Ang-Tie2通路與血管生成關系的研究進展

聶 雄，費 偉,△，周 昊，李明芳，高明玉

(1.川北醫學院口腔醫學院, 四川南充637000；2.四川省醫學科學院 四川省人民醫院口腔科，四川成都610072)

受體酪氨酸激酶是最大的一類酶聯受體，它既是酶，也是受體，能與配體結合后將其靶蛋白的酪氨酸殘基磷酸化。其主要類型有50多種，其中，Tie2作為酪氨酸激酶受體家族中的一員，最初發現是在1992年由Ziegler等[1]從人胎盤中克隆出來；血管生成素(Angiopoietin，Ang)是一族分泌型的促血管生成因子，參與血管的生長發育、重塑；Ang是Tie2的配體，能與Tie2結合，Ang/Tie2信號是近年來發現的除血管內皮生長因子(Vascular endothelial growth factor,VEGF)以外的一種新的血管生成通路，在調節血管生成、發育的中發揮重要作用。研究表明它不僅參與正常生理血管的形成、與病理狀態下如炎癥、創傷、腫瘤等的血管生成都有著密不可分的關系；是成人血管穩態的關鍵調節因子。本文將對Ang/Tie2的結構、功能以及在炎癥、創傷、腫瘤等血管生成中的作用展開綜述。

1 Ang/Tie2的結構及生物學功能

Tie2是一種酪氨酸激酶受體,其基因位于9P21染色體上，共編碼約1124 個氨基酸，其結構分為胞外區，跨膜結構域及胞內區，其中胞外結構域包含3個免疫球蛋白(Ig1～Ig3)、3個表皮生長因子(EGF1-EGF3)序列和3個纖維連接蛋白III型序列，它們彼此之間緊密折疊形成一個球狀結構；胞內區含有1個酪氨酸激酶活性結構域及1個羧基末端結構[2]。Tie2最早發現特異性地表達于血管內皮細胞表面，隨著學者不斷研究發現在單核巨噬細胞、造血祖細胞等均有所表達。

Ang是一個生長因子家族，在調節和維持血管和淋巴管生長成熟中起關鍵作用；其結構主要由三部分組成，包括蛋白信號肽、螺旋結構域以及纖維蛋白原樣結構；Ang是Tie2的配體，與Tie2結合，包括4種類型:Ang1、Ang2、Ang3、Ang4[3]；Ang1基因位于8q22～q23染色體上，包含498個氨基酸；是Tie2的激動劑，與Tie2結合后能激活并誘導其磷酸化，能維持內皮細胞粘附、遷移，從而促進血管成熟、維持血管穩定及完整性。Ang2基因位于8p23染色體上，包含496個氨基酸，最初是作為 Ang-1 的天然拮抗劑，用于抑制Ang1誘導的Tie2磷酸化，促進血管重塑。而后發現Ang2也可充當激動劑與Tie2結合，Ang2的這種相反作用可能是依賴環境變化而決定的。兩者存在60%相似性；并且兩者與Tie2結合的親和力也接近，都處于較高水平[4],目前，Ang功能的研究以Ang1、Ang2為主。關于Ang3 和 Ang4的功能，還有待后續學者的發現。

2 Ang/Tie2信號通路的作用

2.1 Ang/Tie2在胚胎發育中的作用Ang/Tie2對胚胎發育中的血管生成至關重要，Tie2缺陷小鼠多在胚胎發育10.5天(E10.5)和E12.5之間死亡。這些缺陷小鼠的血管發育多處于早期階段，神經血管叢無法繼續發育達到重塑或成熟[5]。Ang1缺陷的小鼠與Tie2缺陷小鼠的胚胎表型相似，Ang1/Tie2信號的缺乏將會促使心臟發育的早期退化，導致心房形態的嚴重破壞[6]。Ang2作為Tie2受體的激動或拮抗配體，這依賴于環境因素，Ang2缺陷小鼠的表型相對而言更為復雜，剛出生的小鼠生長相對正常，隨著生長發育，它們會表現出不同程度的水腫和乳糜腹水；許多小鼠在出生后2周出現死亡；當Ang2過表達時又會導致胚胎致死，與Ang1或Tie2缺失的功能相似[5]。

2.2 Ang/Tie2在創傷中的作用研究表明，在創傷性腦損傷的患者中，內皮細胞上Ang/Tie2信號處于失衡狀態，當提高Ang1表達水平，激活Ang1/Tie2信號通路時，對創傷性腦損傷的恢復起著保護作用[7]。此外，Wu 等[8]研究了頭頸部手術損傷后紅細胞中Ang/Tie2信號通路的作用，結果發現手術創傷會觸發促血管生成因子的釋放，紅細胞膜中Ang/Tie2信號通路發生改變，Ang1表達下降，Ang2和VEGF水平升高。這提示Ang/Tie2信號通路在紅細胞調節手術創傷誘導血管生成過程中發揮著重要作用。

