血管生成笔记
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血管外科读书笔记血管外科是医学中的一个重要分支,涉及到血管疾病的预防、诊断及治疗。
本文将为大家分享一份关于血管外科的读书笔记,帮助大家更好地了解这一领域。
一、血管外科的基本概念血管外科主要研究心血管系统、脑血管系统、四肢血管等疾病的发生、发展及治疗。
通过外科手术、介入治疗等方法,为患者提供有效的治疗方案。
二、常见血管外科疾病1.动脉硬化闭塞症:随着年龄的增长,动脉壁中的胆固醇、脂质等物质沉积,导致动脉管腔狭窄、闭塞,进而引发心绞痛、心肌梗死、脑梗死等严重疾病。
2.静脉血栓形成:静脉内血液凝固形成血栓,可导致下肢肿胀、疼痛,严重时可能并发肺栓塞。
3.动脉瘤:动脉壁局部膨胀,形成囊状或梭形的异常扩张,如不及时治疗,可能导致破裂出血。
4.糖尿病足:糖尿病患者因血管病变、神经病变等,导致足部感染、溃疡,严重时可能需要截肢。
三、血管外科的治疗方法1.外科手术:包括动脉搭桥、血管置换、血管修补等,适用于严重血管病变的患者。
2.介入治疗:通过导管、导丝等器械,对血管病变部位进行治疗,具有创伤小、恢复快等优点。
3.药物治疗:针对不同疾病,采用抗凝、抗血小板、降脂等药物,降低血栓形成风险,改善血管病变。
4.保守治疗:包括生活方式的改变、康复训练等,适用于病情较轻的患者。
四、预防血管外科疾病1.健康饮食:低脂、低盐、高纤维的饮食,有助于降低血脂、血压,预防动脉硬化。
2.适量运动:坚持适量的有氧运动,如散步、跑步、游泳等,有助于改善血管功能。
3.控制体重:保持正常体重,避免肥胖,降低心血管疾病风险。
4.戒烟限酒:吸烟、饮酒可导致血管损伤,增加心血管疾病的发生风险。
5.定期体检:及时发现并治疗高血压、糖尿病等慢性疾病,预防血管病变。
总结:通过阅读血管外科的相关书籍,我们对血管外科有了更深入的了解。
氧气与血管生成的关系探究氧气和血管生成是人们普遍所熟悉的两个医学领域的知识点。
然而这两者并不是单独存在的,它们之间存在着密切的联系和相互影响。
在生物体中,氧气对于血管生成起着重要的作用,两者相互作用,才完成了人们生命的延续和维护。
现在让我们来深入探究一下氧气与血管生成的关系。
1. 血管生成的定义血管生成在医学领域又称为血管新生,它是指体内原本不存在的血管通过细胞分裂、组织成长等过程的形成。
在正常情况下,人体的血管的生成是受到多种生理或病理因素的调控,这些因素涉及到多个细胞因素、生长因子、细胞分裂周期等。
血管生成可以参与各种病理反应和许多生理过程,包括卵巢排卵、胎盘形成、唾液腺分泌等。
2. 影响血管生成的因素血管生成受到多种生理因素的调控,慢性缺血引明显的血管生成,随之而来的疾病包括高血压、糖尿病等。
同时,正常的血管生成也需要多种因素的协同作用,包括体内的血凝素、内皮生长因子、血管生成素等,这些因素都是能够促进血管生成的因素。
3. 氧选择性地调控血管生成的过程在生物体内,氧气是调节血管生成的重要因素之一。
氧气是真正参与血管生成的趋化因子,并且极为重要。
当细胞处于缺氧状态时,HIF-1是启动细胞凋亡、角质细胞生长、乳腺管和树突状细胞的分化的关键基因。
相对地,HIF-1还能直接激活血管生成,以满足人体对氧气的需求。
在形成新的血管时,HIF-1的表达高水平,因为它能够启动VEGF(血管内皮生长因子)的表达,并且能够抑制血管紧张素II (钙调素)的表达,这样就保证了新生血管能够稳定。
综上来讲,氧气在细胞水平上,虽然缺氧可以启动许多机制,但是它反而更能够调控血管生成,为生命提供足够的氧气,以促进病体的康复。
4. 氧气在治疗病症中的重要性一旦疾病发生,对于氧气的需求会增加。
在某些情况下,由于某些疾病的原因,细胞对氧气的吸收能力会降低,导致缺氧,这时候血管生成就间接地受到了影响。
研究表明,缺氧会使血管细胞的代谢调节的简易,那么细胞自身的能量来源将会变化,形成血管生成障碍。
1 血管生成相关机制1.1 新血管的形成与结构一个细胞需要生存,则必须围绕血管,即靠近血管约100~200μm。
这个距离是氧气弥散距离的极限。
