趋化因子及其受体与乳腺癌

作者：孟凡云    作者单位：聊城职业技术学院　医学系　（山东　聊城　252000）

【摘要】  影响乳腺癌发生、发展及转移的因素多种多样，但趋化因子及其受体的表达和相互作用在乳腺癌细胞迁移、侵袭和转移的过程中发挥着非常关键的作用。肿瘤转移是一个严密的、非随机的、器官选择性的过程，不同类型的癌转移目的地不同。乳腺癌具有向特定部位转移的特点，尤其是向骨髓、肺、局部淋巴结和肝的转移。CXCR4与CXCL12，又称趋化因子基质细胞衍生因子－1（stromal cell-derived factor-1, SDF-1），其生物学轴在乳腺癌的转移中起重要作用，应用抗CXCR4与CXCL12（SDF-1）抗体中和这种相互作用，可明显减少癌细胞向局部淋巴结和肺的转移。一系列关于趋化因子及其受体的研究，将为乳腺癌标记物的筛选及抗肿瘤靶向治疗提供新的线索。

【关键词】  趋化因子 受体 乳腺肿瘤 肿瘤转移

    尽管影响乳腺癌发生、发展及转移的因素多种多样，但趋化因子在乳腺癌的发生、生长、转移及预后过程中的作用已受到人们的重视，近年来的研究表明乳腺癌细胞表达多种趋化因子及受体，一些趋化因子可促进乳腺癌的发展，而另一些则可抑制乳腺癌的发展。

    1　趋化因子及其受体

    趋化因子（chemokine）是一个促炎多肽细胞因子的超家族，主要由白细胞与造血微环境中的基质细胞分泌，可结合在内皮细胞的表面，具有激活和趋化白细胞的作用。绝大多数是一些相对分子质量为（8～14）×103的分泌型小分子蛋白。通常根据一级结构中保守性cys的数目以及前两个cys之间距离的不同，可以将趋化因子分为CXC、 CC、C、 CX3C四个亚家族。CXC趋化因子N端第一、二个保守性cys之间有一个非保守氨基酸，成员如白介素-8即（interleukin-8,IL-8，CXCL-8）、CXCL10即干扰素诱导蛋白－10（interferon-inducible polypeplide-10, IP-10）、CXCL12又称趋化因子基质细胞衍生因子－1（stromal cell-derived factor-1, SDF-1）,包括SDF－1α和SDF－1β等。CXC趋化因子又可根据其N端与第一个半胱氨酸之间是否存在谷氨酸－亮氨酸－精氨酸（Glu-Leu-Arg，ELR）序列，分为ELR-CXC趋化因子和non-ELR-CXC趋化因子。多年来CXC趋化因子的功能研究主要集中在中性粒细胞的迁移。但近年来发现这一亚族的non-ELR-CXC趋化因子存在显著的淋巴细胞趋化活性；CC类趋化因子前两个cys相邻排列，其成员有CCL3即巨噬细胞炎性蛋白－1α， CCL2即单核细胞趋化蛋白－I，CCL5即RANTES, CCL21即次级淋巴组织趋化因子（secondary lymphoid tissue chemokine，SLC）。CC亚族趋化因子主要对大单核细胞和淋巴细胞有较强的趋化活性；C趋化因子N端只含有两个cys，即为通常的4个保守性cys中的第1、3个，其成员有小鼠淋巴细胞趋化因子，C亚族的趋化因子能够募集骨髓中的未成熟T细胞至胸腺等组织；CX3C趋化因子N端前两个cys之间间隔有3个非保氨基酸，其成员是Fractalkine/neurotactin,又称神经趋化素。CX3C亚族的趋化因子可能在介导细胞间相互作用时发挥作用。其中CXC族和CC族趋化性细胞因子最常见［1-4］。

    趋化因子受体属于G蛋白偶联受体超家族，其结构中有7个疏水的α螺旋跨膜片段。包括6种CXC趋化因子受体（CXCR1～6）、11种CC趋化因子受体（CCR1～11）、一种C趋化因子受体XCR1和一种CX3C趋化因子受体CX3CR1。一种趋化性细胞因子可结合几种受体，而一种受体也可识别几种趋化性细胞因子［5-6］。趋化因子和趋化因子受体的相互作用，能诱导靶细胞趋化性迁移及细胞骨架的重排，增强靶细胞与内皮细胞的黏附能力等，广泛参与细胞的生长、发育、分化、凋亡等多种生理功能［7-8］，并在多种病理过程中发挥重要作用，如：肿瘤的生长和转移，淋巴细胞向炎症部位的聚集，HIV感染等。

