CXC趨化因子配體14在炎癥性疾病中作用的研究進展

周華生,周宇,吳巍蕓

廣東醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院，廣東湛江 524001

趨化因子是能誘導(dǎo)細胞發(fā)生定向趨化的細胞因子的總稱，是一類結(jié)構(gòu)、功能相似，相對分子質(zhì)量為8～10 kD的小分子蛋白質(zhì)，在細胞遷移、免疫監(jiān)視、炎癥、腫瘤發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用[1]。趨化因子分子中含有4個保守的半胱氨酸，根據(jù)其半胱氨酸的序列位置將其分為CXC、CC、C和CX3C(C為半胱氨酸，X為任意氨基酸)四大類；再根據(jù)CXC家族趨化因子結(jié)構(gòu)功能區(qū)第一個半胱氨酸前是否有谷氨酸—亮氨酸—精氨酸(Glu-Leu-Arg)，即ELR結(jié)構(gòu)，將CXC趨化因子進一步分為ELR+CXC和ELR-CXC兩個亞族[2]。CXC趨化因子配體14(CXCL14)屬于ELR-CXC趨化因子中的一員。已有研究表明，CXCL14與乳腺癌、肺癌、口腔鱗狀細胞癌、胰腺癌、骨肉瘤等腫瘤性疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)[2]。還有研究發(fā)現(xiàn)，CXCL14在自身免疫性疾病、膿毒血癥相關(guān)的急性腎損傷(AKI)、缺血性腦卒中、急性肝損傷、感染性疾病等多種炎癥性疾病的發(fā)生發(fā)展有重要影響?，F(xiàn)對CXCL14在多種炎癥性疾病及炎癥相關(guān)性疾病發(fā)生發(fā)展中的作用進行綜述，以期為多種炎癥性疾病的臨床防治提供新的靶點和方法。

1 CXCL14的結(jié)構(gòu)及功能

CXCL14最早是在1999年由Hromas等在乳房和腎臟組織中發(fā)現(xiàn)，在皮膚、腎臟、胃腸道、脂肪等多種組織中組成性表達。人CXCL14基因(也稱為BRAK、BMAC或Mip-2γ)位于5q31.1染色體上，轉(zhuǎn)錄表達為具有99個氨基酸殘基的前體蛋白，然后再被加工成77個氨基酸的成熟蛋白[3]。CXCL14的主要氨基酸序列高度保守[4]，在哺乳動物和爬行動物中具有高度相似性，成熟的人CXCL14與鼠類CXCL14僅有兩個氨基酸不同。CXCL14可由B淋巴細胞、單核細胞、單核巨噬細胞(THP-1)、單核細胞衍生的未成熟的樹突狀細胞(iDCs)、成纖維細胞、內(nèi)皮細胞、角質(zhì)細胞等多種細胞分泌產(chǎn)生，并可聚集、激活THP-1細胞、iDCs、NK細胞等免疫細胞至炎癥部位，發(fā)揮殺死靶細胞、免疫監(jiān)視及免疫防御作用[2]。此外，CXCL14還具有調(diào)節(jié)血管生成、抗菌等作用[2]。

2 CXCL14的表達調(diào)控

2.1 CXCL14基因啟動子 啟動子區(qū)的高甲基化導(dǎo)致抑癌基因失活是腫瘤發(fā)生發(fā)展中常見的表觀遺傳學(xué)調(diào)控方式之一。在多種腫瘤(如結(jié)直腸癌、胃癌、肝癌和口腔癌)中，CXCL14基因啟動子的高甲基化與CXCL14的下調(diào)有關(guān)[5]。CXCL14基因上游兩個GC盒啟動子是控制CXCL14轉(zhuǎn)錄表達的關(guān)鍵；甲基化分析顯示，YCU-H891細胞(咽喉部鱗癌細胞)的CXCL14基因上游的第一個和第二個GC盒的甲基化水平分別為57%和56%，HSC-3細胞(人口腔鱗癌細胞)的CXCL14基因上游的第一個和第二個GC盒的甲基化水平則分別為4%和2%；使用去甲基化劑5氮脫氧胞苷(5-aza-dC)處理YCU-H891細胞和HSC-3細胞后，YCU-H891細胞CXCL14表達明顯增加，而HSC-3細胞的CXCL14表達基本不變[6]。提示CXCL14基因啟動子的甲基化抑制了CXCL14的表達。除了啟動子甲基化影響CXCL14表達，還有研究發(fā)現(xiàn)，在腦卒中情況下，腦缺氧誘導(dǎo)因子-1α可通過直接結(jié)合CXCL14啟動子，使CXCL14表達上調(diào)[7]。

