HIF-1α、VEGF及HIF-1α/VEGF軸在子宮內(nèi)膜癌中的表達研究進展

周儉珊 綜述，葉 紅 審校

（三峽大學第一臨床醫(yī)學院，湖北 宜昌 443000）

HIF-1α、VEGF及HIF-1α/VEGF軸在子宮內(nèi)膜癌中的表達研究進展

周儉珊 綜述，葉 紅 審校

（三峽大學第一臨床醫(yī)學院，湖北 宜昌 443000）

缺氧誘導(dǎo)因子-1(Hypoxia inducible factor-1，HIF-1)、血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)參與大多數(shù)惡性腫瘤的局部侵潤和遠處轉(zhuǎn)移，它們目前已經(jīng)成為了腫瘤預(yù)防和治療的新靶點之一。子宮內(nèi)膜癌作為較典型的乏氧型實體腫瘤，HIF-1和VEGF在其發(fā)生和進展中起著至關(guān)重要的作用。越來越多的實驗研究表明，處于缺氧狀態(tài)下的腫瘤組織中HIF-1α能夠在基因水平上直接調(diào)控VEGF的表達，從而誘導(dǎo)新生血管的形成，腫瘤細胞能夠利用新生血管的血供對抗由于腫瘤細胞快速的增殖所導(dǎo)致的低氧狀態(tài)，這一過程不斷循環(huán)，HIF-1α/VEGF軸在此過程中發(fā)揮了重要作用，使得腫瘤組織能夠得以持續(xù)不斷生長，侵襲和轉(zhuǎn)移。本文綜述了HIF-1和VEGF，及HIF-1α/VEGF軸在子宮內(nèi)膜癌中的表達及研究進展，可能對子宮內(nèi)膜癌的早期診斷，臨床治療及預(yù)后評價有重要意義。

子宮內(nèi)膜癌；HIF-1α/VEGF軸；缺氧誘導(dǎo)因子-1；血管內(nèi)皮生長因子

子宮內(nèi)膜癌(Endometrial adenocarcinoma)作為較典型的乏氧型實體腫瘤，瘤體在發(fā)生、進展和轉(zhuǎn)移的過程中為了適應(yīng)缺氧的微環(huán)境，一方面必須增強對低氧環(huán)境的耐受性，另一方面則需要通過增加新生血管的數(shù)量來最大限度的滿足瘤體對營養(yǎng)物質(zhì)的需求。子宮內(nèi)膜癌在發(fā)生局部浸潤和遠處轉(zhuǎn)移的過程中，明確子宮肌層受累的深度以及盆腔和全身淋巴結(jié)的轉(zhuǎn)移情況，對患者手術(shù)或/和后續(xù)的治療和遠期治療效果的評估有重大意義。缺氧誘導(dǎo)因子-1α(Hypoxia inducible factor，HIF-1α)和血管內(nèi)皮生長因子(Vascular endothelial growth factor，VEGF)在腫瘤的進展和轉(zhuǎn)移等一系列病理過程中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。HIF-1α可以在基因表達的水平上能夠直接的調(diào)控促進血管生成的細胞因子如VEGF的表達，通過誘導(dǎo)血管的生成，增強腫瘤細胞對缺氧微環(huán)境的適應(yīng)性，使得腫瘤組織的侵襲性和對放療、化療的耐受性增加，腫瘤得以進一步地侵襲，遷徙和遠處的播散[1]。因而，研究HIF-1α、VEGF及HIF-1α/VEGF軸在子宮內(nèi)膜癌組織中的表達和功能，討論其對子宮內(nèi)膜腫瘤疾病的發(fā)展的影響，并探討其對內(nèi)膜癌治療和預(yù)后的意義。