    2　趋化因子及受体与乳腺癌转移

    乳腺癌具有向特定部位转移的特点，尤其是向骨髓、肺、局部淋巴结和肝的转移。“土壤和种子”学说认为不同器官提供的癌细胞生长条件不同，适合于不同特异性癌生长；而“归巢理论”认为器官特异性阻滞或吸引特异类型癌细胞的能力是通过趋化因子完成的［2］。

    2.1　CXCR4与CXCL12（SDF-1）和CCR7与CCL21（SLC）　Muller等［9］报道了在大鼠模型中CXCR4与CXCL12（SDF-1）共同作用导致乳腺癌转移后，为“归巢学说”的化学引诱理论提供了重要依据。对7种人乳腺癌细胞系用实时定量RT-PCR及免疫组织化学方法进行的分析显示，CXCR4和CCR7在原发灶及转移灶的乳腺癌细胞中均高度表达，CXCR4的配体CXCL12（SDF-1）在乳腺癌常见的转移部位淋巴结、肺、肝、骨髓高表达，而在皮肤、小肠、骨髓、肌肉与脑组织低表达，CCL21（SLC）则选择性出现在淋巴结。乳腺癌转移的靶器官提取物对乳腺癌细胞有趋化活性，而用抗CXCR4抗体和抗CCR7的抗体能中和这种趋化作用，而皮肤、肌肉组织提取物则没有明显的趋化作用。有报道显示不同的乳腺癌细胞对不同的趋化因子产生应答，因而产生不同的迁移能力，乳腺癌细胞特异性的转移，与其表达的趋化因子受体以及靶器官所表达的趋化因子密切相关［9-11］。因而可以推测CXCL12（SDF-1）和CCL21（SLC）的选择性分布与乳腺癌细胞优先转移到这些器官有关。

    乳腺癌远处转移是有序的、多步骤的,在特异性趋化因子引导下，癌细胞从原发部位向特定器官转移。首先，癌性乳腺内皮细胞克隆增殖，侵入局部组织，诱导血管增生，在其表面表达CXCR4；然后乳腺癌细胞脱离原发肿瘤，穿过肿瘤内淋巴管和血管壁进入体循环；癌细胞在富含SDF-1α（在血管内皮细胞表达）器官的血管壁被捕获；SDF-1α与CXCR4的结合导致癌细胞转移至正常组织，从而发生细胞增殖，诱导血管增生形成转移性肿瘤［12］。在乳腺癌细胞中，信号通过CXCR4介导肌动蛋白聚合作用和伪足形成诱发趋化和侵袭反应，这些参数的改变是由于信号转导机制的变化，其中SDF-1α可以诱导局灶性黏附激酶和PAFTK/PyKZ在残基位置的酪氨酸磷酸化，细胞骨架蛋白Paxillin和Crk、SHP2和调节蛋白也相应的磷酸化［13］。另外，CXCR4在肿瘤微环境的表达水平可以被一些细胞因子所调节，其中IL-4和转化生长因子（TGF-β）可以上调CXCR4，干扰素γ（IFN-γ）下调CXCR4［1４］。血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor ，VEGF）为血管源性因子，乳腺癌细胞以自分泌方式产生VEGF，而VEGF受体neuropilin-1（非FLt-1）对该功能起重要作用。VEGF可诱导乳腺癌细胞表达CXCR4，从而促进乳腺癌细胞对CXCL12（SDF－1）的定向移动。这种作用为癌细胞侵犯时所必须,但无助于细胞生存。即CXCR4介导癌细胞向CXCL12（SDF－1）迁移，依赖细胞自分泌VEGF［13］。

    Mashino等［14］研究发现，大约2/3的胃癌组织表达CCR7，并且CCR7的表达与胃癌淋巴结转移密切相关。但马飞等［15］的体外研究结果证实：乳腺癌细胞系也表达不同程度的CCR7，CCR7的配体CCL21/SLC在体外可以促进乳腺癌细胞的趋化与侵袭，并且该两种活性均可以通过CCR7受体的封闭而被抑制；另外，趋化活性和侵袭活性的强弱与乳腺癌细胞CCR7的表达水平可能相关。这些结果表明，CCR7及其配体促进了乳腺癌细胞的趋化与侵袭，而趋化活性和侵袭活性正是恶性肿瘤转移的基本特征，CCR7的表达可能促使乳腺癌细胞向表达相应配体的淋巴结特异性转移。Cabioglu等［16］对99例淋巴结转移阴性和88例淋巴结转移阳性乳腺癌患者CCR7和CXCR4表达进行检测，认为CCR7和CXCR4可作为预示T1期乳腺癌腋淋巴结转移的生物标志物。