2.2 MAPK、JAK/STAT信號通路 Lee等[8]發(fā)現(xiàn)，月桂基硫酸鈉(SLS)誘導(dǎo)處理后，正常人角質(zhì)形成細胞的CXCL14表達下調(diào)，ERK抑制劑PD98059和JAK3抑制劑WHI-P131分別通過抑制SLS引起的MAPK/ERK及JAK3/STAT6信號通路活化，減少CXCL14的下調(diào)，提示CXCL14的表達可能受MAPK/ERK和JAK3/STAT6通路的調(diào)節(jié)。Ozawa等[9]研究發(fā)現(xiàn)，表皮生長因子(EGF)可顯著抑制HSC-3細胞CXCL14的表達。Kondo等[6]進一步通過細胞實驗證實，應(yīng)用PD98059或FR180204(ERK抑制劑)處理HSC-3細胞可明顯增加細胞中CXCL14 mRNA表達，表明EGF對CXCL14表達的影響是通過調(diào)節(jié)MAPK/ERK通路實現(xiàn)的。另外，紫外線輻射或無血清培養(yǎng)口腔鱗狀細胞癌細胞，可刺激p38MAPK磷酸化，激活p38MAPK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，使CXCL14表達增加，從而導(dǎo)致癌細胞活力下降[10]，同樣提示CXCL14的表達受MAPK信號通路調(diào)節(jié)。

2.3 CXCL14及其受體結(jié)合反應(yīng) 趨化因子在細胞中的作用主要通過與相應(yīng)受體結(jié)合完成。一種趨化因子可結(jié)合多種趨化因子受體,一種趨化因子受體也能與多種趨化因子相結(jié)合[1]。CXCL14作用的受體目前尚未明確[11]，其作用機制亦尚未完全明確。有研究發(fā)現(xiàn)，CXCL14可通過調(diào)節(jié)其他趨化因子受體，如CXC趨化因子配體受體4(CXCR4)發(fā)揮作用。CXCR4屬于趨化因子CXC亞家族，CXCL12能與CXCR4特異性結(jié)合，啟動下游信號通路形成CXCL12/CXCR4生物軸，在介導(dǎo)免疫及炎癥反應(yīng)、誘導(dǎo)血管生成、腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移等多種病理生理過程中發(fā)揮作用[12]。Collins等[12]發(fā)現(xiàn)，將CXCL12與CXCL14聯(lián)合作用于表達CXCR4的細胞系時，對細胞產(chǎn)生的趨化作用大于單純使用CXCL12所產(chǎn)生的最大趨化作用；CXCL14不能激活CXCR4，但CXCL14可以與CXCR4高親和力結(jié)合，并能誘導(dǎo)細胞表面CXCR4發(fā)生重新分布，因此認為CXCL14可能通過對CXCR4的正向變構(gòu)調(diào)節(jié)，使CXCL12更容易與CXCR4結(jié)合并啟動下游信號通路，與CXCL12在炎癥中發(fā)揮協(xié)同作用。但也有報道稱CXCL14通過結(jié)合CXCR4，競爭性抑制CXCL12/CXCR4生物軸[13]。還有研究認為，CXCR4是CXCL14作用的受體，可以直接結(jié)合CXCL14并在細胞中發(fā)生相應(yīng)的作用。Alexander等[14]通過免疫沉淀和共聚焦顯微鏡驗證，發(fā)現(xiàn)CXCL14能直接與CXCR4結(jié)合，介導(dǎo)血小板遷移及血小板血栓形成的病理生理過程。CXCL14與CXCL12/CXCR4軸的相互作用仍未明確，而且各種說法不一，需要更多研究進行驗證。

