趨化因子網(wǎng)絡影響肝細胞癌惡性進程的研究進展

宗宇達 田玥 梁立春 王偉群 劉春宇 楊欣欣 曲義坤 馮垚

(1佳木斯大學公共衛(wèi)生學院，黑龍江 佳木斯 154002；2黑龍江中醫(yī)藥大學；佳木斯大學 3基礎醫(yī)學院；4臨床醫(yī)學院)

肝細胞癌(HCC)是全球癌癥類型中死亡率最高的惡性腫瘤之一，它是原發(fā)性肝癌的主要類型，占所有肝癌病例的90%〔1〕。據(jù)研究，在西方國家HCC主要與肝硬化、繼發(fā)丙型肝炎病毒(HCV)感染、酒精中毒有關，而在世界其他地區(qū)，HCC則主要與乙型肝炎病毒(HBV)感染有關〔2,3〕。流行病學研究表明，HCC患者預后較差，其中位生存期為11個月，全部病例的1年生存率小于50%〔4〕。在HCC早期，腫瘤可被有效切除，患者生存時間相對較長，而在HCC晚期，由于發(fā)生轉移，患者生存時間則明顯縮短〔5〕。對于晚期HCC患者，標準化療是無效的，主要的治療手段除了肝切除和肝移植術外，還包括其他治療方法如經(jīng)動脈化療栓塞(TACE)、乙醇注射、射頻或微波消融及選擇性體內(nèi)放射治療技術(SIRT)等〔6〕。然而，目前除了肝切除和肝移植術可使患者5年生存率提高到70%以外，其他治療方法療效欠佳〔4〕。

趨化因子存在于淋巴系統(tǒng)和各種組織中，其主要功能是在免疫反應中協(xié)調(diào)免疫細胞的遷移及參與淋巴組織的發(fā)育〔7〕。根據(jù)保守位點上存在的4個半胱氨酸殘基位置，趨化因子可分為CXC、CC、CX3C和XC4個亞家族〔8〕。趨化因子的功能主要是其7次跨膜G蛋白耦聯(lián)同源受體(GPCRs)介導的，根據(jù)趨化因子配體來源的不同，這些受體被分類命名為CCR、CXCR、CX3CR和XCR〔9,10〕。在腫瘤微環(huán)境(TME)中，趨化因子可由腫瘤細胞及其他細胞(如免疫細胞和基質(zhì)細胞)所表達。趨化因子作為趨化劑，可協(xié)調(diào)免疫細胞向TME浸潤，它們會以時空的方式調(diào)節(jié)腫瘤的免疫反應〔11〕。此外，趨化因子還可直接靶向TME中的非免疫細胞(包括腫瘤細胞和血管內(nèi)皮細胞)，它們也被證實可以調(diào)節(jié)腫瘤的增殖、腫瘤干細胞特性及腫瘤的侵襲和轉移。因此，趨化因子直接或間接地影響腫瘤免疫和腫瘤進程，從而對腫瘤的發(fā)展、治療和預后產(chǎn)生重大影響〔12〕。本文將回顧重要的趨化因子/受體軸通過允許腫瘤細胞逃避免疫系統(tǒng)和促進炎癥、血管生成、增殖和轉移來影響的HCC發(fā)生、演進的研究成果。

1 CX3CL1/CX3CR1軸與HCC

作為CX3C趨化因子亞家族中的唯一成員，CX3CL1可以膜結合型和分泌型兩種形式存在于體內(nèi)。CXCR3是CX3CL1的唯一受體，CX3CL1/CX3CR1軸被證實具有調(diào)控炎癥細胞趨化和腫瘤細胞黏附等功能，該系統(tǒng)可能具有抗腫瘤和促腫瘤的雙重作用〔13〕。在HCC研究中發(fā)現(xiàn)，脊柱轉移瘤中可檢測到CX3CL1/CX3CR1表達上調(diào)，且骨髓內(nèi)皮細胞可通過分泌可溶性CX3CL1促進HCC細胞向脊柱的遷移和侵襲，此外骨髓內(nèi)皮細胞分泌的CX3CL1還可促進轉移來的HCC細胞在脊柱的生長，而當中和CX3CL1后上述促進作用則被抑制〔14〕。Zheng等〔15〕發(fā)現(xiàn)，人結腸癌中CX3CR1的表達上調(diào)與預后較差相關，TME中缺乏CX3CR1可顯著抑制血管生成相關巨噬細胞的積累和結腸癌細胞向肝臟的轉移，提示結腸癌TME中缺失CX3CR1可導致巨噬細胞凋亡，進而通過促使腫瘤血管生成受損而抑制結腸癌發(fā)生肝轉移。與上述CX3CL1/CX3CR1軸促進HCC研究成果相反，Chen等〔16〕發(fā)現(xiàn)HCC組織中低CX3CL1、高miR-561-5p水平與HCC的肺轉移和預后不良相關。機制研究表明，CX3CL1通過信號傳導轉錄激活因子(STAT)3信號刺激CX3CR1+自然殺傷(NK)細胞的趨化性和細胞毒性來發(fā)揮抗HCC作用，而miR-561-5p可通過下調(diào)CX3CL1 mRNA的表達，導致CX3CR1+NK細胞的浸潤減少和調(diào)控功能降低，從而促進HCC的生長和肺轉移〔16〕。同樣，Miao等〔17〕證實CX3CR1/磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)信號通路在CXCL3誘導的血小板遷移中具有至關重要的作用，HCC細胞衍生的CX3CL1有助于血小板向腫瘤浸潤，并繼而誘導HCC細胞凋亡。

