白細(xì)胞介素-8在前列腺癌發(fā)生發(fā)展中的作用

王 晟，熊性宇，楊 璐

1. 四川大學(xué)華西醫(yī)院泌尿外科（成都 610041）

2. 四川大學(xué)華西醫(yī)院泌尿外科研究所（成都 610041）

3. 四川大學(xué)華西臨床醫(yī)學(xué)院（成都 610041）

前列腺癌（prostate cancer, PCa）是男性最常見的惡性腫瘤之一。近年我國(guó)PCa的發(fā)病率呈逐年快速上升的趨勢(shì)，嚴(yán)重威脅著中老年男性健康。當(dāng)前PCa生物標(biāo)志物的研究尚不完善，多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)細(xì)胞因子白細(xì)胞介素-8（interleukin-8，IL-8）可能與PCa的發(fā)生發(fā)展有關(guān)[1-2]。IL-8是一種促炎癥的CXC族趨化因子，與促進(jìn)中性粒細(xì)胞趨化和脫顆粒有關(guān)。在腫瘤中，IL-8由炎性細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞分泌，它在不同類型、不同階段的PCa組織中呈現(xiàn)差異性表達(dá)。既往研究表明，IL-8在PCa的早期診斷、靶向治療以及預(yù)后預(yù)測(cè)中具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

1 IL-8在不同前列腺組織中的差異表達(dá)

目前，血清前列腺特異抗原（prostate specific antigen，PSA）的檢測(cè)尚不能滿足PCa早期診斷和遠(yuǎn)期預(yù)后預(yù)測(cè)等方面的臨床需求，而血清IL-8水平在這方面的潛在價(jià)值逐漸受到廣泛關(guān)注。國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究均證實(shí)IL-8的水平在PCa組織與正常組織、良性前列腺增生（benign prostatic hyperplasia，BPH）組織間存在差異，且去勢(shì)抵抗的腫瘤組織產(chǎn)生的IL-8水平顯著高于去勢(shì)敏感的腫瘤組織[3]。

現(xiàn)有研究表明，PCa Gleason評(píng)分和臨床分期越高，PCa組織中IL-8基因及蛋白的表達(dá)水平就越高[3]。Murphy等研究了IL-8及其受體CXCR1、CXCR2在PCa組織中的表達(dá)，該研究對(duì)40例PCa患者的前列腺活檢組織（包括正常組織和腫瘤組織）和10例去勢(shì)抵抗性PCa患者經(jīng)尿道前列腺電切術(shù)的標(biāo)本進(jìn)行了免疫組織化學(xué)檢測(cè)，結(jié)果表明IL-8在正常前列腺上皮的頂膜呈弱到中度的表達(dá)。但I(xiàn)L-8、CXCR1和CXCR2在Gleason評(píng)分3分和4分的癌細(xì)胞中呈非尖端表達(dá)，而在Gleason評(píng)分5分和去勢(shì)抵抗性PCa中呈環(huán)狀表達(dá)[4]。該結(jié)果與以往在PCa患者血清中檢測(cè)到的IL-8的表達(dá)升高相一致。同時(shí)，IL-8、CXCR1和CXCR2在癌細(xì)胞胞漿中的表達(dá)也逐漸增多，表明IL-8、CXCR1和CXCR2的表達(dá)與腫瘤細(xì)胞的分化程度呈正相關(guān)，這也與Liu等的觀點(diǎn)一致[5]。

