2009年第36卷第6期中国肿瘤临床・综・353・述。肿瘤相关循环内皮细胞的分类标志物及其功能研究进展:l:摘要经典肿瘤新生血管的形成主要包括血管生成(angiogenesis)和血管发生(vaseulogenesis)、均依赖循环内皮细胞(circulatingendothelialcells,CECs)的增殖、迁移、黏附而形成管腔。CECs不仅与血管新生和肿瘤生长、播散有关,还可能作为抗血管生成药物的靶点和反映疗效的标志物。循环内皮细胞膜上可表达多种表面分子,在从幼稚到成熟及活化过程要经历不同的阶段,而不同阶段细胞表达的表面分子有所不同。各表面分子在肿瘤血管新生过程中发挥重要作用。监测可靠的分子标志物量化CECs尤其是活化血管内皮细胞(activatedendothelialcirculatingvascularcells。aCECs),来判定肿瘤新生血管和血管靶向治疗的疗效具有重要意义且已成为临床上的迫切需要。本文就肿瘤相关循环内皮细胞的分类、标志物及其功能做一综述。关键词血管生成血管发生循环内皮细胞内皮祖细胞doi:10.3969/j.issn.1000-8179.2009.06.014RecentProgressinClassification.MarkersandFunctionofTumor-relatedCirculatingEndothelialCellsXUWenjing,LIKaiCorrespondingauthor:LIDepartmentofThoracicChinaKai,E-mail:likai5@medmail.com.cnOncology,CancerInstituteandHospitalofTianjinMedicalUniversity,Tianjin300060,Grantsupport:WUJieping’sFoundationSpecialforClinicalResearch(No.04101002)AbstractonTwomajorprocessesbywhichtumorbloodvesselsaredevelopedandremodeledarebasedtheproliferation,migration,andadhesionofcirculatingendothelialcalls(CECs).CECsthereforearecontributetotumorneovasculogenesisandpossiblygetstotheprogressionandmetastasisoftumors.CECspossibletar-forantiangiogenictherapyandpredictorsoftreatmentefficacy.Inthisreview。wediscusstheclassifica-tion.markersandfunctionoftumor-relatedCECs.KeywordsAngiogenesis;Vasculogenesis;CirculatingendothelialEndothelialprogenitorcells(CECs);calls(EPCs)临床之亟需。1成熟CECs标志物‘成熟CECs呈CD45、CD3、CD4、CDl4、CDllh、CDll7、CDl33等阴性表达和CDl46、CDl05、CD31、CD34、CDl44、CD54、CDl06、vWF、CD62E、VEG--外周血巾的血管内皮细胞称为循环内皮细胞(Circulatingendothelialcells,CECs),包括源于现有cells,血管壁的成熟内皮细胞和源于骨髓的内皮祖细胞或内皮前体细胞(endothelialprogenitorEPCs)。成熟CECs由正常组织血管的内皮细胞经肿瘤分泌的促血管生成凶子激活后进入循环中形成,转变为“活化内皮细胞”(activatedvascularendotheliMcirculatingFR一2等阳性表达¨-s]。其中活化的血管内皮细胞(aCECs)呈CD45一、CDl46+、CD54+、CD62E+、CDl05+或CDl06+等表达¨’4】。1.1共有标志1.1.1cells,aCECs),脱落到皿中并迁移到肿瘤部位,参与形成新生血管。另一部分CECs从EPCs分化而来,经历了从幼稚到成熟、活化的不同阶段,表达不同标志。aCECs是形成新生血管的主要成分,在肿瘤生长中起重要作用。故了解其特异标志,以监测血管内皮细胞水平可能有助于反映新生血管生成状态及预测抗血管生成疗效,已成为CDl46又名P1H12、S—Endo一1,是粘附分子,表达于所有【ffL管内皮细胞、内皮祖细胞、脐血前体细胞和内皮细胞、活化的T淋巴细胞和间充质干细胞等f5J】。