2 CXCL12/CXCR4軸與HCC

CXCL12/CXCR4軸被認為是調(diào)節(jié)血管生成的重要因素，而血管生成對HCC的生長和進展至關重要。利用免疫組化技術，Li等〔18〕發(fā)現(xiàn)CXCL12/CXCR4在HCC組織的血竇內(nèi)皮細胞中的表達量遠高于鄰近、肝硬化、肝腺瘤和正常肝組織〔18〕。此外，有50%HCC病例的毛細血管上發(fā)現(xiàn)CXCR4呈現(xiàn)異常高表達〔4〕。以上成果提示CXCL12/CXCR4 軸可通過促進新血管生成在HCC進展中發(fā)揮重要作用。CXCR4的強表達還與HCC的臨床病理特征顯著相關，Schimanski等〔19〕發(fā)現(xiàn)，在HCC患者中CXCR4的表達與局部腫瘤進展、淋巴轉移、遠處擴散及3年生存率降低顯著相關。此外，其他的一些研究也證實CXCR4在HCC組織中的表達增加與患者腫瘤的大小、轉移和生存相關〔20,21〕。然而也有研究提出，CXCR4與HCC發(fā)生、發(fā)展無顯著相關性，而CXCL12基因多態(tài)性是HCC發(fā)生、發(fā)展的相關因素〔22〕。Sutton等〔23〕研究結果表明，HCC細胞系中CXCL12/CXCR4軸可通過促使腫瘤細胞進入細胞周期來誘導其生長，CXCL12/CXCR4還可抑制腫瘤壞死因子(TNF)-α介導的HCC細胞凋亡。在HCC細胞上CXCL12與CXCR4的結合觸發(fā)細胞骨架重組，激活基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)-9和MMP-2，這兩種蛋白最終可增加HCC細胞的遷移和侵襲能力〔23～25〕。此外，Nagamine等〔26〕研究證實，在HCC中利用褐藻多糖抑制CXCL12表達后，可通過阻止細胞周期和誘導細胞凋亡來發(fā)揮抗腫瘤活性。在上皮-間充質(zhì)轉化(EMT)過程中，CXCL12-CXCR4信號也起著重要作用。例如：研究發(fā)現(xiàn)，人HCC中轉化生長因子(TGF)-β可誘導腫瘤細胞間充質(zhì)樣表型、上調(diào)CXCR4表達并使其集中在腫瘤邊界和血管周圍區(qū)域，而當沉默或特異性抑制TGF-β受體 (TGFBR)1則可恢復腫瘤細胞上皮表型并減弱CXCR4表達，從而抑制腫瘤細胞的遷移能力〔27,28〕。此外，來自肝星狀細胞的CXCL12在體外也可通過誘導HCC細胞的EMT而增加其遷移活性〔29〕。目前認為，CXCL12/CXCR4軸參與HCC進程可涉及多條腫瘤相關信號通路，如核因子(NF)-κB、PI3K/蛋白激酶B(AKT)和c-Jun氨基末端激酶(JNK)通路〔25,28,30〕。

3 CCL20/CCR6軸與HCC

CCR6屬于CC趨化因子受體家族成員，其配體為CCL20，也被稱為巨噬細胞調(diào)節(jié)蛋白3a〔31〕。近年來研究證實，CCL20/CCR6軸在腫瘤趨化因子網(wǎng)絡中發(fā)揮關鍵的促進腫瘤作用〔32〕。多項證據(jù)表明，CCL20/CCR6可促進HCC細胞的增殖、黏附、遷移和侵襲〔33,34〕。在HCC中CCL20被發(fā)現(xiàn)呈現(xiàn)高表達，且其高表達與患者預后不良相關，CCL20的高表達不僅可促使HCC細胞發(fā)生EMT，還可通過激活STAT3來誘導具有促腫瘤作用的Th9輔助T細胞向HCC腫瘤微環(huán)境趨化〔35〕。另外，Hou等〔36〕報道CCL20表達與HCC復發(fā)和患者生存相關，它可通過PI3K/AKT和Wnt/β-連環(huán)蛋白(catenin)通路誘導EMT，并促進HCC細胞增殖和遷移。研究發(fā)現(xiàn)HCC患者外周血中表達CCR6的CD4+和CD8+T淋巴細胞顯著減少，而在腫瘤浸潤淋巴細胞及鄰近的非腫瘤肝浸潤淋巴細胞上則高表達CCR6，提示CCR6在將淋巴細胞從外周血募集到HCC中發(fā)揮重要作用〔37〕。同樣，表達CCR6的Th17細胞在HCC腫瘤組織中也被發(fā)現(xiàn)顯著升高，且CCR6+Th17細胞密度與HCC患者總生存期、無病生存期相關，CCR6+Th17細胞的積累還可通過誘導血管生成來促進HCC進程〔38〕。此外，Li等〔39〕也證實調(diào)節(jié)性T細胞(Treg)向TME的募集也是由CCL20/CCR6的趨化性介導的。CCR6/CCL20還可影響腫瘤免疫治療療效。腫瘤相關巨噬細胞(TAM) 被認為是抗腫瘤抑制因子，在HCC中TAMs可通過細胞外信號調(diào)節(jié)激酶(ERK)/ NF-κB通路提高CCL20表達，并進而誘導CCR6 +Treg的積累，這會導致程序性死亡配體-1(PD-L1)免疫治療發(fā)生耐藥性〔40〕。

