CXCR4和CXCR7与乳腺癌关系研究进展

刘艳艳

(皖南医学院弋矶山医院肿瘤内科 安徽芜湖 241000)

乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤之一，在西方国家其发病率和死亡率均居女性恶性肿瘤之首，目前我国女性乳腺癌的发病率不断上升，而且有年轻化趋势。乳腺癌的发生是一个多因素、多步骤和多阶段的疾病过程，包括细胞因子、基因、激素等的改变。现就CXCL12及其受体CXCR4、CXCR7与乳腺癌发生、发展及相关性的研究进展做一阐述。

1 CXCL12/CXCR4生物学轴概述

基质细胞衍生因子－1(SDF－1)是由骨髓基质细胞及其它相关的上皮细胞分泌的一种CXC类趋化因子，系统命名为 CXCL12，首先［1］在P6系小鼠骨髓基质细胞分泌的细胞因子中被发现，最初被认为是B系祖细胞的生长因子。CXCL12是由骨髓基质细胞持续产生，广泛分布于免疫器官、脑、心、肾、肝、肺等部位，其分子结构为N端两个半胱氨酸(CY)之间被另一个氨基酸残基X所分隔，由1个球形折叠、能变形的N末端区、紧接N末端的环结构、3个反式平行链、1个C末端螺旋构成。CXCL12有两个异构体α和β，它们在调节表达方式和功能方面均相似。历来认为CXCR4是CXCL12的唯一受体，但 Burns等［2］研究发现CXCL12尚存在CXCR7这一新的受体。CXCL12及其受体CXCR4、CXCR7表达上调与包括乳腺癌在内的多种恶性实体瘤的侵袭、转移、增殖及分化密切相关。

1.1 CXCR4的结构与功能 CXCR4是趋化因子CXCL12的受体之一，属7次跨膜G蛋白耦联受体超家族，由352个氨基酸组成，在人体内，编码基因位于人染色体2q21，有1个胞外N端，3个胞内环，3个胞外环和1个胞内C端。CXCL12与CXCR4的N端结合，引发CXCR4的二聚作用，并与CXCR4和第二胞外环ECL12相互作用才能启动下游信号通路;另外，CXCL12与CXCR4结合，激活G蛋白，从而激活磷脂酰肌醇－3激酶(PI－3K)、促分裂原活化的蛋白激酶(MAPK)、转录因子 NF－kB，即通过CXCL12/CXCR4→PI－3K→MAPK→NF－kB通路进行信号转导。CXCL12/CXCR4生物学轴参与多种生理和病理过程，发挥广泛的生物学作用:如介导和调节免疫应答及炎症反应;诱导细胞凋亡;调控造血干细胞迁移及归巢;介导HIV感染;参与胚胎发育过程;参与恶性肿瘤发生、生长、浸润和转移等［3］。

1.2 CXCL12/CXCR4生物学轴与肿瘤的关系 恶性肿瘤细胞最基本的生物学特征是增殖失控、分化异常，并且具有侵袭及转移能力。越来越多的研究证实恶性肿瘤的生长、侵袭和转移是一复杂的、连续的、多阶段的过程，并表现出高度的组织特异性、非任意性和器官选择性。研究证实［4］CXCL12与其受体CXCR4相互结合通过刺激肿瘤细胞的增殖迁移及粘附、新生血管的形成、肿瘤免疫抑制等，在肿瘤的发生、发展、侵袭及转移过程中起着重要作用。CXCL12/CXCR4生物轴促进肿瘤发生的作用机制尚未完全清楚，根据目前研究有以下几种。