尽管其无特异性,但可与CD31等阳性表达及泛白细胞标志物、造血干细胞标志物等阴性・本文课题受吴阶平基金会临床科研专项基金资助(编号:04101002)通讯作者:李凯likai5@medmail.corn.cn万方数据・354・中国肿瘤临床2009年第36卷第6期表达一起用于识别CECsf7】,即:CDl46+CDl05+CD3l+CD34+CDl44+CD54+CDl06+vWF+CD62E+VEGFR一2+CD45一CD3一CD4一CDl4一CDllb—CDll7一CDl33一。1.1.2sCD62E的特异性及敏感性综合指标均超过CEA和CAl99。文献报告,肿瘤患者总CECs和aCECs数量与ELISA法检测的血清sCD62E浓度呈正相关,可作为aCECs特异性标志物。1引。1.2.3CDl44内皮特异性黏附分子VE一钙黏素(VE—cadhe6n/cadhefin一5/CDJ44),表达于肿瘤新生CD54。细胞问黏附分子一1(ICAM一1/CD54),血管内皮细胞,介导细胞问作用、维持单细胞层的完整。Martin等【8】报告,乳腺癌组织中的CDl44水平与微血管密度呈正相关。1.1.3CD31表达于内皮细胞。与其配体淋巴细胞功能相关抗原一l(LFA一1)结合介导白细胞与血管内皮细胞的黏附、促进炎症发生与发展。促进肿瘤转移的机制可能为:1)促进血管内游离的癌细胞与靶器官的血管内皮细胞黏附;2)影响肿瘤细胞从血管内向血管外游fH。亦有研究认为其协助肿瘤细胞逃避T细胞的免疫监视,进而逃避免疫攻击。Kaihara等【141报告,在胃癌患者血清中CD54含量比正常人高且其升高与肿瘤发展程度相关。亦血小板内皮细胞黏附分子(PECAM—I/CD31),主要表达于血小板、白细胞和内皮细胞,在骨髓干细胞、EPCs及巨核细胞系亦有表达,参与介导肿瘤细胞黏附于内皮细胞。肿瘤内CD31标记的微m管密度与肿瘤生长及转移有相关性,但其与巨噬细胞有交叉反应,故不作为内皮细胞特异性标志物。1.1.4有研究显示¨5‘,肺癌血清中可溶性ICAM一1(sI—CAM一1)水平明显升高,与临床分期和肿瘤进展有关。1.2.4CDl06vWF血管性血友病因子(vonWillebrandFactor,vwF),由血管内皮细胞和巨核细胞产生、是内皮细胞受损的重要标志物,但在淋巴管内皮细胞上也有表达,故缺乏特异性。1.2活化标志1.2.1血管细胞黏附分子一1(VCAM一1/CDl06),主要表达于血管内皮细胞膜、特别是aCECs表面,介导白细胞与血管内皮细胞紧密结合、CDl05主要存在于内皮细胞的血管腔面一在跨膜迁移中起关键作用。CDl06在肿瘤转移中可能介导了肿瘤细胞黏附于血管壁的过程。研究显示【l引,TNF—Ot作用6h后HUVEC细胞的CDl06表达显著升高,其机制可能与激活NF—KB信号传导有关。在多种恶性肿瘤中,其血浆浓度可升高。有报道认为,sVCAM一1可作为乳腺癌、胃癌,结直肠癌和泌尿系统恶性肿瘤等的预后指标。1.2.5侧,在增殖活跃的肿瘤内皮细胞I|1也呈强表达。在正常基质细胞、活化单核细胞、胎儿B细胞等表面弱表达。CDl05能特异结合其配体转化生长因子一B(TGF—B)、改变信号转导、对抗TGF—p1对内皮细胞的增殖抑制作用、促进肿瘤血管生成,还町使肿瘤细胞逃避TGF—B1的抑制、促进侵袭转移【91。CDl05表达于内皮细胞膜卜且与增殖标志(如cyclinA和Ki一67)相关,与泛内皮标志物(CD31、CD34、vWF等)相比,CDl05能更准确地反映内皮细胞增殖h0。。微血管密度与免疫组化染色方法分析证实,其在肿瘤组织新生血管内皮细胞巾的染色密度大于对照组织,提示町作为大多数肿瘤新牛血管标志。在原发或转移乳腺癌中,血浆SCDl05水平显著升高并在化疗后降低,故可作预测恶性肿瘤复发、转移的危险性¨1‘。1.2.2CD248主要表达于结肠癌、肺癌等多种恶性肿瘤的微血管内皮细胞,在较大的肿瘤血管、正常组织的血管和淋巴管内皮细胞上不表达或弱表达。可能介导细胞间作用、参与信号转导、调节活化成纤维母细胞等增殖及迁移、促进肿瘤新生血管生成¨引。Welt等研究发现,113I标记的抗CD248单克隆抗体(抗CD248mAb)浓聚存结直肠癌肝转移患者的病灶中。综上所述,成熟CECs具有两类标志物:共有标志可表达于所有成熟CECs,活化标志仅表达于具有增殖、迁移、黏附、管样结构生成等活化功能的aCECs表面。2内皮祖细胞2.1生物学特征人胚胎期的第15天左右,卵黄囊胚外中胚层内会出现许多血岛,血岛外周是扁平状的成血管细胞即早期EPCs。它们可分化成原始血管内皮细胞,血岛的球形细胞为造血干细胞(hematopoieticCD62E内皮细胞选择素(Endothelium—se—lectin或CD62E),主要在血管内皮细胞上表达。CD62E可诱导白细胞向活化血管内皮表面滚动、与内皮细胞黏附、促进炎症反应。另外,CD62E可激活MAPK(mitogen—activatedproteinkinase)级联效应、导致c—fos等多种促炎基冈表达上调。