1 HIF-1α和VEGF的生物學特征和功能

HIF-1是由Zemenza和Wang于1992年發(fā)現(xiàn)的由α和β兩種亞基組成的異源二聚體轉(zhuǎn)錄因子[2]。近年來發(fā)現(xiàn)缺氧誘導(dǎo)因子-1(Hypoxia inducible factor-1，HIF-1)是一種廣泛的存在于人體內(nèi)的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，它介導(dǎo)了細胞對缺氧微環(huán)境的適應(yīng)性反應(yīng)[2]。控制著血管生成的基因、葡萄糖轉(zhuǎn)運的基因等眾多調(diào)控基因的表達都受到HIF-1的調(diào)節(jié)[3]。HIF-1作為由α、β亞基構(gòu)成的二聚體，屬于BHLH-PAS家族成員，其中β亞基在細胞內(nèi)存在穩(wěn)定的表達，α亞基對氧敏感，在HIF-1功能調(diào)節(jié)的方面起著主要作用[4]。在缺氧的條件下，HIF-1α可以與β亞基(HIF-1β)及其靶基因相結(jié)合，進而發(fā)揮其生物學活性。目前的研究資料已經(jīng)確認：HIF1的靶基因主要包括血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)的編碼基因、一氧化氮耦合酶(NOS)的編碼基因、葡萄糖載體蛋白1(GLUT1)和糖酵解酶的編碼基因等[5]。

Go Spodarwia等于1989年發(fā)現(xiàn)了一種能夠促進血管內(nèi)皮生長的細胞因子，并命名為血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)[1]。VEGF作為重要的促進血管生長的細胞因子，在生理性及病理性的血管再生過程中都起著關(guān)鍵性的作用。Arcondéguy等[6]也證實了在生理性情況下正常的人體組織細胞中都可以檢測到VEGF和VEGF mRNA較低水平的表達，且僅能夠維持正常的血管密度和維系整體正常的滲透功能。VEGF是以旁分泌的方式選擇性地作用于血管內(nèi)皮細胞，不僅促進了內(nèi)皮細胞的增殖而且誘導(dǎo)組織血管的生成。目前已經(jīng)得到證實，在許多惡性腫瘤的組織中均能夠檢測到高表達的VEGF，VEGF與其受體相結(jié)合后，能夠誘發(fā)腫瘤組織中血管的生成；持續(xù)而廣泛地形成的新生血管可以為快速生長的腫瘤細胞提供所需要的營養(yǎng)物質(zhì)，為腫瘤的進一步的發(fā)展提供了必要的條件[7]。

