劉艷艷

(皖南醫(yī)學(xué)院弋磯山醫(yī)院腫瘤內(nèi)科 安徽蕪湖 241000)

乳腺癌是女性最常見(jiàn)的惡性腫瘤之一，在西方國(guó)家其發(fā)病率和死亡率均居女性惡性腫瘤之首，目前我國(guó)女性乳腺癌的發(fā)病率不斷上升，而且有年輕化趨勢(shì)。乳腺癌的發(fā)生是一個(gè)多因素、多步驟和多階段的疾病過(guò)程，包括細(xì)胞因子、基因、激素等的改變。現(xiàn)就CXCL12及其受體CXCR4、CXCR7與乳腺癌發(fā)生、發(fā)展及相關(guān)性的研究進(jìn)展做一闡述。

1 CXCL12/CXCR4生物學(xué)軸概述

基質(zhì)細(xì)胞衍生因子－1(SDF－1)是由骨髓基質(zhì)細(xì)胞及其它相關(guān)的上皮細(xì)胞分泌的一種CXC類趨化因子，系統(tǒng)命名為 CXCL12，首先［1］在P6系小鼠骨髓基質(zhì)細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子中被發(fā)現(xiàn)，最初被認(rèn)為是B系祖細(xì)胞的生長(zhǎng)因子。CXCL12是由骨髓基質(zhì)細(xì)胞持續(xù)產(chǎn)生，廣泛分布于免疫器官、腦、心、腎、肝、肺等部位，其分子結(jié)構(gòu)為N端兩個(gè)半胱氨酸(CY)之間被另一個(gè)氨基酸殘基X所分隔，由1個(gè)球形折疊、能變形的N末端區(qū)、緊接N末端的環(huán)結(jié)構(gòu)、3個(gè)反式平行鏈、1個(gè)C末端螺旋構(gòu)成。CXCL12有兩個(gè)異構(gòu)體α和β，它們?cè)谡{(diào)節(jié)表達(dá)方式和功能方面均相似。歷來(lái)認(rèn)為CXCR4是CXCL12的唯一受體，但 Burns等［2］研究發(fā)現(xiàn)CXCL12尚存在CXCR7這一新的受體。CXCL12及其受體CXCR4、CXCR7表達(dá)上調(diào)與包括乳腺癌在內(nèi)的多種惡性實(shí)體瘤的侵襲、轉(zhuǎn)移、增殖及分化密切相關(guān)。

1.1 CXCR4的結(jié)構(gòu)與功能 CXCR4是趨化因子CXCL12的受體之一，屬7次跨膜G蛋白耦聯(lián)受體超家族，由352個(gè)氨基酸組成，在人體內(nèi)，編碼基因位于人染色體2q21，有1個(gè)胞外N端，3個(gè)胞內(nèi)環(huán)，3個(gè)胞外環(huán)和1個(gè)胞內(nèi)C端。CXCL12與CXCR4的N端結(jié)合，引發(fā)CXCR4的二聚作用，并與CXCR4和第二胞外環(huán)ECL12相互作用才能啟動(dòng)下游信號(hào)通路;另外，CXCL12與CXCR4結(jié)合，激活G蛋白，從而激活磷脂酰肌醇－3激酶(PI－3K)、促分裂原活化的蛋白激酶(MAPK)、轉(zhuǎn)錄因子 NF－kB，即通過(guò)CXCL12/CXCR4→PI－3K→MAPK→NF－kB通路進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。CXCL12/CXCR4生物學(xué)軸參與多種生理和病理過(guò)程，發(fā)揮廣泛的生物學(xué)作用:如介導(dǎo)和調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答及炎癥反應(yīng);誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡;調(diào)控造血干細(xì)胞遷移及歸巢;介導(dǎo)HIV感染;參與胚胎發(fā)育過(guò)程;參與惡性腫瘤發(fā)生、生長(zhǎng)、浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移等［3］。