2 IL-8促進(jìn)前列腺癌發(fā)生和發(fā)展的機(jī)制

在許多異種移植和原位移植的體內(nèi)模型中，IL-8的表達(dá)都被證實(shí)與腫瘤的血管生成、成瘤和轉(zhuǎn)移相關(guān)[4,6-7]。IL-8對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞具有促進(jìn)有絲分裂和趨化的作用，此趨化因子激活了細(xì)胞表面G蛋白偶聯(lián)受體（CXCR1和CXCR2）下游的多條細(xì)胞內(nèi)信號(hào)通路。IL-8和（或）其受體在癌細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、浸潤(rùn)的中性粒細(xì)胞和腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞中的表達(dá)增強(qiáng)，提示IL-8可能是腫瘤微環(huán)境中的一種重要調(diào)節(jié)因子。IL-8信號(hào)誘導(dǎo)激活了多條上游信號(hào)通路，這些信號(hào)通路可在轉(zhuǎn)錄、翻譯以及翻譯后等環(huán)節(jié)發(fā)揮相應(yīng)的調(diào)節(jié)作用，從而影響細(xì)胞的功能[8]。

由于效應(yīng)物和下游靶點(diǎn)的多樣性，IL-8信號(hào)通路可以促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞的血管生成反應(yīng)，促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞和癌細(xì)胞的增殖和存活，促進(jìn)癌細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和腫瘤部位浸潤(rùn)的中性粒細(xì)胞的遷移。最近有研究報(bào)道，IL-8信號(hào)被認(rèn)為與調(diào)節(jié)雄激素受體的轉(zhuǎn)錄活性有關(guān)[6]，為PCa細(xì)胞向去勢(shì)抵抗性增殖的轉(zhuǎn)變奠定了基礎(chǔ)。IL-8在PCa中發(fā)生和發(fā)展的機(jī)制見圖1。

圖1 IL-8促進(jìn)PCa發(fā)生、發(fā)展的機(jī)制Figure 1. Biological function and mechanism of IL-8 in prostate cancer

2.1 IL-8誘導(dǎo)前列腺癌血管生成

在PCa中，血管生成與疾病分期和腫瘤轉(zhuǎn)移有關(guān)。血管生成需要通過一系列相互關(guān)聯(lián)的步驟，包括內(nèi)皮細(xì)胞增殖、內(nèi)皮細(xì)胞在細(xì)胞外基質(zhì)刺激下的運(yùn)動(dòng)以及毛細(xì)血管分化，多種促生長(zhǎng)因子如血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子 -β（transforming growth factor-β，TGF-β）、淋巴毒素 -α（lymphotoxin-α，LTα）、血小板衍生生長(zhǎng)因子（platelet-derived growth factor，PDGF）、IL-8等蛋白質(zhì)和多肽均可誘導(dǎo)血管生成[5]。

Aalinkee等在低轉(zhuǎn)移潛能的LNCaP細(xì)胞中轉(zhuǎn)染和過表達(dá)基質(zhì)金屬蛋白酶-9（matrix metalloproteinase-9，MMP-9），并檢測(cè)其侵襲活性，結(jié)果顯示在LNCaP細(xì)胞中表達(dá)人MMP-9可使MMP-9活性增加3～5倍，腫瘤細(xì)胞侵襲力也相應(yīng)增加，反義消融MMP-9在DU-145和人前列腺癌細(xì)胞（human prostate cancer cells，PC-3細(xì)胞）中的表達(dá)可同時(shí)抑制促血管生成因子、VEGF和細(xì)胞間黏附分子-1（intercellular adhesion molecule-1，ICAM-1）的基因表達(dá)，使用具有MMP-9蛋白酶活性的選擇性化學(xué)抑制劑處理DU-145和PC-3細(xì)胞也可抑制它們的侵襲性[9]。該結(jié)果顯示PCa細(xì)胞的轉(zhuǎn)移潛能與促血管生成因子的表達(dá)有關(guān)，與Ma等的研究結(jié)論一致[10]。

