乳腺癌微環(huán)境中趨化因子CCL20作用的研究進(jìn)展

劉欣欣 姚欣卉 孫躍峰 繆美琪 綜述 陳晶 審校

乳腺癌是當(dāng)今女性最常見(jiàn)的癌癥類型，也是全球女性癌癥死亡的主要原因[1]。腫瘤的生長(zhǎng)過(guò)程不僅受自身內(nèi)部信號(hào)的調(diào)控，也受腫瘤微環(huán)境(Tumor microenvironment，TME)的影響[2]。趨化因子在腫瘤調(diào)控中扮演著重要角色。趨化因子是一類小分子生物活性肽，可招募多種細(xì)胞直接遷移至腫瘤組織中，并作為促炎癥介質(zhì)調(diào)節(jié)TME，促進(jìn)血管生成，誘導(dǎo)腫瘤遷移并加速腫瘤的發(fā)生發(fā)展、侵襲和轉(zhuǎn)移[3]。CCL20是趨化因子大家族中的一員，是多種疾病中極具潛力的生物標(biāo)志物及治療靶點(diǎn)[4]。已有研究證實(shí)，CCL20與乳腺癌發(fā)展密切相關(guān)。CCL20與其受體CCR6結(jié)合后，誘導(dǎo)免疫細(xì)胞遷移、血管生成及上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(Epithelial-mesenchymal transition，EMT)，影響TME，從而促進(jìn)乳腺癌的浸潤(rùn)及轉(zhuǎn)移[5]。以往對(duì)腫瘤的治療多局限于腫瘤本身，探究TME的治療價(jià)值是近年來(lái)的熱門(mén)話題，而CCL20在TME中影響乳腺癌發(fā)生發(fā)展的機(jī)制尚未明確。因此，了解CCL20在乳腺癌發(fā)生發(fā)展中的作用，有助于探索乳腺癌的新診療靶點(diǎn)。本文就CCL20調(diào)控乳腺癌微環(huán)境的作用機(jī)制進(jìn)行綜述，以期能更好、更加全面地了解趨化因子CCL20在乳腺癌發(fā)生發(fā)展過(guò)程中扮演的角色，為乳腺癌的治療提供新靶點(diǎn)。

1 乳腺癌微環(huán)境概述

乳腺癌的發(fā)生發(fā)展是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，不僅取決于癌細(xì)胞本身，而且與其所處的TME中的某些細(xì)胞和胞外基質(zhì)相關(guān)。乳腺癌TME中除了腫瘤細(xì)胞外，還有很多其他成分，包括腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、免疫細(xì)胞、細(xì)胞外基質(zhì)及信號(hào)分子等，這些成分構(gòu)成了一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)體系，可以精確調(diào)節(jié)腫瘤的發(fā)生以及腫瘤細(xì)胞與其他成分的相互作用[6]。具體來(lái)說(shuō)，在TME中腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞，通過(guò)分泌多種因子和金屬蛋白酶等方式促進(jìn)腫瘤的發(fā)生發(fā)展[7]。腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(Tumor-associated macrophages，TAMs)通過(guò)分泌大量的細(xì)胞因子和生長(zhǎng)因子激活促炎通路等途徑促進(jìn)癌細(xì)胞增殖、遷移、侵襲等，并通過(guò)誘導(dǎo)癌細(xì)胞的耐藥性的產(chǎn)生及逃避免疫抑制而促進(jìn)癌癥的發(fā)展[8]。TME中的血管內(nèi)皮細(xì)胞則能通過(guò)建立微環(huán)境內(nèi)的新生血管使腫瘤細(xì)胞免受缺氧損害，同時(shí)也能夠幫助構(gòu)建淋巴管以利于腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移[9]。

