CXCR4和CXCR7與乳腺癌關(guān)系研究進(jìn)展

劉艷艷

(皖南醫(yī)學(xué)院弋磯山醫(yī)院腫瘤內(nèi)科 安徽蕪湖 241000)

乳腺癌是女性最常見的惡性腫瘤之一，在西方國家其發(fā)病率和死亡率均居女性惡性腫瘤之首，目前我國女性乳腺癌的發(fā)病率不斷上升，而且有年輕化趨勢。乳腺癌的發(fā)生是一個(gè)多因素、多步驟和多階段的疾病過程，包括細(xì)胞因子、基因、激素等的改變?，F(xiàn)就CXCL12及其受體CXCR4、CXCR7與乳腺癌發(fā)生、發(fā)展及相關(guān)性的研究進(jìn)展做一闡述。

1 CXCL12/CXCR4生物學(xué)軸概述

基質(zhì)細(xì)胞衍生因子－1(SDF－1)是由骨髓基質(zhì)細(xì)胞及其它相關(guān)的上皮細(xì)胞分泌的一種CXC類趨化因子，系統(tǒng)命名為 CXCL12，首先［1］在P6系小鼠骨髓基質(zhì)細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子中被發(fā)現(xiàn)，最初被認(rèn)為是B系祖細(xì)胞的生長因子。CXCL12是由骨髓基質(zhì)細(xì)胞持續(xù)產(chǎn)生，廣泛分布于免疫器官、腦、心、腎、肝、肺等部位，其分子結(jié)構(gòu)為N端兩個(gè)半胱氨酸(CY)之間被另一個(gè)氨基酸殘基X所分隔，由1個(gè)球形折疊、能變形的N末端區(qū)、緊接N末端的環(huán)結(jié)構(gòu)、3個(gè)反式平行鏈、1個(gè)C末端螺旋構(gòu)成。CXCL12有兩個(gè)異構(gòu)體α和β，它們在調(diào)節(jié)表達(dá)方式和功能方面均相似。歷來認(rèn)為CXCR4是CXCL12的唯一受體，但 Burns等［2］研究發(fā)現(xiàn)CXCL12尚存在CXCR7這一新的受體。CXCL12及其受體CXCR4、CXCR7表達(dá)上調(diào)與包括乳腺癌在內(nèi)的多種惡性實(shí)體瘤的侵襲、轉(zhuǎn)移、增殖及分化密切相關(guān)。

1.1 CXCR4的結(jié)構(gòu)與功能 CXCR4是趨化因子CXCL12的受體之一，屬7次跨膜G蛋白耦聯(lián)受體超家族，由352個(gè)氨基酸組成，在人體內(nèi)，編碼基因位于人染色體2q21，有1個(gè)胞外N端，3個(gè)胞內(nèi)環(huán)，3個(gè)胞外環(huán)和1個(gè)胞內(nèi)C端。CXCL12與CXCR4的N端結(jié)合，引發(fā)CXCR4的二聚作用，并與CXCR4和第二胞外環(huán)ECL12相互作用才能啟動(dòng)下游信號(hào)通路;另外，CXCL12與CXCR4結(jié)合，激活G蛋白，從而激活磷脂酰肌醇－3激酶(PI－3K)、促分裂原活化的蛋白激酶(MAPK)、轉(zhuǎn)錄因子 NF－kB，即通過CXCL12/CXCR4→PI－3K→MAPK→NF－kB通路進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。CXCL12/CXCR4生物學(xué)軸參與多種生理和病理過程，發(fā)揮廣泛的生物學(xué)作用:如介導(dǎo)和調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答及炎癥反應(yīng);誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡;調(diào)控造血干細(xì)胞遷移及歸巢;介導(dǎo)HIV感染;參與胚胎發(fā)育過程;參與惡性腫瘤發(fā)生、生長、浸潤和轉(zhuǎn)移等［3］。

1.2 CXCL12/CXCR4生物學(xué)軸與腫瘤的關(guān)系 惡性腫瘤細(xì)胞最基本的生物學(xué)特征是增殖失控、分化異常，并且具有侵襲及轉(zhuǎn)移能力。越來越多的研究證實(shí)惡性腫瘤的生長、侵襲和轉(zhuǎn)移是一復(fù)雜的、連續(xù)的、多階段的過程，并表現(xiàn)出高度的組織特異性、非任意性和器官選擇性。研究證實(shí)［4］CXCL12與其受體CXCR4相互結(jié)合通過刺激腫瘤細(xì)胞的增殖遷移及粘附、新生血管的形成、腫瘤免疫抑制等，在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、侵襲及轉(zhuǎn)移過程中起著重要作用。CXCL12/CXCR4生物軸促進(jìn)腫瘤發(fā)生的作用機(jī)制尚未完全清楚，根據(jù)目前研究有以下幾種。