2 腫瘤中HIF-1α/VEGF軸，HIF-1α和VEGF的表達

目前普遍認為，腫瘤血管的新生、瘤組織周圍細胞外基質(zhì)的降解及腫瘤細胞粘附能力的減弱或喪失與遷徙是惡性腫瘤侵襲三個關(guān)鍵的因素，而且三者互相依賴互相促進，從而有利于惡性腫瘤的浸潤及遠處的轉(zhuǎn)移。其中瘤周血管的生長是腫瘤侵襲過程的第一步,也是腫瘤進展中關(guān)鍵性的機制之一。與此相關(guān)的因子很多，其中HIF-1α/VEGF軸在腫瘤血管新生的病理生理過程中最具有代表性。在腫瘤的進展中，腫瘤細胞快速地增殖常常導(dǎo)致腫瘤組織的內(nèi)部處于缺氧的狀態(tài)，使得轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子HIF-1生成明顯增加，誘導(dǎo)腫瘤細胞內(nèi)的VEGF呈高表達，可促進腫瘤組織的內(nèi)部或瘤周血管的生長，然后腫瘤細胞利用新生血管的血供對抗由于腫瘤細胞快速的增殖所導(dǎo)致的低氧狀態(tài)，這一過程不斷地循環(huán)，導(dǎo)致了腫瘤組織不斷地生長并侵襲周圍正常的組織結(jié)構(gòu)，新生的腫瘤血管同時也為腫瘤細胞的遠處轉(zhuǎn)移提供了便捷的途徑，在上述過程中HIF-1α/VEGF軸發(fā)揮了極其重要的作用[8]。目前發(fā)現(xiàn)，在肺、乳腺、胃、胰腺、結(jié)腸、腎臟、前列腺、卵巢、皮膚等癌組織中均過表達；在腫瘤壞死明顯區(qū)域及浸潤的邊緣，HIF-1α的表達水平顯著增高，而在腫瘤鄰近的正常組織則表達水平極低[9]。正常組織細胞中的HIF-1α蛋白表達水平很低，主要是因為表達的HIF-1α蛋白通過泛素化和蛋白水解酶的方式被迅速降解掉。在腫瘤細胞及正常組織細胞中HIF-1α轉(zhuǎn)錄水平?jīng)]有明顯差別，而快速生長腫瘤細胞中的低氧狀態(tài)可以抑制HIF-1α蛋白的降解，使其在腫瘤細胞內(nèi)的水平迅速升高[10]。Liu等[11]對19例顱咽管瘤患者采用聚合酶鏈式反應(yīng)來檢測HIF-1αmRNA和VEGF mRNA的表達，發(fā)現(xiàn)其在瘤組織中的表達水平顯著上調(diào)，其中復(fù)發(fā)性咽管瘤與未復(fù)發(fā)的咽管瘤組織中HIF-1α分別為3.09、0.75(P=0.001)，VEGF分別為1.07、0.32(P=0.000)，并證實VEGF的表達與HIF-1α顯著相關(guān)(r=0.836，P=0.000)。越來越多的實驗研究結(jié)果表明：腫瘤的某些生物學行為與腫瘤組織中普遍呈高表達狀態(tài)的HIF-1α和VEGF具有密不可分的關(guān)系[12]。

現(xiàn)代的觀點認為腫瘤的生長有兩個顯著不同的階段，即從乏血管的緩慢生長期轉(zhuǎn)變?yōu)楦谎艿目焖僭鲋称冢律哪[瘤血管能夠使腫瘤獲得足夠的營養(yǎng)物質(zhì)從而完成富血管的增殖期的切換。腫瘤血管形成以后，腫瘤灶在局部得以快速播散，增強了其遠處轉(zhuǎn)移能力。因此，血管的形成在腫瘤的發(fā)生、侵襲及轉(zhuǎn)移過程中發(fā)揮著重大作用，抑制其形成已成為腫瘤治療的富有前景的新策略。

3 宮內(nèi)膜癌中HIF-1α和VEGF的表達及HIF-1α/VEGF軸

子宮內(nèi)膜癌是常見于圍絕經(jīng)期和絕經(jīng)后婦女的、發(fā)生于子宮內(nèi)膜上皮組織中的乏氧型腫瘤。處于缺氧環(huán)境下的子宮內(nèi)膜癌細胞，形成新生的血管體系是其適應(yīng)缺氧的重要機制之一。VEGF是刺激腫瘤血管生長的最關(guān)鍵的細胞生長因子[13]。子宮內(nèi)膜癌在形成新的腫瘤血管的過程中VEGF的表達增加發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，然而VEGF的大量表達依賴于HIF-1的直接調(diào)控[14]。Wang等[15]報道采用免疫組化的研究方法檢測子宮內(nèi)膜癌組織中VEGF-A、VEGFR-3及微血管計數(shù)等發(fā)現(xiàn)，VEGF-A與瘤體中的微血管密度顯著相關(guān)，提示VEGF可促進子宮內(nèi)膜癌中血管體系的形成，但其表達對子宮內(nèi)膜癌預(yù)后的評價意義有限。Molitoris等[16]研究表明，在高濃度(20%)氧環(huán)境下培養(yǎng)的子宮內(nèi)膜癌細胞中缺乏HIF-1α，很少或幾乎沒有VEGF的表達。為防止癌細胞中HIF-1α降解，用氯化鈷對子宮內(nèi)膜癌細胞處理4 h，而后可以檢測到HIF-1α和VEGF mRNA的表達量均有明顯增加，證實了在子宮內(nèi)膜癌細胞中VEGF的表達過程中HIF-1α起著關(guān)鍵性的作用。Feng等[17]應(yīng)用免疫組織化學方法分別對124例子宮內(nèi)膜癌樣內(nèi)膜，28例非典型增生子宮內(nèi)膜和35例正常子宮內(nèi)膜組織樣本進行細胞核中的HIF-1α檢驗，陽性率分別為63.5%、35.7%、25.7%，HIF-1α表達在正常子宮內(nèi)膜與子宮內(nèi)膜癌組織中的差異有統(tǒng)計學意義。不難發(fā)現(xiàn)HIF-1α/VEGF軸在子宮內(nèi)膜腫瘤的進展中也發(fā)揮著十分顯著的作用。

