赵婷慧 马晓荣综述，欧阳天祥审校 （上海交通大学医学院附属新华医院整形外科上海200092） 婴幼儿血管瘤（infantileHemangiomas）是婴幼儿最为常见的良性肿瘤之一，好发于头面部，发病率高达6%~10%，发病存在明显的性别差异，男女比例为1：3~5[1]。婴幼儿血管瘤具有其独特的自然病程，大体上分为两个阶段，即增殖期和退化期，而临床上通常将其分为增殖期（0~1岁），增殖消退期（1~5岁）和消退完成期（5~10岁）三期。自消退期起瘤体开始逐渐为纤维脂肪组织代替。大部分婴幼儿血管瘤经过消退期后可完全消退，少数残留皮肤病变，但部分血管瘤也会影响组织和器官功能，甚至危及生命。婴幼儿血管瘤的确切发病机制尚不明确，近年来有不少研究报道Notch信号通路及血管瘤干细胞在婴幼儿血管瘤发生发展中发挥重要作用，本文将介绍Notch家族成员及活化﹑血管瘤干细胞特点及功能，以及Notch信号通路和血管瘤干细胞在婴幼儿血管瘤中研究等方面的进展。 1Notch信号通路 1.1Notch家族及其活化 Notch由Morgan及其同事于1917年在果蝇体内发现，是一个高度保守的跨膜受体蛋白家族，广泛存在于无脊椎以及脊椎动物体内。其家族成员的结构具有高度保守性，与其他多个高度保守的细胞信号传导通路一起共同构筑成生物发展的信号骨架，并决定细胞的命运，影响器官形成及形态发生[2]。Notch信号通路主要由Notch受体﹑配体及其靶基因构成。Notch受体为Ⅰ型跨膜蛋白，由胞外亚基和跨膜亚基两部分组成，二者之间通过Ca2+依赖的非共价键结合形成异源二聚体。哺乳动物中存在四种Notch基因，编码4种Notch受体亚型即Notch1~4。Notch配体与Notch受体一样同为Ⅰ型跨膜蛋白。目前在哺乳动物体内共发现5种Notch配体，即Delta-like1、3、4（Dll1﹑3﹑4）及Jagged1、2（同果蝇Serrate/Lag-2蛋白同源），也可以被共同称为DSL（Delta/Serrate/Lag-2）。细胞间的直接接触为Notch信号的活化所必需。当Notch配体与相邻细胞膜上的Notch受体结合后，可引发蛋白酶水解级联反应，从而活化Notch通路[3]，激活下游靶基因的转录途径。目前，已知的Notch靶基因4多为编码碱性螺旋-环-螺旋（bHLH，basichelix-loop-helix）家族转录因子的基因，包括Hes（Hairy/EnhancerofSplit）和Hey（Hes-relatedprotein）家族成员，通过编码bHLH和EphrinB2基因转录因子，进而调控下游分子的表达，并最终影响细胞的分化﹑增殖和凋亡。Notch通路在内皮细胞的发育分化、干细胞分化、血管形成及肿瘤发生发展的过程中发挥着重要作用[5-6]。DLL4在肿瘤血管内皮细胞中高表达[7-9]，有研究表明DLL4是肿瘤血管生成的负调控蛋白[10-13]，DLL4在肿瘤血管内皮细胞中的异常表达可以引起肿瘤血管的动静脉分化，减少肿瘤血管总数量，但可促进具有功能的成熟血管形成，从而改善肿瘤血供，促进肿瘤生长。 1.2Notch信号通路与婴幼儿血管瘤 研究表明Notch信号通路在血管的发育与稳定中起着关键作用[14-16]。Yasuhiro等[17]报道Notch1可通过调节VEGFR-1而在内皮细胞中发挥作用，这一作用对生理及病理性血管再生有重要影响。Notch4为特异性分布在毛细血管内皮上唯一的Notch受体，Krebs等[18]研究发现Notch4调控血管发生发育、血管网形成，抑制后期血管分支发育，其表达较正常增多或减少都会使血管发育受限，靶向删除Notch1基因或Notch1与Notch4基因后获得的突变体小鼠在胚胎期血管重塑中即会显示出严重缺陷，且约在妊娠第9.5天死亡。Dll4是5种Notch配体中唯一特异性存在于内皮细胞中的配体，当Dll4与其受体结合作用后可调节靶基因的转录，决定血管内皮细胞的分化﹑增殖和凋亡，调节血管的发育[19-21]。以人的脐静脉内皮细胞（HUVEC）为研究对象进行体外实验，发现Dll4高表达可通过上调VEGFR1、下调VEGFR2而抑制VEGF对内皮细胞的作用，从而抑制HUVEC增殖，促进HUVEC分化形成具有成熟表型的细胞[22]。Laura等[23]以人脐静脉内皮细胞为研究对象进行实验，发现Dll4与Notch配体结合后可对多种血管形成路径进行调节，包括VEGF、FGF、HGF。