    2.2　CCR5与RANTES　CCR5主要表达于单核细胞、活化的T细胞、树突细胞和NK细胞，RANTES是CCR5的配体。乳腺癌进程中CCR5及其配体的作用渐渐引起人们关注。RANTES在乳腺癌细胞表面表达，在上皮肿瘤细胞表面高表达，而在正常导管上皮细胞或良性乳腺肿块的上皮细胞表面却很少检测到。Ⅱ、Ⅲ期乳腺癌患者的肿瘤组织中RANTES表达率及表达强度均增高（表达率分别为83％和83.3％）；而Ⅰ期患者表达率和表达强度均低（55％）；乳腺良性疾病和乳房整形术的患者RANTES表达最低（15.4％）［17］。以上事实说明RANTES的表达与晚期疾病有直接的关系，RANTES可能参与乳腺癌的进展。Azenshtein等［18］认为，乳腺肿瘤部位的细胞因子网络间的相互作用使肿瘤细胞表达RANTES增加；RANTES可能通过旁分泌间接或直接导致肿瘤进展，关键是肿瘤细胞来源的RANTES对单个核细胞募集至乳腺肿瘤部位的能力；RANTES可能通过上调单个核细胞基质金属蛋白酶 （MMPS）的表达影响乳腺肿瘤的进展；RANTES可能以旁分泌的方式增加血管形成,促进肿瘤的转移过程。即在肿瘤部位RANTES通过募集并活化单个核细胞和肿瘤细胞导致MMPS表达，RANTES促进血管生长可能与增加MMPS表达进而促进肿瘤转移发生有关。另外，浸润的单个核细胞基质细胞或肿瘤细胞本身分泌TNF－α,导致MMPS的过度表达。而MMPS表达升高和促进血管生成可导致疾病进展、组织退化转移发生。也有实验表明，乳腺癌患者血清中RANTES的含量升高，提示作为CCR5的配体可能会趋化表达CCR5的肿瘤细胞至血液循环中,从而利于癌细胞进一步转移至靶器官［19］。

    2.3　IL－8   IL－8是CXC类趋化细胞因子，来源于单核-巨噬细胞、成纤维细胞、内皮细胞等，受体为CXCR1和CXCR2。研究表明,发生转移的乳腺癌患者的IL－8水平高于无转移者，IL－8可促使血管生成,而肿瘤的生长和转移依赖于血供［20］。经对两种骨转移能力不同的人乳腺癌细胞株的对比研究发现转移能力强的细胞株黏附性和浸润能力增强，并且IL－8的表达也上升，原发肿瘤的子代细胞IL－8释放高于亲代细胞，而转移至肺的肿瘤细胞IL－8的释放高于原发肿瘤细胞；在大部分雌激素受体（estrogen receptor，ER）阴性的乳腺癌中IL－8高表达，而在ER阳性的乳腺癌肿瘤几乎测不到IL－8。另外,IL－8能使ER阳性乳腺癌细胞的侵袭性提高2倍［20］。上述事实说明,转移的乳腺癌细胞与其IL－8表达有显著相关性，IL－8的表达与乳腺癌细胞的高侵袭潜能有关，提示IL－8可以作为一个新的肿瘤侵袭力的标志。

    3　趋化因子与乳腺癌转移的免疫治疗　

    趋化因子是宿主调动并激活免疫效应细胞以控制和杀伤乳腺癌细胞的重要分子，但乳腺癌细胞也可利用趋化因子实现自身的生长，侵袭乃至向特定器官的转移。前已述及，CXCR4与CXCL12（SDF-1）生物学轴在乳腺癌的转移中起重要作用，那么应用抗CXCR4与CXCL12（SDF-1）抗体中和这种相互作用，可明显减少其癌细胞向局部淋巴结和肺的转移。目前ADM3100等CXCR4的特异性拮抗剂，有望在治疗乳腺癌转移中发挥重要作用。有学者检测乳腺癌组织中CXCR4启动子的活性比正常乳腺组织中的活性高，CXCR4基因在不同类型肿瘤发展转移中起到一定作用，因此有可能成为乳腺癌基因靶向治疗的突破点［21］。Zeelenberg等［22］用基因转染的方法在癌细胞内产生SDF-1融合蛋白，使SDF-1在细胞内结合CXCR4，使之不能到达细胞表面，这种不表达CXCR4的癌细胞向肝、肺转移明显减少，这种在细胞内捕获趋化因子受体的方法也为抗肿瘤转移提供了新思路。

    总之,趋化因子及其受体的表达及相互作用在肿瘤细胞迁移、侵袭和转移的过程中发挥作用。当然，趋化因子并不是促使肿瘤细胞迁移的唯一因素，其他分子如黏附分子、整合素、蛋白酶、血管形成因子等都是与肿瘤转移密切相关的因子。虽然迄今为止已经提示CXCR4、CCL5等可能成为乳腺癌治疗的靶分子或工具，但还需进一步研究以确认其有效性。相信基于趋化因子的高效和特异性乳腺癌治疗的新途径在不久的将来有望找到。

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