【关键词】 肝素;低分子量肝素; 血管内皮细胞;细胞外基质; 血管平滑肌
未分级肝素(UFH)和低分子量肝素(LMWH)已被广泛用于各种情况下的抗凝治疗。UFH和LMWH通过激活生理性的凝血抑制剂抗凝血酶，抵消许多参与凝血的丝氨酸蛋白酶，尤其是活化的凝血因子X和凝血酶发挥其抗凝血作用。UFH和LWMH还有其他广泛的生物学活性，如抗肿瘤、抗血管生成及抗炎作用。
1UFH和LMWH在肿瘤治疗领域的积极作用
1.1肝素及其衍生物治疗肿瘤的积极效果临床观察发现，抗凝治疗能改善小细胞肺癌(SCLC)的预后。第一个双盲的随机对照评价LMWH在进展期恶性疾病治疗上的作用的试验是1995年开展的针对385例进展期的实体瘤患者的FAMOUS研究，试验组患者给予LMWH达肝素钠(Dalteparin)，对照组给予生理盐水注射，观察时间为1年。最终结果表明，皮下注射Dalteparin 1年后患者生存率增加5%;LMWH治疗的积极效应随时间推移逐渐显现，在17~48个月期间最明显;患者中位生存率由对照组24.3个月增加到试验组的43.5个月〔1〕;预计的2年生存率试验组为27%，对照组为18%;3年生存率试验组为21%，对照组为12%。Klerk等〔2〕进行的MALT研究是在具有恶性肿瘤但没有静脉血栓栓塞的302例患者身上进行的另外一项试验。试验组和对照组分别给予6 w的LMWH Nadraparin和安慰剂。MALT的基本结果与FAMOUS研究类似，并且发现LMWH在原先有较好预后的患者上有更为突出的作用。
1.2UFH和LMWH的化疗增敏作用Altinbas等将84例SCLC患者随机分为2组，对照组给予CEV(卡铂、依托泊甙、长春新碱)方案化疗，试验组在进行CEV方案化疗的同时，给予LMWH。试验组和对照组相比，总体的肿瘤反应率分别为69.2%和42.5%; CEV方案化疗和LMWH的结合在不同的疾病阶段对病情的改善是相同的〔3〕。Icli等的研究提示LMWH能提高CG(顺铂、吉西他滨)方案对进展期胰腺的化疗效果〔4〕。DiNiso等同样在进展期的恶性肿瘤患者观察到了LMWH的增强化疗 效果的作用〔5〕。进一步的研究发现，对肿瘤患者在给予维生素K后，虽能取得与UFH或其衍生物同样的抗凝效果，但对生存率无影响。因此，肝素及其衍生物在肿瘤治疗上表现出的良好作用不只与其抗凝作用有关。
2UFH和LMWH抑制肿瘤生长及进展的机制
2.1UFH和LMWH与血管形成
2.1.1UFH和LMWH对血管内皮细胞的影响①UFH和LMWH抑制微血管内皮细胞(MVECs)的激活，肿瘤新生血管的形成是由MVECs驱动的。MVECs的激活使得基底膜降解，内皮细胞进入间质基质，最后增殖并形成毛细血管样管状结构。②UFH影响MVECs和其所侵及的基质的相互作用，肿瘤能释放多种生长因子，如血管内皮生长因子(VEGF)、碱性成纤维生长因子(bFGF)、分散因子等。这些血管生长因子可以与内皮细胞表面的具有高亲合性受体相结合，并与其他的细胞因子相协调，刺激血管的形成。UFH和硫酸乙酰肝素调节生长因子与其受体的结合，影响内皮细胞对生长因子的敏感性与肝素的种类有关。Alok等在人奇静脉MVECs进行的体外试验表明，肝素对内皮细胞增殖的抑制作用依赖于肝素分子量。6 000 D的LMWH比3 000 D LMWH和UFH有更明显的内皮增殖抑制作用;3 000 D的LMWH和6 000 D的LMWH能降低内皮形成管状结构，而UFH没有此作用。肝素对内皮增殖的抑制和内皮形成管状结构需要链的长度至少大于8个糖单位。但不同种类的肝素或衍生物，其抑制人MVECs增殖的程度是一样的。
2.1.2UFH和LMWH与纤维蛋白网微纤蛋白1和2具有肝素的结合位点，肝素除了能够通过影响内皮细胞的增殖影响新的血管形成，还能通过改变纤维蛋白网的结构和机能影响血管形成〔6〕。