Inoue等對(duì)裸鼠前列腺內(nèi)生長(zhǎng)的人PCa組織的IL-8表達(dá)是否可以調(diào)節(jié)腫瘤血管生成、生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移進(jìn)行了評(píng)估[11]。他們通過在基因?qū)用孢M(jìn)行了正反義的IL-8 cDNA轉(zhuǎn)染以及對(duì)照設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)在體外正義轉(zhuǎn)染的PC-3細(xì)胞過度表達(dá)IL-8特異性的mRNA和蛋白，導(dǎo)致MMP-9 mRNA和膠原酶活性上調(diào)，從而增加對(duì)基底膜的侵襲。反義轉(zhuǎn)染PC-3M-LN4細(xì)胞后，IL-8和MMP-9的表達(dá)、膠原酶活性和侵襲力均明顯低于對(duì)照組。原位移植后，正義轉(zhuǎn)染的PC-3細(xì)胞具有較高的致瘤和轉(zhuǎn)移性，與PC-3細(xì)胞或?qū)φ战M相比，其新生血管數(shù)和IL-8表達(dá)均顯著增加。反義轉(zhuǎn)染則顯著降低了IL-8和MMP-9的表達(dá)，減少了腫瘤誘導(dǎo)的新生血管，從而抑制腫瘤的成瘤和轉(zhuǎn)移[11]。

Araki等也通過IL-8 cDNA穩(wěn)定轉(zhuǎn)染LNCaP和LAPC-4細(xì)胞，篩選出IL-8分泌型（IL-8-S）轉(zhuǎn)染細(xì)胞[7]。研究發(fā)現(xiàn)相較于載體轉(zhuǎn)染的對(duì)照組細(xì)胞，IL-8-S轉(zhuǎn)染細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)能力、侵襲力、MMP-9和VEGF的產(chǎn)生都明顯增強(qiáng)[7]。LNCaP（IL-8-S）細(xì)胞生長(zhǎng)迅速，與載體轉(zhuǎn)染的腫瘤相比，微血管密度增加，腫瘤血管異常。綜上，IL-8或可通過誘導(dǎo)MMP-9的表達(dá)調(diào)節(jié)PCa的血管生成與PCa的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移。

2.2 IL-8通過STAT3/AKT/NF-κB通路促進(jìn)前列腺癌細(xì)胞增殖和抑制凋亡

IL-8的過度表達(dá)可見于不同類型的癌癥，包括口腔鱗癌、多發(fā)性骨髓瘤、肝癌、慢性淋巴細(xì)胞白血病、惡性黑色素瘤、結(jié)腸癌和胰腺癌等[12-15]。多項(xiàng)研究表明IL-8可促進(jìn)癌細(xì)胞增殖、遷移和侵襲[7,16]，并對(duì)其在促進(jìn)癌細(xì)胞逃避應(yīng)激、抑制凋亡方面的作用進(jìn)行了大量研究[17]。

Guo等研究了IL-8對(duì)PCa細(xì)胞株的影響，探究了其可能的作用機(jī)制，該研究提示IL-8可能促進(jìn)PCa細(xì)胞增殖，抑制細(xì)胞凋亡[1]。AKT通路是促進(jìn)人類癌細(xì)胞中NF-κB信號(hào)通路激活的主要級(jí)聯(lián)通路[18]。在不同的細(xì)胞中，磷酸化的AKT和NF-κB通過磷酸化Bad來(lái)阻止其與Bcl2的結(jié)合，從而起到抗凋亡因子的作用。NF-κB蛋白通常會(huì)由p65和p50形成同源/異源二聚體，在胞質(zhì)中因與抑制蛋白IkB結(jié)合形成了三聚體復(fù)合物而處于失活狀態(tài)。當(dāng)上游信號(hào)因子結(jié)合到細(xì)胞膜表面受體后，受體構(gòu)象改變并將信號(hào)傳遞給IkB激酶，進(jìn)而使IkB蛋白磷酸化并將其從三聚體中解離出來(lái)。隨后NF-κB二聚體暴露出核定位序列（NLS），迅速?gòu)募?xì)胞質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)，與核內(nèi)DNA上的特異序列相結(jié)合，促進(jìn)相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)IL-8軸通過上調(diào)磷酸化的AKT來(lái)誘導(dǎo)NF-κB的激活，進(jìn)而證實(shí)了IL-8激活了典型的NF-κB通路，增加了核P65的水平。該研究表明，IL-8通過激活STAT3、AKT和NF-κB的表達(dá)，促進(jìn)PCa細(xì)胞增殖，抑制細(xì)胞凋亡，有助于更好地理解PCa的轉(zhuǎn)移機(jī)制。

