《Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Cell Research》:Neutrophil-mediated modulation of tumor angiogenesis: From proangiogenic mediators to extracellular vesicles
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本综述系统阐述了肿瘤血管生成(Angiogenesis)的分子机制及其在肿瘤微环境(TME)中的失调,并聚焦于中性粒细胞(Neutrophils)在此过程中的双重与核心作用。文章不仅总结了促血管(如VEGF-A、FGF、PDGF)与抗血管(如Ang、TSP-1/2)信号介导的“血管生成开关”(Angiogenic switch)机制,还深入探讨了促瘤(pro-tumor)与抗瘤(anti-tumor)表型中性粒细胞通过分泌多种因子、形成中性粒细胞胞外陷阱(NETs)等方式调控血管生成的复杂网络。最后,文章前瞻性地综述了新兴的细胞间通讯载体——小细胞外囊泡(sEVs)——如何作为中性粒细胞调节血管生成、上皮-间质转化(EMT)、治疗抵抗等过程的关键媒介,指出其作为潜在治疗靶点的研究价值与前景。
前言
血管生成是从已有血管网络中形成新血管的过程,是组织修复、胚胎发育的基础,也是肿瘤生长、侵袭和转移的关键驱动力。在生理状态下,促血管生成与抗血管生成信号之间维持着精密的平衡。然而,在肿瘤发生发展中,这种平衡被打破,发生所谓的“血管生成开关”,导致失控的、结构异常的新生血管形成,为肿瘤输送氧气和养分,并开辟转移通道。此过程涉及复杂的分子网络和多细胞间的交互作用,其中,中性粒细胞——循环中最丰富的免疫细胞——及其释放的细胞外囊泡,正日益被视为肿瘤血管生成的核心调节者。
肿瘤微环境中的血管生成:分子因子与机制
血管生成受多种细胞(如内皮细胞、成纤维细胞、巨噬细胞、血小板、中性粒细胞和癌细胞)释放的化学信号调控。其中,以血管内皮生长因子A(VEGF-A)、成纤维细胞生长因子(FGF-1/-2)、血小板衍生生长因子(PDGF)、血管生成素(Ang-1/-2)和转化生长因子-β(TGF-β)为代表的生长因子家族起着核心作用,它们通过激活内皮细胞(ECs)内复杂的信号通路(如MAPK/ERK、PI3K/AKT、Notch/Dll4等),刺激其增殖、迁移、存活及细胞外基质(ECM)重塑。
肿瘤血管生成可通过多种机制进行。最常见的“出芽式血管生成”涉及在缺氧、创伤或VEGF-A刺激下,内皮细胞分化为引导血管延伸的“尖端细胞”和增殖形成血管管腔的“柄细胞”。另一种是“套叠式血管生成”,即现有血管通过形成血管内柱而分裂成两个,此过程快速且不依赖于内皮细胞大量增殖。此外,还包括血管共择、血管拟态、血管发生和癌细胞转分化等不常见模型。这些机制在肿瘤中常共存,形成复杂且高度异质性的血管网络,为肿瘤的适应性和侵袭性提供了基础。
中性粒细胞在肿瘤血管生成中的双重作用
中性粒细胞具有高度可塑性,在肿瘤微环境中可分化为促肿瘤和抗肿瘤两种表型,对血管生成产生截然相反的影响。
促肿瘤中性粒细胞通过分泌VEGF-A、TGF-β、基质金属蛋白酶-9(MMP-9)、白细胞介素-8(IL-8)等促血管因子,以及形成中性粒细胞胞外陷阱(NETs),积极促进血管生成。MMP-9可降解细胞外基质,释放并激活贮存在其中的VEGF-A和FGF-2。此外,促肿瘤中性粒细胞还分泌IL-17、抑瘤素M、BV8以及警报素S100A8/S100A9等因子,通过激活内皮细胞中的JAK/STAT3、MAPK/ERK、PI3K/Akt等信号通路,支持内皮细胞生存、增殖和迁移,驱动异常血管的形成。高水平的肿瘤浸润中性粒细胞与多种癌症(如黑色素瘤、乳腺癌、头颈癌)的不良预后相关。
相反,抗肿瘤中性粒细胞则通过分泌肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、IL-12以及趋化因子CXCL9/10等,抑制血管生成,限制肿瘤扩张。它们通常与干扰素和TNFα依赖的信号通路(如STAT1和NF-κB)相关。
小细胞外囊泡作为血管生成的调节因子
小细胞外囊泡(sEVs)是直径30-200纳米、由多泡体与细胞膜融合后释放的脂质双层囊泡,携带蛋白质、核酸(miRNA、lncRNA等)和代谢物,是细胞间通讯的重要载体。中性粒细胞来源的sEVs(NEX)正逐渐被认识到是中性粒细胞调节肿瘤微环境,特别是影响血管生成、上皮-间质转化(EMT)和治疗抵抗的新兴机制。
研究表明,促肿瘤中性粒细胞释放的sEVs能将特定的microRNA(如miR-4745、miR-3911、miR-9)和piRNA(如piR-hsa-17,560)递送至癌细胞,通过调控靶基因(如SLIT2、ACSL4、FTO/ZEB1轴)的表达,抑制肿瘤抑制通路、阻碍铁死亡、诱导EMT,从而促进癌细胞存活、侵袭、转移及化疗抵抗。其中,由衰老中性粒细胞在化疗后分泌的NEX,通过激活STAT3/piR-hsa-17,560/FTO/ZEB1/m6A通路,显著增强了肿瘤血管生成。这些发现揭示了中性粒细胞与癌细胞之间存在一种动态、双向的sEVs介导的通信,深刻影响着肿瘤进展的多个方面。
结论与展望
中性粒细胞通过可溶性介质和sEVs对肿瘤血管生成施加复杂而关键的调节作用。促肿瘤表型驱动异常的血管新生,支持肿瘤生长和转移;而抗肿瘤表型则发挥抑制作用。新兴的中性粒细胞来源sEVs研究,揭示了一种不依赖直接细胞接触的、精细的远程调控网络,在EMT、代谢重编程和治疗抵抗中扮演重要角色。尽管其具体机制和整体影响尚需深入探索,但靶向特定表型的中性粒细胞或其分泌的sEVs,可能为开发新的抗血管生成和癌症治疗策略提供有前景的方向。