趨化因子/受體軸調(diào)控肝癌免疫細(xì)胞招募及轉(zhuǎn)移的研究進展

宗宇達(dá) 田玥 裴思瑩 王偉群 施金麗 崔瑩 馮垚

(1佳木斯大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院，黑龍江 佳木斯 154002；2黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)；佳木斯大學(xué) 3基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院；4臨床醫(yī)學(xué)院)

肝癌是一種常見的消化系統(tǒng)惡性腫瘤，主要包括三種不同的病理類型，分別為肝細(xì)胞癌(HCC)、肝內(nèi)膽管細(xì)胞癌(ICC)和混合性肝細(xì)胞和膽管細(xì)胞癌(HCC-ICC)。在所有原發(fā)性肝癌中，HCC是最常見的類型，占所有原發(fā)性肝癌的85%～90%，其次是ICC，占所有原發(fā)性肝癌的15%〔1〕。2020年的一項研究所示，在全球范圍內(nèi)，每年肝癌的新發(fā)病例數(shù)在所有惡性腫瘤中排名第7，在癌癥相關(guān)死亡病例中排名第3〔2〕。肝癌的早期往往沒有明顯癥狀，因此70%～80%的肝癌患者在診斷時已處于晚期。此時，這類患者無法進行根治性手術(shù)，只能接受全身治療等姑息性治療，故其預(yù)后很差〔3〕。

目前認(rèn)為，多種原因是肝癌發(fā)生的高危因素，包括慢性乙型肝炎病毒(HBV)感染、丙型肝炎病毒(HCV)感染、雙HBV-HCV感染、食用黃曲霉毒素污染食物、大量飲酒、吸煙、肥胖和2型糖尿病等〔4，5〕。在上述兩種病毒感染性疾病中，HBV被認(rèn)為與75%～80%的病毒相關(guān)性肝癌有關(guān)，而HCV與10%～20%的病毒相關(guān)性肝癌相關(guān)〔6〕。在對HBV感染者的研究表明，與無HBV的個體相比，感染HBV的攜帶者存在更大的肝癌發(fā)生和肝臟相關(guān)死亡的風(fēng)險，同樣，有HCV感染的個體患肝癌的風(fēng)險比無HCV的個體高15～20倍，且HCV攜帶者也面臨著更大的癌癥相關(guān)死亡風(fēng)險〔7〕。黃曲霉毒素是存在于玉米、花生、堅果和香料等食物中的真菌代謝產(chǎn)物，當(dāng)人們攝入高劑量的黃曲霉毒素可導(dǎo)致急性黃曲霉毒素中毒，而長期攝入低至中等劑量黃曲霉毒素可導(dǎo)致免疫抑制、生長受損、低出生體重和肝癌，且這些影響中最重要的一個就是肝癌〔8〕。在評估全球黃曲霉毒素誘發(fā)肝癌負(fù)擔(dān)的研究中發(fā)現(xiàn)，每年有多達(dá)28.2%的肝癌病例與黃曲霉毒素暴露有關(guān)〔9〕。以上肝炎病毒感染及食用黃曲霉毒素污染食物是肝癌兩個高危因素的事實表明，炎癥/免疫反應(yīng)在肝癌的發(fā)生與發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。

趨化因子是免疫系統(tǒng)中嚴(yán)格保守的分泌型小分子蛋白家族，該家族包括近50個內(nèi)源性趨化因子配體，它們構(gòu)成了體內(nèi)最大的細(xì)胞因子亞家族〔10〕。趨化因子可在鄰近的免疫細(xì)胞間誘導(dǎo)趨化，并在調(diào)節(jié)這些細(xì)胞的遷移和組織定向歸巢中發(fā)揮重要作用〔11〕。根據(jù)前兩個半胱氨酸殘基在氨基酸序列中的位置，趨化因子家族可分為XC、CC、CXC和CX3C 4個亞類〔12〕。與之相對應(yīng)，趨化因子受體則包括XCR、CCR、CXCR和CX3CR 4個亞群〔13〕。除此之外，趨化因子也可結(jié)合不屬于G蛋白耦聯(lián)7次跨膜受體的非典型趨化因子受體(ACKRs)，該受體雖然不能介導(dǎo)常規(guī)趨化因子受體的信號通路，但可經(jīng)清除趨化因子而調(diào)控趨化因子在組織中的濃度〔14〕。近年來大量研究已經(jīng)證實趨化因子/受體軸參與了多種腫瘤的發(fā)生、發(fā)展過程，本文對學(xué)界有關(guān)趨化因子及其受體在肝癌免疫細(xì)胞招募及轉(zhuǎn)移中的研究成果進行綜述。