1.2 CXCL12/CXCR4生物學(xué)軸與腫瘤的關(guān)系 惡性腫瘤細(xì)胞最基本的生物學(xué)特征是增殖失控、分化異常，并且具有侵襲及轉(zhuǎn)移能力。越來(lái)越多的研究證實(shí)惡性腫瘤的生長(zhǎng)、侵襲和轉(zhuǎn)移是一復(fù)雜的、連續(xù)的、多階段的過(guò)程，并表現(xiàn)出高度的組織特異性、非任意性和器官選擇性。研究證實(shí)［4］CXCL12與其受體CXCR4相互結(jié)合通過(guò)刺激腫瘤細(xì)胞的增殖遷移及粘附、新生血管的形成、腫瘤免疫抑制等，在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、侵襲及轉(zhuǎn)移過(guò)程中起著重要作用。CXCL12/CXCR4生物軸促進(jìn)腫瘤發(fā)生的作用機(jī)制尚未完全清楚，根據(jù)目前研究有以下幾種。

1.2.1 促進(jìn)腫瘤新生血管形成:腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移依賴于血管的生成。研究表明［5－6］，趨化因子 CXCL12可直接或間接誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子VEGF，VEGF通過(guò)自分泌方式或旁分泌環(huán)路作用于內(nèi)皮細(xì)胞促進(jìn)腫瘤原發(fā)灶內(nèi)及其外周組織中新生血管形成。Salvucci等［7］研究表明:VEGF能促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞CXCL12的表達(dá)，同時(shí)通過(guò)阻斷CXCL12/CXCR4軸可以起到抑制VEGF依賴的血管形成作用，CXCL12可誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)VEGF，VEGF反過(guò)來(lái)可上調(diào)內(nèi)皮細(xì)胞表面的CXCL12/CXCR4表達(dá)。這說(shuō)明CXCL12/CXCR4生物軸與VEGF之間在促進(jìn)腫瘤新生血管形成過(guò)程中有協(xié)同作用。

1.2.2 激活粘附分子的表達(dá):腫瘤細(xì)胞與基底膜、細(xì)胞外基質(zhì)成分的粘附在腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移中起重要作用。Tobias等［8］在對(duì)腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移過(guò)程研究中發(fā)現(xiàn):CXCL12通過(guò)激活細(xì)胞表面的各種粘附分子(如整合素)調(diào)節(jié)細(xì)胞與層粘連蛋白、纖維蛋白原、間質(zhì)細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞的粘附，促進(jìn)了腫瘤細(xì)胞向組織中遷入及在組織中的生長(zhǎng)。

1.2.3 促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖及轉(zhuǎn)移:在許多腫瘤中，體外試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)CXCL12及其受體CXCR4通過(guò)MAPK或者Akt等信號(hào)途徑引起細(xì)胞增殖與轉(zhuǎn)移。Gao和Huang等［9－10］研究認(rèn)為 CXCL12 及其受體 CXCR4 可激活下游區(qū)的信號(hào)，即通過(guò)增加信號(hào)傳導(dǎo)因子及轉(zhuǎn)錄激活因子3(STAT3)與細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(ERK)和分裂原活化蛋白激酶(MAPK)的磷酸化，還可激活JAK－STAT途徑，從而趨化癌細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。CXCL12/CXCR4生物軸在多種腫瘤的播散和器官特異性轉(zhuǎn)移中發(fā)揮著重要的作用。目前研究證實(shí)［11］有諸如乳腺癌、惡性膠質(zhì)瘤、前列腺癌等一系列腫瘤的惡性細(xì)胞表達(dá)趨化因子受體CXCR4，并與其配體CXCL12相應(yīng)答，這種配對(duì)與癌細(xì)胞定向遷移到轉(zhuǎn)移的部位，形成器官特異性的轉(zhuǎn)移有關(guān)。