CD62E在肿瘤转移中可能介导肿瘤细胞黏附于血管壁。可溶性CD62E(sCD62E)在结直肠癌周血管内皮细胞中高表达、与肿瘤侵袭明硅相关。Takahashi等¨21发现,在结直肠癌肝转移的血清标本中,万方数据2009年第36卷第6期肿瘤相关循环内皮细胞的分类标志物及其功能研究进展・355・stemcells,HSCs),分化成原始血细胞。此时的EPCs与HSCs具有相同的细胞表面抗原如Flk一1、Tie一1、Tie_2¨副(angiopointin受体)、CD34和CDI17等。出生后EPCs主要位于骨髓,即早期EPCs。在某些生理或病理状态下可释放到外周血循环中,即晚期EPCs或EOCs(endothelialoutgrowthcells)。早期EPCs不具有典型的内皮表型,晚期EPCs则具有并能直接促进新生血管形成¨…。国内、外学者已从骨髓、外周血、胎肝和脐血中分离fljEPCs,并将其诱导分化成内皮细胞。2.2内皮祖细胞标志物2.2.1早期内皮祖细胞标志物一般将同时表达CD34+CDl33+VEGFR一2+(血管内皮生长凶子受体一2+)的细胞称为早期EPCs。CD34是骨髓十细胞和内皮细胞的共同抗原标志物,在骨髓造血于细胞、血管内皮细胞胞浆及肿瘤内所有血管上均有表达,故仅作为全内皮细胞或EPCs标志物而无特异性。VEGFR一2(KDR/Flk—1)为VEGF受体之一,表达在内皮细胞、Ⅱ型肺泡细胞和内皮祖细胞上,‘亦无特异性。CDl33可将循环EPCs与成熟CECs区分开,是具较高特异性的干/祖细胞标志。只有此三种标志物均表达,才被确认为早期EPCs。CDl17或c—kit受体也町表达于早期EPCs表面,但却主要分布于造血细胞、其他组织细胞和许多实体瘤细胞上。c—kit受体几乎表达于所有胃肠间质瘤(GIsT)细胞。是其特征性标志物m】。2.2.2晚期内皮祖细胞标志物随EPCs增殖分化,CDl33、CDI17表达迅速下调、成熟CECs标志物逐渐出现,此时EPCs(EOCs)呈CD34+、VEGFR一2+、CD31+、CDl46+、CDl44+、vMF+、CDl05+、CD62E+。EOCs能吸收乙酰化低密度脂蛋白、结合荆豆凝集素一1、形成血管管腔样结构"・,并能迁移至血管损伤区,促进血管发生。综上所述,EPCs可分化成熟为ECs、继『疗i在外周血中活化,黏附、增殖、迁移井在肿瘤周围形成新生血管。3循环内皮细胞的功能和临床意义肿瘤新生血管的形成模式主要包括血管牛成(angiogenesis)和血管发生(v&scnlogenesis),前者指由现存血管以内皮细胞“f{j芽”(sprouting)的生长方式形成新血管,后者指骨髓EPCs进入外周血中、增殖分化为成熟内皮细胞并形成原始IfIL管丛。此两种形成均依赖CECs,即从原有血管壁脱落的内皮细胞或骨髓动员而产生的EPCs,二者在外周循环巾分化为aCECs,进而增殖、黏附、形成管状结构而形成肿瘤新生血管。故CECs数量变化町反映血管生成万方数据的增减和血管靶向药物的疗效。原发性乳腺癌新辅助化疗使循环成熟CECs数量减少,而EPCs却从骨髓I|l被动员出来并伴有血管内皮生长因子(VEGF)水平增加,促进肿瘤新生血管生成…。Heymach等报告,抗血管生成药物一内皮抑素(endostatin)可抑制循环EPCs,且循环EPCs可作为该类药物生物学活性的标记物。黄纯等乜¨发现其与疗效和预后可能相关,早期抗血管生成治疗联合化疗可能更有效地阻断CECs,继而抑制肿瘤新生血管生成。4小结故寻找可靠的分子标志物量化CECs尤其是aCECs,来判定肿瘤新生粗管生成和血管靶向治疗的疗效具有重要意义,需要进一步研究来确定并优化aCECs特异性标志物。如果能在这方面取得更多的发现,将有助于开发出特异性的抗肿瘤IlIL管生成抑制剂㈨。参考文献1F/irstenbergerG,vonMoosILLucasILeta1.Circulatingendo-thdialcellsandangiogenic8e】fumfactorsdungneoadjuvantche-motherapyofprimarybreastcancer[]].BrJCancer,2006,94(4):524--531.2ZhangH,VakilV,BratmsteinM,eta1.Circulatingendothelialprogenitorcellsinmultiplemyeloma:implicationsandsisniacmm.Blood,2005,105(8)"3286-3294.3B咖dryP,ForccJ,NaumovGN,eta1.Differentialeffectsofvas-cularendothelialgrowthfactorreceptor--2inhibitorZD