如果没有血管供应,单个肿瘤的极限体积大小介于0.2~3mm之间,依肿瘤细胞来源不同而大小有所差异。
处于这个极限大小下,肿瘤细胞的增生与死亡达到平衡。
如果肿瘤想扩大自身体积,则必需求助于新生血管。
血管生成过程实际上就是沿着血管排列的血管内皮细胞增殖过程。
血管内皮细胞是人体内寿命最长的细胞之一。
正常情况下,它们每七年才分裂增殖一次。
如果照这种速度产生新生血管,那么血管的更新过程则非常缓慢,所以该过程一定得加快。
血管生成过程是受严密调控的过程,该过程处于血管生成激活物或促进因子和其它必需过程(促进血管内皮细胞增殖)与血管生成抑制因子(阻止血管生成过程)的共同调控之下。
该调控也被称为“血管生成开关”(angiogenic switch)(图1)。
通常情况下,抑制因子的作用都要强于促进因子,也就是说“开关”常常处于关闭状态。
如果出现了足够多的促进因子,则“开关”被打开,开始形成新血管。
血管生成过程中最重要的一环就是血管内皮细胞的增殖和迁移。
肿瘤细胞缺氧或受到其它一些信号调节时会合成、分泌血管生成促进因子。
血管内皮细胞迁移与分裂增殖机制见图2。
肿瘤细胞分泌的内皮细胞生长因子等物质与血管内皮细胞上的受体分子结合,刺激其释放蛋白水解酶(proteolytic enzyme)。
该蛋白水解酶可以降解血管周围的基质。
这样,为血管内皮细胞的迁移和进一步分裂做好了准备。
血管内皮细胞经过不断的分裂增殖以及向前迁移,逐渐形成管状结构,最终形成新生血管。
由于肿瘤组织中生成新生血管的过程没有受到严密调控,因而肿瘤组织中的新生血管与正常组织中的新生血管在结构上差异明显。
肿瘤组织中的新生血管非常不规则,有很多分支和旁路。
血管不完全由血管内皮细胞构成,有些地方的管壁竟然由肿瘤细胞覆盖而成。
血管的通透性非常高,因为没有正常的基底膜围绕在血管周围,血管内皮细胞间的连接非常少。
血管生成的研究进展 关键词: 血管生成 血管生长因子 抗血管生成因子 基因治疗 血管生成(Angiogenesis)[1]是从先存血管产生新血管的过程,血管生成可发生在伤口愈合、子宫内膜周期性变化、肿瘤、心肌梗塞后和糖尿病。而血管再建(Revascula rization)[2]则包括人工和生物两方面,其中有血管修复、再通和侧支循环的形成,可见于冠状动脉的溶栓、PTCA术和支架均属于血管再建的范畴。血管新生(Neovasculariz ation or neoangiogenesis)[3,4]在血管生成的初始,首先是血管内皮细胞去分化,在各种条件具备的情况下,血管基底膜变薄或和消失,内皮细胞游走并增殖,新基底膜形成,覆盖以内皮细胞和血管平滑肌细胞,最后形成新的血管。那么,目前对这一切的发生机制是怎么样认识的? 1 血管生成的机制 在肿瘤组织中新生血管的研究发现[5]:在血管内皮细胞基底膜降解,具有血管攀的新内皮细胞生长之前,有一系列的生化过程发生,如各种蛋白酶合成增加,血管渗漏纤维蛋白原和血浆酶原,组织因子被激活,局部高凝固性和血管外纤维素沉积,细胞粘附分子增加等。后来又离出许多血管生长因子,见表1,包括酸性和碱性纤维母细胞生长因子(Fi broblast growth factor,FGF)[6],以及血管内皮生长因子家族(Vascular endoth elial growth factor,VEGF)[7]。目前这两个因子在血管生成研究中最受关注。VE gF是由低氧和低血糖诱导,并且与两个酪氨酸激酶家族的特异性受体(KDR)和(FIT-1)结合,两个受体对内皮细胞具有正向调节作用。同时人们又发现体内存在大量抑制正常血管生成的抗血管生成因子,需要“关闭”这些抗血管生成因子才能使血管生成发生,见表2。其中血管抑制素(Angiostatin)[8]和内抑制素(Endostatin)[9]作用最重要。但目前尚不肯定它们的作用。Standker只是把内抑制素从肿瘤组织中提纯,证实是一种血浆纤溶酶原。 促血管生成因子和抗血管生成因子两大系统之间是怎样的关系?又是怎样获得平衡?目前均不清楚。现在仅仅是对这些因子进行深入的研究。现就了解的情况作一总结如表1和表2。 