2.1.3UFH和LMWH通过组织因子(TF)途径抑制血管形成肿瘤细胞表达的TF样蛋白除了能促成凝血酶和纤维蛋白的形成外，在肿瘤相关的血管形成方面有重要的调节作用。研究表明，TF的过度表达能提高皮下注射的肉瘤和黑色素瘤的血管形成，低TF表达导致血管形成减少和肿瘤生长减缓。肝素通过提高血浆中TF途径抑制剂的水平，抑制单核细胞TF的而抑制血管的形成产生〔7〕。
2.1.4UFH和LMWH通过凝血酶和纤维蛋白抑制血管形成凝血酶和纤维蛋白亦参与了肿瘤新血管的形成。当纤维蛋白原被切除凝血酶特异性端后，纤维蛋白将在结缔组织沉积，为活化的内皮细胞提供临时的支架。另外，纤维蛋白基质的结构和机能的特点在体外血管形成试验中亦起一定的调节作用。UFH和LMWH通过增强抗凝血酶的作用抑制凝血酶的功能，导致纤维蛋白形成受阻。体外研究还表明，肝素能通过改变纤维蛋白基质的结构影响血管形成。当MVECs激活后，在纤维蛋白基质的聚合过程中如果存在UFH，内皮细胞形成毛细血管样结构是增强的;但如果存在LWMH，这个过程是抑制的〔6〕。这表明，UFH和LWMH虽然都能通过凝血酶和纤维蛋白对血管形成产生影响，但最终的作用是存在差异的。
2.1.5UFH和LMWH通过细胞外基质(ECM)、蛋白水解酶影响血管形成内皮细胞在侵入ECM前必须先与黏附蛋白结合，而肝素能与许多黏附蛋白(如纤结素、玻璃粘连蛋白和层粘连蛋白)结合，因此能影响内皮细胞的进入ECM。UFH与黏附蛋白的结合抑制了内皮细胞进入ECM从而抑制了血管的形成。蛋白酶的激活能水解ECM，使得激活的内皮细胞能够进入其中。①UFH和LMWH与纤溶酶原激活物：肝素和硫酸乙酰肝素能通过激活纤溶酶原提高人黑色素瘤细胞侵入纤维蛋白的能力。纤溶酶能被几条途径激活。首先，肝素及其衍生物等多糖类既能通过刺激前尿激酶型纤溶酶原激活剂(Pro-uPA)激活纤溶酶原，又能通过刺激uPA激活纤溶酶原。另外，肝素还能激活存在于细胞表面的纤溶酶和Pro-uPA。纤溶的激活导致外周细胞间的蛋白水解和ECM的降解〔8〕，不利于内皮细胞进入ECM。②UFH和LMWH与肝素酶(Heparanases)：肝素酶水解ECM中硫酸乙酰肝素的糖苷键。肿瘤细胞分泌的肝素酶与蛋白酶相协调来达到对机体组织的降解和随后的细胞侵入。在体外实验中，肝素能抑制肿瘤细胞肝素酶的活性。肝素对肝素酶的抑制降低了肝素酶对ECM的分解，减少了肿瘤细胞向外侵袭扩散的机率〔9〕。
2.2UFH和LMWH影响肿瘤血管平滑肌细胞(SMC)的增殖
2.2.1UFH和LMWH影响血管SMC增殖特点：①不论在体内还是在体外，肝素都能降低SMC的有丝分裂。②肝素除了能直接结合在SMC的表面抑制其增殖，还能通过结合内源性的生长因子和细胞因子、替代生长因子的结合部位抑制细胞的增殖。③肝素抑制增殖的作用与其所带的阴性电荷有关。④处于不同状态的SMC对肝素的反应不完全一样。脱离静止状态的血管SMC对肝素的敏感性是处于指数增长的细胞的50到100倍。然而，指数增殖状态的人奇静脉SMC对肝素的反应比静止的更明显。⑤肝素很有可能作用在细胞周期的G1期，而且要产生最大的抑制效应，肝素必须作用在SMC进入S期之前〔10〕。⑥其他部位的SMC，如气道及肠道SMC、子宫肌层及子宫肌瘤的SMC及肾系膜细胞的生长也能被肝素抑制。
2.2.2UFH和LMWH抑制血管SMC增殖的途径①肝素引起细胞在G1期的积聚。肝素能诱导VSMC的p27KIP1蛋白的改变，p27KIP1蛋白的改变能抑制CDK-2的活性，阻止细胞从G1进入到S期和延长G1期，最终导致细胞有丝分裂活性降低。进一步的研究表明，p27KIP1蛋白的改变发生在转录后的水平〔11〕。②能被肝素或硫酸乙酰肝素调节的其他蛋白还有酪蛋白激酶Ⅱ、肝素结合细胞因子和组蛋白等转录因子。③肝素能够抑制原癌基因如c-fos和c-myc的表达，并且是在mRNA水平;干扰蛋白激酶C(PKC)通路，对PKC/MAPK//Jun/Fos/AP-1 信号转导产生直接的影响。④Patel等的研究发现双链RNA激活的蛋白激酶(double-stranded RNA-activated protein kinase，PKR)亦参与了肝素的抗血管平滑肌增殖的过程〔12〕。
