CXCR7與腫瘤發(fā)生發(fā)展的關系

袁建暉 胡小青

【摘要】 趨化因子受體CXCR7（chemokine receptor 7）存在于多種惡性腫瘤中， 通過與趨化因子CXCR4（chemokine receptor 4）相互作用、招募β-actin及內化趨化因子配體CXCL12（chemokine CXC motif ligand 12）引起下游信號通路的信號激活和傳導， 進而在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起作用， 包括促進腫瘤增生、抑制凋亡、促進細胞的遷移、侵襲及粘附及促進腫瘤相關血管的形成。近年來， CXCR7在腫瘤靶位治療中的作用也被證實。本文就CXCR7與各種腫瘤發(fā)生發(fā)展間的關系作一綜述。

【關鍵詞】 趨化因子受體;惡性腫瘤;靶向治療

DOI：10.14163/j.cnki.11-5547/r.2020.07.084

目前， 惡性腫瘤已經(jīng)成為嚴重威脅人類生命健康的一種常見病、多發(fā)病， 且發(fā)病率呈逐年遞增的趨勢。腫瘤發(fā)生發(fā)展中的分子機制為治療惡性腫瘤提供了思路， 但是背后的分子機制有待進一步深入研究。CXCR7在人類大多數(shù)常見腫瘤， 如肺癌、乳腺癌、宮頸癌、食管癌、腎癌和橫紋肌肉瘤中均有中高度表達， 并已成為當前研究的熱點。

1 CXCR7基本結構

G蛋白耦聯(lián)蛋白受體（GPCR）是最大的一類細胞表面受體， 約占人類基因組的3%。之前CXCR4被認為是CXCL12的唯一受體， 而最近有研究發(fā)現(xiàn)， 在敲除CXCR4基因13 d后， 在小鼠胎肝上仍可發(fā)現(xiàn)有某種基因可以與CXCL12結合， 通過進一步研究發(fā)現(xiàn)該種因子是此前早被發(fā)現(xiàn)的被認為是孤兒受體， 而分子克隆技術研究發(fā)現(xiàn)其有與趨化因子受體相似的功能結構從而將該因子重新命名為CXCR7[1]。7次跨膜G蛋白耦聯(lián)受體（GPCR）CXCR7起初被認為是該家族的惰性成員， 僅僅是結構相似， 但并沒有生物學效應， 最初是從狗的甲狀腺cDNA文庫中分離出來。而在蛋白質分子結構上， CXCR7與CXCR4在氨基酸序列中表現(xiàn)出強烈的同源性， 與CXCR4功能類似， 其在人免疫缺陷病毒（HIV）的發(fā)展過程中起到復合受體的作用。CXCR7是新發(fā)現(xiàn)的一種趨化因子受體， 在多種組織系統(tǒng)中高表達， 如心臟、脾臟、肺， 同樣對神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育起著積極作用， 但是CXCR7同時也表達在惡性腫瘤細胞中， 并且其表達量呈顯著增加[4]。與其他趨化因子受體一樣CXCR7同樣隸屬于G蛋白耦聯(lián)受體超家族， 其蛋白分子是由362個氨基酸組成， 高度保守CXCR7核酸分子基因定位于染色體2q37.3， 在哺乳動物中其DNA序列高度保守[2]。CXCR7僅編碼兩個外顯子， 雖然其他的外顯子的存在及對5'和3'端剪接被設想過[3]。CXCR7的編碼翻譯區(qū)出現(xiàn)在最后一個外顯子中[7]。上游外顯子或編碼5'非翻譯區(qū)（5'UTRs）外顯子是負責剪接變異體中CXCR7 mRNA的。對于前兩個外顯子（未翻譯和翻譯）的5'端具有特征特性的啟動子序列， 即CpG島和TATA盒。

2 信號通路

CXCR7可以作為一種清道夫來清除和抑制CXCL12的表達， 從而產(chǎn)生不同的CXCL12的濃度梯度， 引起由CXCR4介導的不同的信號通路[4]。關于CXCR7在信號通路中的作用機制有如下研究結論。