表1 主要的血管生成因子 名称 受体组织 (可能)的作用 血管内皮细胞生长因子[7,10](VEGF) 血管内皮细胞 促有丝分裂,增加血管通透性,舒张冠状动脉 纤维母细胞生长因子[11](FGF) 血管 促增殖和分化;促内皮细胞 迁移和形成管腔;促蛋白激酶的释放 胰岛素样生长因子-I[12] (Insulin-like growth factor-1 ,IGF-1) 血管内皮细胞 促内皮细胞迁移和形成管腔;与血管生成的炎症过 程有关 肿瘤坏死因子α[13](TNFα) 血管生成的炎症部位 降解细胞外 基质 转化生长因子β[14](TGFβ) 单核细胞;细胞外基质 诱导TNF生成 ;刺激纤维蛋白酶原激活抑制剂的产生 血小板源性生长因子[15]白介素-8[16](IL-8) 血管平滑肌及成纤维细胞体内广泛存在 促有丝分裂,促毛细血管形成与血管生成的炎症过程有关 表2 主要的抗血管生成因子 名称 成份 (可能)的作用 血管抑制素[17] 内源性纤 溶酶原片段 抑制内皮细胞迁移,诱导内皮细胞凋亡 内抑制素[18] 胶原18溶解的片段 抑制内皮细胞增殖 白介素-1,12[19](IL-1,12) 蛋白质 参与血管生成的炎症反应血 管生成的启动 上述促、抑调节因子的平衡效应是血管生成“启动”的源泉。那么是什么导致了血管生成的激活?是否存在许多其它机制涉及因子的缺失(凋亡)和通过血管生成因子的释放。有研究发现在肿瘤休眠控制中细胞凋亡发生率很高[20]。VEGF调节途径涉及一种在缺氧状态下激活转录因子(缺氧诱导因子1,hif 1),VEGF产生增加。 最早在研究胎儿血管形成期的内皮细胞及成熟机体血管新生部位发现内皮细胞中存在大量转录因子-ETS-1,日本佐藤靖史等人[20]用ETS-1研究了血管新生的机制。他们用血管形成促进因子(aFGF,bFGF,VEGF,EGF)刺激人大网膜微血管内皮(HOME)培养细胞、HU vE细胞株和ECV-304细胞等三种细胞,均有ETS-mRNA表达。为了弄清ETS-1蛋白在血管殂成中的意义,利用反义寡核苷酸方法进行了研究;在Ⅰ型胶原凝胶上培养来自微血管的HOME细胞,如用血管形成促进因子刺激人内皮培养细胞,可诱导mRNA产生,但ETS-1反意核苷酸有明显抑制蛋白酶的诱导作用。对内皮细胞游走也同样具有抑制作用。但目前还不清楚ETS-1是如何通过基因表达对细胞游走进行调节的。2 血管生成的基因治疗 纵观近年研究的重点集中在血管内皮生长因子上。1989年Ferra等在牛垂体滤泡细胞体外培养中首次纯化出VEGF (46KD热稳定的二聚体多肽),与胎盘生长因子有53%氨基酸相同,在众多生长因子中仅特异地作用于血管内皮细胞。VEGF通过与内皮细胞跨膜酶氨酸激酶特异受体KDR/FIK-1相互作用,经正反馈的信号通路。另外,缺血、缺氧可上调VEGF的反应明显高于正常组织;1994年Takeshita等[21]通过血管内注射VEGF,促使兔缺血肢体侧支循环生成,因作用时间短,且存在排斥反应,其结果令人置疑。1996年Asahara[22]开发利用裸覆DNA载体,将VEGF基因直接注射肌肉以及水凝胶覆盖BEGF cDNA于血管成形 球囊,但未获肯定效果。1997年Asahara[22]研究人员将编码头65氨然酸分泌型VEG f裸质粒DNA(hVEGF-165)直接肌肉注射重兔缺血后肢得以表达成功,局部毛细血管密度增加。1998年Mack[7]将VEGF121 cDNA直接注入猪的缺血心肌,明显改善心肌灌注和功能。但迄今为止,仍存在基因治疗所面临的共同问题:①表达不稳定,时间短暂;②病毒载体具有潜在危险性,目前难以控制。 3 临床应用血管生成治疗存在的问题及展望 纵观研究现状,血管生成机制仍不清楚,所分离出的各种生长因子功能尚未完全明了,现在开展的基因治疗只是集中在VEGF和FGF等少数生长因子上,并且在技术上远不成熟。如这类肽的给予途径、浓度-效果关系、促增生的安全性以及是否加重动脉粥样硬化等问题。在血管生成的启动研究方面,仅限于ETS-1的发现,亦未有充分的研究。临床上应用“生物搭桥”技术还有相当的距离,需要我们从血管生成的启动着手,有可能实现突破。
生物化学中的血管生成研究血管生成是生物化学研究领域中一个备受关注的主题。
