劉暢 馬沈倩 任志帥 楊舒文 郭玉琪

卵巢癌是女性生殖系統(tǒng)中第二常見(jiàn)但死亡率最高的惡性腫瘤中。據(jù)來(lái)自185個(gè)國(guó)家36種癌癥的發(fā)病率和死亡率數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),2020年全球卵巢癌新增病例313 959例,死亡病例207 25 例[1]。卵巢癌的治療方法主要是手術(shù)、化療、放療、分子靶向治療及免疫治療,一般來(lái)說(shuō),手術(shù)聯(lián)合鉑類(lèi)和紫三醇為主的化療是臨床最常用的治療方法,雖然過(guò)去幾年手術(shù)和化療方法取得重大進(jìn)展,但卵巢癌患者的生存率并沒(méi)有顯著改善[2-5]。卵巢癌的高死亡率主要?dú)w因于化療耐藥及廣泛的腹腔轉(zhuǎn)移[6]。由于化療藥物的副反應(yīng)及對(duì)晚期轉(zhuǎn)移卵巢癌的靶向不足,大多數(shù)晚期卵巢癌患者在18個(gè)月內(nèi)復(fù)發(fā),大多數(shù)鉑耐藥或鉑類(lèi)難治性疾病患者預(yù)期壽命<1年[7]。CXCR2是G蛋白偶聯(lián)受體(G protein-coupled receptors,GPCR),富含7個(gè)含疏水氨基酸的跨膜基序,在多種細(xì)胞類(lèi)型中表達(dá),例如中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、肥大細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞,能夠促進(jìn)血管生成、腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移,并參與免疫細(xì)胞的招募[8,9]。CXCR2的高表達(dá)參與了多種癌癥類(lèi)型的癌變,尤其是卵巢癌,早在2010年已有研究表明,CXCR2在卵巢癌中過(guò)表達(dá),在正常細(xì)胞和組織中不表達(dá),其過(guò)表達(dá)與卵巢癌患者的低生存率相關(guān),該受體可能是卵巢癌新的預(yù)后標(biāo)志物和治療干預(yù)的潛在靶標(biāo)[10]。本文主要關(guān)注CXCR2在卵巢癌中的作用及在治療中的前景,旨在為卵巢癌的治療提供新的思路。

1 CXCR2及其配體的功能

在生理環(huán)境中,CXCR2主要由中性粒細(xì)胞表達(dá),對(duì)于將白細(xì)胞募集到組織損傷或炎癥部位至關(guān)重要[11]。在腫瘤中,細(xì)胞受到如化療、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、缺氧等應(yīng)激后,能夠表達(dá)更高水平的CXCR2和更多的CXCLs,將更多的骨髓源性抑制細(xì)胞(myeloid-derived suppressor cells,MDSCs)招募到腫瘤微環(huán)境(tumor microenvironment,TME)中,有利于腫瘤細(xì)胞存活并增強(qiáng)其侵襲性,廣泛浸潤(rùn)的MDSCs釋放精氨酸酶-1損害T細(xì)胞的抗腫瘤作用。CXCR2也在MDSC上表達(dá),在MMTV-PYMT小鼠腫瘤和脾臟MDSC的scRNAseq分析中,CXCR2被鑒定為MDSC的一部分基因特征[12]。