2. 1 趨化因子通過CXCR7的清除作用可以建立CXCL12的濃度梯度并且維持CXCR4信號通路的反應性和對這些濃度趨化作用的應答[5]。有研究稱， 在斑馬魚的生長過程中， 體細胞CXCR7的表達對于原始干細胞適當?shù)挠蟹较虻倪w移發(fā)揮了重要作用[6]。CXCR7的表達及CXCR4+的干細胞無規(guī)律的遷移， 是因為沒有合適的CXCL12的濃度梯度。說明CXCR7+的細胞可以控制長期暴露于CXCL12的CXCR4+腫瘤細胞的增生和轉移。另外， 經(jīng)過精密計算的模型發(fā)現(xiàn)趨化作用依賴于 CXCL12， CXCR4+細胞和 CXCR7+產(chǎn)生的距離和相對位置。在乳腺癌細胞的研究中， CXCR7建立了CXCL12濃度梯度增加了CXCR4+乳腺癌細胞的侵襲能力和向血管內滲的能力[7]。

2. 2 CXCR7可以作為CXCR4的聯(lián)合受體， 以此來增強CXCL12介導的G蛋白信號通路。這兩種趨化因子受體形成異源二聚體， 在轉染的細胞中共同的高表達， 從而發(fā)現(xiàn)CXCR7與配體結合后與CXCR4產(chǎn)生相互作用， 介導了更強的CXCR4促進的細胞內信號通路的傳導經(jīng)典的G蛋白耦通路包括MAPK p42/44-ELK-1軸， PI3K-AKT-NF-κB軸、PI3K-Akt-mTOR軸、JNK/AP-1途徑和p38 MAPK等通路[8]， 這些信號通路的激活在惡性腫瘤轉移、侵襲、粘附、成血管作用及促進腫瘤相關因子如血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor， VEGF）、基質金屬蛋白酶（matrix metallopmeinases， MMPs）、白細胞介素-8（interleukin-8， IL-8）分泌方面發(fā)揮了重要的作用。有報道稱在胃癌SGC7901細胞株中， 通過 MAPK信號通路促進VEGF因子的高表達， 并進一步介導了腫瘤細胞的成血管作用， 增強了胃癌細胞的成纖維、侵襲及遠處轉移能力[9]。

2. 3 CXCR7可以與不依賴G蛋白的β-抑制蛋白來引起CXCR7內吞作用， 從而引起進一步的細胞內信號通路的傳導。有關于CXCR7攝取CXCL12的研究發(fā)現(xiàn)， CXCR7依賴的攝取趨化因子能力在網(wǎng)格蛋白-介導的內化被抑制后降低[10]。在細胞中， 即使在趨化因子配體缺失的情況下， CXCR7也會持續(xù)性的內化并向細胞膜循環(huán)， 而這一過程是由β-抑制蛋白所介導的。有研究認為， 在HEK293細胞中CXCL12在與誘騙受體CXCR7結合后并不能導致經(jīng)典的G蛋白介導信號通路激活但是可以通過與β-抑制蛋白相互作用而引起下游MAP激酶的激活。CXCL12作用30 min時， 在細胞質內會形成CXCR7、β-抑制蛋白、pERK的復合體， 這些信號途徑都會引起配體-受體結合后出現(xiàn)的細胞遷移[4]。

3 CXCR7與腫瘤

3. 1 CXCR7 促進腫瘤細胞侵襲和遷移 有研究提示[11]， 在CXCR7過表達的胰腺癌細胞株BxPC-3及Capan-1中， 其遷移和侵襲性較對照組明顯增強， 同時伴有哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）、4E結合蛋白1（4EBP1）和p70S6激酶（p70S6K）蛋白磷酸化水平的上升， 而當下調細胞株中CXCR7的表達時， 會出現(xiàn)相反的結果;同時以不同濃度的CXCL12處理胰腺癌細胞株時， 會出現(xiàn)CXCR7的表達隨其細胞的遷移和侵襲性增強而表達上調， 同時也會伴有mTOR、4EBP1和P70S6K蛋白磷酸化水平表達上調。CXCR7在多種癌癥組織中高表達， 國外一項關于膀胱癌的研究顯示[12]， 相對于正常的膀胱組織， CXCR7在癌組織中呈現(xiàn)出高表達， 并且隨著腫瘤分級的增高， CXCR7在組織中的表達量也隨之上升。質粒轉染實驗顯示， 在低表達CXCR7的膀胱癌細胞株中轉染CXCR7質粒， CXCR7的增殖及侵襲性明顯加強， 表明CXCR7可降低細胞的凋亡， 并且可促進細胞遷移能力。呂夢琴[13]通過免疫組化研究方法研究了CXCR7與卵巢癌間的關系， 其潛在作用機制可能是通過阻斷CXCL12誘導的ERK1/2磷酸化從而抑制癌細胞的侵襲和遷移能力。另有研究[14]