1.3 CXCL12/CXCR4生物學(xué)軸與乳腺癌的關(guān)系 近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者檢測(cè)了不同腫瘤組織中CXCL12/CXCR4的表達(dá)情況，發(fā)現(xiàn)乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌、黑色素瘤、食道癌、非小細(xì)胞肺癌、頭頸部鱗癌、神經(jīng)母細(xì)胞瘤、腦膜瘤和顱咽管瘤等多種腫瘤中CXCL12/CXCR4呈陽(yáng)性表達(dá)，與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展及轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。Muller等［12］學(xué)者報(bào)道:在大鼠模型中，對(duì)7種人乳腺癌細(xì)胞系用實(shí)時(shí)定量RT－PCR及免疫組織化學(xué)方法進(jìn)行的分析顯示，CXCR4在正常乳腺上皮組織低表達(dá)或不表達(dá)，在原發(fā)灶及轉(zhuǎn)移灶的乳腺癌細(xì)胞中均高度表達(dá);其配體CXCL12在乳腺癌最常見(jiàn)的轉(zhuǎn)移部位如淋巴結(jié)、肺、肝臟等處高水平表達(dá)，而在皮膚、小腸、肌肉、骨髓與腦組織則低表達(dá)。Dewan等［13］將CXCR4低表達(dá)的MCF－7細(xì)胞接種到SCID鼠，8－9周后僅在接種部位形成較小腫瘤病灶，而未發(fā)生遠(yuǎn)處器官轉(zhuǎn)移;但接種了CXCR4高表達(dá)的MDA－231細(xì)胞后，3周內(nèi)即可形成較大的腫瘤病灶，并發(fā)生明顯遠(yuǎn)處及內(nèi)臟轉(zhuǎn)移。這些基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)研究表明CXCL12/CXCR4能促進(jìn)乳腺癌的生長(zhǎng)及轉(zhuǎn)移。另有研究顯示［14］，CXCL12/CXCR4不僅在乳腺癌的定向轉(zhuǎn)移與侵潤(rùn)中起著重要的調(diào)節(jié)作用，而且與乳腺癌細(xì)胞的增殖和分化密切相關(guān)。Schmid等［15］采用免疫組織化學(xué)方法的研究發(fā)現(xiàn)，在乳腺癌組織隨腫瘤惡性程度的增加CXCL12/CXCR4表達(dá)顯著增加，CXCL12/CXCR4表達(dá)與腫瘤的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、臨床分期有關(guān)，臨床分期越晚則CXCL12/CXCR4表達(dá)陽(yáng)性率越高，表達(dá)越強(qiáng)。目前，關(guān)于CXCL12/CXCR4表達(dá)能否像腫瘤大小、組織學(xué)分級(jí)、臨床分期、淋巴結(jié)有無(wú)轉(zhuǎn)移、雌激素受體、人表皮生長(zhǎng)因子受體等那樣成為乳腺癌獨(dú)立的預(yù)后預(yù)測(cè)指標(biāo)尚不清楚，有待進(jìn)一步研究。

2 CXCL12/CXCR7生物學(xué)軸概述

2.1 CXCR7 的結(jié)構(gòu)與功能 Burns等［2］研究發(fā)現(xiàn):在CXCR4基因敲除小鼠第13 d，其胚胎中的胎肝細(xì)胞仍然能結(jié)合CXCL12，并在多種腫瘤細(xì)胞系中發(fā)現(xiàn)細(xì)胞表面存在CXCL12新的結(jié)合位點(diǎn)，確認(rèn)該結(jié)合位點(diǎn)就是早已被克隆出并一直被稱為孤兒受體的RDC1分子，其在氨基酸的序列上與CXCR4也有相似性，同樣也是HIV的復(fù)合受體，故將其更名為CXCR7。CXCR7也屬于G蛋白偶聯(lián)受體，由362個(gè)氨基酸序列組成，基因僅編碼兩個(gè)外顯子，定位于人類染色體2q37。上游的外顯子或5’非編碼區(qū)(5’UTRs)的外顯子具有銜接CXCR7mRNA片段的作用，兩個(gè)外顯子5’端序列具有啟動(dòng)子序列的特征。CXCR7除能與CXCL12高親和力結(jié)合外，還能結(jié)合另一個(gè)趨化因子 I－TAC(CXCL11)，表達(dá)于許多腫瘤細(xì)胞系、活化的內(nèi)皮細(xì)胞以及胎肝細(xì)胞，大多數(shù)正常細(xì)胞表面卻很少表達(dá)，盡管正常細(xì)胞表面很少表達(dá)CXCR7分子，其細(xì)胞內(nèi)卻表達(dá)CXCR7mRNA。CXCL12與其受體CXCR7結(jié)合參與調(diào)控多種病理生理過(guò)程，包括炎癥應(yīng)答、免疫應(yīng)答、免疫監(jiān)控、組織修復(fù)再生、細(xì)胞存活、細(xì)胞增殖、腫瘤的發(fā)生和發(fā)展等［16，17］。