4 子宮內(nèi)膜癌中HIF-1α和VEGF與臨床病理特征的關(guān)系

血管的新生在腫瘤的病理發(fā)展過程中起著至關(guān)重要的作用。由于VEGF的持續(xù)作用，在子宮內(nèi)膜癌的進展中可生成大量的新生血管，而新生的血管不僅能給腫瘤組織提供生長所必要的養(yǎng)分，帶走大量的新陳代謝產(chǎn)物，而且為腫瘤經(jīng)血液發(fā)生遠處轉(zhuǎn)移提供了便捷的路徑。HIF-1作為誘導(dǎo)子宮內(nèi)膜癌新生血管的主要調(diào)控因子，可在基因水平上直接調(diào)控VEGF的表達。HIF-1α和VEGF與子宮內(nèi)膜癌的早期淋巴轉(zhuǎn)移事件也有密切的關(guān)系。臨床病理分析已經(jīng)證實，淋巴管網(wǎng)的形成及淋巴管轉(zhuǎn)移是大多數(shù)實體性腫瘤播散的早期事件，VEGF可誘導(dǎo)腫瘤淋巴管形成，是腫瘤細胞經(jīng)由淋巴道轉(zhuǎn)移的重要原因[18]。在子宮內(nèi)膜癌組織中，分化程度越低、分期越晚的病理組織中HIF-1α的陽性表達率越高，且與VEGF表達呈正相關(guān)，提示HIF-1α通過調(diào)控靶基因VEGF，促進血管形成，為子宮內(nèi)膜癌的發(fā)展提供了關(guān)鍵的基礎(chǔ)條件。Kuiper等[12]在研究子宮內(nèi)膜癌中抗壞血酸對HIF-1α的活性及腫瘤病理的影響中發(fā)現(xiàn)，與正常內(nèi)膜組織相比子宮內(nèi)膜癌中HIF-1α的水平顯著增高，而且用ELISA分析發(fā)現(xiàn)VEGF表達水平隨腫瘤組織的級別增加而增高。同時也證實，與不伴淋巴和(或)血道轉(zhuǎn)移相比伴淋巴和(或)血道轉(zhuǎn)移的子宮內(nèi)膜癌組織中HIF-1α水平也顯著增高。由此提示，HIF-1α和 VEGF可作為預(yù)測子宮內(nèi)膜腫瘤惡性程度的重要標志之一。

