CXCR7和MMPs與膠質(zhì)瘤關(guān)系研究進(jìn)展

張賀軍 朱 軍

(河北聯(lián)合大學(xué)附屬醫(yī)院神經(jīng)外科 河北唐山 063000)

膠質(zhì)瘤是臨床上最常見最具侵襲性的顱內(nèi)腫瘤，具體發(fā)生機(jī)制不清，傳統(tǒng)的治療方法效果不佳。國內(nèi)外除手術(shù)外，行放、化療、中醫(yī)藥等治療，雖然大大提高了患者的生存率，但效果不是特別理想。近年來隨著分子病理學(xué)的發(fā)展，對膠質(zhì)瘤細(xì)胞的表面受體、趨化因子、生長因子、癌基因、抑癌基因等的變化及其引起的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和效應(yīng)都有了進(jìn)一步的認(rèn)識，越來越多的研究表明，趨化因子及基質(zhì)金屬蛋白酶在膠質(zhì)瘤的發(fā)生和發(fā)展過程中發(fā)揮著重要的作用，其中趨化因子受體CXCR7及其配體CXCL12與膠質(zhì)瘤的發(fā)生發(fā)展存在密切關(guān)系，以及基質(zhì)金屬蛋白酶與膠質(zhì)瘤的發(fā)生發(fā)展存在密切關(guān)系，在膠質(zhì)瘤的發(fā)生發(fā)展過程中趨化因子又與基質(zhì)金屬蛋白酶存在一定關(guān)系。下面就CXCR7、MMPs與膠質(zhì)瘤的血管生成、增殖與侵潤、及抑制膠質(zhì)瘤細(xì)胞的凋亡和治療方面的研究進(jìn)展做一綜述。

1 趨化因子受體CXCR7與MMPs的一般概述

1.1 概述 2001年 M uller等[1]報道，人乳腺癌細(xì)胞系和組織中均有高表達(dá)的趨化因子受體CXCR4，并且認(rèn)為CXCR4是CXCL12的唯一受體，但是近年Balabanian等[2]證實(shí)了CXCR7是CXCLl2，第二個趨化因子受體。CXCR7由362個氨基酸組成，表達(dá)高度保守，基因位于人類染色體2q37上，CXCR7雖與大多數(shù)趨化因子受體有高度的同源性并且具有其他趨化因子受體同樣的配基結(jié)合位點(diǎn)，但與通常所見的趨化因子受體活化后所介導(dǎo)的鈣離子內(nèi)流及趨化反應(yīng)中不發(fā)揮作用，但為CXCR4的陽性細(xì)胞的定向遷移創(chuàng)造濃度梯度[2]。最近的研究表明CXCR7能與CXCR4形成二聚體，從而在與CXCL12結(jié)合的G蛋白偶聯(lián)通路上起作用[3]。CXCL12、CXCR7這一生物學(xué)功能具有參加胚胎發(fā)育、介導(dǎo)免疫及炎癥反應(yīng)、調(diào)節(jié)細(xì)胞遷移參與惡性腫瘤的浸潤和轉(zhuǎn)移等作用。

1.2 基質(zhì)金屬蛋白酶(Matrix metalloproteinases，MMPs)[4]是一類鋅離子依賴的蛋白水解酶，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)該家族至少包含26個成員。根據(jù)其底物的特異性，可將MMPs分為5大類:①間質(zhì)膠原酶(MMP－1，－8，－13);②IV 型膠原酶(MMP－2，－9)或稱明膠酶(明膠酶－A，－B);③間質(zhì)溶解素(MMP－3，－10，－11)和MMP－7，MMP－12;④膜型基質(zhì)蛋白酶(MT－MMP)(MMP－14，－15，－16，－17);⑤其他(MMP－18/19，－20)其家族成員具有相似的結(jié)構(gòu)，一般有5個功能不同的結(jié)構(gòu)域組成:①疏水信號肽序列;②前肽區(qū)，主要作用是保持酶原的穩(wěn)定。當(dāng)該區(qū)域被外源性酶切斷后，MMPs酶被激活;③催化活性區(qū)，有鋅離子結(jié)合位點(diǎn)，對酶催化作用的發(fā)揮至關(guān)重要;④富含脯氨酸的鉸鏈區(qū);⑤羧基末端區(qū)，與酶的底物特異性有關(guān)。雖然其家族成員有相似結(jié)構(gòu)，但各有其特點(diǎn)。