在正常生物体内,血管系统对于维持组织的供血和代谢功能至关重要,也与许多疾病的发展密切相关。
在过去的几十年里,科学家们对于血管生成的研究一直在进行着深入而广泛的探索。
这些研究有助于我们更好地理解血管生成的细节过程,并可以为未来疾病治疗和创新药物研发提供重要的参考。
血管生成的重要性血管系统是人体内一个相当复杂的系统,同时它也是一个极其重要的系统。
我们身体中的每一个器官和组织都需要血液的供应,以保证它们正常的生理功能。
而血管系统的作用就是将氧气和营养物质带到每一个角落,同时也会带走过程中产生的代谢废物。
血管生成和修复是血管系统正常运作的必要过程,也是许多脑部和心血管系统疾病的发生原因。
血管生成的过程血管生成的过程是一个复杂的过程。
简而言之,血管生成是由内皮细胞和周围的基质细胞等多种细胞类型共同完成的过程。
它要通过一些既复杂又精细的信号通路机制来进行控制。
在血管生成的过程中,血管内皮细胞必须准确地进行分化,在形成血管结构的过程中,细胞间相互通讯,组织形成的骨架必须进行外向性的生长,最终形成一个稳定且具有正常血流功能的血管管腔。
血管生成的研究现状血管生成的研究主要集中在了探索和发现血管生成的调控分子及其信号通路机制。
目前许多抗癌药物都与血管生成的过程有着密切的联系,这意味着对于血管生成的研究不仅能够为肿瘤治疗的研发提供参考,还可以为许多与心血管系统有关的疾病的治疗提供重要的科研成果。
最近的一些研究表明,一些植物化学物质能够进一步促进血管生成,从而刺激血管系统的生长和修复。
这些研究成果为未来的药物研发提供了新的思路和方向。
血管生成与脑血管疾病血管生成与脑血管疾病是近年来研究的热点之一。
我们大多数普通人都可能遇到高血压、动脉粥样硬化、脑卒中等疾病的困扰。
这些疾病都与血管系统的生长、分化以及修复有关,临床应用中开发针对血管系统的治疗方法也需要对血管生成的细节进行深入的研究。
本实验技术来源于SciMall科学在线
血管生成(Angiogenesis)信号通路图
血管生成是通过人体中存在的诸多互补和复杂的信号途径调节的.血管内皮生长因子(VEGF)-血管内皮生长因子受体(VEGFR)、血管生成素(Ang)-Tie2轴和Dll4-Notch这3个复杂的、相辅相成的信号传导通路可在调节血管生成中发挥重要作用.
VEGF与内皮细胞上的两种受体KDR和Flt-1高亲和力结合后,直接刺激血管内皮细胞增殖,并诱导其迁移和形成官腔样结构;同时还可增加微血管通透性,引起血浆蛋白(主要是纤维蛋白原)外渗,并通过诱导间质产生而促进体内新生血管生成。
VEGF在血管发生和形成过程中起着中枢性的调控作用,是关键的血管形成刺激因子。
碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)。
TNF-α是一类具有血管活性的细胞因子,可诱导异位子宫内膜炎性细胞因子MCP-1,IL-6和IL-8等的释放,促进异位内膜及基质细胞增殖及炎性细胞浸润,新生血管形成,组织粘连,从而形成异位病灶。
(来源:Scimall科学在线)
本信号转导涉及的信号分子主要包括:
HIF1α,PHDs,HIF1β,PI3K,Akt,mTOR,S6K,4E-BP1,eIF4E1,elF4E1,Ras,MEK1,MEK2,Erk1,Erk2,MNK,CBP,P300,TCEB1,TCEB2,Rbx1,Cul2,VHL,MMP,Cox2,PAI-1,VEGF,PDGFR-β,VEGFR2,Tie2,FGFR,IGFR,TGFα-R,SLIT,ROBO,Src,FAK,p38,MAPK,Smad2,Smad3,PLCγ,NOS等。
点击图中信号分子,自动寻找相关试剂。
第四章血液循环一.基本要求掌握:1、心动周期,心脏泵血功能及机制,心输出量的调节及影响因素。
2、工作心肌细胞的静息电位、动作电位及其形成机理。
3、动脉血压的形成,正常值及影响因素,心血管神经调节和体液调节。
4、掌握心交感神经,心迷走神经,交感缩血管神经的递质,受体及作用。
5、掌握颈动脉窦和主动脉压力感受性反射。
熟悉:1、心脏泵功能的评价指标。