5 HIF-1α和VEGF與子宮內(nèi)膜癌預(yù)后的關(guān)系

近年有研究發(fā)現(xiàn)HIF-1α不僅是腫瘤血管生長而且是腫瘤耐藥性的關(guān)鍵調(diào)控點之一。HIF-1α調(diào)控著VEGF、EGFR及Survivin等多種特殊蛋白的表達，而這些蛋白可促使瘤細胞對治療敏感性的明顯降低；長期接受放、化療的瘤體組織內(nèi)HIF-1α呈高表達，而HIF-1α自身也可直接導(dǎo)致腫瘤對放、化療耐受性明顯增強。Feng等[17]應(yīng)用免疫組織化學方法對124例子宮內(nèi)膜癌患者進行研究發(fā)現(xiàn)，在子宮內(nèi)膜癌FIGOⅢ期與FIGOⅡ期和Ⅰ期相比，HIF-1α的表達水平更高，并且這種表達差異具有統(tǒng)計學意義；除此之外還發(fā)現(xiàn)，同一臨床分期中腫瘤肌層浸潤深度、淋巴結(jié)及遠處轉(zhuǎn)移明確的患者中更高的HIF-1α高表達與復(fù)發(fā)的風險顯著相關(guān)(分別P=0.006、0.012)，從而推測其有利于建立對子宮內(nèi)膜癌患者更準確的預(yù)后評估。HIF-1α活性增高會導(dǎo)致瘤細胞對放射治療的耐受性增加，而且因放療誘發(fā)的瘤血管也會減弱治療效果。Marampon等[19]報道腫瘤缺血區(qū)域內(nèi)HIF-1α表達參與調(diào)控了腫瘤生長、轉(zhuǎn)移、瘤血管生長，而且發(fā)現(xiàn)HIF-1α也調(diào)控治療耐藥相關(guān)基因的表達，增高的HIF-1α的表達水平會對抗化療和放療治療效果。HIF-1在腫瘤細胞中的活性會因為放射線治療而迅速地增高，在放療期間通過對移植瘤瘤細胞中HIF-1活性的抑制，可以明顯抑制腫瘤的血管生長速度，從而可達到強有力的抑制腫瘤移植物的長期生長的目的。Hsu等[20]認為腫瘤細胞的增殖和轉(zhuǎn)移主要是依賴于血管/血管生成。快速擴增的腫瘤細胞會導(dǎo)致腫瘤組織內(nèi)部環(huán)境缺氧，故會引起有利于瘤細胞生存的因素上調(diào)，如HIF-1α和VEGF等，會引起更多的瘤血管生長、瘤細胞增殖及瘤組織輻射耐受性增強；并報道稱靶向?qū)鼓[瘤血管和腫瘤新血管的形成可以有效調(diào)節(jié)腫瘤的微環(huán)境，提高腫瘤組織中的血流和氧供，增強了腫瘤對放射治療的敏感性。

6 展 望

作為在人體許多正常組織中表達水平極低的VEGF，在大多數(shù)惡性腫瘤組織中均呈高表達，提示VEGF在腫瘤的病理生理進展中起著非常重要的作用。有理由跟據(jù)以上的研究推斷：HIF-1α和VEGF可在子宮內(nèi)膜病變由良性到惡性轉(zhuǎn)變的過程中，以及子宮內(nèi)膜癌的進展中扮演著關(guān)鍵角色。研究發(fā)現(xiàn)，普遍存在于哺乳動物的細胞內(nèi)的HIF-1α在人體正常的子宮內(nèi)膜組織中也有極低水平的表達，而且作為HIF-1α最重要靶基因的VEGF基因在多種實體惡性腫瘤組織中均呈高表達狀態(tài)，可見HIF-1α/VEGF軸參與了子宮內(nèi)膜癌發(fā)生、浸潤及轉(zhuǎn)移的過程，并且HIF-1α/ VEGF軸表達的狀態(tài)與子宮內(nèi)膜腫瘤的惡性程度密切相關(guān)。準確地檢測子宮內(nèi)膜組織中HIF-1α和VEGF的表達水平有利于早期發(fā)現(xiàn)診斷子宮內(nèi)膜癌，并且可能對其臨床分期及分級提供了有價值的參考依據(jù)。隨著對其更進一步的研究，HIF-1α、VEGF及HIF-1α/VEGF軸必將在子宮內(nèi)膜癌新的腫瘤標志物及早期診斷、治療方面發(fā)揮更大作用。

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葉 紅。E-mail：yehong998@126.com