腫瘤細(xì)胞可通過(guò)自分泌方式分泌趨化因子與CXCR2結(jié)合,直接促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移,或以旁分泌方式結(jié)合CXCR2促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng),激活基質(zhì)細(xì)胞,促進(jìn)腫瘤血管生成、轉(zhuǎn)移擴(kuò)散和免疫逃逸,腫瘤細(xì)胞在CXCR2的作用下實(shí)現(xiàn)了自身的生長(zhǎng)、增殖和轉(zhuǎn)移[13]。此外,受到腫瘤刺激后,內(nèi)皮細(xì)胞、癌癥干細(xì)胞 (cancer stem cells,CSCs)和骨髓細(xì)胞的CXCR2表達(dá)上調(diào),導(dǎo)致血管生成、細(xì)胞存活和遷移。CSCs幾乎在所有類(lèi)型癌癥的發(fā)生和轉(zhuǎn)移中都是必不可少的,最近的研究表明,CXCLs/CXCR2軸可能通過(guò)維持和促進(jìn)CSCs的遷移在腫瘤的進(jìn)展和轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用,這些CSCs周?chē)膬?nèi)皮細(xì)胞不僅可以分泌CXCLs,還可以上調(diào)CSCs中CXCR2的表達(dá),從而增強(qiáng)CSCs的遷移和生長(zhǎng)[14]。CXCR2屬于CXCR家族,已知配體為CXCL1、CXCL2、CXCL3、CXCL5、CXCL6、CXCL7、CXCL8,均為具有血管生成作用的ELR+CXC趨化因子,其中CXCL1、CXCL2及CXCL8在卵巢癌細(xì)胞中高表達(dá),是血管網(wǎng)絡(luò)的組成部分,有助于向腫瘤組織輸送氧氣和營(yíng)養(yǎng),增強(qiáng)腫瘤侵襲性[15-17]。

趨化因子具有多種生物學(xué)效應(yīng),參與許多生物過(guò)程,如白細(xì)胞遷移、胚胎發(fā)生、血管生成活性、腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移等[18-20]。CXCL1、2均屬于生長(zhǎng)調(diào)節(jié)致癌基因(growth-regulated oncogene,GRO)家族產(chǎn)物,兩者的氨基酸序列有90%相似性,其表達(dá)通過(guò)刺激血管生成提高腫瘤細(xì)胞存活率[21,22]。CXCL1、2均在TME中表達(dá),將MDSCs吸引到腫瘤中,產(chǎn)生增強(qiáng)癌細(xì)胞存活的趨化因子,另外使用化療藥物會(huì)產(chǎn)生TNF-α,反過(guò)來(lái),TNF-α又會(huì)增加旁分泌軸中CXCL1、2的表達(dá),從而導(dǎo)致腫瘤進(jìn)展和化療耐藥[23]。

CXCL8又稱(chēng)白細(xì)胞介素-8(interleukin-8,IL-8),在健康狀態(tài)的機(jī)體內(nèi)幾乎檢測(cè)不到,但會(huì)被TNF-α和IL-1等促炎細(xì)胞因子、細(xì)菌或病毒產(chǎn)物及細(xì)胞迅速誘導(dǎo)生成[24]。刺激CXCL8可減少內(nèi)皮細(xì)胞凋亡,增強(qiáng)內(nèi)皮細(xì)胞增殖,并通過(guò)基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)調(diào)節(jié)細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix,ECM),在TME中形成血管,促進(jìn)卵巢癌生長(zhǎng)、增殖,CXCL8也可通過(guò)CXCR2激活轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β激活激酶1(TAK1)/NF-κB信號(hào)通路,促進(jìn)卵巢癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移,此外,CXCL8還與腫瘤化療耐藥有關(guān)[25,26]。高水平的CXCL8會(huì)增加癌癥風(fēng)險(xiǎn),導(dǎo)致預(yù)后不良[27]。也有研究表明, CXCL1、CXCL2與CXCL8在卵巢癌中通過(guò)生長(zhǎng)因子受體結(jié)合蛋白(growth factor receptor-bound protein 2,GRB2)相關(guān)結(jié)合蛋白以自分泌方式增加,促進(jìn)卵巢癌細(xì)胞增殖和血管生成[17]。

CXCR2與其趨化因子在卵巢癌細(xì)胞中高表達(dá),兩者結(jié)合后,促進(jìn)卵巢癌細(xì)胞的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移及化療耐藥,與卵巢癌的進(jìn)展及總體生存相關(guān)。

