CXCL8在頭頸部鱗狀細胞癌中的研究進展

譚 爽 張佳煜 王 璐 韓 冰

頭頸部鱗狀細胞癌(head and neck squamous cell carcinoma,HNSCC)是世界第六常見的惡性腫瘤,約占所有癌癥的6%,全世界每年約發生650000例新病例和350000例死亡病例,其治療手段主要包括手術、放療、化療以及免疫治療等,但5年總生存率依然不理想,約為66%[1～3]。

CXCL8(CXC motif ligand 8)又稱白細胞介素8(IL-8),是CXC基因家族中的重要一員,于20世紀80年代末被Peveri等發現[4]。CXCL8基因位于染色體4q13～q21上,最初是由99個氨基酸構成的蛋白質,后經過裂解形成活性CXCL8亞型,在非免疫細胞中是由77個氨基酸組成的肽,而在單核細胞和巨噬細胞中是由72個氨基酸組成的肽類[5]。CXCL8作為一種重要的多功能細胞因子,以自分泌或旁分泌方式調節腫瘤細胞的增殖、侵襲和遷移,其作用的發揮依賴于與細胞表面G蛋白偶聯受體的結合。大量研究表明,CXCL8需與其同源受體CXC趨化因子受體1(CXCR1)和CXC趨化因子受體2(CXCR2)結合而具有生物學效應,CXCL8可以上調CXCR1和CXCR2的表達,在腫瘤發生、發展、免疫抑制、血管生成和轉移中發揮重要作用,例如肺癌、結直腸癌、黑色素瘤、胃癌、乳腺癌、前列腺癌等[1,5～10]。近年來大量研究表明,CXCL8 在HNSCC 發生、發展中發揮重要作用,同時可以將CXCL8-CXCR1/2作為HNSCC 早期診斷、預后評估以及治療靶點的潛在生物學標志物。

一、CXCL8 在 HNSCC 發生、發展中的作用

1.CXCL8-CXCR1/2軸促進腫瘤干細胞增殖:腫瘤干細胞(cancer stem cells,CSCs)由于其具有自我更新和分化潛能,可以啟動和維持癌癥的生長和進展。CSCs在許多癌癥中的重要性已經得到證實[15]。CXCL8可以激活腫瘤和基質細胞中的Stat3(signal transducer and activator of transcription 3)/NF-κB(nuclear factor-κB)和MAPK(mitogen-activated protein kinases)通路,這些通路的激活進一步刺激CXCL8的產生,進而驅動CSCs自我更新,從而導致腫瘤的生長、轉移及順鉑耐藥[15,16]。

2.CXCL8調節上皮-間充質轉化:上皮-間充質轉化 (epithelial mesenchymal transition,EMT)是腫瘤進展和轉移的重要因素,并且與化療耐藥有關。Xu等[17]研究發現,CXCL8可通過自分泌維持EMT,具體途徑是其與HNSCC細胞表面的CXCR1/2結合,然后磷酸化PTEN(phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome 10)以激活STAT3(signal transducer and activator of transcription 3),p-STAT3進入細胞核可增強snail(鋅指轉錄因子)的表達,導致EMT相關蛋白的表達,從而促進細胞增殖、遷移和侵襲,這造成了HNSCC患者預后不佳。在此過程中,CXCL8、PTEN以及snail形成了一個正反饋環路,CXCL8磷酸化PTEN以激活snail,然后使PTEN失活,而snail的異位表達又增加了CXCL8的分泌,這進一步刺激了PTEN的失活及snail的表達。另外有研究表明,T-box轉錄因子Brachyury在多種腫瘤中呈高表達,并被證實在腫瘤細胞中可以誘導EMT[18]。Fernando等[19]研究發現,腫瘤細胞中Brachyury和CXCL8表達之間呈正相關,Brachyury的上調促進了CXCL8及其受體的表達,從而誘導間充質纖維連接蛋白的表達(間充質表型的典型標志物)并增強腫瘤侵襲性。