1 趨化因子影響肝癌的免疫細(xì)胞招募

趨化因子招募免疫細(xì)胞進入腫瘤微環(huán)境(TME)的過程稱為腫瘤免疫細(xì)胞浸潤，它在腫瘤的起始、進展、轉(zhuǎn)移和治療反應(yīng)中發(fā)揮關(guān)鍵作用〔15〕。大量研究證實，CC類(如CCL2、CCL3、CCL5)和CXC類(如CXCL1、CXCL2、CXCL5、CXCL6和CXCL8)趨化因子可在腫瘤部位招募CCR2+單核細(xì)胞和CXCR2+中性粒細(xì)胞等多種免疫細(xì)胞，這些招募來的細(xì)胞進而分化為腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(TAMs)和腫瘤相關(guān)中性粒細(xì)胞(TANs)等細(xì)胞來發(fā)揮促進或抑制腫瘤的雙重作用〔16〕。在有關(guān)肝癌的研究中發(fā)現(xiàn)，肝癌組織中CXCR2+細(xì)胞主要富集在腫瘤周圍間質(zhì)區(qū)域的中性粒細(xì)胞，間質(zhì)區(qū)CXCR2+中性粒細(xì)胞的增加與無復(fù)發(fā)生存期(RFS)和總生存期(OS)縮短相關(guān)，且腫瘤周圍間質(zhì)和腫瘤內(nèi)區(qū)域的CD15+中性粒細(xì)胞密度與CXCL1水平呈正相關(guān)，這提示CXCR2-CXCL1軸可調(diào)節(jié)中性粒細(xì)胞向肝癌組織的浸潤〔17〕。相反，有研究所示CXCL2/10/12/14的表達(dá)升高是評估肝癌患者預(yù)后良好的指標(biāo)，其關(guān)鍵機制可能與這些趨化因子調(diào)控TME中多種免疫細(xì)胞，特別是CD8+T細(xì)胞、自然殺傷(NKs)細(xì)胞、樹突細(xì)胞(DCs)、輔助T細(xì)胞(Th)1和髓源性抑制細(xì)胞(MDSCs)浸潤有關(guān)〔18〕。在對CCL14的研究中發(fā)現(xiàn)，CCL14在肝癌中呈現(xiàn)低表達(dá)，且其低表達(dá)與較差的OS、疾病特異性生存期、無進展生存期和RFS相關(guān)，此外CCL14低表達(dá)還與包括B細(xì)胞、DCs、巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、CD4+和CD8+T細(xì)胞、Th細(xì)胞和調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Tregs)在內(nèi)的各類免疫細(xì)胞的浸潤相關(guān)〔19〕。

有關(guān)腫瘤免疫細(xì)胞浸潤的功能研究表明，肝癌中TAMs可通過核轉(zhuǎn)錄因子(NF)-κB途徑誘導(dǎo)CCL20來招募CCR6+Treg細(xì)胞，CCR6+Treg細(xì)胞在TME中的積累有利于肝癌對程序性死亡配體(PD-L)1免疫治療的耐藥性〔20〕。另外，在肝癌組織缺氧區(qū)域的缺氧誘導(dǎo)因子可激活腫瘤細(xì)胞表達(dá)CC26，從而將表達(dá)有CX3CR1的MDSCs募集到原發(fā)性腫瘤部位，而當(dāng)敲除腫瘤細(xì)胞中的CC26后，則可顯著降低MDSCs的募集，并進而抑制腫瘤血管生成和腫瘤的增殖〔21〕。Chew等〔22〕報道，肝癌早期趨化因子驅(qū)動的淋巴細(xì)胞浸潤有利于建立保護性免疫微環(huán)境，他們證實炎癥細(xì)胞因子(腫瘤壞死因子α、干擾素γ)和Toll樣受體3配體可刺激腫瘤產(chǎn)生CXCL10、CCL5和CCL2，后者可誘使Th1、CD8+T和NK細(xì)胞向腫瘤浸潤，最終增加腫瘤細(xì)胞的死亡。此外，CXCL10-CXCR3依賴的Treg浸潤被證實與肝移植術(shù)后腫瘤生長增加和肝癌的復(fù)發(fā)存在相關(guān)性〔23〕。