1.2.1 促进肿瘤新生血管形成:肿瘤的生长和转移依赖于血管的生成。研究表明［5－6］，趋化因子 CXCL12可直接或间接诱导内皮细胞表达血管内皮生长因子VEGF，VEGF通过自分泌方式或旁分泌环路作用于内皮细胞促进肿瘤原发灶内及其外周组织中新生血管形成。Salvucci等［7］研究表明:VEGF能促进血管内皮细胞CXCL12的表达，同时通过阻断CXCL12/CXCR4轴可以起到抑制VEGF依赖的血管形成作用，CXCL12可诱导内皮细胞表达VEGF，VEGF反过来可上调内皮细胞表面的CXCL12/CXCR4表达。这说明CXCL12/CXCR4生物轴与VEGF之间在促进肿瘤新生血管形成过程中有协同作用。

1.2.2 激活粘附分子的表达:肿瘤细胞与基底膜、细胞外基质成分的粘附在肿瘤侵袭转移中起重要作用。Tobias等［8］在对肿瘤细胞转移过程研究中发现:CXCL12通过激活细胞表面的各种粘附分子(如整合素)调节细胞与层粘连蛋白、纤维蛋白原、间质细胞和内皮细胞的粘附，促进了肿瘤细胞向组织中迁入及在组织中的生长。

1.2.3 促进肿瘤细胞的增殖及转移:在许多肿瘤中，体外试验发现CXCL12及其受体CXCR4通过MAPK或者Akt等信号途径引起细胞增殖与转移。Gao和Huang等［9－10］研究认为 CXCL12 及其受体 CXCR4 可激活下游区的信号，即通过增加信号传导因子及转录激活因子3(STAT3)与细胞外信号调节激酶(ERK)和分裂原活化蛋白激酶(MAPK)的磷酸化，还可激活JAK－STAT途径，从而趋化癌细胞的侵袭和转移。CXCL12/CXCR4生物轴在多种肿瘤的播散和器官特异性转移中发挥着重要的作用。目前研究证实［11］有诸如乳腺癌、恶性胶质瘤、前列腺癌等一系列肿瘤的恶性细胞表达趋化因子受体CXCR4，并与其配体CXCL12相应答，这种配对与癌细胞定向迁移到转移的部位，形成器官特异性的转移有关。

1.3 CXCL12/CXCR4生物学轴与乳腺癌的关系 近年来，国内外许多学者检测了不同肿瘤组织中CXCL12/CXCR4的表达情况，发现乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌、黑色素瘤、食道癌、非小细胞肺癌、头颈部鳞癌、神经母细胞瘤、脑膜瘤和颅咽管瘤等多种肿瘤中CXCL12/CXCR4呈阳性表达，与肿瘤的发生、发展及转移密切相关。Muller等［12］学者报道:在大鼠模型中，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在正常乳腺上皮组织低表达或不表达，在原发灶及转移灶的乳腺癌细胞中均高度表达;其配体CXCL12在乳腺癌最常见的转移部位如淋巴结、肺、肝脏等处高水平表达，而在皮肤、小肠、肌肉、骨髓与脑组织则低表达。Dewan等［13］将CXCR4低表达的MCF－7细胞接种到SCID鼠，8－9周后仅在接种部位形成较小肿瘤病灶，而未发生远处器官转移;但接种了CXCR4高表达的MDA－231细胞后，3周内即可形成较大的肿瘤病灶，并发生明显远处及内脏转移。这些基础实验研究表明CXCL12/CXCR4能促进乳腺癌的生长及转移。另有研究显示［14］，CXCL12/CXCR4不仅在乳腺癌的定向转移与侵润中起着重要的调节作用，而且与乳腺癌细胞的增殖和分化密切相关。Schmid等［15］采用免疫组织化学方法的研究发现，在乳腺癌组织随肿瘤恶性程度的增加CXCL12/CXCR4表达显著增加，CXCL12/CXCR4表达与肿瘤的淋巴结转移、临床分期有关，临床分期越晚则CXCL12/CXCR4表达阳性率越高，表达越强。目前，关于CXCL12/CXCR4表达能否像肿瘤大小、组织学分级、临床分期、淋巴结有无转移、雌激素受体、人表皮生长因子受体等那样成为乳腺癌独立的预后预测指标尚不清楚，有待进一步研究。

