自噬與血管生成的研究進展

杜軍輝，馬樓艷，李 蓉

自噬與血管生成的研究進展

杜軍輝，馬樓艷，李 蓉

血管生成主要包括病理性及生理性血管生成2個方面，新生血管形成在多種疾病致病中發揮重要作用，主要包括腫瘤血管、眼底新生血管疾病(黃斑變性、糖尿病視網膜病變等)，在新生血管形成中自噬起到重要作用。腫瘤生長及侵襲轉移與新生血管形成具有密切的相關性，自噬性細胞死亡可能會在一定程度上對血管生成造成抑制，而自噬也可以增強抗腫瘤藥物作用。但是，腫瘤組織自噬水平的提高，同時會保護腫瘤組織，導致抗腫瘤藥物的耐藥，通過調節自噬能夠更有效地控制腫瘤。在眼底新生血管疾病中，自噬參與了新生血管形成，通過抑制自噬能夠更有效地控制眼底新生血管。

自噬；血管生成；腫瘤；眼底新生血管

自噬是近年來生物醫學領域的研究熱點，關于自噬與血管生成的研究也逐漸受到人們的重視[1]。血管生成是指血管原位細胞發生增生、遷移，形成新的毛細血管進入無血管區域的生理過程。該復雜的生物學過程在器官發育及疾病病理過程中發揮重要作用，尤其是在腫瘤和眼底新生血管疾病致病中起到重要作用。在腫瘤組織中的新生血管提供營養給不斷浸潤生長的原發腫瘤，這與腫瘤發展及轉移具有密切關系[2]。在眼底新生血管研究中，新生血管形成是導致眼底出血的主要原因。研究發現自噬與眼底新生血管形成密切相關，通過抑制自噬可以抑制缺氧、高糖、脂肪細胞因子chemerin等誘導的新生血管形成[3-6]。作者對自噬與血管生成的關系進行綜述。

1 自噬

自噬屬于一種進化上高度保守的、以降解細胞內大分子物質以及受損細胞器等維持代謝平衡與細胞環境穩定的分解代謝途徑，這一過程主要由自噬相關基因進行調節。自噬體主要是由雙層膜包裹待降解物質而形成的細胞質泡，隨后自噬體便會與溶酶體融合從而形成自噬溶酶體，而待降解物質被溶酶體的酸性水解酶消化水解，并且會釋放回細胞質中，從而能夠實現循環利用以及某些細胞器的更新。自噬對于維持細胞的內環境穩態具有重要意義。

一般來說，機體處于生理、病理條件下均存在一定程度的自噬，處于正常范圍內自噬對細胞能夠起到一定的保護與修復，若一旦自噬過度激活則會造成機體細胞的損傷與死亡[7]。臨床上最早對自噬現象的發現是通過電子顯微鏡觀察人的肝細胞，這是細胞中初級溶酶體處理內源性底物的重要過程，一些已經遭到損壞的蛋白或者細胞器被雙層膜結構的自噬小泡包裹后，送入溶酶體或者液泡中進行降解，并且將其進行循環利用[8]。細胞自噬包括微自噬、巨自噬以及分子伴侶介導的自噬3種形式。其中，對于分子伴侶介導的自噬來說，其在運輸的過程中不需要膜泡，也不會形成自噬體[9]；在運輸中會直接通過溶酶體膜進入溶酶體腔，且具有選擇性，一般在動物細胞衰老反應的過程中經常發生此種途徑。

2 自噬與腫瘤血管生成

2.1 腫瘤與血管生成 根據相關的臨床資料表明，腫瘤血管生成具有非常復雜的機制，且與組織特異性、腫瘤分級與分期、血管生成微環境具有較為密切的關系[10]。一般來說，正常組織的血管生成主要是機體形態發生及創傷修復等基本過程，而病理性的血管生成屬于疾病在發展過程中的重要部分[11]。通過抑制新生血管的形成，可以顯著抑制腫瘤體積的增大[12]，腫瘤的血管生成與腫瘤的生長及轉移關系十分密切。在腫瘤血管生成的過程中，由腫瘤細胞釋放血管生成因子激活血管的內皮細胞，從而在一定程度上促進內皮細胞的增殖及遷移，最終導致血管生成[13]。在臨床上針對抗血管生成的治療過程中，大部分治療的方法均是針對血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)通路，原因可能是在腫瘤血管生成的過程中生長因子具有至關重要的作用。一些血管抑制劑也在臨床上已經被證實具有確切的抑制腫瘤效果[14]。