2 CXCR2在卵巢癌中的作用

有研究證明,CXCR2在高級(jí)別漿液性卵巢癌中高表達(dá),并與總體生存率低和早期復(fù)發(fā)相關(guān),其過(guò)度表達(dá)促進(jìn)卵巢癌生長(zhǎng),基因敲除則降低卵巢癌生長(zhǎng)[10]。另有研究表明,卵巢癌與慢性炎癥有關(guān),CXCL1參與許多炎癥性疾病的發(fā)展,是卵巢成纖維細(xì)胞的關(guān)鍵因子,通過(guò)p38激活,與CXCL2相互作用促進(jìn)卵巢癌的生長(zhǎng),并在高水平激活CXCR2[28]。CXCR2能夠直接上調(diào)其自身配體,如CXCL1和CXCL2,與CXCR2結(jié)合后,激活EGFR,導(dǎo)致Akt磷酸化,直接上調(diào)Mdm2基因,Akt誘導(dǎo)的Mdm2可以抑制p53的抗腫瘤作用,進(jìn)而下調(diào)細(xì)胞周期阻滯蛋白p21,促進(jìn)卵巢癌細(xì)胞增殖,加快卵巢癌進(jìn)展[29]。

有研究提示CXCR2對(duì)卵巢癌的復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移有重要影響,CXCR2的過(guò)表達(dá)與不良預(yù)后和癌癥轉(zhuǎn)移有關(guān),趨化因子在腫瘤微環(huán)境的重新編程和促進(jìn)癌細(xì)胞擴(kuò)散方面發(fā)揮了積極的作用,靶向CXCR2對(duì)卵巢癌轉(zhuǎn)移具有良好的治療作用[29-32]。腹膜轉(zhuǎn)移是卵巢癌最常見(jiàn)的轉(zhuǎn)移途徑,臨床證據(jù)表明卵巢癌腹膜轉(zhuǎn)移常常預(yù)后不良。TME與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、免疫抑制和炎性反應(yīng)密切相關(guān),在卵巢癌的進(jìn)展及臨床結(jié)局中發(fā)揮關(guān)鍵作用[33]。卵巢癌具有自身獨(dú)特的TME,活躍的間皮細(xì)胞大量分布在腹膜腔以及大網(wǎng)膜的脂肪細(xì)胞中,而大網(wǎng)膜是轉(zhuǎn)移病灶的首選部位。除了腫瘤和基質(zhì)細(xì)胞外,卵巢癌患者的腹腔積液中還富含炎性細(xì)胞因子、趨化因子、基質(zhì)金屬蛋白酶、整合素及其他分泌因子[34]。有證據(jù)表明,惡性腹水可作為儲(chǔ)存庫(kù),提供大量脂肪酸、可溶性生長(zhǎng)因子和趨化因子,用于將脫落的卵巢癌細(xì)胞重塑為侵襲性更強(qiáng)的轉(zhuǎn)移性癌細(xì)胞[35-37]。也有報(bào)道稱(chēng)從大網(wǎng)膜釋放的GRO-α和IL-8,激活TAK1/NF-κB信號(hào)傳導(dǎo)通路,通過(guò)CXCR2促進(jìn)卵巢癌在腹腔內(nèi)種植和生長(zhǎng),Yung等[32]的實(shí)驗(yàn)通過(guò)中和GRO-α和IL-8抗體或通過(guò)shRNA基因敲除、CRISPR/Cas9基因敲除或CXCR2抑制劑SB225002治療卵巢癌細(xì)胞,顯著降低了TAK1/NF-κB信號(hào)通路,降低了體外和體內(nèi)的致癌和轉(zhuǎn)移潛能。提示CXCR2在促進(jìn)卵巢癌細(xì)胞腹腔轉(zhuǎn)移擴(kuò)散中起關(guān)鍵作用。