2 趨化因子CCL20及其受體CCR6的概述

2.1 趨化因子家族成員及功能

趨化因子是一類由多種細(xì)胞產(chǎn)生的分子生物活性肽，分子量約為8～14 kDa，根據(jù)N末端保守的半胱氨酸殘基的位置，分為CC、C、CXC和CX3C四類亞族[10]。在TME中，多種腫瘤細(xì)胞和基質(zhì)細(xì)胞可以分泌趨化因子。趨化因子不僅能夠在腫瘤細(xì)胞中表達(dá)，也能夠在腫瘤細(xì)胞附近的宿主細(xì)胞和轉(zhuǎn)移灶中表達(dá)。趨化因子受體是典型的G蛋白偶聯(lián)蛋白，主要表達(dá)于內(nèi)皮細(xì)胞、免疫細(xì)胞和部分腫瘤細(xì)胞中。最近的證據(jù)表明，趨化因子及其受體的定向結(jié)合能夠直接影響腫瘤細(xì)胞的增殖、遷移、血管生成、侵襲和轉(zhuǎn)移，調(diào)控白細(xì)胞浸潤(rùn)進(jìn)而影響抗腫瘤免疫活性，并介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞與其微環(huán)境之間的相互作用[11]。在腫瘤生長(zhǎng)及轉(zhuǎn)移過(guò)程中，趨化因子能夠提供化學(xué)趨化信號(hào)，促使細(xì)胞遷移至遠(yuǎn)處器官。而血管新生的過(guò)程會(huì)受到許多血管生長(zhǎng)因子及趨化因子家族成員調(diào)控。趨化因子的某些特定成員可以作為促血管生長(zhǎng)因子，通過(guò)招募中性粒細(xì)胞合成和儲(chǔ)存促血管生成因子驅(qū)動(dòng)血管生成。此外，趨化因子負(fù)責(zé)包括巨噬細(xì)胞在內(nèi)的各種類型的白細(xì)胞的腫瘤浸潤(rùn)。其中白細(xì)胞浸潤(rùn)的數(shù)量及類型取決于TME中趨化因子的種類和浸潤(rùn)細(xì)胞表達(dá)的受體[12]。文獻(xiàn)研究顯示，CC趨化因子的表達(dá)是巨噬細(xì)胞和淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)的重要因素[13]。因此，趨化因子及其受體是腫瘤細(xì)胞與TME通信的關(guān)鍵介質(zhì)。

2.2 CCL20及其受體CCR6的結(jié)構(gòu)及生物學(xué)功能

CCL20屬于CC亞家族的趨化因子，又被稱為巨噬細(xì)胞炎癥蛋白3α、肝臟活化調(diào)節(jié)趨化因子和Exodus-1，在肝臟中首次發(fā)現(xiàn)，能夠與受體結(jié)合吸引淋巴細(xì)胞[14]。Nelson等[15]研究發(fā)現(xiàn)MIP3α/CCL20基因定位于2號(hào)染色體2q35～q36區(qū)域上，包含4個(gè)外顯子和3個(gè)內(nèi)含子，同時(shí)觀察到CCL20的受體CCR6在抗原特異性激活T淋巴細(xì)胞時(shí)表達(dá)水平顯著增加。CCL20包含96個(gè)氨基酸的開(kāi)放閱讀框，含有一個(gè)經(jīng)典的N端信號(hào)肽序列，該基因包含如NF-κB轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合位點(diǎn)。CCL20主要表達(dá)在肝臟、肺及外周血細(xì)胞等部位，其專屬受體為CCR6。CCR6 屬 G 蛋白偶聯(lián)的 7次跨膜的孤兒受體超家族，主要表達(dá)于未成熟樹(shù)突狀細(xì)胞、B細(xì)胞、T細(xì)胞及多種腫瘤細(xì)胞，參與細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)[16]。CCL20生理?xiàng)l件下表達(dá)較低的基礎(chǔ)水平，經(jīng)促炎信號(hào)誘導(dǎo)其表達(dá)升高。CCL20可趨化CCR6+細(xì)胞向抗原出現(xiàn)的組織部位定向遷移。另外，CCL20通過(guò)與其受體特異性結(jié)合，可能參與炎癥及免疫反應(yīng)過(guò)程，即一方面刺激機(jī)體發(fā)生適當(dāng)?shù)拿庖叻磻?yīng)，抵御微生物入侵，另一方面介導(dǎo)病理學(xué)組織損傷，從而構(gòu)成了一個(gè)與細(xì)胞間信息傳遞、細(xì)胞遷移有密切關(guān)系的生物學(xué)軸[17]。此外，CCL20與CCR6結(jié)合后可引起細(xì)胞內(nèi)骨架蛋白的聚合與分布，調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞運(yùn)動(dòng)與遷移，阻斷CCR6/CCL20通路可能會(huì)降低惡性腫瘤轉(zhuǎn)移的發(fā)生，這正是CCL20在抗腫瘤上發(fā)揮重要作用的主要原因[18]。