2.2.3不同种类的UFH和LMWH对血管形成作用的差异性Takahashi等比较了UFH、Dalteparin和Danaparoid对肝素酶活性的影响和在VEGF诱导的肿瘤血管形成后发现：三种多糖抗凝剂都能抑制小鼠KLN205肿瘤的生长和血管形成;Dalteparin和UFH能抑制小鼠Lewis肺癌的生长和血管形成，而Danaparoid却没有效应;三种药物都能明显抑制内皮细胞的增殖、迁移和脉管形成，且效应没有差异性〔13〕。这表明，不同种类的肝素，其作用的特点可能存在差异。
2.3UFH和LMWH与肿瘤的转移UFH和LMWH的抗肿瘤转移作用已在人黑色素瘤动物模型上得到证实。此作用亦见于纤维肉瘤、肺癌、前列腺癌和乳腺癌。肝素对动物模型肿瘤转移的抑制作用在提前给予肝素的情况下更明显;但也有研究提示肝素能增加肿瘤转移。大多数学者认为，肝素抗肿瘤转移的作用不完全依赖于其抗凝活性。UFH和LMWH抑制肿瘤转移的机制包括：①肝素预处理抑制了瘤细胞在肺毛细血管的滞留，导致肺转移的减少〔14〕。②肝素的抗转移作用与血小板有关。早期的研究提示血小板能促进肿瘤的转移，造成患者病情进展。血小板与白细胞和肿瘤细胞在脉管内形成的复合体，促进这些栓子在脉管系统的滞留。③肝素能抑制选择素与肿瘤细胞表面配体的结合。选择素包括P-选择素、L-选择素和E-选择素。P-选择素主要存在于血小板和激活的内皮细胞的表面，E-选择素主要存在于内皮细胞表面，L-选择素主要存在于白细胞表面。血小板和内皮细胞表面的P-选择素外都是肝素的调节靶点。肝素能阻断P-选择素和L-选择素与肿瘤细胞表面的黏蛋白配体的结合。 在P-选择素和L-选择素缺乏的动物上，肝素的抗转移作用消失〔15〕，证实了选择素在肝素类物抗肿瘤转移过程中的重要性。④内皮细胞释放的TF途径抑制剂(TFPI)和肿瘤细胞宿主相互作用也与肝素的抗转移作用有关。⑤肝素能浓度依赖性地抑制多种基质金属蛋白酶(MMPs)，如MMP-1，-2，-3，和-9的活性，而MMP-2和-9被认为与肿瘤转移密切相关。⑥抑制肝素酶来对基底膜的降解。⑦可溶性的肝素抑制整合素与其受体结合导致细胞迁移的抑制。⑧通过影响ECM影响细胞迁移。
2.4UFH和LMWH与细胞凋亡 UFH和LMWH调节的凋亡相关因子主要有caspase-3和caspase-8;Fas和Bcl-2等〔16〕。UFH和LMWH对细胞凋亡的作用主要表现为诱导凋亡。在黑色素瘤动物模型上的试验表明，在给予LMWH 21 d后，瘤体的生长明显减慢，凋亡的发生率增加约4倍〔17〕;但给予UFH的组却没有出现凋亡的诱导作用。Erduran等在体外试验中，观 察到肝素能诱导急性淋巴母细胞性白细胞患者的淋巴母细胞、中性粒细胞和单核细胞凋亡〔18〕。Ishikawa等的研究发现UFH和磷酸肝素糖蛋白(HSPG)能抑制过氧化氢诱导的肾间质细胞凋亡〔19〕。但也有文献报道肝素抑制凋亡。这种差异可能与肝素的种类及分子特点、实验细胞的种类及状态有关。
2.5UFH和LMWH对机体免疫的影响关于肝素对免疫系统影响的文献较少，而且结果也不一致。免疫系统受肝素的影响包括：①通过影响炎症或肿瘤部位淋巴细胞对内皮细胞的黏附来作用于免疫系统。②抑制白细胞激活和影响补体系统〔20〕。③通过肿瘤坏死因子(TGF-β)来增强机体免疫。
3前景
目前，对于UFH和LMWH在肿瘤治疗方面的作用，虽有不同的研究结果，但较多的研究认为UFH和LMWH在治疗方面的作用是积极的。肿瘤耐药是晚期肿瘤治疗的棘手问题。肝素及其衍生物的抑制肿瘤作用的发现及机制的逐步明确，为解决肿瘤耐药提供了新的思路。
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