過表達趨化因子CXCL1 在胃癌中的作用及研究進展

周玥瑩 曲義坤

佳木斯大學附屬第一醫院，黑龍江佳木斯 154000

胃癌是全球第五大常見癌癥和第四大癌癥相關死亡原因，是中國癌癥相關死亡的第三大原因。盡管早期發現是可以治愈的，但大多數胃癌直到中晚期才出現癥狀[1-2]。近年來，癌癥治療策略傾向于腫瘤分子靶向治療的研究[3]。因此，開發一種新的生物標志物對胃癌的早期診斷非常重要。有研究顯示，趨化因子參與了腫瘤的發生及轉移過程。其中，針對生長調節基因（chemokine growth regulatory gene 1，CXCL1）的研究更為廣泛，并發現其參與了多種疾病的發生、發展，包括膀胱癌、結直腸癌、肝細胞癌、喉部鱗狀細胞癌、前列腺癌、腎細胞癌等[4]。鑒于此，現對過表達趨化因子CXCL1 在胃癌中的作用的研究進展作一綜述，以期能為日后胃癌的臨床診治及基礎研究開拓新的思路。

1 趨化因子

1.1 趨化因子家族

CXC 趨化因子家族參與腫瘤生長調節和轉移，趨化因子家族在多種腫瘤的發生和發展中起著重要作用。趨化因子的基本功能是表達相應趨化因子受體的細胞的定向趨化作用[5]。趨化因子及其受體家族是白細胞向炎癥部位遷移的重要媒介。長期的炎癥可能為腫瘤細胞的發展和生長提供一個理想的微環境。趨化因子及其受體的異常表達和功能會導致免疫細胞無法在正確的位置發揮正確的功能[6]。

1.2 趨化因子CXCL1

CXCL1，黑色素瘤生長刺激活性因子，屬于CXC趨化因子亞家族[7]。在中性粒細胞、巨噬細胞和上皮細胞中表達。有報道在黑色素瘤腫瘤中觀察到，并可參與黑色素瘤的致癌作用[8]。在癌癥細胞中，基礎的核因子κB（nuclear factor-kappa B，NF-κB）激活率很高，CXCL1 還可以通過NF-κB通過激活增加其自身的表達[9]。因此，在癌細胞中，促炎癥細胞因子如白細胞介素-1β（interleukin-1β，IL-1β）和腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）能增加CXCL1 mRNA的穩定性[10]。

CXCL1 的表達被致癌物誘導后，通過招募中性粒細胞參與炎癥反應。這導致了慢性炎癥，引起腫瘤的形成[11]。CXCL1 在腫瘤中由癌細胞產生，也由腫瘤相關成纖維細胞（cancer-associated fibroblasts，CAFs）產生，骨髓來源抑制細胞（myeloid-derived suppressor cell，MDSC）、間充質干細胞（mesenchymal stem cell，MSC）和腫瘤相關巨噬細胞（tumor-associated macrophage，TAM）也會產生CXCL1。自從第一次對CXCL1 進行實驗以來，這種趨化因子被認為是癌癥發展的一個重要因素[12-13]。隨著時間的推移，這種趨化因子的其他促腫瘤特性被發現。除了促進增殖，CX CL1 還能誘導癌細胞遷移。近年來研究表明，趨化因子CXCL1 促進了腫瘤的生長，并與胃癌的低存活率有關[14]。由于淋巴內皮細胞（lymphatic endothelial cells，LEC）產生的CXCL1 能使腫瘤細胞遷移到淋巴管中，從而導致淋巴結的轉移[15]。

1.3 趨化因子CXCL1 與趨化因子受體CXCR2

CXCR2 是趨化因子CXCL1 的受體，是一種G 蛋白偶聯受體（G protein-coupled receptor，GPCR），與CXCL1 結合后表現出趨化作用。Kasashima 等[16]使用免疫組織化學研究分析了270 例原發性胃癌與癌細胞CXCL1 和基質細胞CXCR2 臨床病理特征的相關性，研究發現CXCL1-CXCR2 在癌細胞中的表達與T 侵襲（T2～T4）、淋巴結轉移、淋巴管浸潤、靜脈浸潤、腹膜細胞學、腹膜轉移相關。CXCL1 和CXCR2 陽性癌癥患者的總生存期低于陰性癌癥患者。

