):6482-8.

［18］Baron M，Aslam H，Flasza M，et al.Multiple levels of Notch signal regulation(review)［J］.Mol Membr Biol，2002，19(1):27-38.

［19］Li J L，Harris A L.Crosstalk of VEGF and Notch pathways in tumour angiogenesis:therapeutic implications［J］.Front Biosci，2009，14:3094-110.

［20］Soares R，Balogh G，Guo S，et al.Evidence for the notch signaling pathway on the role of estrogen in angiogenesis［J］.Mol Endocrinol，2004，18(9):2333-43.

［21］Franke T F.PI3K/Akt:getting it right matters［J］.Oncogene，2008，27(50):6473-88.

［22］Stirone C，Boroujerdi A，Duckles S P，Krause D N.Estrogen receptor activation of phosphoinositide-3 kinase，akt，and nitric oxide signaling in cerebral blood vessels:rapid and long-term effects［J］.Mol Pharmacol，2005，67(1):105-13.

［23］Lie D C，Colamarino S A，Song H J，et al.Wnt signalling regulates adult hippocampal neurogenesis［J］.Nature，2005，437(7063):1370-5.

［24］Zerlin M，Julius M A，Kitajewski J.Wnt/Frizzled signaling in angiogenesis［J］.Angiogenesis，2008，11(1):63-9.

［25］Kouzmenko A P，Takeyama K，Ito S，et al.Wnt/beta-catenin and estrogen signaling convergein vivo［J］.J Biol Chem，2004，279(39):40255-8.

［26］楊 欣，鄭淑蓉.選擇性雌激素受體調節劑雷洛昔芬的臨床研究進展［J］.中華婦產科雜志，2003，38(4):254-56.

［26］Yang X，Zheng S R.The clinical progress on selective estrogen receptor modulator raloxifene［J］.Chin J Obstet Gynecol，2003，38(4):254-6.

［27］Jaxel C，Kohn K W，Wani M C，et al.Structure-activity study of the actions of camptothecin derivatives on mammalian topoisomerase I:evidence for a specific receptor site and a relation to antitumor activity［J］.Cancer Res，1989，49(6):1465-9.

［28］Oerter Klein K，Janfaza M，Wong J A，Chang R J.Estrogen bioactivity in fo-ti and other herbs used for their estrogen-like effects as determined by a recombinant cell bioassay［J］.J Clin Endocrinol Metab，2003，88(9):4077-9.

［29］Chen W，Lu Y，Gao M，et al.Anti-angiogenesis effect of essential oil from Curcuma zedoaria in vitro andin vivo［J］.J Ethnopharmacol，2011，133(1):220-6.

［30］Chen W，Lu Y，Wu J，et al.Beta-elemene inhibits melanoma growth and metastasis via suppressing vascular endothelial growth factormediated angiogenesis［J］.Cancer Chemother Pharmacol，2010，Jun 19.doi:10.1007/s00280-010-1378-x

［31］Zhang L J，Chen L，Lu Y，et al.Danshensu has anti-tumor activity in B16F10 melanoma by inhibiting angiogenesis and tumor cell invasion［J］.Eur J Pharmacol，2010，643(2-3):195-201.

［32］趙丕文，牛建昭，王繼峰，等.丹參酮ⅡA抗乳腺癌細胞增殖作用研究［J］.中國藥理學通報，2010，26(7):903-6.

［32］Zhao P W，Niu J Z，Wang J F，et al.Research on the inhibitory effect of tanshinone ⅡA on breast cancer cell proliferation［J］.Chin Pharmacol Bull，2010，26(7):903-6.