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恶性胶质瘤具有高度血管化的特征,其血管生成不仅在肿瘤生长和侵袭过程中起着重要作用,并与其恶性进展密切相关。血管新生机制和抗血管生成治疗一直是近年恶性胶质瘤研究的重点和热点之一,但其临床疗效尚存在一定争议。肿瘤血管与正常血管在许多方面,如结构和功能,都具有明显的差异,本课题组提出肿瘤微血管构筑表型异质性(tumor microvascular architecture phenotype heterogeneity, T-MAPH)的概念,认为T-MAPH可能是影响抗肿瘤血管生成治疗疗效的重要因素之一。随着成体内皮祖细胞(endothelial progenitor cells,EPCs)与肿瘤血管新生关系的发现,其在肿瘤生长和演进中发挥的重要作用已使其成为抗肿瘤治疗研究的新靶点。EPCs作为肿瘤新生血管内皮的关键细胞参与了T-MAPH的发生,但其在胶质瘤微血管构筑异质性中的具体作用及机制目前尚不清楚。尽管介导EPCs血管效应的分子机制及肿瘤血管新生化过程中EPCs募集、归巢和整合的确切机制尚未完全阐明,但大量研究表明,趋化因子及其受体在肿瘤发生、演进和转移以及血管新生过程中具有重要作用,并可能是EPCs非常重要的调节者。本课题组前期研究发现,G-蛋白偶联的甲酰化肽受体(formylpeptide receptor, FPR)与胶质瘤组织分化级别和微血管密度密切相关,具有促进肿瘤生长和血管生成的作用。EPCs参与肿瘤血管新生化过程,而恶性胶质瘤细胞具有FPR的功能表达,这种表达与EPCs参与血管新生化过程的关系尚缺乏研究。为了解胶质瘤细胞FPR功能表达对T-MAPH发生的影响以及在EPCs参与胶质瘤T-MAPH形成过程中的作用,我们观察了人恶性胶质瘤细胞系U87原位移植瘤微血管构筑的三维分布特征和EPCs在胶质瘤微血管构筑表型发生中的作用以及与FPR表达的关系。主要结果和结论如下:1.采用血管铸型结合扫描电镜术显示出肿瘤微血管的走行和分布特征及与毗邻血管的关系,反映了肿瘤微血管的构筑特征,证明本研究方法是进行T-MAPH三维分布观察的良好方法。结果显示,胶质瘤血管呈高度增生,空间结构排列紊乱,与正常血管相比具有明显的结构异质性;在肿瘤血管直径和血管分支间距上与正常血管相比,胶质瘤微血管构筑具有明显差异并具有统计学意义(P﹤0.05)。结果表明,胶质瘤微血管构筑不仅在空间形态分布上存在明显异质性,而且在血管直径和分支间距等反应微血管空间分布参数的定量分析中也存在显著性差异,是进行T-MAPH空间分布描述的重要参数之一。2.人脐血源性EPCs能够归巢并整合到胶质瘤细胞原位异种移植瘤新生微血管中,参与T-MAPH的形成过程。①分离获得的EPCs在条件培养诱导下可向成熟内皮细胞分化,表现为内皮细胞的免疫表型和功能特性;②在动物体内实验中,将荧光染料CFSE标记的EPCs经鼠尾静脉植入经60Co亚致死剂量辐射后荷人U87细胞移植瘤的裸鼠体内,EPCs可以被募集到肿瘤区并促进肿瘤的生长和增加微血管密度(P﹤0.01);③免疫荧光染色结果显示,被募集到肿瘤区的EPCs可以分化为肿瘤内皮,整合到肿瘤的血管壁中,参与肿瘤血管的新生化过程,定量结果显示其整合比例约17%。人源性CFSE+EPCs与鼠源性CD31+内皮细胞相互连接和/或吻合构建成人-鼠嵌合性新生微血管网,血管分支长短、大小和管壁厚薄不等。以上结果表明,体外植入的EPCs能归巢并整合于U87细胞裸鼠原位移植瘤新生血管位点,构筑出不同形态和结构的微血管,参与T-MAPH的形成,促进肿瘤生长。3.胶质瘤细胞FPR表达可以影响胶质瘤微血管构筑的空间分布,并影响EPCs在T-MAPH发生中的作用。①体外实验发现,表达FPR的胶质瘤细胞上清液可以促进EPCs的迁移和小管样结构的形成(P<0.05)。相反,FPR干扰后的瘤细胞上清对EPCs的迁移作用和小管样结构的形成作用明显下降;②动物体内实验表明胶质瘤细胞FPR的表达可以增强肿瘤对EPCs的募集作用,提高EPCs在肿瘤血管中的整合程度并促进肿瘤的生长。而FPR基因干扰后,肿瘤对EPCs的募集和整合作用明显下降,其差异具有统计学意义;③血管铸型研究表明FPR表达促进了肿瘤血管高度增生,结构排列紊乱,管径变化大,坏死的无血管区增多。而FPR基因干扰后,肿瘤血管密度降低,管径变化变小,管腔相对平滑,无血管区少见。定量分析显示,FPR干扰前后,肿瘤血管直径和血管分支间距的变化具有统计学意义。以上结果表明,胶质瘤细胞FPR的表达对胶质瘤微血管构筑的发生具有一定影响,其作用可能与影响EPCs的迁移、整合及参与T-MAPH的发生有关。综上所述,胶质瘤微血管构筑在三维形态分布上具有表型异质性,主要表现为血管直径和血管分支间距的变化。本研究从人脐血中分离、鉴定出的EPCs具有形成血管及参与胶质瘤T-MAPH发生的能力,提示EPCs在恶性胶质瘤血管新生过程中具有重要作用。在上述过程中,胶质瘤细胞FPR表达能增强EPCs的募集、整合和促进EPCs参与T-MAPH发生的作用,FPR受体干扰后具有明显抑制上述效应的作用,表明胶质瘤细胞FPR表达参与了胶质瘤微血管构筑表型异质性的发生和调节作用,且这种作用可能与调节EPCs的作用有关,同时也提示FPR有望成为胶质瘤抗血管生成治疗策略的新靶点,从而为进一步认识胶质瘤T-MAPH发生机制和针对T-MAPH进行抑制肿瘤血管新生提供了新的实验依据。