卵巢癌細(xì)胞產(chǎn)生的趨化因子和內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)的趨化因子受體與TME相互作用,通過(guò)刺激血管生成、增強(qiáng)細(xì)胞增殖、侵襲、遷移來(lái)促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)。CXCR2在微血管內(nèi)皮細(xì)胞上表達(dá),并結(jié)合所有已知具有血管生成活性的ELR+ CXC趨化因子(CXCL 1～8)[38-40]。有研究表明,人血管內(nèi)皮細(xì)胞組成性表達(dá)CXCR2,與CXCL共培養(yǎng)后,觀察到B淋巴細(xì)胞瘤-2(B-cell lymphoma-2,Bcl-2)水平增加,表明內(nèi)皮細(xì)胞開(kāi)始分泌MMP以分解細(xì)胞外基質(zhì),進(jìn)而導(dǎo)致血管生成[25,41]。VEGF是最重要的血管生成因子,能增加上皮細(xì)胞和癌細(xì)胞中CXCL1和CXCL8的表達(dá),VEGF和ELR+CXC趨化因子共同參與血管生成,CXCR2激活后可導(dǎo)致上皮細(xì)胞分泌表皮生長(zhǎng)因子(epidermal growth factor,EGF),通過(guò)STAT3激活分泌VEGF,癌細(xì)胞上EGFR的激活會(huì)導(dǎo)致NF-κB激活,從而導(dǎo)致促血管生成CXCR2配體的表達(dá)[42-46]。也有研究表明CXCR2能通過(guò)抑制TSP-1和激活VEGF促進(jìn)卵巢癌血管生成[10]。血管生成可以促進(jìn)卵巢癌的生長(zhǎng)、侵襲和轉(zhuǎn)移。

CXCR2與配體結(jié)合后可以激活多種G蛋白介導(dǎo)的信號(hào)級(jí)聯(lián),包括磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)/Akt、磷脂酶C(phospholipase C,PLC)/蛋白激酶C(phospholipase C,PKC)、絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)/p38通路、Ras/Erk和Janus酪氨酸激酶2(Janus kinase,JAK2)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子 (signal transducer and activator of transcription,STAT3) 信號(hào)通路,激活后可調(diào)節(jié)細(xì)胞因子和趨化因子的表達(dá),形成一個(gè)環(huán)路以增強(qiáng)CXCR2的功能[47-53]。通過(guò)研究卵巢癌患者中性粒細(xì)胞中CXCR2的表達(dá),與對(duì)照組和良性腫瘤組相比,卵巢癌患者中性粒細(xì)胞中CXCR2的表達(dá)更多,證實(shí)中性粒細(xì)胞產(chǎn)生CXCR2可用于診斷卵巢癌[54],因此可作為卵巢癌新的預(yù)后標(biāo)志物和治療靶標(biāo)。

3 CXCR2在卵巢癌治療中的應(yīng)用前景

3.1 CXCR2在卵巢癌化療耐藥中的作用 化療耐藥也是導(dǎo)致卵巢癌患者死亡率高的重要原因,約80%的患者會(huì)因?yàn)榛熌退幎霈F(xiàn)疾病復(fù)發(fā)。研究表明,CXCL1和CXCL2將MDSC吸引到腫瘤中,然后產(chǎn)生包括S100A8/9在內(nèi)的趨化因子,可以提高癌細(xì)胞的存活率,雖然化療藥物會(huì)殺死癌細(xì)胞,但這些治療會(huì)引發(fā)平行的基質(zhì)反應(yīng),導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞和其他基質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生TNF-α,增強(qiáng)癌細(xì)胞中CXCL1/2的表達(dá),從而擴(kuò)增CXCL1/2-S100A8/9環(huán)并引起化療耐藥[23]。另有研究表明,CXCR2是使卵巢癌對(duì)順鉑重新敏感的關(guān)鍵分子,其抑制劑可降低順鉑耐藥細(xì)胞的增殖及活力,并逆轉(zhuǎn)間充質(zhì)上皮的過(guò)度表達(dá),而且還可能作為腫瘤細(xì)胞對(duì)順鉑的化學(xué)增敏劑[55]。目前對(duì)CXCR2在卵巢癌化療耐藥中的作用研究較少,大部分只是理論和體外模型的研究。