3 CXCL14在多種炎癥性疾病中的作用

3.1 CXCL14在免疫介導(dǎo)的炎癥性疾病中的作用 CXCL14在多種免疫介導(dǎo)的炎癥性疾病中發(fā)揮作用，如類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎(RA)、特發(fā)性肺纖維化(IPF)、系統(tǒng)性紅斑狼瘡(SLE)、潰瘍性結(jié)腸炎等。RA是一種確切發(fā)病機制不明的自身免疫性疾病，主要臨床表現(xiàn)為滑膜炎、軟骨損傷和對稱性關(guān)節(jié)損傷。RA多發(fā)于手足等小關(guān)節(jié)，也會影響到關(guān)節(jié)以外的其他系統(tǒng)，甚至導(dǎo)致關(guān)節(jié)畸形和功能喪失。在膠原誘導(dǎo)性關(guān)節(jié)炎小鼠模型中，關(guān)節(jié)中CXCL14表達上調(diào)；過表達CXCL14的轉(zhuǎn)基因小鼠與野生型小鼠相比，關(guān)節(jié)炎更嚴重，主要表現(xiàn)為周圍引流的淋巴結(jié)明顯增大，活化T細胞的數(shù)量增加、血清自身抗體IgG2a水平明顯升高[15]，提示CXCL14參與了自身免疫引起的風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎炎癥并起促炎作用。IPF是一種慢性、進行性、纖維化性間質(zhì)性肺疾病。IPF病因不明，發(fā)病機制亦未完全闡明，目前考慮與免疫炎癥損傷有關(guān)。Li等[16]發(fā)現(xiàn)IPF患者血清CXCL14升高；在脂多糖(LPS)誘導(dǎo)小鼠L929成纖維細胞的IPF模型中發(fā)現(xiàn)，用siRNA敲低CXCL14后，細胞增殖抑制，基質(zhì)金屬蛋白酶2(MMP2)和基質(zhì)金屬蛋白酶9(MMP9)水平降低，羥脯氨酸、膠原蛋白Ⅰ/Ⅲ以及結(jié)締組織生長因子(CTGF)等評估細胞外基質(zhì)含量的指標下降；同時發(fā)現(xiàn)蛋白磷酸酶1A(PPM1A)參與了拮抗L929成纖維細胞的纖維化過程，敲低CXCL14可上調(diào)PPM1A水平，從而發(fā)揮抗纖維化的作用。由上可見，CXCL14在IPF中起促進肺纖維化進展的作用，并可能為IPF靶向治療提供一個新方向。SLE是一種累及多臟器的自身免疫性炎癥性結(jié)締組織病。Wang等[17]報道指出，SLE患者較正常人的外周血單個核細胞(PBMC)中的CXCL14表達明顯下調(diào)；CXCL14表達水平與SSB抗體、蛋白尿及血小板計數(shù)相關(guān)，提示PBMC中低表達的CXCL14可能與SLE發(fā)生發(fā)展相關(guān)。Boshagh等[18]在乙酸誘發(fā)的Wistar大鼠結(jié)腸炎模型中檢測發(fā)現(xiàn)，CXCL14在腸道炎癥組織表達顯著下調(diào)，但缺少進一步實驗證明CXCL14與腸道炎癥的關(guān)系。

