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    趨化因子CXCL12及其受體CXCR4、CXCR7在子宮內(nèi)膜異位癥中的作用研究進(jìn)展

    2019-10-30 19:29:51張瓊劉頌平
    中國醫(yī)藥導(dǎo)報(bào) 2019年24期
    關(guān)鍵詞:子宮內(nèi)膜異位癥

    張瓊 劉頌平

    [摘要] 子宮內(nèi)膜異位癥迄今為止病因未明。CXCL12-CXCR4/CXCR7生物軸可調(diào)節(jié)子宮內(nèi)膜干細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲,有可能成為診治子宮內(nèi)膜異位癥的新靶點(diǎn)。本文就近年來國內(nèi)外研究CXCL12-CXCR4/CXCR7生物軸在子宮內(nèi)膜異位癥發(fā)生和發(fā)展過程中的作用進(jìn)行綜述。

    [關(guān)鍵詞] 子宮內(nèi)膜異位癥;CXCL12;CXCR4;CXCR7

    [中圖分類號] R711.71? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ? ? ? ? [文章編號] 1673-7210(2019)08(c)-0043-04

    [Abstract] The etiology of endometriosis has not beeh known clearly so far. CXCL12-CXCR4/CXCR7 biological axis can regulate the proliferation, migration and invasion of endometrial stem cells, which may become a new target for diagnosis and treatment of endometriosis. This article reviews the role of CXCL12-CXCR4/CXCR7 biological axis in the occurrence and development of endometriosis at home and abroad in recent years.

    [Key words] Endometriosis; CXCL12; CXCR4; CXCR7

    子宮內(nèi)膜異位癥(EMs)是婦科良性疾病,但它具有侵襲、遷移等類似癌癥的惡性生物學(xué)行為,目前臨床治療效果不佳,易反復(fù)復(fù)發(fā),但有關(guān)EMs的病因及發(fā)病機(jī)制尚未清楚。目前,隨著干細(xì)胞研究的深入,眾多證據(jù)表明,EMs可能與各種來源的干細(xì)胞有關(guān)[1-4]。根據(jù)EMs干細(xì)胞病因?qū)W,子宮內(nèi)膜干細(xì)胞脫落異位至子宮腔以外部位生長或其他類型干細(xì)胞在子宮腔以外部位異位分化為子宮內(nèi)膜,導(dǎo)致EMs的發(fā)生及其增生、浸潤、轉(zhuǎn)移、復(fù)發(fā)、惡變等類似于惡性腫瘤的行為,但是干細(xì)胞究竟通過何種途徑或機(jī)制導(dǎo)致EMs的發(fā)生、發(fā)展及反復(fù)復(fù)發(fā)尚不明確。最近研究發(fā)現(xiàn),正常子宮內(nèi)膜組織和異位內(nèi)膜組織中存在復(fù)雜的趨化因子體系CXCL12及其受體可直接影響子宮內(nèi)膜干細(xì)胞的增生、遷移、侵襲及新生血管的生成等,因此趨化因子CXCL12及其受體在EMs新生病灶的發(fā)生、發(fā)展中也可能起著不可忽略的作用,有可能是EMs防治的新靶點(diǎn)[5-6]。本文就CXCL12-CXCR4/CXCR7在EMs中可能的作用進(jìn)行綜述。

    1 趨化因子CXCL12及其受體

    目前,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)超過50多個(gè)趨化因子,根據(jù)其半胱氨酸殘基的位置,分為CXC、CX3C、CC和C等4個(gè)家族[7]。趨化因子CXCL12,因其氨基酸序列含兩個(gè)半胱氨酸,故將其歸為CXC亞家族,過去一直認(rèn)為CXCR4是CXCL12的獨(dú)有受體,兩者特異結(jié)合構(gòu)成CXCL12-CXCR4生物軸,普遍參與體內(nèi)各種病理生理過程。最近研究發(fā)現(xiàn),CXCL12的另一個(gè)高親和力受體,CXCR7[8]。

    2 CXCL12-CXCR4軸與EMs

    2.1 CXCL12和CXCR4的分子結(jié)構(gòu)

    趨化因子CXCL12是相對分子質(zhì)量為(8~10)×103的小分子多肽,位于人10號染色體長臂上[9],由骨髓基質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生,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,由一個(gè)球形折疊、能變形的N末端區(qū)、緊接N末端區(qū)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。CXCR4是CXCL12的受體,其是一個(gè)編碼352個(gè)氨基酸且高度保守的G蛋白偶聯(lián)7次跨膜受體,CXCR4編碼基因位于人染色體2q21[10],其分子結(jié)構(gòu)由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端構(gòu)成,CXCL12與CXCR4的N端結(jié)合后可啟動(dòng)下游信號通路形成CXCL12-CXCR4生物軸。

