CXCR4和CXCR7與乳腺癌關系研究進展

劉艷艷

(皖南醫學院弋磯山醫院腫瘤內科 安徽蕪湖 241000)

乳腺癌是女性最常見的惡性腫瘤之一，在西方國家其發病率和死亡率均居女性惡性腫瘤之首，目前我國女性乳腺癌的發病率不斷上升，而且有年輕化趨勢。乳腺癌的發生是一個多因素、多步驟和多階段的疾病過程，包括細胞因子、基因、激素等的改變。現就CXCL12及其受體CXCR4、CXCR7與乳腺癌發生、發展及相關性的研究進展做一闡述。

1 CXCL12/CXCR4生物學軸概述

基質細胞衍生因子－1(SDF－1)是由骨髓基質細胞及其它相關的上皮細胞分泌的一種CXC類趨化因子，系統命名為 CXCL12，首先［1］在P6系小鼠骨髓基質細胞分泌的細胞因子中被發現，最初被認為是B系祖細胞的生長因子。CXCL12是由骨髓基質細胞持續產生，廣泛分布于免疫器官、腦、心、腎、肝、肺等部位，其分子結構為N端兩個半胱氨酸(CY)之間被另一個氨基酸殘基X所分隔，由1個球形折疊、能變形的N末端區、緊接N末端的環結構、3個反式平行鏈、1個C末端螺旋構成。CXCL12有兩個異構體α和β，它們在調節表達方式和功能方面均相似。歷來認為CXCR4是CXCL12的唯一受體，但 Burns等［2］研究發現CXCL12尚存在CXCR7這一新的受體。CXCL12及其受體CXCR4、CXCR7表達上調與包括乳腺癌在內的多種惡性實體瘤的侵襲、轉移、增殖及分化密切相關。

1.1 CXCR4的結構與功能 CXCR4是趨化因子CXCL12的受體之一，屬7次跨膜G蛋白耦聯受體超家族，由352個氨基酸組成，在人體內，編碼基因位于人染色體2q21，有1個胞外N端，3個胞內環，3個胞外環和1個胞內C端。CXCL12與CXCR4的N端結合，引發CXCR4的二聚作用，并與CXCR4和第二胞外環ECL12相互作用才能啟動下游信號通路;另外，CXCL12與CXCR4結合，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)、轉錄因子 NF－kB，即通過CXCL12/CXCR4→PI－3K→MAPK→NF－kB通路進行信號轉導。CXCL12/CXCR4生物學軸參與多種生理和病理過程，發揮廣泛的生物學作用:如介導和調節免疫應答及炎癥反應;誘導細胞凋亡;調控造血干細胞遷移及歸巢;介導HIV感染;參與胚胎發育過程;參與惡性腫瘤發生、生長、浸潤和轉移等［3］。

1.2 CXCL12/CXCR4生物學軸與腫瘤的關系 惡性腫瘤細胞最基本的生物學特征是增殖失控、分化異常，并且具有侵襲及轉移能力。越來越多的研究證實惡性腫瘤的生長、侵襲和轉移是一復雜的、連續的、多階段的過程，并表現出高度的組織特異性、非任意性和器官選擇性。研究證實［4］CXCL12與其受體CXCR4相互結合通過刺激腫瘤細胞的增殖遷移及粘附、新生血管的形成、腫瘤免疫抑制等，在腫瘤的發生、發展、侵襲及轉移過程中起著重要作用。CXCL12/CXCR4生物軸促進腫瘤發生的作用機制尚未完全清楚，根據目前研究有以下幾種。

1.2.1 促進腫瘤新生血管形成:腫瘤的生長和轉移依賴于血管的生成。研究表明［5－6］，趨化因子 CXCL12可直接或間接誘導內皮細胞表達血管內皮生長因子VEGF，VEGF通過自分泌方式或旁分泌環路作用于內皮細胞促進腫瘤原發灶內及其外周組織中新生血管形成。Salvucci等［7］研究表明:VEGF能促進血管內皮細胞CXCL12的表達，同時通過阻斷CXCL12/CXCR4軸可以起到抑制VEGF依賴的血管形成作用，CXCL12可誘導內皮細胞表達VEGF，VEGF反過來可上調內皮細胞表面的CXCL12/CXCR4表達。這說明CXCL12/CXCR4生物軸與VEGF之間在促進腫瘤新生血管形成過程中有協同作用。

1.2.2 激活粘附分子的表達:腫瘤細胞與基底膜、細胞外基質成分的粘附在腫瘤侵襲轉移中起重要作用。Tobias等［8］在對腫瘤細胞轉移過程研究中發現:CXCL12通過激活細胞表面的各種粘附分子(如整合素)調節細胞與層粘連蛋白、纖維蛋白原、間質細胞和內皮細胞的粘附，促進了腫瘤細胞向組織中遷入及在組織中的生長。

