趨化因子在肝細(xì)胞癌中的研究進(jìn)展

陳麗萍 劉啟航 程計(jì)林

趨化因子是一類(lèi)結(jié)構(gòu)功能相似具有趨化吸引性的小分子量蛋白質(zhì)，是細(xì)胞因子家族最大的成員。根據(jù)保守的N端兩個(gè)半胱氨酸殘基的位置不同，可分為四類(lèi)：CC、CXC、C和CX3C[1]。目前為止已發(fā)現(xiàn)50多種趨化因子和大約20種趨化因子受體，這些受體屬于G-蛋白結(jié)合受體家族成員，許多趨化因子結(jié)合不同的受體，反之亦然[2]。一般來(lái)說(shuō)，趨化因子與其受體結(jié)合后，主要對(duì)白細(xì)胞遷移起作用，如單核細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞及樹(shù)突狀細(xì)胞等；有些趨化因子還可調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞的遷移。許多人類(lèi)腫瘤受到復(fù)雜的趨化因子網(wǎng)絡(luò)調(diào)控，在腫瘤微環(huán)境中，趨化因子可以直接作用于腫瘤微環(huán)境中的非免疫細(xì)胞，如腫瘤細(xì)胞本身以及血管內(nèi)皮細(xì)胞，從而調(diào)控腫瘤細(xì)胞的增殖、干性、侵襲和轉(zhuǎn)移能力；除此之外，趨化因子還可以作用于免疫細(xì)胞，在特定的趨化因子的作用下，不同的免疫細(xì)胞亞群趨化至腫瘤微環(huán)境中，調(diào)控腫瘤免疫反應(yīng)。因此，趨化因子可直接影響腫瘤或者間接地影響、塑造腫瘤免疫環(huán)境，進(jìn)而影響腫瘤的生物行為，影響腫瘤進(jìn)展、治療及患者預(yù)后。肝細(xì)胞癌(HCC)是世界上最常見(jiàn)的惡性腫瘤之一，手術(shù)和常規(guī)化療仍舊是傳統(tǒng)的治療方式；然而，由于難以控制的復(fù)發(fā)以及轉(zhuǎn)移，致使肝癌預(yù)后依舊很差。隨著趨化因子的研究不斷深入，其在肝癌發(fā)生發(fā)展過(guò)程中的生物學(xué)作用及機(jī)制越來(lái)越受?chē)?guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)注，趨化因子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)與肝癌的發(fā)生發(fā)展存在錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)聯(lián)部分趨化因子發(fā)揮促癌效應(yīng)，部分發(fā)揮抑癌效應(yīng)?，F(xiàn)就趨化因子在肝癌中的研究進(jìn)展作一綜述。

一、HCC中的趨化因子

HCC是由炎癥導(dǎo)致腫瘤的一個(gè)代表，趨化因子及其受體在啟動(dòng)和維持炎癥、纖維化、甚至在腫瘤進(jìn)程中發(fā)揮重要作用。HCC細(xì)胞表達(dá)了大量趨化因子及其受體， Hand等[3]通過(guò)裸鼠致瘤后，利用趨化因子微陣列分析比較了肝癌與癌旁組織中參與腫瘤進(jìn)展過(guò)程中的基因表達(dá)，發(fā)現(xiàn)肝癌中50個(gè)基因是上調(diào)的，包括CXCL1、CXCL2和 CXCL3，并在血清中得到驗(yàn)證。另外，Zhang對(duì)300多例臨床肝癌標(biāo)本的RNA測(cè)序分析發(fā)現(xiàn)，CCL14基因表達(dá)量可用于預(yù)測(cè)肝細(xì)胞癌的生存期和復(fù)發(fā)率，作為肝癌患者的預(yù)后的預(yù)測(cè)基因[4]。并且，腫瘤激活的肝基質(zhì)細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生更高水平的趨化因子如CCL1、CCL2 (MCP-1)、CCL3、 CCL4、CCL5、CCL6、CCL9、CCL12、 CCL25、CXCL2、CXCL10及CXCL12 (SDF-1)[5]；腫瘤組織培養(yǎng)上清中CXCL8/IL-8和CXCL10/IP-10的表達(dá)高于配對(duì)的非腫瘤組織培養(yǎng)上清的表達(dá)，而IL-16以及RANTES/CCL5是相反的[6]。趨化因子在肝癌微環(huán)境中類(lèi)別及數(shù)量不盡相同，但都發(fā)揮著重要作用。