3.2 CXCR2在腫瘤及卵巢癌免疫抑制中的作用 證據(jù)表明CXCR2參與免疫細(xì)胞的募集以促進(jìn)血管生成、腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移[56]。CXCR2主要參與調(diào)節(jié)趨化因子信號(hào)通路、細(xì)胞因子-細(xì)胞因子受體相互作用、炎癥反應(yīng)、補(bǔ)體以及DNA損傷修復(fù),癌細(xì)胞產(chǎn)生的CXCR2誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞胞外陷阱,干擾免疫細(xì)胞毒性[57]。免疫抑制在調(diào)節(jié)癌癥進(jìn)展、轉(zhuǎn)移和降低免疫治療成功率中起著關(guān)鍵作用。研究表明腫瘤內(nèi)的免疫抑制細(xì)胞影響腫瘤治療的效果,而MDSCs是引起免疫抑制最重要的細(xì)胞之一,在MDSCs中靶向CXCR2可能會(huì)改善抗腫瘤免疫反應(yīng)[58]。MDSCs是一種不成熟骨髓細(xì)胞的異質(zhì)群體,包括粒細(xì)胞-骨髓源性抑制細(xì)胞(G-MDSCs)和多形核細(xì)胞-骨髓源性抑制細(xì)胞(PMN-MDSCs),特征為活化病理狀態(tài)和強(qiáng)大的免疫抑制功能,還可促進(jìn)腫瘤血管生成、腫瘤細(xì)胞侵襲,形成轉(zhuǎn)移前生態(tài)位,進(jìn)而促進(jìn)腫瘤進(jìn)展[59]。腫瘤免疫逃逸是腫瘤細(xì)胞通過(guò)與基質(zhì)細(xì)胞和免疫細(xì)胞相互作用,或者通過(guò)分泌可溶性細(xì)胞因子,擺脫宿主的免疫識(shí)別和攻擊,抑制宿主的免疫應(yīng)答,使TME轉(zhuǎn)化成有利于腫瘤發(fā)展遷移的抑制性免疫微環(huán)境,從而使得腫瘤細(xì)胞逃避免疫監(jiān)視、殺傷,在體內(nèi)不斷增殖發(fā)展,進(jìn)而發(fā)生腫瘤多重耐藥導(dǎo)致惡化[60]。MDSCs進(jìn)入TME有助于癌癥免疫逃逸,CXCR2是MDSCs進(jìn)入TME所必需的,是腫瘤發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵,抑制CXCR2可抑制MDSCs進(jìn)入腫瘤微環(huán)境和轉(zhuǎn)移前生態(tài)位。

卵巢癌微環(huán)境中的免疫相關(guān)細(xì)胞主要參與免疫抑制,介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生免疫逃逸,調(diào)節(jié)卵巢癌細(xì)胞的侵襲、遷移和血管新生[61]。CXCR2相關(guān)基因在免疫激活如Th17細(xì)胞分化、細(xì)胞因子與其受體相互作用、趨化因子信號(hào)通路、抗原加工和呈遞及如PPAR致癌信號(hào)通路中顯著富集,而PPAR抑制劑已成為卵巢癌的治療劑[62]。CXCR2相關(guān)基因在卵巢癌免疫激活和致癌途徑中顯著富集,此外,CXCR2還參與調(diào)節(jié)卵巢癌TME中巨噬細(xì)胞等免疫細(xì)胞的浸潤(rùn),其對(duì)免疫應(yīng)答的調(diào)節(jié)作用最為顯著。Ji等[63-65]通過(guò)TIMER、quanTIseq和xCell三種計(jì)算方法來(lái)推斷卵巢癌中免疫細(xì)胞的浸潤(rùn)水平,表明CXCR2表達(dá)對(duì)卵巢癌中的巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)起負(fù)調(diào)節(jié)作用,巨噬細(xì)胞是腫瘤微環(huán)境的關(guān)鍵組成部分,腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞在卵巢癌微環(huán)境中含量豐富,并影響患者的生存結(jié)果,阻斷CXCR2可提高免疫治療的敏感性和有效性,并抑制腫瘤進(jìn)展。同時(shí),一些臨床前研究表明CXCR2拮抗劑與ICI和其他免疫治療藥物具有協(xié)同作用[66]。總的來(lái)說(shuō),CXCR2是一種很有前途的預(yù)后和免疫生物標(biāo)志物,也是卵巢癌的一種新的免疫治療靶點(diǎn)。