3.2 CXCL14在膿毒癥相關(guān)的AKI中的作用 膿毒癥是感染引起的全身炎癥反應(yīng)綜合征。膿毒癥和感染性休克是危重患者AKI最常見的原因，約占重癥監(jiān)護病房AKI病例的50%以上[19]。Lv等[20]發(fā)現(xiàn)CXCL14在膿毒癥相關(guān)的AKI中發(fā)揮了抑炎作用。盲腸結(jié)扎穿孔建立小鼠膿毒癥AKI模型，通過轉(zhuǎn)基因過表達CXCL14小鼠與野生型小鼠對比，結(jié)果顯示CXCL14表達與AKI標志物(包括血肌酐和中性粒細胞明膠酶相關(guān)脂質(zhì)運載蛋白)呈負相關(guān)，CXCL14過表達降低了炎癥因子(TNF-α、IL-6和IL-1β)的產(chǎn)生和性粒細胞明膠酶相關(guān)脂質(zhì)運載蛋白的表達，并降低了血清肌酐水平，而且抑制M1巨噬細胞極化，增加M2巨噬細胞極化，因此CXCL14過表達通過下調(diào)巨噬細胞衍生的細胞因子(TNF-α、IL-6和IL-1β)的產(chǎn)生，降低AKI標志物水平，從而在膿毒癥相關(guān)的AKI中發(fā)揮抗炎作用。

3.3 CXCL14在缺血性腦卒中中的作用 在缺血性腦卒中小鼠模型中，缺氧誘導(dǎo)因子-1α通過直接結(jié)合CXCL14基因啟動子，使缺血缺氧的腦組織中CXCL14表達上調(diào)；CXCL14上調(diào)促進了iDCs及調(diào)節(jié)性T細胞向缺血組織的黏附和遷移，從而發(fā)揮神經(jīng)保護作用，減少腦缺血面積，這提示CXCL14參與了中風(fēng)誘發(fā)的炎癥反應(yīng)并發(fā)揮抗炎作用[9]。

3.4 CXCL14在急性肝損傷中的作用 Li等[21]發(fā)現(xiàn)，CXCL14參與急性肝損傷的病理生理過程并在其中扮演促炎角色。在四氯化碳(CCl4)誘導(dǎo)的小鼠急性肝損傷模型中，過表達CXCL14加重CCl4誘導(dǎo)的肝損傷，表現(xiàn)為肝細胞嗜酸性改變和壞死增加，肝細胞脂肪沉積增多，肝細胞增殖受到抑制；相反，使用抗體中和內(nèi)源性CXCL14可減輕CCl4誘導(dǎo)肝損傷，主要表現(xiàn)為肝壞死面積明顯減少，肝脂肪沉積明顯減少，血清丙二醛測定提示脂質(zhì)過氧化程度明顯降低，小鼠存活率提高；同時發(fā)現(xiàn)在CCl4小鼠模型中，最早在注射CCl4后6 h可觀察到CXCL14表達上調(diào)，且CXCL14上調(diào)的程度與CCl4呈劑量依賴性。CXCL14也與人體的急性肝損傷相關(guān)。Chalin等[22]檢測了健康捐獻者(n=36)和自身免疫性肝病、中毒性肝病、急性病毒性肝炎、血管相關(guān)性等多種病因引起的急性肝損傷患者(n=163)血清CXCL14水平，發(fā)現(xiàn)CXCL14在急性病毒感染和血管相關(guān)性病因引起的急性肝損傷患者中明顯上調(diào)。

3.5 CXCL14在感染性疾病炎癥過程中的作用 抗菌肽是一類具有廣譜抗菌性的宿主防御多肽，具有廣譜抗菌、抗病毒、抗真菌等活性。Maerki等[23]通過體外抗菌實驗證實，CXCL14為廣譜抗菌肽，并發(fā)現(xiàn)CXCL14對革蘭陽性菌、革蘭陰性菌及白色念珠菌均具有抗菌活性。其發(fā)揮抗菌作用的機制可能是CXCL14富含正電荷，可通過與正負電荷之間的靜電引力結(jié)合到帶負電荷的細菌細胞上；其C末端的α螺旋憑借疏水作用與磷脂結(jié)合，插入細胞質(zhì)膜，使細菌細胞膜結(jié)構(gòu)破壞[24]。慢性牙周炎是一種慢性感染性疾病，牙齦卟啉單胞菌在慢性牙周炎的發(fā)生發(fā)展起到關(guān)鍵作用。Aw等[25]發(fā)現(xiàn)牙齦卟啉單胞菌能刺激CXCL14表達上調(diào)，可能有助于促進口腔微生態(tài)失調(diào)和慢性牙周炎的發(fā)展。除此之外，目前研究發(fā)現(xiàn)，CXCL14對肺部感染的肺炎鏈球菌、銅綠假單胞菌[26]、皮膚感染的革蘭陽性菌、革蘭陰性腸桿菌以及白色念珠菌[23]均具有較強的抗菌作用。