6474oncirculatingendothelialprogenitorsandmaturecirculatingendothe’lialcells:implicationsforbe硇asurrogatemarkerofantiangiogen-icacla‘vity叩.GlinGancerRes,2005,11(9j:3514--3522.4DelPapaN,ColomboG,FracchiollaN,eta1.Circulatingendo-thelialcells私amarkerofongoingvaSculardiseaseinsystemicsderosis[J].ArthritisRheum,2004,50(4):1296-1304.5UntergasserG,KoeckRWolfD,eta1.CD34+/GDl33--circulat-ingendothelialprecursorcells(CEP):characterization,SCBCSCCTICCandinvivoapplication[]].E砷Gerontol,2006,4l(6):600--608.6FinneyMR,GrecoⅦHaynesworthSE,eta1.DirectcomparisonofumbilicalcordbloodVerSUSbonemarrow--derivedendothelialprecursorcellsinmediatingneovascula_,q.zationinresponsetOVas‘cularBloodMarrow58¨93.ischemiaⅡ】.BiolTramplaIlh2006,12(5):7DudaDG,CohenKS,diTomasoE,eta1.DifferenrlalCDl46错pressiononcirculatingve:rsu¥tissueendothelialcellsinrectalc册c仃patients:implicationsforcirculatingendothelialandprogenitorcells硒biomarkersforanfiangiogenictherapy[]].JClinOncol,2006,24(9):1449--1453.8MartinT~WatkimG,I∞cJ,eta1.AssessingmicrovesselsandangiogenesisinhumanbreastcanccT,usingVE-cadllerinff].Histo-pathology,2005,46(4):422—43o.9Lastl-csP,LetamendlaA,ZhangH,eta1.Endoglinmodulatescel-hlarrespo.risestOTGF--beta10].JCellBiol,1996,133(5):.356.中国肿瘤临床on2()()9年第36卷第6期1lO争一1121.10endothelialcellsleadstOexpressionofV‘:AM一1viaanudearCha+inG,DalesJP,GarciaS,eta1.TumorneoangiogenesisbyCD31suefactor--kappaB--independemmechanism0].JImmunol,1999,162andCDl05expressionevaluationinbreastcarcinomafis-17(5):2990--2996.OpavskyR,Haviemiktcrizationmicroarrays[1].ClinCancerRes,2004,10(17):5815--5819.P,JurkovicovaD,eta1.Molecularcha.rac‘gene儿TakahashiN,Kawanishi--TabataR,HabaA,eta1.AssociationofscrLllnofthemouseTeml/endosialinregulatedbycellendoglinwithmetastasisinpatientswithcolorectal,breast,andondemityinvitroandexpressedinnormaltissuesinvivo[]].JBiotChem,2001,276(42):38795---38807.18李超,冯红超,宋宁峰.u腔鳞癌Angiopoietin-2的表达与肿瘤othersolidtumolm,andsuppressiveeffectofchemotherapytheSerumendoglin0].Glin12CancerRes,2001,7(3):524--532.se.TakahashirulnY,MaiM,WatanabeM,eta1.Relationshipbetween血管生成及成熟的关系研究Ⅱ].