1.2.1 促進(jìn)腫瘤新生血管形成:腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移依賴于血管的生成。研究表明［5－6］，趨化因子 CXCL12可直接或間接誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)血管內(nèi)皮生長因子VEGF，VEGF通過自分泌方式或旁分泌環(huán)路作用于內(nèi)皮細(xì)胞促進(jìn)腫瘤原發(fā)灶內(nèi)及其外周組織中新生血管形成。Salvucci等［7］研究表明:VEGF能促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞CXCL12的表達(dá)，同時(shí)通過阻斷CXCL12/CXCR4軸可以起到抑制VEGF依賴的血管形成作用，CXCL12可誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)VEGF，VEGF反過來可上調(diào)內(nèi)皮細(xì)胞表面的CXCL12/CXCR4表達(dá)。這說明CXCL12/CXCR4生物軸與VEGF之間在促進(jìn)腫瘤新生血管形成過程中有協(xié)同作用。

1.2.2 激活粘附分子的表達(dá):腫瘤細(xì)胞與基底膜、細(xì)胞外基質(zhì)成分的粘附在腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移中起重要作用。Tobias等［8］在對(duì)腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移過程研究中發(fā)現(xiàn):CXCL12通過激活細(xì)胞表面的各種粘附分子(如整合素)調(diào)節(jié)細(xì)胞與層粘連蛋白、纖維蛋白原、間質(zhì)細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞的粘附，促進(jìn)了腫瘤細(xì)胞向組織中遷入及在組織中的生長。

1.2.3 促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖及轉(zhuǎn)移:在許多腫瘤中，體外試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)CXCL12及其受體CXCR4通過MAPK或者Akt等信號(hào)途徑引起細(xì)胞增殖與轉(zhuǎn)移。Gao和Huang等［9－10］研究認(rèn)為 CXCL12 及其受體 CXCR4 可激活下游區(qū)的信號(hào)，即通過增加信號(hào)傳導(dǎo)因子及轉(zhuǎn)錄激活因子3(STAT3)與細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(ERK)和分裂原活化蛋白激酶(MAPK)的磷酸化，還可激活JAK－STAT途徑，從而趨化癌細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。CXCL12/CXCR4生物軸在多種腫瘤的播散和器官特異性轉(zhuǎn)移中發(fā)揮著重要的作用。目前研究證實(shí)［11］有諸如乳腺癌、惡性膠質(zhì)瘤、前列腺癌等一系列腫瘤的惡性細(xì)胞表達(dá)趨化因子受體CXCR4，并與其配體CXCL12相應(yīng)答，這種配對(duì)與癌細(xì)胞定向遷移到轉(zhuǎn)移的部位，形成器官特異性的轉(zhuǎn)移有關(guān)。

1.3 CXCL12/CXCR4生物學(xué)軸與乳腺癌的關(guān)系 近年來，國內(nèi)外許多學(xué)者檢測了不同腫瘤組織中CXCL12/CXCR4的表達(dá)情況，發(fā)現(xiàn)乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌、黑色素瘤、食道癌、非小細(xì)胞肺癌、頭頸部鱗癌、神經(jīng)母細(xì)胞瘤、腦膜瘤和顱咽管瘤等多種腫瘤中CXCL12/CXCR4呈陽性表達(dá)，與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展及轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。Muller等［12］學(xué)者報(bào)道:在大鼠模型中，對(duì)7種人乳腺癌細(xì)胞系用實(shí)時(shí)定量RT－PCR及免疫組織化學(xué)方法進(jìn)行的分析顯示，CXCR4在正常乳腺上皮組織低表達(dá)或不表達(dá)，在原發(fā)灶及轉(zhuǎn)移灶的乳腺癌細(xì)胞中均高度表達(dá);其配體CXCL12在乳腺癌最常見的轉(zhuǎn)移部位如淋巴結(jié)、肺、肝臟等處高水平表達(dá)，而在皮膚、小腸、肌肉、骨髓與腦組織則低表達(dá)。Dewan等［13］將CXCR4低表達(dá)的MCF－7細(xì)胞接種到SCID鼠，8－9周后僅在接種部位形成較小腫瘤病灶，而未發(fā)生遠(yuǎn)處器官轉(zhuǎn)移;但接種了CXCR4高表達(dá)的MDA－231細(xì)胞后，3周內(nèi)即可形成較大的腫瘤病灶，并發(fā)生明顯遠(yuǎn)處及內(nèi)臟轉(zhuǎn)移。這些基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)研究表明CXCL12/CXCR4能促進(jìn)乳腺癌的生長及轉(zhuǎn)移。另有研究顯示［14］，CXCL12/CXCR4不僅在乳腺癌的定向轉(zhuǎn)移與侵潤中起著重要的調(diào)節(jié)作用，而且與乳腺癌細(xì)胞的增殖和分化密切相關(guān)。Schmid等［15］采用免疫組織化學(xué)方法的研究發(fā)現(xiàn)，在乳腺癌組織隨腫瘤惡性程度的增加CXCL12/CXCR4表達(dá)顯著增加，CXCL12/CXCR4表達(dá)與腫瘤的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、臨床分期有關(guān)，臨床分期越晚則CXCL12/CXCR4表達(dá)陽性率越高，表達(dá)越強(qiáng)。目前，關(guān)于CXCL12/CXCR4表達(dá)能否像腫瘤大小、組織學(xué)分級(jí)、臨床分期、淋巴結(jié)有無轉(zhuǎn)移、雌激素受體、人表皮生長因子受體等那樣成為乳腺癌獨(dú)立的預(yù)后預(yù)測指標(biāo)尚不清楚，有待進(jìn)一步研究。