新興的免疫治療策略通過(guò)多種方法增強(qiáng)抗腫瘤免疫反應(yīng),例如免疫刺激性細(xì)胞因子和腫瘤抗原疫苗以及單克隆抗體[67]。目前卵巢癌的免疫治療已應(yīng)用于臨床,然而反應(yīng)有限,盡管免疫療法可能在少數(shù)患者中產(chǎn)生持久反應(yīng),但大多數(shù)患者對(duì)這種療法沒(méi)有反應(yīng),包括那些PD-L1表達(dá)的卵巢癌患者[68]。通過(guò)對(duì)CXCR2的綜合分析,揭示了CXCR2表達(dá)與卵巢癌生存結(jié)局、免疫細(xì)胞浸潤(rùn)和免疫反應(yīng)的關(guān)系,有助于從不同角度解釋 CXCR2 在致癌中的作用和免疫治療反應(yīng)中的功能。

3.3 CXCR2拮抗劑在卵巢癌治療中的應(yīng)用前景 抑制CXCR2的功效已在臨床前實(shí)驗(yàn)中得到廣泛研究,CXCR2拮抗劑顯示出了良好的抗炎活性,但它們的抗腫瘤作用才剛剛開(kāi)始被探索。SB225002通過(guò)抑制TAK1/NF-kB信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),在體外和體內(nèi)顯著降低了卵巢癌的致癌和轉(zhuǎn)移潛能。在其他人類(lèi)癌癥研究中,SB225002有效地抑制了CXCR2介導(dǎo)的卵巢癌的轉(zhuǎn)移,可能成為預(yù)防腹膜轉(zhuǎn)移的潛在治療藥物[31,69]。有研究表明,使用SB225002抑制CXCR2,能夠阻斷CXCR2在卵巢癌細(xì)胞中的功能,降低卵巢癌細(xì)胞的增殖和成纖維細(xì)胞條件培養(yǎng)基誘導(dǎo)的p38磷酸化,且通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)SB225002能夠顯著抑制SKOV3細(xì)胞活力,低劑量SB225002(0.625 μmol/L)相當(dāng)于CXCR2敲除的效果,導(dǎo)致SKOV3細(xì)胞2天活力降低約58%,因此,SB225002可作為一種有效的抑制卵巢癌腫瘤擴(kuò)散的藥物[28,32]。盡管有大量的臨床前實(shí)驗(yàn)結(jié)果,但目前尚無(wú)CXCR2拮抗劑獲批應(yīng)用于臨床,研制抗卵巢癌的CXCR2拮抗劑仍是科研工作的重點(diǎn)。

目前CXCR2在卵巢癌中的信號(hào)傳導(dǎo)機(jī)制尚不明確,在卵巢癌免疫調(diào)節(jié)中功能的研究也存在局限性,有待進(jìn)一步的研究以充分發(fā)揮其作用。通過(guò)阻斷CXCR2將MDSC招募靶向TME是一種新興的策略,有望作為今后卵巢癌治療新的靶點(diǎn),探索出治療卵巢癌的拮抗劑,并確定其安全性,應(yīng)用于臨床,提高卵巢癌患者生存率,降低化療耐藥。