|fI国肿瘤临床,2005,32(13):729--734.19ELAM-1andmetastasisamongpatientswithcoloncancer[1].DisColonRectum,1998,41(6):770一774.13SmadjaDM,BiechehanccsinvitroI,HelleyD,eta1.IncreasedVEGFR2progenitorexpres‘en-EvensM,Kok埘,Asgdrsd6tfirsAeta1.Sdectiveintracellularde-allsionduringhumanhteendothelialcellsexpansionliveryofdexamethasoneintoactivatedendothelialcellsusingE--selecfin-directed883—889.14angiogenesis耐dlup-regulationofintegrinal-immunoconjugate[1].JImmtmol,2002,168(2);20ctPlla(6)Ⅱ】.JCellMolMed,2007,11(5):1149--1161.GraadtVanRoggeniF,VanVelthuysenML.HogendoomPC.differentialdiagnosisofgastrointestinalPathol,2001,54(2):96-102.StrO-KaiharaAlwagaldmolecule-1ResandH,GouchiAa1.SolubleintercellularadhesioncancerThehistopathologicalrealnamra/killercellactivityingastricpatientsⅡ].tumoursⅡ].JClinCommunMolPatholPharmacol,1998,100(3):283—300.21黄纯,李凯,孙燕.晚期非小细胞肺癌循环衄管内皮细胞水平的研究Ⅱ].巾华肿瘤杂志,2006,28(10):780--783.22张宁宁,薛妍,刘文超.肿瘤血管生成与抗血管牛成基因治疗Ⅱ】.中国肿瘤临床,2007,34(21):1253一1256.(2008_一lo_-15收稿)(2008—01—02收回)15GrotheyAHeistermannP,PhilippouS,eta1.Serumlevelsofsoh-bleintercellularadhesionmolecule-10cAM—l。CD54)inpafientscancer:correhdonwithhistologicaltUlIIOUFex-埘tIlnon--small-celllungpressionofICAM-IandstageⅡ].BrJC_Ialicer,1998,77(5):801—807.16LawsonC,AinsworthM,YacoubM,eta1.LigadonofICAM一1(郑莉校对)(上接第348页)2007,5(1):21-33,10lecolarmodelinganddockingstudiesofCXGR4:leadsforthera-roleofCX-13AhundagkMomdiP,AltundagO,eta1.Possiblechemotaxisinbreastcancerpeuticdevelopment[]].GhemBiolDrugDes,2007,69(3):191--203.V,Coxj,eta1.Characterizationofthemo-CR4--mediatedngTVOussystem317.11patientswi山centralFlickerSP,Anastassovmetastasesfl].BreastCancerResTreat,2005,89(3):lecularpharmacologyofAMD3100:aspecificantagonistoftheG-proteincoupledchemokinereceptor,CXCR4Ⅱ】.BiochemPhar-(2008_旬9一17收稿)(2008-12—05修同)(杨红欣校对)HendrixCW,CollierAC,I_edermanMM,cta1.Safety,pharma-macol,2006,72(5):588-596.cokinedcs,andantiviralactivityofAMD3100,aselectiveGXCR4receptorinhibitor.inHr、f一1infeaion田.JAcquirILRllnuneDeficSyndr,2004,37(2):1253--1262.12Sin#S.MalikBK,SharmaDICTargetingHⅣ一lthroughm伊万方数据