2、自律性心肌动作电位及形成机理,心肌的生理特性及影响因素。
3、各类血管的功能特点,血流量、血流阻力和血压,静脉血压和静脉回流,组织液的生成及影响因素。
4、延髓心血管中枢及其紧张性活动。
了解延髓以上的心血管中枢,5、熟悉心肺感受性反射,颈动脉体和主动脉体化学感受性射。
了解:1、心脏泵功能贮备,心音、正常心电图波形及意义。
2、动脉脉搏,微循环、淋巴循环、器官循环。
3、了解心血管反射的中枢整合。
二.基本概念心动周期(cardiac cycle)、每搏输出量(stroke volume)、舒张末期容量(end-diastolic volume) 、收缩末期容量(end-systolic volume)、射血分数( ejection fraction)、心输出量(cardiac output)、心指数(cardiac index )、心肌收缩能力(cardiac contractility)、心力储备(cardiac reserve)、兴奋性(excitability)、自律性(autorhythmicity)、传导性(conductivity)、收缩性(contractivity)、绝对不应期(absolute refractory period)、有效不应期(effective refractory period)、相对不应期( relative refractory period)、血压(blood pressure)、收缩压(systolic pressure,SP)、舒张压(diastolic pressure,DP )、脉压(pulse ressure)、平均动脉压(mean arterial pressure,MAP)、动脉脉搏(arterial pulse)、中心静脉压(central venous pressure, CVP)、压力感受性反射(baroreceptor reflex)三.学习要点1.心房或心室每收缩和舒张一次构成一次心动周期。
血管新生和血管生成因子的分子机制研究血管新生是指新的血管形成,通常与血管生成因子有关。
血管生成因子可促进血管新生和血管壁重建,是一类影响疾病发展和治疗的重要分子。
当前研究表明,许多疾病都与血管新生及其调节机制有关,包括动脉粥样硬化、肾病、心肌缺血、肿瘤等。
一、血管新生的分子机制血管新生的分子机制与多种因素相关,其中最重要的因素是血管生成因子。
血管生成因子可以被分为两类:一类是在发育过程中起重要作用,例如Vascular endothelial growth factor (VEGF) 和Fibroblast growth factor (FGF),另一类是在成年人组织再生过程中起作用,如Platelet-derived growth factor (PDGF) 和Transforming growth factor beta (TGF-β)。
VEGF是血管生成中发挥最主要作用的成分。
VEGF从成纤维细胞和间充质细胞中释放,刺激内皮细胞的增殖和迁移,并形成新的血管,从而构成了大部分新生血管。
FGF也可以促进内皮细胞的生长和形成新血管,主要在胚胎生长和伤口愈合过程中发挥作用。
PDGF则可以促进成纤维细胞的增生和迁移,并分泌胶原蛋白等重要成分,从而为血管壁提供支撑结构。
TGF-β的主要作用是促进成纤维细胞的增生和胶原蛋白的积累,从而促进伤口愈合和成纤维细胞的增加。
它也可以刺激内皮细胞的增殖,并影响血管形态的重建。
二、血管生成因子的功能和临床应用血管生成因子在心脏病、脑卒中、肾脏疾病和其他疾病的治疗中具有重要作用。
VEGF通过加速新血管的形成和改善微循环而被广泛应用于各种心脏疾病的治疗中。
PDGF在肾脏疾病和心脏病中应用时可以改善肾脏功能和缓解心肌缺血。
FGF在肺部疾病、皮肤和软骨组织再生中也得到应用。
同时,血管生成因子的水平与肿瘤的生长有关,因此在肿瘤治疗中也应用广泛。
VEGF是许多肿瘤的主要促进因素,因此其免疫治疗的研究也受到广泛关注。
血管生成的分类和调节机制研究血管生成是指在生物体内部形成新血管的过程,这是一个极其重要的生理过程,它涉及到许多生理学过程,如发育、生殖、生长和再生等。
