August Krogh var blant de første som systematisk studerte blodtilførselen og dermed oksygentransporten til vev (1). Basert på hans nitide observasjoner av hvorledes injisert blekk ble fordelt i ulike deler av enkeltskjelettmuskelfibrer, utviklet man Kroghs sylindermodell (2). Ifølge denne modellen er avstanden fra det enkelte blodførende kapillar til mitokondriet i målcellen den viktigste begrensende faktor for oksygenets diffusjon fra karbanen til vevets celler. Nyere forskning har vist at diffusjonsavstand er kritisk for oksygentilførselen også til kreftsvulster (3).
Den angiogenetiske hypotese
Folkman postulerte for mer enn 30 år siden at initieringen og den tidlige utviklingen av en kreftsvulst foregikk ved hjelp av oksygendiffusjon fra et allerede eksisterende karnett (4). Ved en viss kritisk størrelse ville vekst og metastasering fordre økt nydanning av blodårer. Dette er senere blitt kjent som den angiogenetiske hypotese. Negative og positive regulatorer av angiogenesen er innbyrdes i balanse i friskt vev, mens effekten av de proangiogenetiske faktorer dominerer under malignitetsutvikling. Noen av de isolerte faktorene har også andre egenskaper enn bare å påvirke angiogenese (5, 6).
Det er to sett av eksperimentelle data som tilhengerne av hypotesen fremfører (7):
Man implanterte kreftceller i chorionmembranen fra kyllingfostre og observerte en sterk vekst. Etter okklusjon av blodårene i chorionmembranen flatet vekstkurven ut.
Etter implantasjon av hurtigvoksende kreftsvulster på avaskulære hornhinner avtok veksthastigheten raskt. Dersom man så sørget for kunstig blodtilførsel til disse kreftsvulstene, begynte de igjen å vokse hurtig.
Senere er det vist at 20 % oksygen i omgivende luft forserte modningen av ulike forstadier til blodceller sammenliknet med celler som kun fikk 5 % oksygen (8). Leukemiceller isolert fra rotter, derimot, beholdt sin proliferative evne selv under anoksiske forhold, i motsetning til normale beinmargsceller (9).
Antiangiogenese som behandling av kreftsvulster
Etter hvert som de enkelte proangiogenetiske faktorene er blitt renfremstilt og deres reseptorer identifisert, har man selektivt hemmet virkningen av disse ved hjelp av blant annet antistoffer og løselige reseptorer. Man har også påvist naturlig forekommende hemmere.
Man ville forvente at antiangiogenetisk behandling skulle gi færre og mindre alvorlige bivirkninger fordi angrepspunktet ikke er den genetisk ustabile kreftcellen, men den genetisk stabile endotelcellen. Utvikling av resistens skulle dermed bli et mindre problem. Dette er vist i mus med lungekreft som fikk behandling med den endogene angiogenesehemmeren endostatin. Under behandling avtok svulstenes størrelse, for så å vokse igjen etter avsluttet behandling. Dette kunne gjentas i flere omganger (10). Det pågår nå en rekke fase 1-, fase 2- og fase 3-utprøvninger, men ingen terapi er hittil vist å ha sikker effekt (11).
Angiogenese og hematologiske neoplasier
I slutten av 1990-årene begynte man å stille spørsmål om angiogenese er viktig for utvikling og vekst av hematologiske neoplasier. For å vise dette stod man overfor et problem: Hvordan kvantifisere angiogenese? I de første studiene benyttet man seg av surrogatmarkører som genekspresjon eller plasmanivåer av angiogenetiske vekstfaktorer, f.eks. vaskulær endotelial vekstfaktor (VEGF) (12). Bellamy og medarbeidere påviste genekspresjon av denne vekstfaktoren i humane cellelinjer fra lymfomer, leukemier og myelomatose (13). Tilsvarende observasjoner ble gjort med primære maligne celler fra pasienter med akutt myelogen leukemi (14).
Studier har vist at høye plasmakonsentrasjoner av vaskular endotelial vekstfaktor predikerer en dårligere prognose sammenliknet med lave konsentrasjoner hos pasienter med non-Hodgkins lymfom (15) eller akutt myelogen leukemi (16, 17), men ikke hos pasienter med myelodysplasi (17). Hovedinnvendingen mot slike studier er at man ikke kan være sikker på en kausal sammenheng mellom sykdomsomfang og plasmakonsentrasjon av én enkelt vekstfaktor. I tillegg er plasmakonsentrasjonen oftest bestemt med immunologiske teknikker, hvilket ikke sier noe om biologisk aktivitet. Det er derfor interessant at blokade av både murin og human vaskulær endotelial vekstfaktor og vekstfaktorreseptor var nødvendig for å oppnå langtidsremisjon hos mus med human leukemi (18).