2.3 Ang/Tie2在炎癥中的作用內皮細胞損傷導致血管滲漏是膿毒癥一種常見的發病機制，在嚴重膿毒癥感染早期，Ang2是一個有效的預測因子，過表達Ang1，降低Ang2的表達，與內皮細胞功能改善有關，可減少脂多糖誘導的內皮粘附分子的表達，進而減輕白細胞浸潤，增強其抗炎和抗滲透作用，并提高了其生存期。即Ang2水平或Ang2/Ang1比值可預測膿毒癥患者的死亡率[9]。并且膿毒癥合并彌散性凝血患者，激活Tie2后可減輕血栓形成[10]。這些可能都是由于炎癥刺激、內皮功能發生障礙、Ang/Tie2信號改變導致微血管滲漏有關。因此，保護內皮細胞的完整性被認為是減輕膿毒癥一種方法。

2.4 Ang/Tie2在心血管疾病中的作用心腦血管發生重塑往往是心腦血管疾病的前兆。而Ang/Tie2信號通路能通過調節血管生成、重塑，在心腦血管疾病中發揮作用，大量研究發現，多數心血管疾病如冠狀動脈粥樣硬化、急性心肌梗死等患者中都可發現Ang2水平升高，心肌細胞缺血、血管內皮破壞造成相應心血管疾病[11]；因此，Ang2已被報道作為心血管疾病中的生物標志物。此外，Ang1/Tie2信號能夠抑制腦血管通透性，促進血管的再生和重塑，同時它能抑制因腦卒中導致的神經細胞損傷，促進微血管及神經元的形成，從而改善腦卒中，為其治療提供一種新思路[12]。

2.5 Ang/Tie2在眼部疾病中的作用血管滲漏是視網膜、脈絡膜等部位相關眼病的特征之一，當Ang/Tie2信號發生失衡時，可導致眼部血管發育異常，內皮功能紊亂，血管滲漏，引起相關眼病。研究發現，糖尿病視網膜病變的患者，玻璃體中Ang2和VEGF水平升高，Ang2和VEGF共同表達能促進新生血管形成，敲除Ang2、VEGF可以減少視網膜周細胞破壞缺失，減輕血管屏障破壞，防止血管滲漏。進而減輕視網膜病變[13];這說明Ang/Tie2、VEGF等信號通路的水平變化可作為靶向治療視網膜等疾病的一種新方法。

2.6 Ang/Tie2在腫瘤中的作用腫瘤的新生血管生成是腫瘤發展的一個關鍵因素，在癌癥早期階段，可以觀察到血管形成較為緩慢，此時腫瘤處在一種休眠狀態，當腫瘤繼續發展，血管形成活躍，腫瘤細胞可分泌促血管生成因子，當促血管生成因子信號占主導地位時，就會誘導血管形成，這一過程被稱為“血管生成開關”。即血管生成開關是腫瘤血管化的啟動標志[14]。血管生成開關能使腫瘤從休眠狀態中活躍，當腫瘤血管化啟動時就會形成異常血管網絡，導致腫瘤灌注受損，造成一種缺氧微環境，可促進腫瘤細胞侵襲性更強，同時可妨礙免疫細胞對腫瘤細胞殺傷作用，進一步促進腫瘤的發生。

近年來，Ang/Tie2被發現信號調節腫瘤血管生成的一條重要通路，對腫瘤細胞血管生成、侵襲、轉移等有著至關重要的作用。與乳腺癌、肺癌、直腸癌、黑色素瘤、口腔癌等腫瘤的進展關系密切。

2.6.1Ang/Tie2與乳腺癌的關系 乳腺癌是目前女性中最常見的惡性腫瘤，乳腺癌的生存期一直是人們關注的重點，Ramanathan等[15]利用腫瘤學中的一個“大數據”即癌癥基因組圖譜，選取了888例患者對Ang/Tie2表達與乳腺癌生存率的關系進行分析，結果發現Ang2/Tie2過表達的患者無病生存率和總生存率均降低。而當降低Ang2的表達時患者無病生存率增加，這表明Ang2在乳腺癌患者的生存率中發揮了關鍵作用；此外，Song等[16]檢測了健康及乳腺癌患者組織及血漿中Tie2表達情況發現，乳腺癌患者組織和血漿中Tie2的mRNA和蛋白表達均高于正常組織；降低Tie2的表達可以抑制癌細胞的增殖。

研究顯示，Ang/Tie2在乳腺癌的轉移中起著重要的作用；Min等[17]在乳腺癌骨侵襲中發現，與Tie2+CD11b髓系細胞相比，Tie2-的破骨細胞明顯減少。中和Tie2活性能抑制了溶骨骨侵襲和腫瘤生長；據報道，在早期乳腺癌治療后，雖然未見有轉移跡象，但部分癌細胞可在早期逃離原發灶，轉移至在遠處器官中保持休眠，這些彌散性腫瘤細胞多以休眠狀態滯留在轉移的骨髓中，其細胞生長及代謝能力減弱，對放化療也不敏感，當處在休眠狀態的彌散性腫瘤細胞被喚醒時，就會發生骨轉移，這種情況在前列腺癌骨轉移中也有發現[18]。有學者在轉移到骨的前列腺癌細胞中發現Tie2高表達[19],這些細胞中不僅癌癥干細胞(前列腺腫瘤轉移多源自該細胞群)標記物表達更高，而且對化療藥物耐藥性也增強。敲除Ang1/Tie2可抑制癌癥干細胞標記物，減少前列腺腫瘤轉移。因此Ang/Tie2信號一直也是腫瘤轉移研究的重要靶點。