2 趨化因子影響肝癌的轉(zhuǎn)移

轉(zhuǎn)移是惡性腫瘤細(xì)胞向遠(yuǎn)離原發(fā)腫瘤區(qū)域的遷移過程，它是一種有組織的、器官特異性的過程，主要經(jīng)歷以下幾個方面：①原發(fā)腫瘤釋放惡性腫瘤細(xì)胞；②釋放的惡性腫瘤細(xì)胞侵入血管或淋巴管并運輸?shù)竭h(yuǎn)處器官的毛細(xì)血管床；③惡性腫瘤細(xì)胞從毛細(xì)血管床移行至實質(zhì)器官并在此增殖。由于絕大多數(shù)腫瘤患者死亡是由于腫瘤的轉(zhuǎn)移，而不是原發(fā)腫瘤的生長，因此了解這一過程對腫瘤生物學(xué)研究和治療至關(guān)重要〔24〕。100多年前，Paget〔25〕提出了“種子和土壤理論”來解釋腫瘤細(xì)胞的定向遷移和特定器官轉(zhuǎn)移。近年來，越來越多的證據(jù)支持趨化因子可驅(qū)動腫瘤細(xì)胞的特異性器官轉(zhuǎn)移，這與腫瘤細(xì)胞上調(diào)或獲得了與其起源組織無關(guān)的趨化因子受體表達(dá)有關(guān)〔26〕。上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)換(EMT)可以使腫瘤上皮細(xì)胞失去其黏附特性而獲得間充質(zhì)特性，并進而獲得侵襲/轉(zhuǎn)移能力〔27〕。在轉(zhuǎn)移性肝癌細(xì)胞中可發(fā)現(xiàn)上皮標(biāo)記物E-鈣黏蛋白表達(dá)下調(diào)，而間充質(zhì)標(biāo)記物如波形蛋白和β-鈣黏蛋白表達(dá)上調(diào)，說明肝癌細(xì)胞獲得了EMT〔28〕。趨化因子可影響肝癌的EMT，例如在肝癌中可見CCR5和CCL5表達(dá)上調(diào)，CCR5和CCL5的相互作用可降低E-鈣黏蛋白的表達(dá)，并激活磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)/蛋白激酶B(Akt)/哺乳動物雷帕霉素蛋白(mTOR)信號通路，進而促進肝癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和侵襲特性〔29〕。同樣，在肝癌中也可檢測到CXCL8水平顯著升高，其也可通過激活A(yù)kt/mTOR/信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子(STAT)3信號通路促進肝癌進展和轉(zhuǎn)移〔30〕。另外，Sun等〔31〕發(fā)現(xiàn)，CX3CL1和CXCR3在肝癌的脊柱轉(zhuǎn)移瘤中表達(dá)上調(diào)，且CX3CL1可介導(dǎo)肝癌細(xì)胞向脊柱的遷移和侵襲，該過程依賴于磷脂酰肌醇-4，5-二磷酸3-激酶催化亞基(PIK3CA)/Akt絲氨酸/蘇氨酸激酶1通路。Song等〔32〕報道，肝癌患者血液中可發(fā)現(xiàn)CXCL2的表達(dá)上調(diào)，其可促進HepG2和PG5肝癌細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移活性。非典型趨化因子受體也可影響肝癌的轉(zhuǎn)移進程，例如ACKR4被證實是清除CCL19、CCL21、CCL25和CXCL13的非典型趨化因子受體，它可由角質(zhì)形成細(xì)胞、胸腺上皮細(xì)胞和支氣管細(xì)胞表達(dá)。相關(guān)研究證實ACKR4在腫瘤中具有保護作用，在肝癌中ACKR4可抑制與CCR7相關(guān)的趨化事件，從而限制腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移〔33〕。