    2.2 CXCL12-CXCR4的生物學(xué)作用

    CXCL12是由許多臟器的基質(zhì)細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生,包括骨髓、子宮內(nèi)膜、骨骼肌、肝和腦等。CXCR4可在干細(xì)胞表面表達(dá),CXCL12與CXCR4具有相當(dāng)高的親和力,兩者特異結(jié)合后形成的CXCL12-CXCR4軸是其生物學(xué)功能的分子學(xué)基礎(chǔ),與細(xì)胞間信息傳遞、細(xì)胞侵襲等有著密切的關(guān)系。最近研究顯示[11-12],CXCL12-CXCR4軸生物學(xué)功能有以下幾個(gè)方面:①調(diào)節(jié)干細(xì)胞的遷移與歸巢;②影響病變組織血管形成;③介導(dǎo)免疫與炎性反應(yīng);④HIV感染;⑤參與胚胎發(fā)育過程;⑥惡性腫瘤的浸潤轉(zhuǎn)移。

    2.3 CXCL12-CXCR4軸與EMs

    近年來,隨著干細(xì)胞研究的深入,EMs干細(xì)胞發(fā)病機(jī)制成為研究熱點(diǎn)。王姝等[13]認(rèn)為,在位子宮內(nèi)膜中干/祖細(xì)胞發(fā)生改變或異常脫落,逆流入盆腔,受局部微環(huán)境的影響進(jìn)入增殖、分化程序最終發(fā)展成EMs病灶。此外,有研究證實(shí),除子宮內(nèi)干/祖細(xì)胞外,可能還有子宮外干/祖細(xì)胞共同參與EMs的形成與發(fā)展[14]。在EMs小鼠模型中,人子宮內(nèi)膜干細(xì)胞可導(dǎo)致異位子宮內(nèi)膜的生長[15]。眾所周知,病灶的形成需要“種子”細(xì)胞遷移至異位病灶,在異位存活、增殖及分化。但干細(xì)胞是如何出現(xiàn)在子宮腔或?qū)m腔以外并形成病灶?目前研究中干細(xì)胞動(dòng)員到各個(gè)部位的分子機(jī)制比較復(fù)雜[16],當(dāng)然影響其動(dòng)員的細(xì)胞因子也比較多[17],其中研究最多的細(xì)胞因子是CXCL12,尤其在EMs。例如CXCL12和CXCR4與干細(xì)胞的增殖、動(dòng)員、歸巢以及EMs病灶的新生血管形成有關(guān)。Hufnagel等[6]發(fā)現(xiàn),CXCR4通常表達(dá)于干細(xì)胞表面,而CXCL12在許多組織中表達(dá),如子宮內(nèi)膜組織,且CXCL12可指導(dǎo)干細(xì)胞的遷移。另外,Moridi等[18]發(fā)現(xiàn),EMs病灶中CXCL12及其配體CXCR4的表達(dá)明顯增加,且其對骨髓干細(xì)胞的趨化活性也是增加的。Wang等[19]研究發(fā)現(xiàn),異常表達(dá)CXCL12和CXCR4相互作用可促進(jìn)骨髓干細(xì)胞遷移至子宮內(nèi)膜,此外用AMD3100(CXCR4拮抗劑)處理,結(jié)果顯示,CXCL12對干細(xì)胞的遷移作用明顯減弱。2016年Li等[20]通過抑制CXCL12-CXCR4的相互作用,顯著降低了異位子宮內(nèi)膜細(xì)胞的遷移作用,與之前研究相似,提示CXCL12-CXCR4與子宮內(nèi)膜細(xì)胞到達(dá)異位病灶有關(guān),為異位病灶的形成奠定了基礎(chǔ)。

    Mei等[21]研究發(fā)現(xiàn),CXCL12-CXCR4表達(dá)上調(diào)可促進(jìn)子宮內(nèi)膜細(xì)胞的存活。Ruiz等[22]發(fā)現(xiàn),EMs中藥物抑制CXCL12-CXCR4的相互作用,可對子宮內(nèi)膜細(xì)胞增殖、遷移和侵襲產(chǎn)生相反的作用,從而從側(cè)面反映了CXCL12-CXCR4對子宮內(nèi)膜細(xì)胞存活、增殖、遷移和侵襲均有一定的作用。