2.2 CXCL12/CXCR7生物學(xué)軸與乳腺癌的關(guān)系 部分研究［18，19］提示，CXCR7 與乳腺癌、肺癌、前列腺癌、結(jié)腸癌、胰腺癌、Kaposi＇s肉瘤的發(fā)生、發(fā)展具有一定的聯(lián)系。Miao等［20］采用過(guò)表達(dá)和RNA干擾相結(jié)合的方法證明:CXCR7高表達(dá)于乳腺癌組織，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)和增殖，促進(jìn)腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移;且乳腺癌細(xì)胞中CXCR7過(guò)度表達(dá)與腫瘤向肺部轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。鄭科等［21］運(yùn)用RNA干擾技術(shù)及沉默人乳腺癌細(xì)胞MDA－MB－435sCXCR7基因的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)有效沉默CXCR7的表達(dá)后，與空白對(duì)照組比較，CXCR7mRNA及蛋白表達(dá)水平明顯降低(P＜0.05)，CXCL12誘導(dǎo)的人乳腺癌細(xì)胞移動(dòng)速度減慢，侵襲能力和粘附能力明顯減弱(P＜0.05)，提示CXCL12/CXCR7生物學(xué)軸在乳腺癌的侵襲轉(zhuǎn)移過(guò)程中可能具有重要作用。

3 CXCL12/CXCR4、CXCL12/CXCR7 生物學(xué)軸在乳腺癌中的應(yīng)用前景

目前已有大量研究證實(shí)CXCR4、CXCR7及其配體CXCL12在多種腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中起重要作用，并且針對(duì)CXCR4、CXCR7的特異性拮抗劑亦能有效抑制腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移，可作為腫瘤治療新的靶點(diǎn)［22］。目前針對(duì)拮抗CXCL12/CXCR4生物軸的抗腫瘤治療效果已經(jīng)得到證實(shí)，Hsu等［23］體外研究發(fā)現(xiàn)防癌植物素、二吲哚基甲烷、抗癌藥均可下調(diào)CXCL12/CXCR4，降低乳腺癌細(xì)胞的遷移和侵襲能力，且二者聯(lián)合作用比單一用藥強(qiáng)。CXCR4抑制劑CTCE－9908可抑制乳腺癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移至肺和骨［24］。Kalatskaya等［25］研究發(fā)現(xiàn)，CXCR4的選擇性小分子抑制劑AMD3100雖然也能夠結(jié)合CXCR7受體，但卻是CXCR7的變構(gòu)激動(dòng)劑。一些小分子抑制劑如CCX733或CCX266、siRNA和封閉性抗體對(duì)CXCR7的靶向治療正用于體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)中［26］。隨著對(duì) CXCL12及其受體 CXCR4、CXCR7在乳腺癌中表達(dá)規(guī)律及作用機(jī)制的深入研究，有可能為乳腺癌的診斷和治療提供新方向。

［1］Sutton A，F(xiàn)riand V，Brule Donneger S，et al.Stromal cell derived Factor-l/chemok ine(CXC motif)ligand 12 stimulates human hepatoma cell growth，migration，and invasion［J］.Mo l Cancer Res，2007，5(1):21-33.

［2］Burns JM，Summers BC，Wang Y，et al.A novelchemokine receptor for SDF-1 and I-TAC involved in cell survival，cell adhesion，and tumor development［J］.J Exp Med，2006，203(9):2201-2213.

［3］Kryczek L，Wei S，K elier E，et al.The chemokine stroma derived factor(SDF-1/CXCL12)playsmultiple roles in tumor pathogenes is［J］.Am J Physio l Cell，2007，292(3):987-995.

［4］Luker KE ，Luker GD.Functions of CXCL12 and CXCR4 in breast cancer［J］.Cancer Lett，2006，238(1):30-41.

［5］楊世晰，卞修武，蔣雪峰，等.CXCR4在膠質(zhì)瘤血管內(nèi)皮細(xì)胞和ECV304細(xì)胞中的表達(dá)及其意義［J］.第三軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，26(22):2020-2022.

［6］Chinni SR，Sivalogan S，Dong Z，et al.CXCL12/CXCR4 sign aling activates akt21 and MMP29 expression in prostate cancer cells:The role of bone microenvironmen tassociated CXCL12［J］.Prostate，2006，66(1):32-48.

［7］Salvucci O，Yao L，Villalba S，et al.Regulation of endothelial cell branching morphogenesis by endogenous chemok inestromal derived factor-1［J］.Blood，2002，99(8):2703-2711.

［8］Tobias E，Borna R，DanaM，et al.CXCR4 chem in the receptor mediates prostate tumor cell adhesion through A5 and B3 integrins［J］.Neop lasia，2006，8(4):290-301.