3 趨化因子影響其他腫瘤的肝轉(zhuǎn)移

肝轉(zhuǎn)移是腸黏膜癌和其他惡性腫瘤(如肺癌和胰腺癌)主要死亡原因，趨化因子也被證實參與了這些腫瘤向肝臟的轉(zhuǎn)移。在小鼠和人的結(jié)直腸癌模型中，應(yīng)用CXCL10受體CXCR3抑制劑AMG487可顯著抑制腫瘤細(xì)胞向肝臟和肺部的轉(zhuǎn)移〔34〕。與原發(fā)腫瘤相比，結(jié)直腸癌患者肝臟轉(zhuǎn)移灶和淋巴結(jié)中CXCR3和CXCR4表達(dá)水平明顯上調(diào)，而當(dāng)基因敲除CXCR3/CXCR4后可顯著減少腫瘤細(xì)胞向肝臟和肺部淋巴結(jié)的轉(zhuǎn)移和播散〔35〕。同樣，來自肝星狀細(xì)胞的肌成纖維細(xì)胞分泌的 CXCL12被證實可通過CXCL12/CXCR4軸促進結(jié)腸癌的肝轉(zhuǎn)移，而CXCR4拮抗劑可顯著抑制肝臟腫瘤的形成〔36〕。在CX3CR1基因缺陷小鼠模型中，Zheng等〔37〕發(fā)現(xiàn)結(jié)腸癌細(xì)胞向肝臟的轉(zhuǎn)移明顯被抑制，而腫瘤相關(guān)細(xì)胞中CX3CR1基因的表達(dá)上調(diào)與預(yù)后不良密切相關(guān)。CXCR2和CXCR1也被證實參與了結(jié)腸癌的肝轉(zhuǎn)移，如一項研究證實靶向抑制CXCR2和CXCR1可通過減少腫瘤新血管的生成和增加腫瘤細(xì)胞的凋亡來抑制結(jié)腸癌的肝轉(zhuǎn)移〔38〕。Qi等〔39〕證實了CCL7及其受體CCR3是肺和結(jié)腸腫瘤細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵介質(zhì)，它們可通過調(diào)節(jié)基質(zhì)金屬蛋白酶-9介導(dǎo)的膠原降解來促進腫瘤細(xì)胞的肝轉(zhuǎn)移。此外，CCR1和CXCR4也被發(fā)現(xiàn)參與結(jié)腸癌和胰腺癌的肝轉(zhuǎn)移進程〔40，41〕。

4 趨化因子通過招募免疫細(xì)胞來影響肝癌的轉(zhuǎn)移

趨化因子可以通過招募免疫細(xì)胞來影響肝癌的轉(zhuǎn)移進程。例如，CCL15可將CCR1+CD14+單核細(xì)胞招募到肝癌侵襲邊緣，這些單核細(xì)胞反過來抑制抗腫瘤免疫反應(yīng)，促進血管生成并加速肝癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移〔42〕。而CCL15-CCR1軸的阻斷可減少肝癌細(xì)胞在體內(nèi)生長和轉(zhuǎn)移〔42〕。Li等〔43〕在HCC小鼠模型中發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用CCR2靶向拮抗劑RDC018或747聯(lián)合索拉非尼，可通過減少腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞的浸潤來抑制腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移〔44〕。再如，肝癌中CX3CL1可通過STAT3信號通路刺激CX3CR1+NK細(xì)胞的遷移趨化性和細(xì)胞毒性，當(dāng)應(yīng)用miR-561-5p下調(diào)CX3CL1 mRNA的表達(dá)后，可導(dǎo)致CX3CR1+NK細(xì)胞的趨化性、功能調(diào)控和浸潤減少，從而促進了肝癌細(xì)胞的肺轉(zhuǎn)移〔45〕。

本文系統(tǒng)回顧了趨化因子/受體軸影響肝癌免疫細(xì)胞招募和轉(zhuǎn)移的相關(guān)過程及分子機制，并分析了趨化因子/受體軸通過調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境中免疫細(xì)胞和肝癌細(xì)胞之間的相互作用來影響肝癌的轉(zhuǎn)移及其他腫瘤的肝轉(zhuǎn)移進程。以上研究表明趨化因子/受體有望成為肝癌診斷及免疫治療的潛在標(biāo)志物和作用靶點。