二、趨化因子的促肝癌作用

(一) CXC族 趨化因子在細(xì)胞趨化至肝癌微環(huán)境發(fā)揮重要作用。CXCL12-與內(nèi)皮細(xì)胞CXCR4結(jié)合，促進(jìn)血管新生，與VEGF表現(xiàn)為協(xié)同作用。研究發(fā)現(xiàn)CXCR4在肝癌血管中的表達(dá)率約為50%，腫瘤血管CXCR4的高表達(dá)預(yù)示著不良預(yù)后，因此，CXCR4可能作為一個(gè)新的治療靶點(diǎn)[7]。

CXCL10的表達(dá)量與增高的血清AFP水平，腫瘤大小、數(shù)量以及TNM分期呈正相關(guān)。Kaplan-Meier生存曲線也顯示高表達(dá)CXCL10的患者整體生存率、無(wú)瘤生存率低。單/多因素方差分析表明，CXCL10是HCC患者獨(dú)立的預(yù)后因素[6]。CXCL10受體為CXCR3，細(xì)胞水平已經(jīng)證明敲低CXCR3可以明顯抑制腫瘤細(xì)胞的增殖、黏附、遷移和侵襲能力。

CXCL5(受體CXCR2)在HCC中表達(dá)增高，與肝癌的病理分級(jí)、惡性程度、門(mén)靜脈癌栓、 臨床分期呈正相關(guān)，CXCR2/CXCL5軸通過(guò)激活PI3K/Akt/GSK-3beta/Snail 通路，促進(jìn)EMT轉(zhuǎn)化[8]。新近的一篇meta分析[9]也證實(shí)CXCL5的高表達(dá)是HCC的不良預(yù)后的預(yù)測(cè)因子。另一方面，單獨(dú)CXCR2的表達(dá)量也是患者整體生存率及無(wú)進(jìn)展生存率的預(yù)后不良因素。

CXCL2高表達(dá)，伴隨更多的甲基化，且與腫瘤數(shù)量正相關(guān)[10]。CXCR7[11]在腫瘤內(nèi)皮細(xì)胞中高表達(dá)，通過(guò)影響STAT3信號(hào)通路磷酸化，增強(qiáng)HCC遷移、侵襲能力。CXCR6在肝癌組織中明顯增高，CXCR6/CXCL16降低后明顯抑制細(xì)胞的侵襲轉(zhuǎn)移能力，CXCR6還可以誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)及血管新生，且CXCR6高表達(dá)是也肝癌預(yù)后不良的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子，其具體作用可能是通過(guò)調(diào)控aveolin-1、β-catenin膜轉(zhuǎn)位實(shí)現(xiàn)的[12]。

(二) CC族 HCC中另外一個(gè)調(diào)節(jié)軸是CCL20-CCR6，CCL20上調(diào)與腫瘤生長(zhǎng)，低分化，肝內(nèi)轉(zhuǎn)移均有關(guān)，另有研究表明[13]，其受體CCR6陽(yáng)性表達(dá)率與肝癌TNM分期、有否脈管癌栓、有否肝內(nèi)轉(zhuǎn)移、有否肺轉(zhuǎn)移相關(guān)，CCR6陽(yáng)性組的無(wú)瘤生存率和總體生存率均低于陰性組，但CCL20蛋白陽(yáng)性組的無(wú)瘤生存率和總體生存率與陰性組比較差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

Barashi利用基因敲除小鼠發(fā)現(xiàn)，CCR5/RANTES(CCL5)軸在肝臟趨化中發(fā)揮重要作用[14]，另有研究發(fā)現(xiàn)巨噬細(xì)胞暴露于丙型肝炎病毒后，誘導(dǎo)CCL5的分泌，CCL5激活肝星狀細(xì)胞，促進(jìn)肝炎及肝纖維化[15]。CCR5涉及到腫瘤進(jìn)展的諸多通路，既包括誘導(dǎo)腫瘤生成的炎癥反應(yīng)，也包括有利于腫瘤進(jìn)展的細(xì)胞的募集。