3.6 CXCL14在炎癥轉(zhuǎn)化演進為腫瘤中的作用 炎癥是機體對組織損傷的一種生理性保護過程，近年研究顯示，它在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展及演進中起重要作用。許多慢性炎癥會顯著增加罹患某些類型癌癥的風(fēng)險；約20%的癌癥是由慢性炎癥或炎癥狀態(tài)引起的[27]。原發(fā)性肝癌(HCC)是常見的惡性腫瘤，嚴重威脅人民群眾的生命和健康。在我國由乙型肝炎病毒(HBV)和丙型肝炎病毒(HCV)感染導(dǎo)致的肝癌占所有肝癌病例的90%[28]。在日本人群中，Kato等[29]發(fā)現(xiàn)CXCL14內(nèi)含子基因rs2237062多態(tài)性與慢性丙型肝炎患者進展為HCC的易感性相關(guān)。rs2237062有3種基因型，分別為CC、GC和GG。Gu等[30]發(fā)現(xiàn)，在中國人群中，分層分析顯示晚期(TNM Ⅱ～Ⅳ期)HBV相關(guān)性肝癌患者C等位基因頻率明顯高于早期(TNM Ⅰ期)患者，C/C和C/G基因型患者對晚期肝癌的易感性高于G/G基因型患者，提示rs2237062基因多態(tài)性可能與HBV相關(guān)性肝癌的發(fā)生發(fā)展有關(guān)。rs2237062多態(tài)性除了與肝癌的發(fā)生發(fā)展有關(guān)外，還與HBV感染相關(guān)。有研究[31]表明，CC基因型在中重度慢性HBV感染病例中較其他基因型更常見，也與血清膽紅素的升高有關(guān)。HCC組織中的CXCL14表達下調(diào)；過表達CXCL14可抑制肝癌細胞增殖和侵襲，誘導(dǎo)凋亡；穩(wěn)定轉(zhuǎn)染過表達CXCL14的HCC細胞在裸鼠皮下成瘤的瘤體體積及重量較對照組均減小，提示CXCL14在HCC中發(fā)揮抑癌作用；進一步研究和分析發(fā)現(xiàn)，CXCL14通過細胞凋亡途徑誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡，通過下調(diào)細胞周期蛋白和細胞周期蛋白依賴性激酶來調(diào)節(jié)細胞周期，從而抑制腫瘤細胞增殖。Lin等[31]通過對輕度慢性HBV感染者、中重度慢性HBV感染者以及無HBV患者的CXCL14檢測發(fā)現(xiàn)，無HBV患者CXCL14表達最高，輕度慢性HBV感染者次之，中重度慢性HBV感染者最低。提示CXCL14表達可能隨著慢性乙型病毒性肝炎的進展出現(xiàn)逐漸降低。CXCL14與HBV及HCV相關(guān)性肝炎及肝癌的發(fā)生發(fā)展存在密切關(guān)系，但目前相關(guān)研究仍較少，需要更多實驗探討CXCL14在慢性乙型病毒性肝炎及慢性丙型病毒性肝炎轉(zhuǎn)化演進為肝細胞癌中的機制。

綜上所述，CXCL14與多種炎癥性及炎癥相關(guān)性疾病的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)，在不同的疾病中發(fā)揮不同的作用。目前對于CXCL14在炎癥疾病中的作用機制尚未完全清楚。因此，有必要對其進行更深入的研究，這不僅有利于在基因分子水平上深化CXCL14在各種炎癥性疾病及炎癥相關(guān)性疾病作用及其機制中的認識，更有利于推進CXCL14在這些疾病治療中的應(yīng)用。