血管生成对于人类的健康和生命的维持至关重要,因此,对血管生成的分类和调节机制的研究具有非常重要的意义。
1. 血管生成的分类血管生成的分类可根据其发生的方式进行区分,大致可分为两类:一种是通过血管内皮细胞的增殖和迁移来形成血管,另一种是通过血管的分支或膜的增生,以形成新的血管。
因此,血管生成可分为内皮细胞血管生成和外皮细胞血管生成两类。
内皮细胞血管生成是指通过内皮细胞的增生和迁移来形成新的血管,它是血管生成的主要方式。
在这种情况下,血管生成是由一种称为血管内皮生长因子(VEGF)的蛋白质所控制的。
VEGF可以刺激血管内皮细胞分裂和迁移,从而促进血管的形成。
此外,VEGF还可以促进血管成熟和稳定。
外皮细胞血管生成则是指通过血管的分支或膜的增生,以形成新的血管。
这种血管生成方式通常由外皮细胞生长因子和钩端蛋白所控制。
外皮细胞生长因子可以吸引成纤维细胞和平滑肌细胞到血管周围,促进血管形成和维护。
而钩端蛋白则可以促进血管的增生和分支。
2. 血管生成的调节机制血管生成的调节机制主要由调节因子和反调节因子所控制。
调节因子可以促进血管生成,而反调节因子则可以抑制血管生成。
调节因子血管生成的调节因子分为两类,一类是直接作用于血管生成的因子,另一类则是促进血管生成的因子。
其中,直接作用于血管生成的因子通常是通过对细胞信号通路的调节来起作用的,这些因子包括:①VEGF家族:VEGF-A、VEGF-B、VEGF-C、VEGF-D和VEGF-E等都是促进血管生成的重要家族成员。
这些因子可以促进血管内皮细胞的增殖、迁移和分化。
②Fibroblast growth factor(FGF)家族:FGF1、FGF2、FGF4、FGF5、FGF7、FGF8、FGF9、FGF10、FGF17和FGF19等都具有促进血管生成的作用。
肿瘤发生后生长过程大致可分为:第一时期为无血管期或称为血管前期,该期肿瘤细胞
的营养供给及代谢产物的排泄主要靠简单的物理弥散作用,临床表现为原位癌或微转移灶,此期持续时间长,肿瘤生长受限,体积停滞在1~2mm3耐大小。第二时期为血管期也称血管浸润性生长期,当实体肿瘤直径达到或超过1一2mm时,肿瘤已不能单纯依靠弥散作用获取氧气和营养物质,新生血管的不断形成及其营养支持作用是肿瘤生长的必要条件,有实验证明肿瘤的生长依赖于血管生成:在鸡胚绒毛尿膜囊(CAM)上生长的肿瘤,体积大于1mm3
后,如果3天内无血管长入,肿瘤将发生坏死和溶解;如果血管长入,肿瘤体积快速增长。鼠皮下移植瘤的实验亦证实:肿瘤在无血管时呈线性生长,血管生成时呈指数生长。第三时期为转移期,由于肿瘤诱发的新生血管不同于正常血管,其结构与功能异常,如扭曲、扩张、动静脉短路及分又,不能适当吻合,使血流积聚于盲端,易引起局部坏死;另一方面肿瘤组织内微血管基质不完善,如血管壁缺乏平滑肌支持,壁很薄,易通透,使瘤细胞产生的各种因子和蛋白酶类渗透到血管内,同时瘤细胞易进入血管顺血流转移到远隔部位,因此,新生的微血管是肿瘤浸润、转移的第一站,肿瘤微血管数量越多,肿瘤细胞进入血液循环的机会就越大,转移概率也越大。瘤细胞进入血循环后,自身形成同聚物或与白细胞、血小板形成异聚合物,通常这些聚合物被称之为癌栓,癌栓留驻在远端血流缓慢的毛细血管处,进而黏附血管内皮并诱导内皮崩解,癌细胞穿出微血管后,与基底膜接触通过特殊膜受体结合基质蛋白,并通过与最初侵袭原发组织同样的机制,完成在远端组织的转移。转移灶形成过程也会出现第一、二期的发展阶段,并在一定条件下发生再度转移。许多研究证实,实体瘤只有具备了血管生成表型后才能恶性生长、扩散及转移,新生血管通过灌注形式为肿瘤细胞提供所必需的营养,也是肿瘤细胞代谢产物排泄的有效渠道,同时新生血管为肿瘤细胞向远处转移提供了重要途径。肿瘤转移是一个多步骤、多因素、多基因综合作用的复杂生物学过程。主要包括脱离、转运和生长三个主要环节,基本过程大致可分为以下几个阶段:首先是原发瘤增殖、肿瘤新生血管生长;肿瘤细胞表面再生黏附分子降低,细胞之间黏附性减小,使肿瘤细胞从原发部位脱落,粘连侵袭基底膜并在周围间质中浸润生长;肿瘤细胞对周围组织、血管、淋巴管的压迫和浸润,与局部毛细血管或毛细淋巴管内皮细胞密切接触并穿透其管壁,或突入腔道;肿瘤细胞在血管淋巴管内继续存活并被转运,同时启动血小板聚集,形成小瘤栓,到达原隔靶组织并滞留于靶器官的微小血管中;肿瘤细胞与血管或淋巴管内皮细胞和基底膜粘连,穿透毛细血管或毛细淋巴管壁,并产生蛋白溶解酶,破坏组织结构;肿瘤细胞生长、繁殖及转移灶的形成;肿瘤间质内新血管形成及转移灶的快速生长。由此可见,肿瘤转移是一具有内在联系的复杂的。