2.2 自噬與腫瘤血管形成的研究 在腫瘤發生及轉移過程中自噬具有雙刃劍的作用，也就是說自噬能夠在一定程度上抑制和促進腫瘤細胞，在腫瘤的不同階段，自噬可能起到不同的作用，可能起到抑制或促進腫瘤發展的作用，并可能導致化療藥物產生抗藥性[15]。自噬性細胞死亡可能在一定程度上對血管生成造成抑制，而自噬也可以增強以細胞信號轉導為靶點的抗腫瘤藥物作用[2]。研究發現，自噬性細胞死亡可能在一定程度上抑制血管的生成。內皮抑素是膠原XⅧ分子的蛋白降解產物，在患者體外能夠對內皮細胞增殖造成抑制，因而是目前作用最強且實驗效果最好的腫瘤新生血管形成抑制因子。通過電鏡分析可以得出，內皮抑素可以誘導內皮細胞形成大量的自噬液泡，并且抗氧化劑以及含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶抑制劑無法對內皮抑素誘導的細胞自噬性死亡造成抑制，這說明內皮抑素抗血管形成機制的關鍵因素為誘導的內皮細胞自噬性死亡；除此之外，能誘導自噬的人第10號染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源基因(phosphate and tension homology deleted on chromsome ten gene，PTEN)在裸鼠種植腦瘤內對腫瘤血管的生成在一定程度上造成抑制；但重組的野生型PTEN不會影響體外增殖，卻會明顯地減慢活體內腫瘤的生長，并延長小鼠的生存期，這表明PTEN能夠調節腫瘤誘導的血管生成[16]。

血管的形成在實體腫瘤中能夠促進腫瘤的生長及轉移，從而能夠在一定程度上控制腫瘤血管的生成，對腫瘤的發展造成一定影響[17]。相關研究資料表明，膠原蛋白裂解片段內皮抑素具有強大的血管抑制能力，能夠在一定程度上對新生血管的形成及腫瘤生長造成抑制。內皮抑素能夠作用于人內皮細胞，在電鏡輔助下清晰可見大量的自噬囊泡形成[18]。研究表明，很大一部分的血管生成抑制藥物主要是通過提高內皮細胞中的含半胱氨酸的天冬氨酸特異性蛋白酶活性，促進其凋亡而實現治療的目的[2]。因此，當用人類血纖維蛋白溶酶原的第5個環餅區處理內皮細胞后，也會出現特異性自噬反應，并且會在一定程度上提高自噬相關蛋白Beclin-1的表達水平[19-20]。一般來說，內皮細胞中第5個環餅區和內皮抑素的誘導自噬并不會依賴于缺氧或者營養缺乏等因素，甚至存在VEGF時也會激發自噬[21]。內皮抑素在臨床治療過程中同樣能夠誘導內皮細胞從而形成大量的自噬液泡，最終導致自噬性死亡的發生[22]。

2.3 自噬與腫瘤耐藥的機制研究 研究表明，血管抑制劑可以誘導血管內皮細胞的自噬，使細胞自噬水平升高，加速細胞代謝，從而為細胞在饑餓狀態下提供必要的營養，而度過危險期，結果造成新生血管的復發[23]。貝伐單抗是一種VEGF抑制劑，可以通過抑制腫瘤血管的生成而抑制腫瘤的生長。最近研究發現，貝伐單抗抗血管治療可引起肝癌SMMC-7721種植瘤細胞自噬的上調，表現為自噬相關蛋白Beclin-1、LC3表達的增加，自噬可能是抗血管治療時腫瘤細胞自我保護的一種機制；抑制體外低氧培養條件下肝癌細胞的自噬可以降低細胞活力，促進其凋亡；聯合應用貝伐單抗與自噬抑制劑，可以顯著抑制腫瘤生長和促進腫瘤細胞凋亡[24]。在惡性膠質瘤的研究中也發現，貝伐單抗可以引起細胞自噬水平的提高，聯合應用貝伐單抗與自噬抑制劑可以促使細胞發生凋亡性細胞死亡，體內研究也證實了兩者聯合可以顯著抑制惡性膠質瘤的生長，因此作者認為聯合自噬抑制劑可能有助于改善抗血管藥物治療的耐藥性問題[25]。可見，自噬可能參與了腫瘤對抗血管藥物治療的耐藥機制，通過以自噬為靶點的聯合治療，可能有助于更好地控制腫瘤生長。

3 自噬與眼底新生血管疾病

3.1 眼底新生血管疾病 眼底新生血管疾病在眼科是一類常見疾病，也是眼科治療的難點，多年來一直是眼科研究的熱點，主要包括濕性年齡相關性黃斑變性、視網膜靜脈阻塞、糖尿病視網膜病變、早產兒視網膜病變等。眼底新生血管的形成可以帶來一系列病理改變，如玻璃體積血、視網膜出血、滲出、黃斑水腫、新生血管性青光眼及牽拉性視網膜脫離等，成為患者致盲重要原因。目前臨床上治療眼底新生血管主要采用抗VEGF藥物，能夠在一定程度上抑制血管內皮細胞增殖及新生血管的生成；雖然取得了較好的臨床效果，但是抗VEGF藥物存在治療后復發問題，需要多次重復治療，帶來的并發癥以及昂貴的治療費用，使許多患者錯過了治療機會。多年來，臨床上試圖通過聯合治療減少復發，但到目前為止仍不能有效防止復發[26-28]。