Direkte kvantifisering av angiogenese
Et direkte og mer biologisk relevant mål på angiogenese er telling av antall kapillarer. Det foreligger en rekke studier der denne teknikken er blitt benyttet i solide kreftsvulster (19), og nylig er det også gjort ved hematologiske kreftsykdommer. Man farget beinmargspreparater med antistoffer mot overflatemarkører for endotelceller i kapillarer/sinusoider.
Hussong og medarbeidere påviste økt kartetthet hos pasienter med akutt myelogen leukemi (20). Tilsvarende funn ble gjort av Padro og medarbeidere, som også viste at økt kartetthet var forbundet med dårligere respons på kjemoterapi hos pasienter med akutt myelogen leukemi (21).
En økning av antall kapillarer/sinusoider i beinmargen indikerer dårligere prognose hos pasienter med kronisk lymfatisk leukemi (22) eller med myelomatose (23, 24).
Usikkerheten med slike kartellinger knytter seg blant annet til å vite sikkert at den markør man benytter, er selektiv for vaskulært endotel i beinmargen. Hvorvidt antall kar i seg selv er et godt mål, er også omdiskutert. Det er holdepunkter for at glioblastomer, som er rikt vaskulariserte svulster, kan ha svært forskjellig kartetthet selv om de tilsynelatende har respondert klinisk likt på kjemoterapi og har bildediagnostisk samme makroskopiske størrelse (19). Det er også observasjoner som tyder på at de morfologiske og funksjonelle egenskapene til tumorkar er annerledes enn hos kar hentet fra normalt vev (25). Endotelceller i normale kar er stabile i årevis, mens endotelceller fra tumorkar har en halveringstid på kun noen få dager (26, 27).
Antiangiogenetisk behandling av maligne blodsykdommer
Det foreligger i dag ingen etablert antiangiogenetisk behandling av maligne blodsykdommer. Det er mulig at kjente komponenter innen kjemoterapi også kan utøve en viss antiangiogenetisk effekt, slik som antatt for thalidomid i behandlingen av myelomatose (28).
Scappaticci og medarbeidere fant at samtidig behandling av leukemi hos mus med angiogenesehemmerne angiostatin og endostatin var mer effektivt enn å gi bare ett av disse stoffene (29). Tilsvarende kunne vi nylig vise at kombinert behandling med endostatin og oligosakkaridet PI-88 var mer effektivt enn monoterapi i behandlingen av akutt myelogen leukemi hos rotte og juvenil kronisk myelocyttleukemi hos mus (30).
Blant de nyere beskrevne vekstfaktorene som er vist å ha pro-angiogenetiske egenskaper, er leptin. Dette ble opprinnelig karakterisert som et energi- og fettreguleringshormon (31). Nyere data tyder på at dette cytokinet ikke bare stimulerer vekst av hematopoetiske celler (32), men også angiogenese (33, 34). Vi behandlet rotter med akutt promyelocyttleukemi med et nøytraliserende monoklonalt antistoff rettet mot leptinreseptoren (35). Både antall leukemiceller og antall kar i beinmargen ble kraftig redusert. Det viste seg at disse leukemicellene manglet en funksjonell leptinreseptor. Behandling av leukemiske rotter som nativt har en mutert og dermed ikke-funksjonell leptinreseptor, hadde ingen effekt. Disse helt nye funnene viser enda tydeligere at leptin er en viktig vekstfaktor for nydanning av kar, og indikerer en mulig sammenheng mellom fett-/energistoffskifte og kreftutvikling. Hos pasienter med akutt promyelocyttleukemi har man også sett en assosiasjon mellom kroppsmasseindeks og utbredelse av sykdommen (36).
Oppsummering
Det er holdepunkter for å anta at antall blodårer øker under progrediering av både solide kreftsvulster og maligne blodsykdommer. Det er uklart hvor viktig denne prosessen er for kreftens aggressivitet. En reduksjon i kartettheten kan være relatert til prognose hos pasienter med leukemi eller myelomatose. Eksperimentelle studier har vist at farmakologisk reduksjon i kartetthet kan redusere antall maligne celler ved hematologiske neoplasier. Antiangiogenetisk intervensjon vil mest sannsynlig komme som tillegg til annen terapi.