血管生成方式:1 内皮依赖性血管: , 包括出芽式血管生成(sprouting angiogenesis)和套入式血管生成。出芽血管生成一般包括五个步骤,即肿瘤诱导释放多种血管生成因子;血管内皮细胞因血管生成因子的作用而激活,血管扩张、渗透性增高,在血管周围形成富含纤维的临时基质;内皮细胞和肿瘤细胞释放蛋白水解酶降解血管基底膜和细胞外基质;内皮细胞增殖、迁移并形成血管芽;血管分化成型和新基质的再充填,形成新生血管网系统。特点是局部血管舒张、 血管通透性升高和内皮细胞的增殖,在体内启动出芽式血管生成是个较为迟缓的过程。套入式血管生成:不是以大范围的内皮细胞增殖、基底膜降解以及侵袭周围组织为基础, 而是通过在已有的血管管腔内形成大量的跨血管组织微柱使毛细血管在自身基础上扩张, 这一过程在几小时甚至几分钟内就会出现。2、血管生成拟态:不依赖内皮细胞,而通过肿瘤细胞自身变形和与细胞外基质作用, 模拟血管壁结构形成可输送血液的管道系统, 重塑肿瘤微循环,并可与宿主血管连通使肿瘤获得血液供应。3、马赛克血管是由瘤细胞和血管内皮细胞相间排列在肿瘤血管壁上, 共同围成肿瘤的血管腔;形成的机制大致有以下三种:①由于内皮细胞的脱落, 肿瘤细胞就会暴露于管腔; ②一些内皮细胞在肿瘤的演进过程中丧失了免疫标记活性, 在实验中不显色而成为隐性细胞;③肿瘤细胞浸润血管壁并位于血管壁上和内皮细胞共同构成管壁结构。4、成血管细胞募集: 是指肿瘤组织分泌的促血管生成因子动员骨髓中的循环内皮前体细胞,引导它们到达肿瘤局部直接参与肿瘤血管的形成。5、共同选择( cooption) : 是肿瘤细胞以套袖的形式围绕在肿瘤血管周围,促进肿瘤血管的生成。
在出芽的血管中,内皮细胞分为具有不同特性的端细胞和柄细胞两种。端细胞在出芽生长的最前端,无增殖活性但有高能动性, VEGF诱导它的伪足伸展和定向迁移。每个出芽点只有一个端细胞,而紧邻端细胞的柄细胞具有高增殖性,在 VEGF的刺激下通过增殖来延长血管。由此可见 , VEGF在血管出芽中起着趋化端细胞和诱导柄细胞增殖的作用。Notch信号是 VEGF信号的负反馈途径,高浓度的VEGF首先作用于端细胞 ,在端细胞中诱导 Dll4表达,端细胞上的 Dll4与邻近细胞的 Notch受体结合,通过改变邻近细胞 VEGFR的数量 ,降低这些细胞对 VEGF刺激的响应,可防止它们变为端细胞 ,而使其表现出柄细胞的特征。
VEGF被公认在血管生成中作为一个中心调节者,是最有力的血管生成因子VEGF呈周期性分泌,与血管内皮细胞上受体结合可增强血管通透性,使血浆蛋白外渗,导致纤维素在细胞间质中沉积。新的基质和新血管的形成将无限维持肿瘤生长,并为肿瘤的侵袭和转移提供合适的基础。VEGF与受体结合后可迅速增加细胞内Ca2+浓度,通过磷酸肌醇特异性磷酸脂酸C途径,使细胞内三磷酸脂醇(PIP3)水平升高,传导细胞内信号,最终完成生物学效应。Vegf分子效应1.VEGF促进血管内皮细胞增殖、:VEGF作为特异内皮细胞分裂素,能够刺激体外培养的内皮细胞的增殖(有丝分裂)。2.增加血管通透性:VEGF作为最强的血管通透性因子,能加强微血管通透性、内皮细胞葡萄糖转运,抑制血管平滑肌增殖与迁移,引起血浆物质包括血管收缩因子、纤维蛋白原和凝血因子向由平滑肌细胞组成的亚内皮层渗漏。3.对血液动力学的影响:静脉滴注VEGF可增加心率及心输出量,降低血管外周阻力,对心肌收缩力无明显的影响。4.其他作用:VEGF尚可作用于不同来源的内皮细胞使其形状改变并刺激增殖,并且可刺激单核细胞及成骨细胞的迁移,细胞外基质的降解与迁移,且在体外能够诱导内皮细胞形成导管。 有研究表明,VEGF与不同受体结合会产生不同的效应。