2 CXCL12/CXCR7生物學(xué)軸概述

2.1 CXCR7 的結(jié)構(gòu)與功能 Burns等［2］研究發(fā)現(xiàn):在CXCR4基因敲除小鼠第13 d，其胚胎中的胎肝細(xì)胞仍然能結(jié)合CXCL12，并在多種腫瘤細(xì)胞系中發(fā)現(xiàn)細(xì)胞表面存在CXCL12新的結(jié)合位點(diǎn)，確認(rèn)該結(jié)合位點(diǎn)就是早已被克隆出并一直被稱為孤兒受體的RDC1分子，其在氨基酸的序列上與CXCR4也有相似性，同樣也是HIV的復(fù)合受體，故將其更名為CXCR7。CXCR7也屬于G蛋白偶聯(lián)受體，由362個(gè)氨基酸序列組成，基因僅編碼兩個(gè)外顯子，定位于人類染色體2q37。上游的外顯子或5’非編碼區(qū)(5’UTRs)的外顯子具有銜接CXCR7mRNA片段的作用，兩個(gè)外顯子5’端序列具有啟動(dòng)子序列的特征。CXCR7除能與CXCL12高親和力結(jié)合外，還能結(jié)合另一個(gè)趨化因子 I－TAC(CXCL11)，表達(dá)于許多腫瘤細(xì)胞系、活化的內(nèi)皮細(xì)胞以及胎肝細(xì)胞，大多數(shù)正常細(xì)胞表面卻很少表達(dá)，盡管正常細(xì)胞表面很少表達(dá)CXCR7分子，其細(xì)胞內(nèi)卻表達(dá)CXCR7mRNA。CXCL12與其受體CXCR7結(jié)合參與調(diào)控多種病理生理過程，包括炎癥應(yīng)答、免疫應(yīng)答、免疫監(jiān)控、組織修復(fù)再生、細(xì)胞存活、細(xì)胞增殖、腫瘤的發(fā)生和發(fā)展等［16，17］。

2.2 CXCL12/CXCR7生物學(xué)軸與乳腺癌的關(guān)系 部分研究［18，19］提示，CXCR7 與乳腺癌、肺癌、前列腺癌、結(jié)腸癌、胰腺癌、Kaposi＇s肉瘤的發(fā)生、發(fā)展具有一定的聯(lián)系。Miao等［20］采用過表達(dá)和RNA干擾相結(jié)合的方法證明:CXCR7高表達(dá)于乳腺癌組織，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的生長和增殖，促進(jìn)腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移;且乳腺癌細(xì)胞中CXCR7過度表達(dá)與腫瘤向肺部轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。鄭科等［21］運(yùn)用RNA干擾技術(shù)及沉默人乳腺癌細(xì)胞MDA－MB－435sCXCR7基因的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)有效沉默CXCR7的表達(dá)后，與空白對(duì)照組比較，CXCR7mRNA及蛋白表達(dá)水平明顯降低(P＜0.05)，CXCL12誘導(dǎo)的人乳腺癌細(xì)胞移動(dòng)速度減慢，侵襲能力和粘附能力明顯減弱(P＜0.05)，提示CXCL12/CXCR7生物學(xué)軸在乳腺癌的侵襲轉(zhuǎn)移過程中可能具有重要作用。

3 CXCL12/CXCR4、CXCL12/CXCR7 生物學(xué)軸在乳腺癌中的應(yīng)用前景

目前已有大量研究證實(shí)CXCR4、CXCR7及其配體CXCL12在多種腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中起重要作用，并且針對(duì)CXCR4、CXCR7的特異性拮抗劑亦能有效抑制腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移，可作為腫瘤治療新的靶點(diǎn)［22］。目前針對(duì)拮抗CXCL12/CXCR4生物軸的抗腫瘤治療效果已經(jīng)得到證實(shí)，Hsu等［23］體外研究發(fā)現(xiàn)防癌植物素、二吲哚基甲烷、抗癌藥均可下調(diào)CXCL12/CXCR4，降低乳腺癌細(xì)胞的遷移和侵襲能力，且二者聯(lián)合作用比單一用藥強(qiáng)。CXCR4抑制劑CTCE－9908可抑制乳腺癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移至肺和骨［24］。Kalatskaya等［25］研究發(fā)現(xiàn)，CXCR4的選擇性小分子抑制劑AMD3100雖然也能夠結(jié)合CXCR7受體，但卻是CXCR7的變構(gòu)激動(dòng)劑。一些小分子抑制劑如CCX733或CCX266、siRNA和封閉性抗體對(duì)CXCR7的靶向治療正用于體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)中［26］。隨著對(duì) CXCL12及其受體 CXCR4、CXCR7在乳腺癌中表達(dá)規(guī)律及作用機(jī)制的深入研究，有可能為乳腺癌的診斷和治療提供新方向。

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