2 趨化因子受體CXCR7及MMPs在膠質(zhì)瘤細(xì)胞增殖中的作用

2.1 趨化因子受體CXCR7 可能通過上調(diào)Bub1、Cdc29、Ccnb1等調(diào)控細(xì)胞周期的相關(guān)基因的表達(dá)水平來促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增值[5]。還能調(diào)控與腫瘤細(xì)胞增殖與侵襲有關(guān)的細(xì)胞黏附分子的纖維連接蛋白、鈣粘蛋白11、CD44、基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)及涉及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的TGF－β1等的關(guān)信號分子的表達(dá)[6]。董超等[7]通過RNA干預(yù)下調(diào)CD44在膠質(zhì)瘤細(xì)胞U87中的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)CD44的表達(dá)抑制膠質(zhì)瘤的增殖。Meijer J等[8]研究證實(shí)CXCR7促進(jìn)體外培養(yǎng)的乳腺癌及結(jié)腸癌細(xì)胞的增值。Chiara[9]等證實(shí)了CXCR7在體外膠質(zhì)瘤細(xì)胞中過表達(dá)，并且應(yīng)用其阻滯劑干擾時，膠質(zhì)瘤細(xì)胞增殖明顯減緩，Kirsten等[10]在大鼠C6的膠質(zhì)瘤模型中發(fā)現(xiàn)CXCR7與CXCL12能使膠質(zhì)瘤細(xì)胞增殖并抗細(xì)胞凋亡。進(jìn)一步證明CXCR7在膠質(zhì)瘤的增生中發(fā)揮作用。

2.2 MMPs 既能酶解各種不同的底物，又能招募促進(jìn)生長的因子。MMPs具有酶解肝素結(jié)合表皮生長因子(HB－EGF)形成生物活性裂解體的功能，并通過激活EGFR通路而促進(jìn)細(xì)胞生長。Miyamoto等[11]在結(jié)腸癌細(xì)胞TH29與MMP－7的研究中證實(shí)了這一點(diǎn)。Joji J[12]在研究惡性黑色素瘤生長時發(fā)現(xiàn)，MMP－1能催化產(chǎn)生轉(zhuǎn)化生長因子－β(TGF－β)而刺激惡性黑色素瘤的生長，提示MMPs在惡性腫瘤演變中、能促進(jìn)腫瘤細(xì)胞生長。研究表明MMP－9能激活WNT信號途徑促進(jìn)細(xì)胞增殖。近幾年MMPs在人腦膠質(zhì)瘤的方面研究也取得了較大的進(jìn)展，廣泛查閱文獻(xiàn)(MMP－1、－2、－3、－7、－9、－11、－14、－19)在人腦膠質(zhì)瘤方面都過表達(dá)，并且隨著膠質(zhì)瘤等級正相關(guān)。最近MMP－1、MMP－11、MMP－19也引起了醫(yī)學(xué)界的廣泛關(guān)注。Jelena等[13]通過RT－PCR、Western blotting及免疫組化方法在不同膠質(zhì)瘤中進(jìn)行檢測發(fā)現(xiàn)，三者都在膠質(zhì)瘤中過表達(dá)，MMP－11主要表達(dá)在血管周圍的巨噬細(xì)胞及內(nèi)皮細(xì)胞中，而MMP－1及MMP－19表達(dá)在腫瘤細(xì)胞的胞漿中。他們又指出雖然MMP－9在膠質(zhì)瘤細(xì)胞的表達(dá)中更強(qiáng)烈，但是MMP－1、MMP－11、MMP－19與膠質(zhì)瘤的形成也密切相關(guān)。尤其是MMP－11與腫瘤的侵襲有著密切的關(guān)系，可能成為今后治療膠質(zhì)瘤的靶點(diǎn)?？梢奙MPs家族在膠質(zhì)瘤的細(xì)胞增生中發(fā)揮巨大的作用。