1.2.3 促進腫瘤細胞的增殖及轉移:在許多腫瘤中，體外試驗發現CXCL12及其受體CXCR4通過MAPK或者Akt等信號途徑引起細胞增殖與轉移。Gao和Huang等［9－10］研究認為 CXCL12 及其受體 CXCR4 可激活下游區的信號，即通過增加信號傳導因子及轉錄激活因子3(STAT3)與細胞外信號調節激酶(ERK)和分裂原活化蛋白激酶(MAPK)的磷酸化，還可激活JAK－STAT途徑，從而趨化癌細胞的侵襲和轉移。CXCL12/CXCR4生物軸在多種腫瘤的播散和器官特異性轉移中發揮著重要的作用。目前研究證實［11］有諸如乳腺癌、惡性膠質瘤、前列腺癌等一系列腫瘤的惡性細胞表達趨化因子受體CXCR4，并與其配體CXCL12相應答，這種配對與癌細胞定向遷移到轉移的部位，形成器官特異性的轉移有關。

1.3 CXCL12/CXCR4生物學軸與乳腺癌的關系 近年來，國內外許多學者檢測了不同腫瘤組織中CXCL12/CXCR4的表達情況，發現乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌、黑色素瘤、食道癌、非小細胞肺癌、頭頸部鱗癌、神經母細胞瘤、腦膜瘤和顱咽管瘤等多種腫瘤中CXCL12/CXCR4呈陽性表達，與腫瘤的發生、發展及轉移密切相關。Muller等［12］學者報道:在大鼠模型中，對7種人乳腺癌細胞系用實時定量RT－PCR及免疫組織化學方法進行的分析顯示，CXCR4在正常乳腺上皮組織低表達或不表達，在原發灶及轉移灶的乳腺癌細胞中均高度表達;其配體CXCL12在乳腺癌最常見的轉移部位如淋巴結、肺、肝臟等處高水平表達，而在皮膚、小腸、肌肉、骨髓與腦組織則低表達。Dewan等［13］將CXCR4低表達的MCF－7細胞接種到SCID鼠，8－9周后僅在接種部位形成較小腫瘤病灶，而未發生遠處器官轉移;但接種了CXCR4高表達的MDA－231細胞后，3周內即可形成較大的腫瘤病灶，并發生明顯遠處及內臟轉移。這些基礎實驗研究表明CXCL12/CXCR4能促進乳腺癌的生長及轉移。另有研究顯示［14］，CXCL12/CXCR4不僅在乳腺癌的定向轉移與侵潤中起著重要的調節作用，而且與乳腺癌細胞的增殖和分化密切相關。Schmid等［15］采用免疫組織化學方法的研究發現，在乳腺癌組織隨腫瘤惡性程度的增加CXCL12/CXCR4表達顯著增加，CXCL12/CXCR4表達與腫瘤的淋巴結轉移、臨床分期有關，臨床分期越晚則CXCL12/CXCR4表達陽性率越高，表達越強。目前，關于CXCL12/CXCR4表達能否像腫瘤大小、組織學分級、臨床分期、淋巴結有無轉移、雌激素受體、人表皮生長因子受體等那樣成為乳腺癌獨立的預后預測指標尚不清楚，有待進一步研究。

2 CXCL12/CXCR7生物學軸概述

2.1 CXCR7 的結構與功能 Burns等［2］研究發現:在CXCR4基因敲除小鼠第13 d，其胚胎中的胎肝細胞仍然能結合CXCL12，并在多種腫瘤細胞系中發現細胞表面存在CXCL12新的結合位點，確認該結合位點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的復合受體，故將其更名為CXCR7。CXCR7也屬于G蛋白偶聯受體，由362個氨基酸序列組成，基因僅編碼兩個外顯子，定位于人類染色體2q37。上游的外顯子或5’非編碼區(5’UTRs)的外顯子具有銜接CXCR7mRNA片段的作用，兩個外顯子5’端序列具有啟動子序列的特征。CXCR7除能與CXCL12高親和力結合外，還能結合另一個趨化因子 I－TAC(CXCL11)，表達于許多腫瘤細胞系、活化的內皮細胞以及胎肝細胞，大多數正常細胞表面卻很少表達，盡管正常細胞表面很少表達CXCR7分子，其細胞內卻表達CXCR7mRNA。CXCL12與其受體CXCR7結合參與調控多種病理生理過程，包括炎癥應答、免疫應答、免疫監控、組織修復再生、細胞存活、細胞增殖、腫瘤的發生和發展等［16，17］。

2.2 CXCL12/CXCR7生物學軸與乳腺癌的關系 部分研究［18，19］提示，CXCR7 與乳腺癌、肺癌、前列腺癌、結腸癌、胰腺癌、Kaposi＇s肉瘤的發生、發展具有一定的聯系。Miao等［20］采用過表達和RNA干擾相結合的方法證明:CXCR7高表達于乳腺癌組織，促進腫瘤細胞的生長和增殖，促進腫瘤侵襲和轉移;且乳腺癌細胞中CXCR7過度表達與腫瘤向肺部轉移密切相關。鄭科等［21］運用RNA干擾技術及沉默人乳腺癌細胞MDA－MB－435sCXCR7基因的表達，發現有效沉默CXCR7的表達后，與空白對照組比較，CXCR7mRNA及蛋白表達水平明顯降低(P＜0.05)，CXCL12誘導的人乳腺癌細胞移動速度減慢，侵襲能力和粘附能力明顯減弱(P＜0.05)，提示CXCL12/CXCR7生物學軸在乳腺癌的侵襲轉移過程中可能具有重要作用。

3 CXCL12/CXCR4、CXCL12/CXCR7 生物學軸在乳腺癌中的應用前景

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

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