2.3 IL-8信號(hào)可誘導(dǎo)雄激素受體表達(dá)并促進(jìn)前列腺癌細(xì)胞向去勢(shì)抵抗轉(zhuǎn)化

雖然可通過降低雄激素水平和拮抗雄激素信號(hào)來(lái)控制PCa的生長(zhǎng)，但在許多患者中，腫瘤能夠以去勢(shì)抵抗的狀態(tài)重建生長(zhǎng)。目前已經(jīng)在去勢(shì)抵抗性PCa組織中檢測(cè)到雄激素受體（androgen receptor，AR）的表達(dá)和AR調(diào)節(jié)的基因，表明盡管它們已經(jīng)進(jìn)展到去勢(shì)抵抗?fàn)顟B(tài)，但AR相關(guān)信號(hào)通路仍可繼續(xù)發(fā)揮作用。研究發(fā)現(xiàn)多種與AR相關(guān)的信號(hào)通路使得PCa細(xì)胞能夠在雄激素耗竭的條件下存活和生長(zhǎng)，包括AR基因的擴(kuò)增以提高雄激素耗竭條件下的信號(hào)傳遞效率、AR基因的突變?cè)试S它被其他類固醇激素激活、AR與其輔助激活因子相互作用的改變以及基因結(jié)構(gòu)的表觀遺傳變化并最終通過非配體依賴的AR 激活[6]。

Seaton等研究初步證實(shí)了外源性IL-8對(duì)AR表達(dá)的兩個(gè)PCa細(xì)胞系（LNCaP和22Rv1）在激素耗竭條件下的增殖有促進(jìn)作用，同時(shí)，AR拮抗劑比卡魯胺阻斷AR后，IL-8促進(jìn)的細(xì)胞增殖作用被抑制[6]。該研究反映IL-8信號(hào)具有誘導(dǎo)LNCaP細(xì)胞系去勢(shì)抵抗性增殖的能力。除了調(diào)節(jié)AR的表達(dá)外，該研究也同時(shí)證實(shí)了IL-8信號(hào)可誘導(dǎo)AR的分布和轉(zhuǎn)錄活性的改變。熒光素酶報(bào)告分析顯示，IL-8信號(hào)在早期（2 h）、中期（6 h）和晚期（24 h）增強(qiáng)了AR基因的轉(zhuǎn)錄活性，并最終誘導(dǎo)兩個(gè)特征明確的AR調(diào)節(jié)基因PSA和CDK2的轉(zhuǎn)錄[6]。目前認(rèn)為IL-8信號(hào)促進(jìn)AR活化的機(jī)制可能是多方面的，AR直接磷酸化對(duì)其轉(zhuǎn)錄活性的必要性仍存爭(zhēng)議，若非通過AR的直接磷酸化介導(dǎo)，這些信號(hào)通路可能通過AR的輔助激活因子磷酸化來(lái)促進(jìn)AR的激活，它們其中大部分屬于磷酸化蛋白[19-20]，包括p42/44絲裂原活化蛋白激酶和磷脂酰肌醇3-激酶在內(nèi)的信號(hào)激酶已被證明可調(diào)節(jié)AR的激活[21]。

既往研究表明，IL-8信號(hào)可刺激AR3缺陷細(xì)胞的增殖，表明此趨化因子或可利用AR以外的其他機(jī)制來(lái)促進(jìn)腫瘤的進(jìn)展，包括激活多條與增殖相關(guān)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路[4,22]。IL-8信號(hào)增強(qiáng)AR的表達(dá)和促進(jìn)配體非依賴性激活的能力表明此趨化因子水平的升高是疾病早期進(jìn)展和隨后向去勢(shì)抵抗階段轉(zhuǎn)變的重要因素。