    當(dāng)然,趨化因子CXCL12不僅趨化干細(xì)胞到子宮內(nèi)膜,而且與細(xì)胞的分化密不可分。Sahin Ersoy等[5]發(fā)現(xiàn),CXCL12-CXCR4可促進(jìn)干細(xì)胞的聚集,從而促進(jìn)損傷子宮的修復(fù)。Li等[23]研究發(fā)現(xiàn),EMs來源的表達(dá)CXCR4和干細(xì)胞標(biāo)記的細(xì)胞出現(xiàn)在小鼠的腹壁和血管周圍,從而導(dǎo)致EMs和血管的形成。在體外實(shí)驗(yàn)中這種細(xì)胞具備多能性,可分化成脂肪、軟骨和骨骼等。因此CXCL12-CXCR4可能與干細(xì)胞的分化有關(guān),具體機(jī)制仍需研究。

    血管生成是病灶形成的一個(gè)標(biāo)志性階段,它為病灶的生長、侵襲和遷移提供物質(zhì)基礎(chǔ),因此血管生成增多與EMs的形成和反復(fù)復(fù)發(fā)有關(guān)[24]。Virani等[25]曾在小鼠模型上研究發(fā)現(xiàn),異位內(nèi)膜的典型組織學(xué)特征是大量血管,并且異位內(nèi)膜中,CD34陽性細(xì)胞也是明顯增多,此外在實(shí)驗(yàn)中補(bǔ)充CXCL12會(huì)有更多的內(nèi)皮祖細(xì)胞遷移,但補(bǔ)充AMD3100(CXCR4拮抗劑),內(nèi)皮祖細(xì)胞的遷移明顯下降。同時(shí)通過對EMs微血管密度分析發(fā)現(xiàn),CXCL12抑制性抗體處理后的微血管形成明顯減少。EMs中內(nèi)皮祖細(xì)胞在一定條件下可分化為血管[26],因此,CXCL12-CXCR4可通過誘導(dǎo)內(nèi)皮祖細(xì)胞的遷移,促進(jìn)病灶血管的形成,支持EMs病灶的形成和發(fā)展。

    總之,CXCL12-CXCR4可促進(jìn)子宮內(nèi)膜細(xì)胞遷移至異位病灶,促進(jìn)其存活、增殖、侵襲和誘導(dǎo)血管形成,在EMs的病因與發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮重大作用,但其具體機(jī)制還有待闡明。

    3 CXCL12-CXCR7軸與EMs

    3.1 CXCR7的分子結(jié)構(gòu)

    CXCR7是最近發(fā)現(xiàn)的CXCL12新受體,由362個(gè)氨基酸序列組成的G蛋白偶聯(lián)的7次跨膜蛋白受體,CXCR7結(jié)構(gòu)與CXC趨化因子受體(CXCR)亞家族的結(jié)構(gòu)相似,其編碼基因與CXCR均位于人類2q37,在氨基酸序列上與CXCR4有31%的同源性,并與CXCL12具有很高的親和性,兩者結(jié)合后可產(chǎn)生信號傳導(dǎo)級聯(lián)反應(yīng)[10]。

    3.2 CXCR7的生物學(xué)功能

    CXCR7能在多種正常組織中表達(dá),如心臟、大腦、脾臟、腎臟等,其與CXCL12結(jié)合能參與調(diào)控多種正常的生理過程,包括干細(xì)胞歸巢、胚胎發(fā)育、血管形成和趨化活動(dòng)等。除正常生理功能外,CXCR7在許多惡性腫瘤組織也會(huì)有不同程度的表達(dá),如乳腺癌、肺癌、骨髓癌及宮頸癌等,并且參與多種病理過程的調(diào)控,包括炎癥、腫瘤的發(fā)生發(fā)展以及自身免疫性疾病等??傊?,CXCR7在某些疾病的生理和病理狀態(tài)下都發(fā)揮著重要作用。

    3.3 CXCL12-CXCR7軸與EMs

    CXCR7作為CXCL12的第二受體,其生物學(xué)作用取決于組織和器官的表達(dá)水平及其誘導(dǎo)信號的反應(yīng)能力,從而發(fā)揮不同的作用。研究顯示[27],子宮內(nèi)膜中存在CXCR7的表達(dá),但CXCL12-CXCR7軸與EMs的關(guān)系還不明確,其主要在腫瘤方面研究比較多,參與腫瘤細(xì)胞的增殖、黏附、侵襲和轉(zhuǎn)移等。在胃癌中發(fā)現(xiàn),CXCR7與CXCL12結(jié)合可通過MAPK信號通路促進(jìn)胃癌細(xì)胞的增殖,從而促進(jìn)胃癌的生長,而敲除CXCR7產(chǎn)生相反的作用[8,28]。王靜雯等[29]發(fā)現(xiàn),沉默CXCR7的表達(dá)顯著抑制宮頸HeLa細(xì)胞的侵襲和遷移,對腫瘤的轉(zhuǎn)移有重要作用。腫瘤的發(fā)生、發(fā)展需要血液供應(yīng)提供營養(yǎng)。研究發(fā)現(xiàn)[30],在體內(nèi)或體外實(shí)驗(yàn),CXCR7可促進(jìn)乳腺癌轉(zhuǎn)移和血管形成??傊?,CXCL12-CXCR7軸對腫瘤細(xì)胞的生物學(xué)行為的影響,與CXCL12-CXCR4軸對細(xì)胞的作用有許多相似之處,因此CXCL12-CXCR7軸也可能通過調(diào)節(jié)細(xì)胞的生物學(xué)行為與EMs的發(fā)病機(jī)制相關(guān)。