3.CXCL8調節腫瘤微環境(tumor microenvironment,TME):持續感染或慢性炎癥對腫瘤的發生和發展有重要影響,CXCL8通過參與炎性反應來調節腫瘤微環境[5,9]。Chan 等[10]研究表明,CXCL8-CXCR1/2通過介導下游信號蛋白NOD1/RIP來促進HNSCC的增殖,NOD1(nucleotide-binding oligomerization domain 1)通過刺激涉及銜接分子RIP2(receptor-interacting protein kinase2)的細胞信號通路誘導炎癥,這一過程反過來誘導NF-κB以及p38和JUN氨基末端激酶(JNK)MAP激酶,在致病因子刺激時,CXCL8水平升高,激活NOD信號通路,促使腫瘤微環境的形成,從而促進HNSCC的發展;Pu等[20]研究發現,CD10陽性口腔癌細胞通過ERK的磷酸化分泌CXCL8,而CXCL8進一步促進p-ERK磷酸化,這種相互促進創造了一個微環境促進腫瘤細胞遷移、侵襲和耐藥。另外有研究表明,腫瘤細胞分泌的CXCL8可以增加MDSCs(myeloid-derived suppressor cells)及中性粒細胞的浸潤,而MDSCs又可以通過抑制T細胞來抑制抗腫瘤免疫反應,這可以使TME進入免疫抑制狀態,為腫瘤的發生、發展創造有利條件[21]。CXCL8還可以作為下游信號分子調節腫瘤的生長與轉移,血管黏附蛋白-1(vascular adhesion protein- 1,VAP-1)在炎癥過程中發揮重要作用,VAP- 1催化伯胺發生氧化脫氨反應生成銨和過氧化氫(H2O2)[22]。而H2O2作為活性氧(re-active oxygen species,ROS)可以擴散穿過細胞膜調節下游信號分子。研究表明,OSCC組織微環境中含有豐富的ROS[23]。Xu等[24]研究認為,VAP-1可能通過促進OSCC中ROS的產生來激活NF-κB/IL-8信號轉導;并且發現VAP-1抑制劑可以消除VAP-1對腫瘤生長和轉移的促進作用,還可以降低NF-κB和CXCL8的表達,這表明VAP-1的下調可以通過失活NF-κB/CXCL8信號通路和減少腫瘤微環境中性粒細胞的浸潤來抑制OSCC的生長和轉移。

4.CXCL8促進血管形成:血管的生成是促進腫瘤生長和轉移的基礎[5]。CXCL8屬于促血管生成趨化因子,通過旁分泌途徑與內皮細胞膜受體結合, 而后通過p38 MAPK-NF-κB通路刺激內皮細胞分泌基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP)2和MMP9,這些MMP可通過分解細胞外基質促進血管的生成,從而促進腫瘤的生長及轉移[4,25]。另外,CXCL8可以將大量基質細胞招募到腫瘤微環境中,為血管生成、腫瘤生長和轉移創造條件[7,8,26]。

二、CXCL8在 HNSCC 早期診斷中的作用

HNSCC患者的腫瘤進展與預后密切相關,因此,早期診斷對于提高HNSCC患者的生存率非常重要。口腔鱗狀細胞癌(oral squamous cell carcinoma,OSCC)是一種常見的頭頸部鱗狀細胞癌, Cheng等[11]研究發現,OSCC患者唾液中CXCL8濃度高于對照組,提示CXCL8是HNSCC患者體液的潛在生物學標志物。Arellano-Garcia等[12]采用xMAP(Luminex Multi-Analyte Profiling)技術對20例OSCC患者的唾液中的CXCL8表達水平進行檢測,腫瘤組與對照組比較,CXCL8表達水平明顯高于健康對照組,提示可以利用xMAP技術測定唾液中CXCL8的表達水平以對OSCC進行早期診斷,對于OSCC的早期診斷早期治療具有重要意義,這也表明在OSCC患者的診斷和后續隨訪中,基于唾液的測試可能是一種經濟高效的方法。