2.4 IL-8通過激活mTOR信號(hào)通路抑制前列腺癌細(xì)胞的凋亡

細(xì)胞固有的放射敏感性以及輻射誘導(dǎo)產(chǎn)生的活性氧（reactive oxygen species，ROS）均與細(xì)胞周期的調(diào)節(jié)有關(guān)。此外，線粒體在細(xì)胞死亡中的關(guān)鍵作用已被廣泛證實(shí)，放射誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激又在細(xì)胞線粒體的死亡中起著重要的作用，但此過程背后的機(jī)制尚不清楚。研究表明GSK-3β可能在氧化應(yīng)激中起關(guān)鍵作用，GSK-3β是一種蘇氨酸激酶，目前已知其在包括應(yīng)激誘導(dǎo)凋亡在內(nèi)的幾個(gè)細(xì)胞過程中起重要作用[23]。該激酶通過控制細(xì)胞死亡機(jī)制中許多蛋白質(zhì)的線粒體定位和激活狀態(tài)而參與腫瘤細(xì)胞的抗凋亡過程，從而塑造惡性腫瘤逃脫細(xì)胞死亡的標(biāo)志性能力。

Sun等研究表明IL-8可促進(jìn)mTOR的激活，并通過mTOR抑制GSK-3β的激活。此外，GSK-3β可增加ROS的表達(dá)，進(jìn)而激活Caspase-3細(xì)胞凋亡通路，IL-8可抑制這一過程，但I(xiàn)L-8不能通過Caspase-3細(xì)胞凋亡通路直接影響ROS[24]。這項(xiàng)研究結(jié)果顯示GSK-3β通過增加ROS的產(chǎn)生在腫瘤細(xì)胞死亡中發(fā)揮作用，首次證明了在PCa細(xì)胞中IL-8可以減輕GSK-3β活化引起的氧化應(yīng)激，從而保護(hù)線粒體免受ROS的損傷，抑制PCa細(xì)胞的凋亡，反映了炎癥和癌癥之間的新聯(lián)系。

3 IL-8在早期診斷和預(yù)后分析中的潛在價(jià)值

Veltri等比較了BPH和PCa患者的總PSA水平、f/tPSA比值和免疫反應(yīng)性IL-8血清濃度，證實(shí)了患者的IL-8血清濃度可獨(dú)立于f/t PSA比值作為PCa的預(yù)測(cè)因子[25]。Taheri等研究進(jìn)一步顯示，IL-8等位基因、基因型和單倍型頻率在BPH和PCa患者間存在顯著差異，可能暗示了此趨化因子在這些疾病的發(fā)病機(jī)制中的獨(dú)特作用[26]。

Caruso等探究了PCa中IL-8和骨橋蛋白的表達(dá)與疾病進(jìn)展的相關(guān)性。他們選取了103例至少隨訪了72個(gè)月的患者的前列腺切除標(biāo)本，用免疫組化方法檢測(cè)IL-8和骨橋蛋白的表達(dá)，并根據(jù)表達(dá)強(qiáng)度和分布進(jìn)行分級(jí)。結(jié)果顯示，在腫瘤細(xì)胞中，復(fù)發(fā)組IL-8和骨橋蛋白陽(yáng)性率顯著高于未復(fù)發(fā)組。IL-8和骨橋蛋白染色預(yù)測(cè)復(fù)發(fā)具有較高的敏感性和特異性。研究認(rèn)為，骨橋蛋白的表達(dá)與生化復(fù)發(fā)獨(dú)立相關(guān)，骨橋蛋白和IL-8都可能是早期疾病進(jìn)展的預(yù)測(cè)因素[27]。

Sharma等研究表明開始雄激素剝奪治療的轉(zhuǎn)移性PCa患者IL-8、TNF-α和MCP-1升高與去勢(shì)抵抗時(shí)間和總體生存時(shí)間縮短相關(guān)，表明較高水平的炎癥相關(guān)細(xì)胞因子與較差的PCa預(yù)后相關(guān)[28]。