    腫瘤細(xì)胞具有持續(xù)分裂和增殖的特性,類似于干細(xì)胞,CXCR7對腫瘤細(xì)胞有不同的調(diào)節(jié)作用,那么CXCR7對干細(xì)胞有哪些生理性作用仍需研究。最近研究EMs的發(fā)病機(jī)制與干細(xì)胞密切相關(guān)。CXCR4可影響干細(xì)胞增殖、侵襲、遷移和血管形成,CXCR4、CXCR7均是CXCL12受體,啟動(dòng)下游的調(diào)節(jié)有很多相似之處,那么CXCR7是否對干細(xì)胞有類似的作用?研究發(fā)現(xiàn),CXCL12-CXCR7結(jié)合也可以調(diào)節(jié)干細(xì)胞的活動(dòng),尤其內(nèi)皮祖細(xì)胞。曾有研究顯示,高表達(dá)的CXCR7可促進(jìn)小鼠胚胎干細(xì)胞的增殖和遷移[31]。Melo等[32]進(jìn)一步研究CXCR7可促進(jìn)人造血細(xì)胞的遷移和歸巢。CXCR7高表達(dá)也可促進(jìn)人間充質(zhì)干細(xì)胞的增殖和遷移[33]。在血管形成方面,CXCL12可通過激活CXCR7促進(jìn)人臍靜脈血管內(nèi)皮細(xì)胞的血管形成作用[34]。而CXCR7過表達(dá)可促進(jìn)內(nèi)皮祖細(xì)胞的血管形成能力[35]。與早先研究一致,Yan等[36]研究進(jìn)一步驗(yàn)證了CXCR7可調(diào)節(jié)內(nèi)皮祖細(xì)胞的存活和血管形成等??傊?,CXCR7可促進(jìn)干細(xì)胞的增殖、遷移、侵襲及血管的形成。

    EMs的形成與干細(xì)胞密切相關(guān),CXCR7可促進(jìn)不同干細(xì)胞的增殖、遷移、侵襲以及血管形成。因此CXCR7可通過調(diào)節(jié)干細(xì)胞影響EMs的形成。目前CXCR7對子宮內(nèi)膜干細(xì)胞的作用研究尚少,但最近研究發(fā)現(xiàn),EMs中CXCR7是過表達(dá)的[37],但是否與CXCR4的作用相似,仍未可知。但是,基于目前研究,CXCL12-CXCR4軸與CXCL12-CXCR7軸在干細(xì)胞的增殖、侵襲、遷移和血管形成有一定的相關(guān)性,但具體的CXCR7與EMs有何關(guān)系,尚待進(jìn)一步研究。

    4 展望

    雖然CXCL12-CXCR7的生物學(xué)作用在腫瘤疾病方面有了諸多研究,但EMs中有關(guān)CXCL12-CXCR7的相關(guān)報(bào)道很少,在EMs中CXCR7如何作用?其與CXCL12-CXCR4軸有什么區(qū)別和聯(lián)系?上述問題仍需進(jìn)一步探討。既往研究CXCL12-CXCR4、CXCL12-CXCR7與EMs發(fā)病相關(guān),過表達(dá)CXCR4、CXCR7可增加EMs干細(xì)胞的侵襲、增殖、遷移及血管形成能力,參與EMs的發(fā)生、發(fā)展。鑒于高復(fù)發(fā)率是EMs的重要特點(diǎn)和亟待解決的臨床問題,干細(xì)胞的存在可能是其反復(fù)復(fù)發(fā)的根源,這一研究將對于充實(shí)EMs干細(xì)胞發(fā)病學(xué)說、尋找有效靶點(diǎn)減少EMs復(fù)發(fā)、提高EMs臨床治療效果具有重要意義。

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    (收稿日期:2019-05-10? 本文編輯:李亞聰)

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