CXCR7在宮頸癌細胞SiHa細胞株中的作用中， 通過構建CXCR7特異性的siRNA干擾載體， 利用細胞劃痕實驗觀察SiHa細胞的遷移能力， 結果顯示劃痕72 h后沉默CXCR7表達組的細胞株的遷移距離明顯小于空白對照組。國內一項關于CXCR7在直腸癌SW116細胞株中的表達的研究提示， 通過沉默CXCR7的表達， 細胞的侵襲及遷移能力明顯減弱。進一步研究發(fā)現(xiàn)其作用機制是通過ERK、β-arrestin傳導途徑的抑制而導致[15， 16]。

3. 2 CXCR7 促進腫瘤細胞存活和生長 辛琪等[16]通過對不同胃癌細胞株的研究發(fā)現(xiàn)， 在胃癌細胞株SGC-7901中CXCR7的表達量最高， 并通過構建CXCR7的siRNA慢病毒表達載體， 轉染人胃癌細胞株SGC-7901和粘附實驗發(fā)現(xiàn)， 下調細胞株中CXCR7的表達， 胃癌細胞株與EMC的粘附作用明顯降低;用SGC-7901細胞皮下注射裸鼠構建模型， 注射CXCR7阻滯劑CCX711， 研究裸鼠瘤體重量及體積， 發(fā)現(xiàn)腫瘤的生長被嚴重抑制。復旦大學郭晶等[17]通過研究CXCR4和CXCR7在食管癌中的表達發(fā)現(xiàn)， 在人食管癌Eca109細胞株系中趨化因子CXCR7和CXCR4的表達均明顯上調;為進一步闡明CXCR4和CXCR7在食管癌中的作用機制， 使用慢病毒RNA干擾技術下調CXCR7和CXCR4的表達， 通過平板克隆實驗、流式技術實驗， 發(fā)現(xiàn)下調CXCR7和CXCR4的表達后， 細胞的增殖、克隆能力明顯下降， 但不影響細胞周期的分布和細胞的凋亡， 而進一步研究提示CXCR4和CXCR7可能是通過調控PI3K/Akt和RAS/RAF/MEK/ERK信號通路來發(fā)揮作用的。李迪諾等[18]對胃癌組織進行研究發(fā)現(xiàn)， 利用免疫組化方法發(fā)現(xiàn)相對于正常組織， 胃腺癌中CXCR7的呈現(xiàn)顯著的高表達， 同時發(fā)現(xiàn)CXCR7的表達與腫瘤組織形態(tài)、浸潤深度、轉移相關、腫瘤侵襲血管程度相關， 篩選出CXCR7能高表達的胃癌細胞株SGC7901， 利用基因沉默技術構建質粒， 通過四甲基偶氮唑藍染色法（MTT法）檢測細胞的增殖速度， 發(fā)現(xiàn)在CXCR7-shRNA-1載慢病毒載體的干擾下， 可以明顯抑制CXCR7基因表達， 減緩胃癌SGC7901細胞的增殖速度。在一項關于神經(jīng)膠質細胞瘤的研究中發(fā)現(xiàn)， CXCR7通過控制CXCR4蛋白在細胞中的表達發(fā)揮作用， 即CXCR7通過與CXCR4相互作用， 調節(jié)其下游信號傳導而促進神經(jīng)膠質細胞的增生[19]。利用基因靶向沉默技術， 敲除CXCR7在神經(jīng)膠質細胞瘤中的表達后， 明顯抑制了CXCL12/CXCR4介導的腫瘤細胞的跨內皮轉移， 同時腫瘤的增生明顯被抑制。