4 基于IL-8信號(hào)通路的靶向治療策略

IL-8信號(hào)的誘導(dǎo)似乎是癌細(xì)胞用來(lái)抵御環(huán)境或化學(xué)壓力的適應(yīng)性反應(yīng)[8]。通過在IL-8受體水平或在IL-8下游信號(hào)通路的關(guān)鍵點(diǎn)抑制IL-8信號(hào)通路，可以導(dǎo)致癌細(xì)胞對(duì)凋亡敏感，提示靶向IL-8信號(hào)調(diào)節(jié)腫瘤對(duì)傳統(tǒng)療法和新型療法的整體反應(yīng)具有一定的治療意義。

隨著針對(duì)IL-8的人源化單克隆抗體（如ABX-IL-8）的發(fā)展，部分研究已確定了抑制IL-8信號(hào)在腫瘤進(jìn)展中的作用。例如ABX-IL-8可抑制膀胱癌異種移植模型的生長(zhǎng)[29]，降低A375SM和TXM-13黑色素瘤異種移植模型的致瘤和轉(zhuǎn)移潛能[30]。最近，一種使用中性脂質(zhì)體中加入小干擾RNA（siRNA-DOPC）的IL-8基因沉默工具被研發(fā)出來(lái)，以抑制卵巢癌異種移植瘤中IL-8的表達(dá)，結(jié)果顯示以IL-8為靶點(diǎn)的小干擾RNA治療的腫瘤表現(xiàn)出生長(zhǎng)遲緩、微血管密度降低的特點(diǎn)，此外，其對(duì)紫杉烷、多西紫杉醇的反應(yīng)增強(qiáng)[31]。因此，抑制腫瘤微環(huán)境中IL-8信號(hào)在阻止腫瘤進(jìn)展和增加幾種實(shí)體腫瘤對(duì)臨床使用的化療藥物的敏感性方面具有良好的效果。

但是，PCa抗趨化因子治療必須在臨床前研究和早期臨床試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行[3]，需考慮抗趨化因子治療中受益對(duì)象、治療干預(yù)的最佳時(shí)點(diǎn)以及干預(yù)后對(duì)IL-8的期望水平。此外，耐化療的PCa治療較為困難，其是一種高度異質(zhì)性的疾病，任何單一療法都可能收效甚微。因此，在疾病的早期階段聯(lián)合抑制雄激素的產(chǎn)生（醋酸阿比特龍）或者有效AR阻斷（MDV3100）和抗趨化因子的方法可能是一種合理的方法。

在許多實(shí)體腫瘤（如胃、胰腺、黑色素瘤、卵巢、膀胱和前列腺）中，靶向IL-8信號(hào)及其相關(guān)的促血管生成CXC趨化因子表現(xiàn)出了顯著的治療效果[8]。多個(gè)小分子拮抗劑和人源化的單克隆抗體正處于研發(fā)階段，這些研究將為關(guān)于減弱趨化因子信號(hào)如何影響疾病進(jìn)展和調(diào)節(jié)聯(lián)合化療反應(yīng)的臨床前研究提供廣泛支持。此外，由于大多數(shù)臨床研究證實(shí)此種趨化因子在疾病晚期存在過度表達(dá)，表明抑制IL-8或其相關(guān)的CXC趨化因子的作用可能對(duì)侵襲性和轉(zhuǎn)移性疾病的系統(tǒng)治療具有重要意義。

5 結(jié)語(yǔ)

作為男性最常見的惡性腫瘤之一，PCa在預(yù)測(cè)、診斷、治療和預(yù)后等方面面臨較多問題?，F(xiàn)有研究顯示IL-8在PCa的診斷篩查、治療預(yù)后方面具有一定的應(yīng)用前景，聯(lián)合IL-8與其他PCa生物標(biāo)志物共同進(jìn)行篩查診斷以及聯(lián)合IL-8作用通路和AR受體的靶向用藥方案可能是未來(lái)的研究方向之一。