VEGF与KDR受体结合能够引起血管内皮细胞的增殖,而与Flt-1结合主要是引起内皮细胞的迁移和管状结构的形成。VEGF在绝大多数的肿瘤组织和肿瘤细胞中均表达上调,能够强烈的刺激血管生成。同时,VEGF能够促进体外内皮细胞中MMP-2的表达,降低其组织抑制因子的表达。缺氧、癌基因的激活如Ras等均能上调VEGF的表达,同时VEGF的表达上调同样与P53抑癌基因的失活有关,且最近的研究发现,人乳腺癌细胞产生的雌二醇也可以调节VEGF的表达,以上说明VEGF表达的调节是一个复杂的网络。并且VEGF的表达与肿瘤的恶性程度密切相关,分化越差的肿瘤VEGF的表达越多,提示VEGF的表达与肿瘤的预后有关[46]。最近的研究发现,肿瘤细胞同样能够表达VEGF受体,VEGF表达水平与肿瘤细胞表面的KDR/FIk-1受体结合后会直接刺激肿瘤细胞增殖]。stevenR等通过对裸鼠乳腺癌移植瘤的研究表明,VEGF的这种刺激肿瘤细胞增殖的作用,可能是通过增加NOS的活性并抑制肿瘤细胞的凋亡来介导的。因此,VEGF既能够通过旁分泌作用促进新生血管的生成促进肿瘤的生长和转移,同时还能够通过自分泌的方式直接作用于肿瘤细胞自身促进肿瘤的增殖,在肿瘤的生长和转移中发挥了重要的作用。 FIlt1主要介导细胞骨架重排引起细胞迁移 ,并引起单核细胞趋化 ,与胚胎期内皮细胞形态形成有关; FIk1 /KDR则主要介导内皮细胞的增殖 ,导致血管通透性的增高 ,并阻止内皮细胞凋亡 ,维持内皮细胞的存活 ,与胚胎期内皮细胞的分化有关; VEGFR-3的表达与内皮细胞形成静脉或淋巴管有关。 HIF调控的基因涉及肿瘤血管生成、能量代谢、激素代谢、及肿瘤转移等方面,具体介导
转录的基因有VEGF、葡萄糖载体1(Glucose transporter,GLUT1)、糖酵解酶、红细胞生成素、诱导型一氧化氮合酶(iNOS)、转铁蛋白、酪氨酸羟化酶、血红素氧化酶-1等。 HIF-1首先是在1992年作为被缺氧诱导的、连接在EPO基因缺氧反应元件(hpoxia response element,HRE)上的一个核因子被发现[1]。HIF-1是细胞在缺氧条件产生的核蛋白,它与靶基因结合,促进其转录,使机体产生一系列缺氧适应反应。HIF-1是调节低氧状态下多种平衡的中心环节[2]。HIF-1的α亚单位是其活性单位,HIF-1α则仅与O2代谢有关。研究发现HIF-1α在许多肿瘤中表达增加,与肿瘤高度侵袭性、易转移、对放化疗不敏感和预后不良密切相关。HIF-1α可调控血管内皮生长因子(VEGF)、COX-2、mdr-1等靶基因的表达,根据HIF-1α在介导多细胞和系统对缺氧和缺血稳态反应中的作用,HIF-1α将成为研究治疗的新目标。 目前认为调节HIF-1的可能机制有:1、转录水平的上调和蛋白稳定;2、蛋白的磷酸化;3、O2依赖的HIF-1α降解;4、配体的结合能力和在细胞内的定位。缺氧时HIF-1α主要在蛋白水平上改变明显而转录水平的上调不明显。HIF-1α的转录是由其羧基端的两个转录活性区和一个转录抑制区所调控,这两个转录活性区分别位于531~576和786~826。 HIF-1α可通过调控编码VEGF的基因使VEGF呈高表达[17],并进一步促使血管生成。其机制为HIF-1α与一种特异的DNA低氧性应答物质连接,促进mRNA的转录,增加VEGF的表达,并使VEGF的mRNA稳定性增加,增加VEGF的转录活性。总之,HIF-1通过增强VEGF的转录活性与增加VEGF mRNA稳定性来调节VEGF的表达。由此可见,HIF-1α在肿瘤生长和血管生成的过程中发挥着重要的作用,进而影响肿瘤的进一步生长及转移。
( 1)直接途径: MCP – 1(单核细胞趋化蛋白-1)可以直接作用于血管内皮细胞膜上的 CCR2受体 ,趋化内皮细胞定向运动 ,促进血管生成 (2)间接途径:MCP - 1可能通过使肿瘤内浸润的吞噬细胞 ,即所谓肿瘤相关吞噬细胞 ( TAMs)的聚集、 迁徙及释放VEGF、 T NF -α、I L - 8等而发挥间接的血管生成作用 , T AMs同时还可分泌基质金属蛋白酶 MMP-2、MMP-9等 ,参与细胞外基质破坏与重构 ,促进肿瘤细胞侵袭和转移。