3.2 眼底新生血管與自噬研究 研究發現，自噬在體外猴脈絡膜視網膜血管內皮細胞RF/6A新生血管形成中起到關鍵作用，以自噬為靶點可以顯著抑制體外新生血管的形成[3-4]。體外研究新生血管形成的方法是通過培養血管內皮細胞，觀察細胞增殖、遷移和管腔形成。研究發現，脂肪細胞因子chemerin在體內視網膜病變患者血清中表達水平升高，與增生性糖尿病視網膜病變相關[29]。在體外研究中也發現，脂肪細胞因子chemerin能夠激活RF/6A細胞自噬，并促進RF/6A細胞增生、遷移和管腔形成，通過自噬抑制劑能夠抑制細胞增生、遷移和管腔形成，提示自噬參與脂肪細胞因子chemerin誘導的視網膜新生血管形成[5]。此外，高糖也能夠激活RF/6A細胞自噬，促進體外新生血管形成，通過抑制自噬能夠抑制細胞遷移和管腔形成[4]。這些研究表明，自噬可能參與了糖尿病患者視網膜新生血管的形成。腫瘤壞死因子-α是一種炎癥因子，與新生血管的形成具有密切關系。有研究發現，腫瘤壞死因子-α能夠通過激活RF/6A細胞自噬，促進細胞增生、遷移和管腔形成，通過抑制自噬能夠抑制體外新生血管的形成，提示自噬同樣可能參與了炎癥誘導的視網膜新生血管形成[3]。還有一項研究表明，自噬與缺氧誘導的新生血管形成密切相關，通過抑制自噬能夠抑制缺氧誘導的RF/6A細胞遷移和管腔形成，提示自噬在缺氧誘導的視網膜新生血管疾病中同樣發揮作用，如視網膜靜脈阻塞[6]。由此可見，自噬可能在多種眼底新生血管疾病中發揮作用，可能成為眼底新生血管疾病治療的新靶點。

綜上所述，近年來臨床在自噬與血管生成的研究中取得了一定進展，尤其是在腫瘤和眼底新生血管疾病中自噬參與了病理性新生血管的形成過程。對自噬與新生血管的認識，有助于進一步了解腫瘤和眼底新生血管疾病的致病機制，通過調節自噬有助于更好地控制腫瘤與眼底新生血管疾病的發展。此外，自噬在血管抑制劑治療耐藥機制中發揮重要作用，通過以自噬為靶點有助于改善血管抑制劑耐藥問題，在臨床和基礎研究中具有重要意義。但目前多數研究仍處于基礎研究階段，還需要進一步開展更深入的研究。

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The progress of autophagy and angiogenesis

DU Junhui1，MA Louyan2，LI Rong3

(1.Department of Ophthalmology，the Ninth Hospital of Xi’an，Xi’an Shaanxi 710054，China；2.The Second Department of Geriatrics，the Ninth Hospital of Xi’an，Xi’an Shaanxi 710054，China；3.Department of Ophthalmology，the Affiliated Hospital of Xi’an Medical University，Xi’an Shaanxi 710032，China)

Angiogenesis，composed of pathological and physiological aspects，plays an important role in many diseases，such as tumor and retinal neovascular diseases(macular degeneration，diabetic retinopathy，et al).In the process of angiogenesis，autophagy may play a role.Angiogenesis is required for tumor growth，invasion and metastasis.A autophagic cell death may inhibit angiogenesis to some extent，while autophagy can enhance the effects of anti-neoplastic drugs.However，the high activity of autophagy in tumor cells could protect themselves to cause their resistance to anti-tumor drugs.Thus，regulating autophagy could control the tumor more effectively.Similarly，in retinal neovascular diseases，retinal angiogenesis could be more effectively controlled through inhibiting autophagy due to its participation.

Autophagy；Angiogenesis；Tumor；Retinal neovascularization

R339.16；R77

A

2095-3097(2017)06-0381-04

10.3969/j.issn.2095-3097.2017.06.016

國家自然科學基金青年項目(81500726)；陜西省自然科學基礎研究計劃面上項目(2016JM8018)；西安市社會發展引導計劃醫學研究項目[SF1508(3)]

710054陜西西安，西安市第九醫院眼科(杜軍輝)，老年病二科(馬樓艷)；710032陜西西安，西安醫學院第一附屬醫院眼科(李 蓉)

2016-12-08 本文編輯:徐海琴)