3 CCL20在乳腺癌微環(huán)境中的作用

3.1 逃避免疫監(jiān)視

癌細(xì)胞逃避宿主免疫反應(yīng)的能力是癌癥進(jìn)展的標(biāo)志。CCL20能夠招募促腫瘤免疫抑制細(xì)胞如調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Regulatory T cells，Tregs)到TAMs中，以利于腫瘤逃避免疫監(jiān)視，促進(jìn)腫瘤發(fā)展。CCL20與其受體結(jié)合，能夠招募樹(shù)突狀細(xì)胞到上皮組織中，這往往和腫瘤的預(yù)后差相關(guān)；進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，這些浸潤(rùn)的樹(shù)突狀細(xì)胞能夠重新編程，使Toll樣受體7功能受到抑制，導(dǎo)致腫瘤組織中細(xì)胞因子譜的變化以及腫瘤的免疫逃逸，從而證實(shí)了CCL20在調(diào)節(jié)局部免疫中的巨大作用[19]。已有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，CCL20與FOXP3在乳腺癌中共同表達(dá)與其預(yù)后不良密切相關(guān)。FOXP3是一種特異性的生物標(biāo)志物，主要用于識(shí)別炎癥浸潤(rùn)中的Tregs，在Tregs的發(fā)育和功能中發(fā)揮重要作用[20]。Zhao等[21]研究發(fā)現(xiàn)，隨著腫瘤中浸潤(rùn)的FOXP3和Tregs數(shù)量增加，能夠減少腫瘤細(xì)胞的免疫應(yīng)答能力，促進(jìn)乳腺癌的發(fā)展。另外，CCL20與CCR6協(xié)同抑制CD8+T細(xì)胞分泌的干擾素-γ的表達(dá)，增強(qiáng)乳腺癌的免疫抑制能力[22]。相關(guān)研究顯示，CCL20的過(guò)表達(dá)與未成熟樹(shù)突狀細(xì)胞向乳腺癌組織浸潤(rùn)增加有關(guān)，CCL20能招募未成熟樹(shù)突狀細(xì)胞到腫瘤組織中，與Toll樣受體7結(jié)合，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞因子特征的改變，以損害免疫反應(yīng)并進(jìn)一步誘導(dǎo)免疫耐受[23]。

3.2 促進(jìn)血管生成

CCL20在血管生成中發(fā)揮重要作用，血管生成是影響腫瘤新生血管形成的關(guān)鍵因素。腫瘤的生長(zhǎng)需要新血管的生成以保證足夠的供氧及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，一旦缺氧可上調(diào)一系列促血管生成因子的表達(dá)，誘導(dǎo)腫瘤血管的新生。血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(Vascular endothelial growth factor，VEGF)與血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖密切相關(guān)，是新血管生成的關(guān)鍵因素。CCL20通過(guò)招募內(nèi)皮細(xì)胞，刺激VEGF促進(jìn)血管生成。研究表明，在缺氧微環(huán)境中，乳腺癌細(xì)胞通過(guò)上調(diào)缺氧誘導(dǎo)因子-1α(HIF-1α)，刺激VEGF產(chǎn)生，誘導(dǎo)新生血管形成，使其適應(yīng)缺氧環(huán)境，促進(jìn)乳腺癌轉(zhuǎn)移[24]。此外，研究發(fā)現(xiàn)乳腺癌中TAMs的調(diào)控與CCL20的表達(dá)相關(guān)，巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)可分泌包括VEGF在內(nèi)的多種促血管生成因子，促進(jìn)血管生成[25]。