有研究發現，CXCL1 與CXCR2 特異性結合，在進展期胃癌中的表達升高[17-18]。CXCL1-CXCR2 最近被證明在血管重塑中具有關鍵作用。Kitadai 等[19]發現通過基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）2和MMP-9 的上調發揮其血管生成活性，提示CXCL1-CXCR2 與血管生成作用有關，進一步的分析顯示，CXCR2 表達與淋巴管密度（lymph vessel density，LVD）顯著相關，故CXCR2 過表達導致淋巴管生成增加。這些結果表明，傳入淋巴管的LEC 具有特異性表達譜，與正常淋巴管的表達譜不同，并且似乎促進轉移。這些研究中描述的表達模式，包括LEC 中的CXCL1 及其癌細胞中的受體CXCR2，為胃癌提供了一個有希望的治療靶點。

2 過表達趨化因子CXCL1 在胃癌中的作用

2.1 CXCL1 通過激活血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）途徑促進腫瘤生長

腫瘤CXCL1 的表達與腫瘤晚期和患者存活率低有關，CXCL1 的強迫表達增加了腫瘤的血管生成和局部腫瘤的生長。CXCL1 的表達與臨床腫瘤組織中VEGF 的表達和信號轉導和轉錄活化因子3（signal transducer and activator of transcription 3，STAT3）的磷酸化有關，CXCL1-CXCR2 和非受體型酪氨酸蛋白激酶（Janus kinase，JAK）/STAT3 抑制劑阻斷CXCL1 誘導的VEGF 表達，抑制CXCL1 刺激的胃癌細胞遷移[20]。CXCL1 通過增加VEGF 的表達，促進血管生成和腫瘤局部生長，從而降低生存率[21]。因此，CXCL1 能通過激活STAT3 增強VEGF 分泌，從而促進胃癌血管生成和腫瘤生長。

2.2 CXCL1 促進胃癌淋巴管生成和轉移

2.2.1 淋巴管生成在腫瘤轉移中的作用 腫瘤淋巴管生成是轉移過程的一個主要組成部分。Duong 等[21]發現在預先存在的淋巴管受到適當的刺激后，LEC 發生增殖并遷移導致新淋巴管生長。隨后，腫瘤細胞和腫瘤基質通過分泌VEGF 和其他細胞因子和趨化因子誘導新的淋巴毛細血管的形成。隨后與特定受體的相互作用通過刺激細胞增殖和縱向生長誘導基于LEC的管形成。

腫瘤細胞產生的淋巴管生成因子誘導淋巴管生成，淋巴管生成可促使瘤細胞轉移至引流淋巴結及其遠方。Beasley 等[23]應用免疫組化法和逆轉錄聚合酶鏈式反應法對人類癌癥患者的標本進行了分析,所用抗體為淋巴管內皮標志物淋巴管內皮受體-1（lymphatic vessel endothelial receptor-1，LYVE-1）、高度糖基化的Ⅰ型跨膜糖蛋白和增殖細胞抗原Ki-67，對淋巴管生成因子和血管內皮生成因子-C 進行定量分析，結果發現，在人類惡性腫瘤中有增生的淋巴管發生，LVD與淋巴結轉移顯著相關，也與腫瘤侵襲的浸潤性邊緣顯著相關。臨床研究進一步證實,淋巴管生成和腫瘤細胞遷移到淋巴結似乎是一個優先的、活躍的過程，是進一步播散所必需的。腫瘤細胞遷移也可能誘導淋巴結淋巴管生成。淋巴管生成的概念表明，淋巴轉移和遠處轉移彼此密切相關[24]。