4 CCL4/CCL5/CCR5軸與HCC

CCL4與CCL5的共同受體是CCR5，它們可通過識別與活化CCR5在肝癌中發(fā)揮一定作用〔41〕。有關CCL5/CCR5軸的研究發(fā)現(xiàn)，與非腫瘤性肝組織相比，HCC組織中CCL5/CCR5的表達顯著升高，CCR5/CCL5相互作用可通過增強AKT和EMT來誘導HCC細胞的增殖和轉移，而抑制CCR5/CCL5相互作用可導致HCC細胞發(fā)生凋亡〔6〕。癌癥相關成纖維細胞(CAFs)是HCC微環(huán)境中最豐富的成分之一，與HCC的轉移和侵襲密切相關。Hu等〔42〕證實CAFs衍生的CCL5可通過與特定受體結合抑制缺氧誘導因子(HIF)1α的泛素化和降解，在常氧條件下維持HIF1α，從而上調(diào)下游基因鋅指增強子結合蛋白(ZEB)1并誘導EMT，最終促進HCC細胞的肺轉移能力。在有關環(huán)狀RNA的研究中發(fā)現(xiàn)，在HCC中circETFA通過募集真核翻譯起始因子(EIF)4A3可延長CCL5 mRNA的半衰期，并可作為hsa-miR-612的海綿抑制hsa-miR-612對CCL5的沉默作用，從而通過增加CCL5的表達以促進HCC進展〔43〕。此外，has-circ-0003410也被證實通過miR-139-3p/CCL5軸增加M2/M1巨噬細胞的比例來促進HCC進程〔44〕。在有關CCL4的研究中發(fā)現(xiàn)，與CCL5相同，HCC患者的血清CCL4也增高，提示CCL4和CCL5是HCC的診斷標志物〔45〕。然而也有研究證實，CCL4/CCL5/CCR5可能在抗腫瘤中發(fā)揮一定作用。Zhao等〔46〕報道CCL4/CCL5可通過與其受體CCR5相互作用促進γδ T細胞從外周血或腫瘤周圍區(qū)域募集到腫瘤區(qū)域，腫瘤中增加的γδ T細胞浸潤會增強抗腫瘤免疫力并改善患者的預后。

5 CXCL1/CXCL3/CXCL5/CXCL8/CXCR2軸與HCC

研究證實，CXCL1的高表達可預測HCC患者的復發(fā)，且CXCL1可通過增加線粒體代謝和誘導EMT來促進HCC發(fā)展〔47〕。CXCL1與CXCR2 結合的信號轉導可刺激自身或鄰近的HCC細胞從凋亡中恢復或通過促進遷移來影響HCC細胞轉移潛能〔48〕。此外，Li等〔49〕發(fā)現(xiàn)CXCL1/CXCR2軸還與HCC的中性粒細胞浸潤相關，且CXCL1與CXCR2表達水平的組合是HCC患者預后不良的有力預測因子。在有關CXCL3的研究中證實，HCC患者血清CXCL3水平高于健康個體，高水平的 CXCL3與患者預后較差、血管侵襲和腫瘤包膜形成顯著相關，癌癥干細胞(CSC)過表達CD133可誘導CXCL3表達，而外源性CXCL3還可通過誘導ERK1/2磷酸化來促進CSC表達CD133，提示 HCC細胞中CXCL3和CD133表達之間的正反饋回路參與了HCC進程〔50〕。此外，CXCL5/CXCR2軸被證實可通過激活PI3K/AKT/糖原合成酶激酶(GSK)-3β/人蝸牛同源物1(果蠅)樣1蛋白(Snail)信號通路參與HCC的EMT，并顯著增強HCC細胞的增殖、遷移和侵襲能力〔51,52〕。CXCL8也被發(fā)現(xiàn)在HCC中顯著上調(diào)，它可通過激活AKT/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)/STAT3信號通路促進HCC進展和轉移〔53〕。CXCR2與其配體相互作用還可影響HCC血管生成，如Tang等〔54〕證實CXCL8/CXCL1信號可參與HCC的血管生成。