CCL2促進(jìn)HCC細(xì)胞系的侵襲和EMT，這一效應(yīng)伴隨著Hh信號(hào)通路的激活，CCL2/CCR2軸與Hh信號(hào)通路在HCC進(jìn)展中發(fā)揮重要作用，CCL2還可激發(fā)促血管生成作用，進(jìn)一步促進(jìn)肝癌進(jìn)展[16]。

而作為HCC轉(zhuǎn)移啟動(dòng)子骨橋蛋白(OPN)上調(diào)后，通過(guò)激活HCC細(xì)胞中PI3K/AKT和HIF-1α上調(diào)CCR1的表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)肝癌細(xì)胞的進(jìn)展和轉(zhuǎn)移。在人HCC組織中，OPN的表達(dá)與CCR1呈正相關(guān)，OPN和CCR1都高表達(dá)的患者預(yù)后最差[17]。

(三)免疫細(xì)胞、趨化因子參與調(diào)控的促肝癌作用 HCC微環(huán)境充滿著免疫細(xì)胞，腫瘤浸潤(rùn)的免疫細(xì)胞是實(shí)體腫瘤的重要成分，參與宿主的抗腫瘤反應(yīng)。國(guó)內(nèi)學(xué)者發(fā)現(xiàn)[18]，索拉菲尼治療通過(guò)HIF1a/NF-kB通路誘導(dǎo)CXCL5 的表達(dá)招募中性粒細(xì)胞，而腫瘤相關(guān)的中性粒細(xì)胞(TAN)后者分泌CCL2、CCL17，進(jìn)一步招募巨噬細(xì)胞和Treg細(xì)胞到肝癌組織中，促肝癌生長(zhǎng)，并誘導(dǎo)索拉菲尼耐藥。但是TAN來(lái)源的CCL2/7對(duì)HCC細(xì)胞生物學(xué)行為并沒(méi)有直接的影響，這說(shuō)明TAN誘導(dǎo)的HCC進(jìn)展源自腫瘤微環(huán)境的調(diào)控，且外周血中的中性粒細(xì)胞通過(guò)PI3K/Akt和p38/MAPK途徑轉(zhuǎn)化為肝癌中的TAN。

來(lái)源于血液中的單核細(xì)胞趨化至腫瘤，分化的腫瘤相關(guān)的巨噬細(xì)胞(TAM)[19]，TAM是微環(huán)境中數(shù)量最多的免疫細(xì)胞細(xì)胞，抑制抗腫瘤免疫，促進(jìn)腫瘤的發(fā)生發(fā)展。另外，TAM也分泌EGF、MMP和其他趨化因子，調(diào)節(jié)腫瘤生長(zhǎng)，ECM重塑和血管生成、侵襲和轉(zhuǎn)移[20]。巨噬細(xì)胞被共培養(yǎng)的肝癌細(xì)胞激活，分泌大量CXCL8，進(jìn)而促進(jìn)miR-18a 、miR-19a表達(dá)，從而加速細(xì)胞生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移，促進(jìn)肝癌轉(zhuǎn)移以及干性維持。

CCL15[21]是人類(lèi)HCC中表達(dá)最高的趨化因子，除了以自分泌方式促進(jìn)腫瘤侵襲外，還可以特異性招募CCR1+CD14+的單核細(xì)胞。腫瘤馴化的單核細(xì)胞通過(guò)激活STAT1/3, ERK1/2 和AKT通路，直接加速腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移，高表達(dá)PD-L1, B7-H3和TIM-3間接促進(jìn)免疫抑制。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明CCL15-CCR1軸培育了富含CCR1+單核細(xì)胞的炎癥微環(huán)境，進(jìn)一步增強(qiáng)腫瘤的轉(zhuǎn)移能力?？傊瑔魏思?xì)胞的多少與CCL5表達(dá)量呈正相關(guān)，是預(yù)后的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子。

CCL20介導(dǎo)Treg趨化到腫瘤微環(huán)境，發(fā)揮促肝癌的作用，原代HCC細(xì)胞與自體Th9共育后，可以明顯提高腫瘤細(xì)胞CCL20的的表達(dá)，而這一過(guò)程是通過(guò)STAT3激活實(shí)現(xiàn)的[22]。CCL20的表達(dá)和HCC復(fù)發(fā)以及患者生存有關(guān)，這可能是通過(guò)激活PI3K/AKT和 Wnt/β-catenin信號(hào)通路誘導(dǎo)EMT促進(jìn)HCC的增殖和遷移實(shí)現(xiàn)的。