3. 3 CXCR7促進腫瘤的成血管作用 國內通過建立胃癌裸鼠原位移植瘤模型， 使用重組慢病毒載體CXCR7-shRNA對胃癌細胞SGC7901的腫瘤微血管生成的影響進行探討， 微血管密度（microvasculardensity， MVD）免疫組化結果顯示， 實驗組對MVD抑制效果明顯， 表明CXCR7-shRNA重組慢病毒載體可以對血管形成產(chǎn)生明顯的抑制效果， Western-Blots實驗顯示是通過抑制血管生成因子VEGF的上游因子IDl表達從而減小腫瘤組織的微血管密度[18]。Miao等[20]研究發(fā)現(xiàn)CXCR7在乳腺癌組織中呈現(xiàn)高表達， 明顯促進了細胞的增殖及轉移能力， 可使乳腺癌向肺部轉移;還發(fā)現(xiàn)CXCR7絕大部分乳腺癌血管中呈現(xiàn)高表達， 而正常血管不表達， 說明CXCR7參與了乳腺癌腫瘤血管的形成。辛琪等[21]采用免疫組化和免疫熒光雙染法檢測160例胃癌標本及30例正常胃組織中CXCR7的表達， 發(fā)現(xiàn)在間質纖維母細胞的CXCX7陽性表達率明顯高于對照組， 并且CXCR7在胃癌組織中血管內皮的陽性表達率高， 提示CXCR7在胃腺癌中具有促進新生瘤性血管發(fā)生的作用。有研究用MTT法測試不同濃度的CXCL12對小鼠骨髓源性EPCs細胞增殖產(chǎn)生的影響， 并通過封閉受體CXCR7和CXCR4后對其增殖產(chǎn)生的作用， 發(fā)現(xiàn)CXCL12能明顯促進EPCs介導的新生血管行生成和損傷內皮細胞再生的能力， 在用抗體封閉CXCR7受體后， 其增殖能力幾乎完全被阻斷， 而封閉CXCR4后， EPCs介導的細胞增殖及血管生成無明顯變化[22， 23]。

3. 4 CXCR7與遠處轉移 Miao等[20]采用沉默RNA表達技術方法證明在大鼠模型乳腺癌細胞4T1中發(fā)現(xiàn)， 高表達的趨化因子CXCR7可促進大鼠腫瘤細胞的增殖及遠處轉移， 特別是肺部轉移。國內使用Western blot以及流式細胞檢測的方法比較MDA-MB-231HM與MDA-MB-231中CXCR7的表達情況。結果顯示， CXCR在7MDA-MB-231HM細胞中表達量明顯高于MDA-MB-231， 提示CXCR7的高表達與乳腺癌細胞系肺高轉移潛能的獲有關。進一步利用Western blot對于乳腺癌組織CXCR7蛋白表達進行檢測， 得出同樣結論。CXCR7陰性患者組HER2陽性率為21.7%， 淋巴結轉移率為43.1%， 肺轉移發(fā)生率為5.2%;而在CXCR7陽性患者組HER2陽性率為45.5%， 淋巴結轉移率為68.7%， 肺轉移發(fā)生率為13.4%， 比較差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05）[23]。在橫紋肌肉瘤研究中， 有學者指出， CXCR7在具有高轉移性的腺泡狀橫紋肌肉瘤中高表達， 并且單獨用CXCR4的拮抗劑T140， AMD3100特異性抑制 CXCR4-CXCL12軸， 降低了CXCR4的表達及與CXCL12相互作用的性能[24]。但是不抑制CXCR7的表達， 因而不能完全抑制CXCL12所引起的遠處轉移能力。在CXCR7介導的橫紋肌肉瘤的遠處轉移是與組織中CXCR7的表達量相關。CXCR7可以上調或促進某些腫瘤相關因子如 MMP-2、MMP-3、MMP-9和MMP-14的表達， 而抑制抑癌基因如金屬蛋白酶組織抑制劑-1（tissue inhibitor matrix metallo proteinase-1， TIMP-1）和 金屬蛋白酶組織抑制劑-2 （tissue inhibitor matrix metallo proteinase-2， TIMP-2）的表達， 這些因子促進了細胞的增生及遠處轉移。

綜上所述， CXCR7可以作為有效的靶基因位點介導腫瘤的惡性行為， 通過靶向敲除該基因可以為治療惡性腫瘤提供新的治療思路。

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[收稿日期：2019-11-26]