June等[24]用RT-PCR技术在血管瘤中检测到Notch基因的转录，且Notch3基因在hemSCs（血管瘤干细胞）分化为hemECs（血管瘤内皮细胞）时表达下降，而Notch1﹑Notch4及Jagged-1表达增高，此外还检查到同时表达Notch3及CD31的中间态细胞。Monica等[25]亦在实验中发现相对于人正常血管，增殖期婴幼儿血管瘤中Jagged1及Notch4表达增加。以上表明Notch信号通路在婴幼儿血管瘤发生发展过程中可能起着重要的调节作用，但其具体的作用机理仍有待进一步的研究。 2血管瘤干细胞与婴幼儿血管瘤 干细胞（stemcell）是具有自我更新﹑高度增殖和多向分化潜能的细胞群体，可通过细胞分裂维持其自身细胞群的数量，能产生表型与基因型完全相同的子代细胞，具有再生为各种组织器官的潜能。在成年人的很多组织中均含有干细胞。随着干细胞及肿瘤研究的不断进展，各种肿瘤组织内肿瘤干细胞的发现，如乳腺癌干细胞，肝癌干细胞等，不断证明肿瘤干细胞存在的推断。近年来已有相关研究证实血管瘤组织中也存在具有干细胞特性的细胞。Boye等[26]研究发现，血管瘤中内皮细胞具有单克隆生长能力，增殖能力及迁移能力高，提示血管瘤内皮细胞可能来源于单个干细胞或祖细胞。Walter等[27]通过研究分析增殖期血管瘤的组织切片亦发现了细胞具有单克隆形成能力。2003年，Kleinman等[28]发现源于血循环的CD133+CD34+干细胞大量聚集于血管瘤组织中，该群细胞还表达血管瘤组织特异性标志Glut1、CD32、merosin，提示血管瘤的发生可能源于该群干细胞。俞松等[29]研究表明血管内皮祖细胞参与了血管瘤内皮细胞的增殖和血管形成，是血管瘤血管内皮细胞活性异常的来源，血管瘤可能是一种血管内皮祖细胞与干细胞有关的疾病。Yu等[30]发现分离的血管瘤干细胞具有骨髓间充质干细胞相似的表型，表达CD133、SH2（CD105）、SH3、SH4、CD90、CD29、α-SMA，但不表达造血系细胞表型CD45或CD14，该群细胞在体外具有成脂分化潜能，这一发现解释了血管瘤在消退期脂肪形成的原因。Khan等[31]同样于2008年报道从婴幼儿血管瘤组织中分离出CD133+血管瘤干细胞，并证实其具有单克隆性及多向分化的潜能。研究中Khan等还将由此单细胞扩增得到的细胞与Martigel混合后移植至裸鼠皮下，发现血管瘤干细胞可以重演血管增殖﹑消退的病理过程，提示血管瘤干细胞可能是婴幼儿血管瘤的来源细胞。Greenberger等[32]同样利用CD133+血管瘤干细胞在裸鼠皮下形成血管瘤，地塞米松预处理后的血管瘤干细胞再植入小鼠体内，所形成肿瘤的微血管密度与未经地塞米松预处理的血管瘤干细胞移植后形成肿瘤的微血管密度相比明显减少，表明激素可抑制血管瘤干细胞促进血管生长的能力，进一步发现地塞米松对血管瘤干细胞的这一抑制作用是通过阻止血管瘤干细胞中VEGF-A的产生来实现，但地塞米松并不能抑制血管瘤内皮细胞产生VEGF-A。研究中还观察到抑制血管瘤干细胞内VEGF-A的产生后，再将其移植于小鼠体内，新形成瘤体内的血管生成减少89%。 3Notch信号通路与血管瘤干细胞 在婴幼儿血管瘤中的关系目前对Notch信号通路及血管瘤干细胞已有不少研究，但对两者在婴幼儿血管瘤发生发展中的关系或作用还知之甚少。2009年，Calicchio等[33]经基因组学研究发现在增生期血管瘤血管中，Notch4和其配体Jagged1表达分别是胎盘血管的3.15倍和6.52倍。Wu等[34]同样发现Notch1-4及配体Dll4及Jagged1在增生期、消退期血管瘤内表达上调。June等[35]通过提取切除的血管瘤组织﹑血管瘤干细胞及血管瘤内皮细胞中的RNA，并分析其中基因表达情况，发现血管瘤干细胞中的Notch表达模式与已分化的血管瘤内皮细胞及人正常内皮细胞中的Notch表达模式截然不同，Notch3在血管瘤干细胞中表达，而在血管瘤内皮细胞中Notch1﹑Notch4及Jagged-1表达水平更高。Notch3存在于增生期婴幼儿血管瘤新生血管腔外的缝隙细胞，但在消退期婴幼儿血管瘤的周细胞中更明显。该研究表明Notch基因表达模式可反映未成熟细胞到血管内皮细胞的进展，象征着婴幼儿血管瘤的增殖和消退。 4小结 幼儿血管瘤的形成是多因素参与并相互作用的结果，随着对其研究的不断深入，其发生发展的确切机制必将为人们进一步了解。而对Notch信号通路及血管瘤干细胞的相关研究无疑为婴幼儿血管瘤发病机制的明了及治疗方法的选择提供了新的视角。但Notch信号通路活化及作用的具体机制﹑血管瘤干细胞在婴幼儿血管瘤中的特性及具体功能都仍有待进一步的研究。 |