2.6.2Ang/Tie2與肺癌的關系 肺癌是癌癥中死亡較高的一種，其中Ang/Tie2信號與肺癌進展有著千絲萬縷的聯系。Dong等[20]研究發現肺癌組織中Ang2明顯高于癌旁組織，通過沉默Ang2表達對其上皮-間充質轉化的影響發現，沉默Ang2后發現上皮-間充質轉化中的上皮標志物E-cadherin表達水平明顯增高，而間充質標志物Vimentin及轉錄因子Snail和Twist表達水平顯著下降，癌細胞增殖受到抑制，侵襲轉移率降低，提示Ang2通過對上皮-間充質轉化過程中的標志物的改變促進腫瘤轉移。Ang/Tie2可能為肺癌治療的潛在靶點提供一種方法。

2.6.3Ang/Tie2與結直腸癌的關系 Ang2/Tie2信號通路與結直腸癌的進展、預后息息相關。研究發現，在結直腸癌患者中，Ang2、Tie2的表達明顯較高，且Ang2的表達與淋巴結轉移存在相關，過表達Ang2/Tie2可促進腫瘤的進展，加快其惡化，影響其總生存率[21]；因此Ang/Tie2信號通路在結直腸癌是一種有效的預后標志物。

2.6.4Ang/Tie2與胃癌的關系 眾所周知，腫瘤相關巨噬細胞是在腫瘤微環境中起關鍵作用的細胞群，而表達Tie2單核巨噬細胞(Tie2-expressing monocytes/macrophages，TEMs)在促進腫瘤血管、淋巴管生成、參與腫瘤免疫抑制的微環境的形成中起重要作用[22]。許多研究發現胃癌患者血漿中的Ang2、Tie2的濃度明顯高；大量的TEMs表達可能與其生存率低相關。表明Tie2的過表達可能與胃癌預后不良存在一定的關系[23]。

2.6.5Ang/Tie2與子宮卵巢癌的關系 子宮卵巢癌是女性中常見的兩種疾病；研究發現相比原發腫瘤，Ang2/Tie2在上皮性卵巢癌轉移中表達呈上升趨勢，TEMs能夠促使上皮性卵巢癌血管生成與轉移，主要機制是由于上皮性卵巢癌腹水中Ang2濃度升高，促使TEMs的聚集，聚集的TEMs通過激活IGF-1下游信號,促進腫瘤血管生成。因而Ang2-TEMs-IGF1軸可作為上皮性卵巢癌治療的一個新靶點[24]。此外，子宮內膜癌中，Xu 等[25]發現，相比單獨抑制VEGF-A或Ang2而言，同時沉默VEGF-A和Ang2能更好地抑制癌細胞增殖和侵襲，這可作為對子宮內膜癌治療的一種新策略。

2.6.6Ang/Tie2與黑色素瘤的關系 癌癥轉移一直是研究的熱點話題，而Ang2可以作為黑色素瘤轉移的生物性標志。有學者發現，在轉移部位中，Ang2的表達明顯比原發腫瘤部位要高，通過人類蛋白質圖譜數據分析發現Ang2蛋白水平與黑色素瘤患者總生存率存在相反關系[26]。這提示Ang2可加速癌細胞的進展和轉移，對于其具體機制，有學者認為Ang2可促進e-選擇素介導的黑色素瘤細胞與血管內皮細胞粘附，加重其轉移，降低其生存率[27]。

2.6.7Ang/Tie2與口腔鱗癌的關系 Ang/Tie2信號通路與口腔癌也存在一定的關系；冀洪海[28]等研究發現口腔鱗癌中Tie2 的水平較正常組織高，且與病理分級成正相關。矛盾的是，有國外學者通過研究發現，口腔鱗癌中Tie2的表達較低，過表達Tie2細胞具有更好的細胞粘附性，細胞侵襲性較差，Ang1能增強Tie2功能，促進細胞粘附性。同時，發生淋巴結轉移陽性鱗癌患者中Tie2和Ang1低都存在表達，這提示Ang1/Tie2可能成為口腔鱗癌中淋巴結轉移的潛在標志物[29]。由于Ang/Tie2在口腔癌中的調控機制復雜且了解甚微，因此還需后續學者進行更加深入的研究。

綜上所述，Ang/Tie-2不僅參與正常生理血管的形成、在病理狀態如炎癥、損傷、腫瘤等疾病的血管生成、增殖、侵襲中有著重要作用，尤其在腫瘤血管生成中研究廣泛，隨著以后的深入研究，Ang/Tie2通路有希望成為未來新型靶向治療的靶點。