2 CXCL12/CXCR7生物学轴概述

2.1 CXCR7 的结构与功能 Burns等［2］研究发现:在CXCR4基因敲除小鼠第13 d，其胚胎中的胎肝细胞仍然能结合CXCL12，并在多种肿瘤细胞系中发现细胞表面存在CXCL12新的结合位点，确认该结合位点就是早已被克隆出并一直被称为孤儿受体的RDC1分子，其在氨基酸的序列上与CXCR4也有相似性，同样也是HIV的复合受体，故将其更名为CXCR7。CXCR7也属于G蛋白偶联受体，由362个氨基酸序列组成，基因仅编码两个外显子，定位于人类染色体2q37。上游的外显子或5’非编码区(5’UTRs)的外显子具有衔接CXCR7mRNA片段的作用，两个外显子5’端序列具有启动子序列的特征。CXCR7除能与CXCL12高亲和力结合外，还能结合另一个趋化因子 I－TAC(CXCL11)，表达于许多肿瘤细胞系、活化的内皮细胞以及胎肝细胞，大多数正常细胞表面却很少表达，尽管正常细胞表面很少表达CXCR7分子，其细胞内却表达CXCR7mRNA。CXCL12与其受体CXCR7结合参与调控多种病理生理过程，包括炎症应答、免疫应答、免疫监控、组织修复再生、细胞存活、细胞增殖、肿瘤的发生和发展等［16，17］。

2.2 CXCL12/CXCR7生物学轴与乳腺癌的关系 部分研究［18，19］提示，CXCR7 与乳腺癌、肺癌、前列腺癌、结肠癌、胰腺癌、Kaposi＇s肉瘤的发生、发展具有一定的联系。Miao等［20］采用过表达和RNA干扰相结合的方法证明:CXCR7高表达于乳腺癌组织，促进肿瘤细胞的生长和增殖，促进肿瘤侵袭和转移;且乳腺癌细胞中CXCR7过度表达与肿瘤向肺部转移密切相关。郑科等［21］运用RNA干扰技术及沉默人乳腺癌细胞MDA－MB－435sCXCR7基因的表达，发现有效沉默CXCR7的表达后，与空白对照组比较，CXCR7mRNA及蛋白表达水平明显降低(P＜0.05)，CXCL12诱导的人乳腺癌细胞移动速度减慢，侵袭能力和粘附能力明显减弱(P＜0.05)，提示CXCL12/CXCR7生物学轴在乳腺癌的侵袭转移过程中可能具有重要作用。

3 CXCL12/CXCR4、CXCL12/CXCR7 生物学轴在乳腺癌中的应用前景

目前已有大量研究证实CXCR4、CXCR7及其配体CXCL12在多种肿瘤的发生、发展中起重要作用，并且针对CXCR4、CXCR7的特异性拮抗剂亦能有效抑制肿瘤的生长和转移，可作为肿瘤治疗新的靶点［22］。目前针对拮抗CXCL12/CXCR4生物轴的抗肿瘤治疗效果已经得到证实，Hsu等［23］体外研究发现防癌植物素、二吲哚基甲烷、抗癌药均可下调CXCL12/CXCR4，降低乳腺癌细胞的迁移和侵袭能力，且二者联合作用比单一用药强。CXCR4抑制剂CTCE－9908可抑制乳腺癌细胞转移至肺和骨［24］。Kalatskaya等［25］研究发现，CXCR4的选择性小分子抑制剂AMD3100虽然也能够结合CXCR7受体，但却是CXCR7的变构激动剂。一些小分子抑制剂如CCX733或CCX266、siRNA和封闭性抗体对CXCR7的靶向治疗正用于体内外实验中［26］。随着对 CXCL12及其受体 CXCR4、CXCR7在乳腺癌中表达规律及作用机制的深入研究，有可能为乳腺癌的诊断和治疗提供新方向。

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