［9］Gao H，Priebe W，Glod J，et al.Activation of signal transducers and activators of transcription and focal adhesion kinase by stromal cellderived factor-1 is required for migration of human mesenchymal stem cells in response to tumor cell conditioned medium ［J］.Stem Cells，2009，27(4):857-865.

［10］Huang CY，Lee CY，Chen MY，et al.Stromal cell derived factor 1/CXCR4 enhanced motility of human osteosarcoma cells involves MEK1/2，ERK and NF—kappaB—dependentpathways［J］.Cell Physiol，2009，221(1):204-212.

［11］胡凱猛.腫瘤微環(huán)境與趨化因子家族［J］.國(guó)外醫(yī)學(xué)腫瘤學(xué)分冊(cè)，2005，32(4):246-250.

［12］Muller A ，Homey B，Soto H ，et al.Involvement of chemokinereceptors in breast cancer metastasis［J］.Nature，2001，410(6824):50-56.

［13］Dewan MZ，Ahmed S，Iwasaki Y，et al.Stromal cell-derived factor-1 and CXCR4 receptor interaction in tumor growth and metastasis of breast cancer［J］.Biomed Pharmacother，2006，60(6):273-276.

［14］李時(shí)望.SDF-1及其受體CXCR4與乳腺癌的研究現(xiàn)狀［J］.國(guó)外醫(yī)學(xué)外科學(xué)分冊(cè)，2004，31(3):148-149.

［15］Schmid BC，Rudasm，Rezniczek GA，et al.CXCR4 is expressed inductal carcinoma in situ of the breast and in atypical ductal hyperplasia［J］.Breast Can Res Treat，2004，84(3):247-250.

［16］鄭科，厲紅元，蘇新良，等.趨化因子受體CXCR7對(duì)人乳腺癌細(xì)胞生長(zhǎng)凋亡及細(xì)胞周期的影響［J］.第三軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，31(20):2005-2008.

［17］Marechal R，Demetter P，Nagy N，et al.High exp ression of CXCR4 may predict poor survival in resected pancreatic adenocarcinoma［J］.Br J Cancer，2009，100(9):1444-1451.

［18］Grymula K，Tarnowski M，Wysoczynski M，et al.Overlapping and distinct role of CXCR7/SDF-1/ITAC and CXCR4/SDF-1 axes in regulating metastatic behavior of human rhabdomyosarcomas［J］.Int JCancer.2010，127(11):2554-2568.

［19］Tarnowski M，Grymula K，Reca R，et al.Regulation of expression of stromal-derived factor-1 receptors:CXCR4 and CXCR7 in human rhabdomyosarcomas［J］.Mol Cancer Res，2010，8(1):1-14.

［20］Miao Z，Luker KE，Summers BC，et al.CXCR7(RDC1)promotes breast and lung tumor growth in vivo and is expressed on tumor-associated vasculature［J］.Proc Natl Acad Sci U S A，2007，104(40):15735-15740.

［21］鄭科，厲紅元，蘇新良，等.CXCR7/CXCL12對(duì)人乳腺癌細(xì)胞侵襲和黏附能力的影響［J］.第三軍醫(yī)大學(xué)報(bào)，2010，32(1):63-66.

［22］Castellone MD，Guarino V，De Falco V，et al.Functional expression of t he CXCR4 chemokine receptor is induced by RET/PTC oncogenes and is a common event in human papillary thyroid carcinomas［J］.Oncogene，2004，23(35):5958-5967.

［23］Hsu EL，Chen N，Westbrook A，et al.Modulation of CXCR4，CXCL12，and tumor cell invasion potential in vitro by phytochemicals［J］.Oncol Mar，2009，2009:491985.

［24］Richert MM，Vaidya KS，Mills CN，et al.Inhibition of CXCR4 by CTCE-9908 inhibits breast cancer metastasis to lung and bone［J］.Oncol Rep，2009，21(3):761-767.

［25］Kalatskaya I，Berchiche YA，Gravel S，et al.AMD3100 is a CXCR7 ligand with allosteric agonist properties［J］.Mol Pharmacol，2009，75(5):1240-1247.

［26］Hartmann TN，Grabovsky V，Pasvolsky R，et al.A crosstalk between intracellular CXCR7 and CXCR4 involved in rapid CXCL12-triggered integrin activation but not in chemokine-triggered motility of human T lymphocytes and CD34+cells［J］.J Leukoc Biol，2008，84(4):1130-1140.