3.3 促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞侵襲轉(zhuǎn)移

EMT是腫瘤細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵步驟，該過(guò)程發(fā)生在腫瘤的前期階段，腫瘤細(xì)胞通常會(huì)失去原有的上皮細(xì)胞的特性，轉(zhuǎn)化為間充質(zhì)樣細(xì)胞，從而提高腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移能力[26]。在EMT過(guò)程中上皮細(xì)胞標(biāo)志蛋白E-鈣黏蛋白表達(dá)下降，N-鈣黏蛋白、波形蛋白等間質(zhì)標(biāo)志物表達(dá)上升[27]。此外，EMT能夠增加基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)的表達(dá)。通常情況下，MMPs能夠降解細(xì)胞外基質(zhì)和基底膜，促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移[28]。MMPs特別是MMP-2、MMP-9活性的增強(qiáng)是乳腺癌侵襲的重要步驟，二者的過(guò)表達(dá)與乳腺癌患者生存率降低相關(guān)[29]。Muscella等[30]研究發(fā)現(xiàn)CCL20可通過(guò)蛋白激酶C(Protein kinase C，PKC)、Src及下游Akt、JNK和NF-κB信號(hào)途徑誘導(dǎo)EMT相關(guān)分子表達(dá)，促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞遷移，并發(fā)現(xiàn)較高濃度的CCL20能夠活化PKC和ERK1/2MAPK通路促進(jìn)細(xì)胞增殖。Marsigliante等[31-32]發(fā)現(xiàn)CCL20能夠誘導(dǎo)乳腺上皮細(xì)胞的遷移和增殖，并通過(guò)體外實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，阻斷CCL20可降低波形蛋白、N-鈣黏蛋白和Snail的表達(dá)，而Snail可下調(diào)E-鈣黏蛋白的表達(dá)。此外，研究表明CCL20參與EMT過(guò)程，主要通過(guò)抑制NF-κB、PKC和雷帕霉素的哺乳動(dòng)物靶點(diǎn)(mTOR)，下調(diào)CCL20誘導(dǎo)的波形蛋白和N-鈣黏蛋白的表達(dá)，說(shuō)明CCL20不僅能夠增加Snail蛋白的表達(dá)水平，而且在EMT的調(diào)控中對(duì)E-鈣黏蛋白具有抑制作用，并發(fā)現(xiàn)Snail蛋白的表達(dá)與腫瘤分化程度呈負(fù)相關(guān)，且與乳腺癌預(yù)后不良有關(guān)。TGF-β是一種免疫抑制細(xì)胞因子，對(duì)不同的免疫應(yīng)答有抑制作用。TGF-β信號(hào)通路是介導(dǎo)調(diào)控EMT過(guò)程的信號(hào)通路，該通路在EMT的調(diào)控中能夠促進(jìn)乳腺癌的轉(zhuǎn)移，TGF-β與其表面受體結(jié)合后激活Smad2和Smad3蛋白，進(jìn)而上調(diào)Snail/Slug、ZEB1/2和Twist等EMT轉(zhuǎn)錄因子[33]。據(jù)報(bào)道，CCL20能夠增強(qiáng)三陰性乳腺癌細(xì)胞系中基質(zhì)蛋白酶MMP2和MMP9的表達(dá)，從而提高腫瘤遷移過(guò)程中所需的降解底層基底膜能力[34]。

3.4 化療耐藥

化療耐藥一直是三陰性乳腺癌臨床治療過(guò)程中亟待解決的重大問(wèn)題。研究表明，乳腺癌干細(xì)胞與化療耐藥有關(guān)[35]。乳腺癌干細(xì)胞有較強(qiáng)的藥物抵抗能力，通過(guò)分泌特定的細(xì)胞因子招募骨髓來(lái)源的抑制細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等，以利于自我生存和自我更新。Chen等[36]通過(guò)體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，紫杉烷類藥物能夠顯著誘導(dǎo)CCL20的產(chǎn)生，CCL20的過(guò)表達(dá)促進(jìn)了三陰性乳腺癌細(xì)胞的增殖和侵襲性，并加速了異種移植模型中腫瘤的生長(zhǎng)，進(jìn)一步促進(jìn)乳腺癌干細(xì)胞的自我更新和干性特征，導(dǎo)致腫瘤干細(xì)胞群體的擴(kuò)增，增強(qiáng)其對(duì)紫杉烷類藥物的抵抗能力，從而導(dǎo)致三陰性乳腺癌的化療耐藥。此外，研究發(fā)現(xiàn)，PKC和p38 MAPK以平行的方式傳遞CCL20信號(hào)，并共同促進(jìn)下游的絲裂原激活蛋白激酶激活NF-κB，從而提高乳腺癌干細(xì)胞的自我更新能力和群體比例，促進(jìn)三陰性乳腺癌腫瘤細(xì)胞的化學(xué)耐藥。深入研究發(fā)現(xiàn)，CCL20及NF-κB之間存在正反饋調(diào)節(jié)，CCL20激活NF-κB后，能夠刺激ABCB1的轉(zhuǎn)錄，增加其表達(dá)水平，使紫杉烷類藥物流出細(xì)胞，從而增強(qiáng)癌細(xì)胞的耐藥性[37]。