對于OSCC與癌前病變對照組,有研究發現,OSCC患者唾液中CXCL8表達水平明顯高于癌前病變組并差異有統計學意義[13]。另外也有研究發現,OSCC患者CXCL8表達水平明顯高于對照組,但差異無統計學意義[14]。這些相互矛盾的結果可能歸因于ELISA(enzyme linked immunosorbent assay)技術的差異以及樣本量少等,因此,需要更大的樣本量來確定CXCL8在口腔癌前病變中的作用。

三、CXCL8 在 HNSCC治療及預后中的作用

1.CXCL8 在 HNSCC 預后中的作用:CXCL8水平升高表明胃癌患者的臨床預后較差,其高表達與乳腺癌患者的轉移和腫瘤生長顯著相關[6,7,9]。Li等[1]研究發現,CXCL8高表達的HNSCC患者與低總生存期(overall survival,OS)相關。Xu等招募了106例HNSCC患者和111名健康志愿者,通過實時PCR(RT-PCR)及ELISA檢測HNSCC和正常口腔黏膜組織,結果顯示,HNSCC患者的CXCL8水平顯著高于健康對照組;又通過癌癥基因組圖譜(TCGA)數據集的生存數據發現,CXCL8水平高的HNSCC患者比CXCL8含量低的患者預后明顯差[17]。León等[27]研究發現,CXCL8高表達的HNSCC患者放療或放化療治療后腫瘤局部復發的風險增高4.1倍。此外,CXCL8的表達水平還與頸淋巴轉移、晚期以及侵襲性行為相關[17]。這表明CXCL8可能是HNSCC患者的預后標志物及治療靶點。

2.CXCL8在HNSCC治療中的作用:盡管使用CXCL8阻斷抗體進行了幾項臨床研究,但這些研究的成功可能僅限于炎癥性皮膚疾病。目前為止,針對癌癥治療的CXCL8抗體尚未取得顯著的臨床成功,而靶向受體CXCR1/2,特別是CXCR2,可有效阻止腫瘤的生長、轉移以及提高其對化療的敏感度[4]。相反,阻斷CXCL8的表達或分泌效果不理想,這可能是由于當CXCL8被阻斷時,CXCR1或CXCR2仍可被其他趨化因子配體激活[4,28～30]。在乳腺癌的治療中,Danirixin、Repaixin、Ladarixin是CXCR2的可逆、選擇性拮抗劑,可以通過抑制CXCL8可有效抑制腫瘤生長、肺轉移并抑制腫瘤干細胞的自我更新,在一項乳腺癌Ⅰ期臨床試驗中,Repaixin聯合紫杉醇治療乳腺癌被證實安全且耐受性良好, 使用Repaixin治療HNSCC也取得了同樣的效果[7,17,28]。充分識別CXCL8在腫瘤發生中的作用可以為HNSCC提供新的治療方法,CXCL8可能在HNSCC惡性轉化中具有意義,也可用于監測或預測腫瘤發生、發展,并作為免疫治療的靶點[3]。

綜上所述,CXCL8及其受體在HNSCC的發生、發展中發揮重要作用,其可通過促進CSCs的增殖、參與炎性反應以及促進血管生成等促進腫瘤細胞的增殖、侵襲及轉移。此外,CXCL8在HNSCC的早期診斷以及預后中具有重要意義,并可能成為治療靶點。然而,就目前的研究而言,CXCL8 在 HNSCC 中的機制仍有許多尚不明確的地方,如作為癌前病變檢測因子,在不同的 HNSCC 研究中為何會出現相反的結論;在應用于治療時也存在實驗樣本量不足及臨床數據不充分的情況。因此,還需進一步深入研究 CXCL8對HNSCC的作用及機制,為其臨床應用提供支持。