CCR7+單核細(xì)胞的量越多，肝癌的惡性程度越高，血管侵犯越普遍，預(yù)后越差。CCR7+單核細(xì)胞和Treg細(xì)胞表型相似，可以通過(guò)產(chǎn)生TGF-β1發(fā)揮促進(jìn)腫瘤的作用[23]，而CCR7的高表達(dá)與局部腫瘤進(jìn)展及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移也相關(guān)。

肝內(nèi)CXCR4高表達(dá)已經(jīng)被認(rèn)定為HCC患者預(yù)后較差的指標(biāo)；腫瘤浸潤(rùn)MDSC也表達(dá)CXCR4,并朝著CXCL12趨化；CXCL12抑制不只是直接阻斷HCC的生長(zhǎng)，也可調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境(血管新生、MDSC)，使得肝癌患者對(duì)常規(guī)亦或新興的腫瘤治療敏感[24]。

三、趨化因子的抗肝癌作用

一些無(wú)法激活轉(zhuǎn)導(dǎo)的趨化因子受體已被識(shí)別并命名為非典型趨化因子受體(ACRs)[25]。一般來(lái)說(shuō)，ACRs高親和力可有效地結(jié)合它們的同源趨化因子，然而，與典型的趨化因子受體不同的是，ACRs作為清道夫而不是自己直接參與驅(qū)動(dòng)趨化作用。目前，ACR家族包括5個(gè)成員，包括DARC、D6、CXCR7和CCRL1/2，可以與許多趨化因子配體結(jié)合[26]。體內(nèi)體外實(shí)驗(yàn)均證明，過(guò)表達(dá)的CCRL1抑制肝癌增殖生長(zhǎng)。CCRL1調(diào)控CCR7的上游，通過(guò)抑制CCL19/CCL21與CCR7的結(jié)合，抑制Akt-GSK3β信號(hào)通路 β-catenin的入核，降低促癌因子Cyclin D1及c-Myc的表達(dá)，實(shí)現(xiàn)抗肝癌作用[27]。CCRL1還可以抑制CCL9/21的表達(dá)，進(jìn)而抑制CCR7+的促瘤作用[23]。

另有研究報(bào)道[28]，CXCL2在94%的HCC標(biāo)本中下調(diào)，CXCL2一方面通過(guò)ERK1/2，負(fù)調(diào)細(xì)胞周期；另一方面通過(guò)核和線粒體凋亡途徑誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，從而抑制腫瘤的生長(zhǎng)、增殖、成瘤能力。還有一些趨化因子諸如——CXCL10、CCL5、CCL2可以吸引CD8+T、NK 細(xì)胞，CD8+T、NK 細(xì)胞通過(guò)激活腫瘤細(xì)胞中caspase-3，可以誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，發(fā)揮抗腫瘤活性，故此類(lèi)趨化因子高表達(dá)有利于患者預(yù)后。

四、小結(jié)與展望

趨化因子及其受體的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)在肝癌發(fā)生和轉(zhuǎn)移過(guò)程中發(fā)揮著重要的生物學(xué)作用，隨著腫瘤微環(huán)境的研究深入，開(kāi)拓了宿主與腫瘤間的博弈研究新領(lǐng)域。雖然對(duì)肝癌微環(huán)境的了解已經(jīng)有了很大的進(jìn)展，不同趨化因子的研究很多，但不同研究顯示的結(jié)果并不一致，這就給精準(zhǔn)治療帶來(lái)挑戰(zhàn)。盡管某些趨化因子-受體軸在肝癌中的作用特別重要，但確切機(jī)制仍舊未明，一些相悖的結(jié)論也無(wú)法解釋。除此之外，大多數(shù)關(guān)于HCC的研究并沒(méi)有把肝癌的病因做一區(qū)分。趨化因子拮抗劑在炎癥和自身免疫疾病的動(dòng)物模型上展示較佳的前景，通過(guò)調(diào)控肝癌局部趨化因子，再結(jié)合免疫治療方案，有望使肝癌患者獲得更多收益。然而在此之前，更全面、深入的研究必不可少。