綜上所述，CCL20能夠增強(qiáng)乳腺癌細(xì)胞的化療抵抗力，靶向CCL20的下游通路(如NF-κB)可以顯著提高乳腺癌患者尤其是三陰性乳腺癌的治療效果。因此，針對(duì)CCL20的方向采取干預(yù)措施可以提高乳腺癌的化療效果。

3.5 與其他細(xì)胞因子在乳腺癌微環(huán)境中的協(xié)同作用

研究顯示，CCL20的表達(dá)與RNA結(jié)合蛋白HuR(Human antigen R，HuR)、Cbp/p300結(jié)合轉(zhuǎn)化激活因子含Glu/Asp豐富羧基末端域2(CBP/P300-interacting transactivator，with GLU/ASP-rich c-terminal domain-2，CITED2)和腫瘤壞死因子-α(TNF-α)呈正相關(guān)。相關(guān)研究顯示，CITED2與CCL20協(xié)同作用于乳腺癌的TME，促進(jìn)腫瘤的發(fā)生發(fā)展。Jayaraman等[38]通過(guò)沉默CITED2發(fā)現(xiàn)，乳腺癌MDA-MB-231細(xì)胞中CCL20 mRNA的蛋白表達(dá)顯著降低，同時(shí)可減少M(fèi)DA-MB-231的浸潤(rùn)，說(shuō)明CCL20與CITED2協(xié)同調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞的招募，從而影響腫瘤生長(zhǎng)。乳腺癌常發(fā)生的骨轉(zhuǎn)移以溶骨性轉(zhuǎn)移為主。研究顯示，趨化因子能夠極大地促進(jìn)骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞之間的相互作用，破壞骨組織，加速骨溶解，使腫瘤細(xì)胞不斷增殖[39]。據(jù)報(bào)道[40]，HuR下調(diào)可抑制乳腺癌骨轉(zhuǎn)移的發(fā)生。而Lee等[41]研究發(fā)現(xiàn)，CCL20顯著促進(jìn)基底樣三陰性乳腺癌細(xì)胞的細(xì)胞侵襲和MMP-2/9分泌，證實(shí)了CCL20在乳腺癌骨轉(zhuǎn)移中的作用，且通過(guò)上調(diào)HuR基因，能夠使CCL20高表達(dá)，從而促進(jìn)乳腺癌MDA-MB-231細(xì)胞的侵襲及荷瘤小鼠的溶骨性骨轉(zhuǎn)移。此外，在三陰性乳腺癌細(xì)胞系中沉默CCL20或HuR均可顯著降低腫瘤的生長(zhǎng)且對(duì)腫瘤的調(diào)控具有協(xié)同作用。另一項(xiàng)研究顯示，腫瘤壞死因子TNF-α能夠強(qiáng)有力地刺激CCL20的表達(dá)。Kim等[42]研究發(fā)現(xiàn)，脂肪細(xì)胞分泌的未知蛋白誘導(dǎo)TNF-α的產(chǎn)生，導(dǎo)致乳腺癌細(xì)胞MDA-MB-231中CCL20的過(guò)表達(dá)，進(jìn)而增加乳腺癌細(xì)胞MDA-MB-231的轉(zhuǎn)移，說(shuō)明脂肪細(xì)胞與CCL20共同參與了乳腺癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。

4 小結(jié)與展望

CCL20在乳腺癌微環(huán)境中發(fā)揮重要作用，通過(guò)與其受體相互作用激活MAPK、ERK、PI3K/Akt或者NF-κB等炎癥信號(hào)通路，促進(jìn)下游VEGF等轉(zhuǎn)錄因子活化，促進(jìn)腫瘤發(fā)生。另一方面，CCL20通過(guò)調(diào)節(jié)淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等免疫細(xì)胞逃逸或者分泌細(xì)胞因子共同影響乳腺癌微環(huán)境，促進(jìn)腫瘤的發(fā)生發(fā)展。目前CCL20及其受體在炎癥、組織損傷等病理生理過(guò)程中的作用已有深入的研究，但在乳腺癌方面仍處于基礎(chǔ)研究階段，探究CCL20在乳腺癌微環(huán)境中的具體調(diào)控機(jī)制有助于更深入了解乳腺癌的發(fā)生發(fā)展過(guò)程。阻斷CCL20的過(guò)程可能為乳腺癌治療提供新的治療策略，這將成為未來(lái)很好的研究方向。