2.2.2 淋巴管內皮細胞分泌的CXCL1 促進胃癌淋巴管生成和轉移 有研究發現CXCL1 對胃癌淋巴管的生成和胃癌細胞的遷移有促進作用。Xu 等[26]在動物模型中從前哨淋巴結（sentinel lymph node，SLN）的傳入淋巴管中分離出LEC。通過微陣列分析以表征轉移性癌細胞誘導的傳入LEC 中的基因表達譜。正常LEC 與淋巴結轉移LEC 的846 個基因存在顯著差異。在這些基因中，CXCL1 的表達上調，這被定量逆轉錄聚合酶鏈反應證實。在共培養系統中，胃癌細胞誘導LEC 分泌CXCL1 與NF-L1 這途徑相關。CXCL1 通過FAK-ERK1/2-RhoA 激活和F-肌動蛋白重組刺激LEC 遷移和管形成，LEC 分泌的趨化因子CXCL1 可以促進或增強淋巴管生成和淋巴轉移。實驗中發現用于動員癌細胞的類似趨化因子介導的機制CXCL1-CXCR2 軸也可能用于轉移性播散，如癌細胞遷移到區域淋巴結。癌組織中CXCL1-CXCR2 軸表達增高，CXCR2 表達與LVD 呈正相關[27]。因此，LEC 釋放的CXCL1 可能直接刺激腫瘤淋巴管生成并且促進轉移。

2.3 TAMs 通過釋放CXCL1 來激活CXCR2 從而促進胃癌的遷移

TAM 通過產生過多的細胞因子促進腫瘤細胞的增殖、侵襲和轉移。Wang 等[28]在小鼠和人類模型中通過趨化因子分析，驗證了CXCL1 是TAMs 釋放的最豐富的分泌物，并且CXCL1 通過NF-LKB/性別決定區Y-box 4 信號傳導的核因子κ 輕鏈增強子促進癌癥轉移。TAM 中的CXCL1-CXCR2 沉默顯著抑制癌細胞的生長和轉移。高CXCL1-CXCR2 表達與晚期癌癥分期、淋巴結轉移和生存率低有關。

有研究發現TAMs 通過釋放CXCL1 和CXCL5來促進胃癌細胞的遷移和侵襲，從而激活胃癌細胞中CXCR2 和STAT3 之間的正向前饋回路。Zhou 等[29]采用免疫組織化學法分析CXCL1-CXCR2 在155 例人GC 組織中的表達情況，并評價其與臨床特征的相關性，發現在這155 個GC 組織中，56.1%（87/155）表現出強烈的CXCR2 表達，且CXCR2 表達陽性的GC 患者預后較差。通過蛋白質印跡法，發現CXCR2 在人GC 組織中的表達高于配對正常胃組織中的表達。還發現敲低CXCR2 可以抑制GC 細胞的遷移，同時，敲低CXCR2 可以顯著抑制細胞增殖。用CXCL1 的人重組蛋白處理細胞觀察到CXCL1 顯著增加了GC 細胞遷移。結果顯示，CXCL1 陽性表達可預測GC 預后較差[30]。在研究中發現巨噬細胞是GC 微環境中CXCL1的主要來源。巨噬細胞通過激活GC 細胞中的CXCR2/STAT3 前饋環來促進腫瘤遷移，一方面，CXCL1-CXCR2 軸通過激活GC 中的STAT3/VEGF 通路來增加血管生成和腫瘤生長。另一方面，STAT3 可以誘導CXCR2 的上調[24]。這些結果表明，TAM 釋放的CXCL1 可以激活GC 細胞中的CXCR2/STAT3 通路，從而導致GC 細胞的進展。

CXCL1 和CXCR2 在胃癌組織中的共表達，這可能是一種促進胃癌轉移的自分泌信號機制。同時，在大多數遠處轉移的患者血漿中可檢測到高水平的CXCL1。因此，血漿CXCL1 可能是診斷胃癌遠處轉移或晚期的有用循環生物標志物。CXCL1 和CXCR2 在胃癌中的過表達與胃癌晚期和不良預后密切相關，CXCL1 有可能是胃癌有希望的預后標志。CXCL1 作為預后和治療藥物的潛力值得進一步研究。

利益沖突聲明：本文所有作者均聲明不存在利益沖突。