3 CXCR7及MMPs抑制膠質(zhì)瘤細(xì)胞的凋亡及促進(jìn)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的血管生成

3.1 趨化因子受體CXCR7 參與包括心臟與神經(jīng)的發(fā)育、干細(xì)胞運(yùn)動、血管形成、凋亡及腫瘤發(fā)生的調(diào)控過程。研究發(fā)現(xiàn)CXCR7能夠激活A(yù)KT信號通路抑制腫瘤細(xì)胞的凋亡，增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的存活能力。Wang[6]等研究發(fā)現(xiàn)，CXCR7蛋白只在腫瘤相關(guān)血管中表達(dá)。其機(jī)制可能是通過調(diào)控血管內(nèi)皮生長因子及IL－8的表達(dá)來促進(jìn)血管生長。這些均表明CXCR7與腫瘤的血管增生有關(guān)。Raggo[14]等經(jīng)過動物實(shí)驗證實(shí)CXCR7能促進(jìn)腫瘤增殖這一觀點(diǎn)。2010年Kirsten[15]等人通過動物模型證實(shí)CXCR4及CXCR7在膠質(zhì)瘤中過表達(dá)，其中CXCR7在高級別的膠質(zhì)瘤中的陽性表達(dá)率更高，他們還通過多種實(shí)驗證實(shí)CXCR7的拮抗劑CCX733能抑制膠質(zhì)瘤血管的增殖及加速腫瘤細(xì)胞的凋亡。Shingo[16]研究表明CXCR7的過度表達(dá)可刺激血管增殖。眾所周知，VEGF與內(nèi)皮細(xì)胞的增殖和新生血管的生成存在密切關(guān)系，VEGF通過一系列的反應(yīng)刺激內(nèi)皮細(xì)胞金屬蛋白酶和間質(zhì)膠原酶的產(chǎn)生，促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞遷移，侵入膠原中，進(jìn)而形成新生血管。VEGF也是人腦膠質(zhì)瘤中重要的血管生成因子，因此研制出CXCR7的抑制劑，可能成為治療膠質(zhì)瘤的新途徑。

3.2 MMPs 在抑制腫瘤細(xì)胞的凋亡及促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的血管生成中發(fā)揮重要作用。腫瘤細(xì)胞的無限生長是腫瘤細(xì)胞凋亡受抑制的結(jié)果。研究表明腦膠質(zhì)瘤與PKC/p53[17]、caspase3及細(xì)胞色素C[18]等存在密切關(guān)系?？梢奙MPs與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展存在密切關(guān)系。眾所周知，VEGF能促進(jìn)血管的生成，可以抑制腫瘤的免疫應(yīng)答，在許多腫瘤中過表達(dá)。趙永峰等[19]在研究MMP－2、VEGF與腦膠質(zhì)瘤惡性程度相關(guān)性時發(fā)現(xiàn)，VEGF在腦膠質(zhì)瘤中陽性染色主要集中在血管內(nèi)皮細(xì)胞和腫瘤周邊、缺血壞死區(qū)的腫瘤細(xì)胞中，并且與腫瘤的惡性程度正相關(guān)，MMP－2也與腫瘤的惡性程度正相關(guān)，MMP－2與VEFF也有相關(guān)性。劉琦等[20]發(fā)現(xiàn)MMP－2、MMP－9表達(dá)膠質(zhì)瘤細(xì)胞胞漿和增生的血管內(nèi)皮細(xì)胞，在瘤細(xì)胞侵襲邊緣分布尤為密集。進(jìn)一步證明了MMPs與膠質(zhì)瘤的新生血管生成及侵襲性密切相關(guān)。

4 展望

研究證明，作為CXCL12又一受體的CXCR7在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中也發(fā)揮了重要作用。目前阻斷CXCL12/CXCR7生物軸可抑制腫瘤生長及減少其轉(zhuǎn)移在許多體外實(shí)驗中也被證實(shí)。Kirsten等證實(shí)了體外干擾CXCL12/CXCR7生物軸時，C6膠質(zhì)瘤細(xì)胞增殖減緩，進(jìn)一步說明研制出拮抗CXCR7的新藥，或許能成為治療膠質(zhì)瘤的新方向;20世紀(jì)80年代人們開始對金屬蛋白酶組織抑制因子(tissue inhibitors of metallproteinase TIMPs)家族進(jìn)行研究，到目前為止已有天然TIMPs和人工合成TIMPs兩種MMP抑制物。然而天然制劑不能大量生產(chǎn)，所以人工合成TIMPs成為研究的焦點(diǎn)，目前已經(jīng)有多種TIMPs的制劑。在臨床應(yīng)用中取得了一定的進(jìn)展。但其有選擇性差及停藥后易復(fù)發(fā)的特點(diǎn)，故期待進(jìn)一步研究。目前合成的MMs抑制劑已有10余種，最具有代表性的有第一代合成抑制劑巴馬司他和第二代抑制劑馬馬司他等，雖在臨床試驗階段取得了一定效果，但是也暴露了不足之處。1997年發(fā)現(xiàn)的MMI－166在體外的動物模型中已經(jīng)證實(shí)了抑制MMPs的產(chǎn)生而抑制腫瘤血管增生及誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的作用。研制出相應(yīng)的MMPs抑制劑對治療膠質(zhì)瘤有著重要作用。

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