趋化因子及其受体在胶质瘤中作用的研究进展

张晓辉，马莉，朴颖哲，李文良

(天津医科大学肿瘤医院 国家肿瘤临床医学研究中心 天津市肿瘤防治重点实验室 天津市恶性肿瘤临床医学研究中心，天津300060)

中枢神经系统原发恶性肿瘤中约80%为胶质瘤，而胶质瘤中约55%为WHO Ⅳ级的胶质母细胞瘤，其侵袭性强，恶性程度高，预后差。研究显示，趋化因子及其受体与肿瘤转移和侵袭关系密切。趋化因子是一类高度保守的小分子分泌蛋白，具有介导细胞定向移动的趋化作用。目前发现的趋化因子约有50种，依据N端半胱氨酸残基的数目和相对位置分为CXC、CC、XC、CX3C四类;趋化因子受体已发现约20种。趋化因子与细胞膜上相应的趋化因子受体结合，激活下游的信号通路，在细胞迁移、增殖、分化、存活中发挥作用[1]。现将趋化因子及其受体在胶质瘤中作用的研究进展综述如下。

1 趋化因子及其受体在胶质瘤中的表达

研究发现，多种趋化因子及其受体在胶质瘤中表达升高。CXCR4主要表达于胶质瘤细胞，其配体CXCL12主要表达于血管内皮细胞，二者在坏死旁肿瘤组织中尤其多见[2]。CCR5、CXCL5、CXCR7、CCL11-CCR3在胶质瘤组织中的表达明显增高，并与患者肿瘤级别高、临床分期晚、生存时间短密切相关，提示其可用于胶质瘤患者的生存预后判断[3～6]。

2 趋化因子及其受体与胶质瘤细胞增殖、迁移和侵袭

2.1 CXCL16及其受体CXCR6 CXCL16及其受体CXCR6与胶质瘤细胞的增殖、迁移和侵袭有关。Adamski等[7]报道，从切除的胶质母细胞瘤中分离出的快速迁移肿瘤细胞CXCL16表达高于缓慢迁移肿瘤细胞，提示CXCL16可促进胶质母细胞瘤细胞迁移。Lepore等[8]对鼠胶质瘤细胞系GL261和成人胶质母细胞瘤细胞进行研究，发现胶质瘤细胞产生的CXCL16可促使胶质瘤相关小胶质细胞、巨噬细胞向抗炎和促肿瘤表型极化，抑制免疫反应，形成有利于肿瘤生长和侵袭的微环境；并且CXCL16可直接作用于胶质瘤细胞表达的CXCR6，促进其增殖、迁移和侵袭，而抑制CXCR6或CXCL16表达可显著降低胶质瘤细胞的增殖和侵袭。

2.2 CXCL8及其受体CXCR1和CXCR2 弥漫浸润性生长和坏死是胶质母细胞瘤的重要特征。Ahn等[9]发现，在胶质母细胞瘤患者病理标本中，CXCL8阳性肿瘤细胞主要分布于坏死区边缘;而对人胶质母细胞瘤细胞系CRT-MG的研究表明，坏死细胞可诱导肿瘤细胞p38、JNK、IκBα磷酸化和转录因子AP-1、NF-κB结合到CXCL8启动子，导致CXCL8 mRNA表达和蛋白分泌增加，显著增强胶质母细胞瘤细胞的迁移和侵袭能力。Sharma等[10]研究发现，联合阻断CXCR1和CXCR2可明显抑制体外培养人胶质母细胞瘤细胞系U-87 MG细胞的增殖，而对CXCL8及其受体CXCR1和CXCR2的共同阻断可以达到最大的抑制效果。

2.3 CCL5及其受体CCR5 CCL5及其受体CCR5对胶质瘤细胞的增殖、迁移和侵袭有促进作用。Dai等[4]研究发现，上调CXCL5表达可以显著提高体外培养U87细胞的增殖和迁移能力，下调则有明显的抑制作用，并且环境中CXCL5水平的变化同样会影响U87细胞的增殖和迁移能力，显示CXCL5能通过自分泌和旁分泌方式作用于胶质瘤细胞；进一步分子机制研究提示MAPK信号通路的激活在CXCL5促进胶质瘤细胞的增殖和迁移中发挥作用。Zhao等[3]对体外培养的人胶质瘤细胞系U87和U251细胞进行研究发现，CCL5-CCR5轴可以诱导胶质母细胞瘤细胞增殖和侵袭；另外，抑制CCR5表达的U87细胞的裸小鼠脑内移植瘤的生长得到显著抑制，可以见到明显的肿瘤体积缩小和质量减轻。Wang等[11]研究发现，在胶质母细胞瘤组织中大量浸润的巨噬细胞可以分泌CCl4，取其作用于体外培养U87细胞的CCR5，可以促进U87细胞的MMP-9表达，提高U87细胞的侵袭能力；而缺氧既可以通过上调IRF-8表达增加巨噬细胞的CCl4分泌，也能促进U87细胞的CCR5表达，从两方面共同增强U87细胞的侵袭能力。

2.4 CCL11及其受体CCR3 CCL11及其受体CCR3可提高胶质瘤细胞的增殖、迁移和侵袭。Tian等[6]证实，CCL11/CCR3对体外培养U251 MG、U87 MG细胞的增殖、迁移和侵袭均有促进作用。Pu等[12]报道，抑制CXCR3表达可显著降低胶质母细胞瘤细胞的侵袭能力，而CXCR3过表达的胶质母细胞瘤细胞的侵袭能力明显提高，提示CXCR3可促进胶质母细胞瘤细胞侵袭。

3 趋化因子及其受体与胶质瘤细胞存活与凋亡

趋化因子及其受体可通过多种机制提高胶质瘤细胞的存活能力。胶质母细胞瘤细胞在室管膜下区可获得放射抗性，提高存活能力，CXCL12在此过程中发挥重要作用；而使用AMD3100抑制CXCL12/CXCR4轴可增加室管膜下区胶质母细胞瘤细胞的放射敏感性[13]。Calinescu等[14]研究发现，CXCR4拮抗剂AMD3100对体外培养的胶质母细胞瘤细胞有抑制增殖、诱发凋亡和阻碍细胞周期进程的作用，其中伴有pAkt、Rb、Bcl-XL、Cyclin D1、cdk4/cdk6、HIF-1α、CXCL12表达下调，提示CXCL12/CXCR4信号轴通过一种自分泌正反馈机制调控胶质母细胞瘤细胞的存活与增殖。

Chang等[15]研究表明，肿瘤来源的CCL20和骨保护素可诱导巨噬细胞产生CCL2，而CCL2可通过与受体CCR4和CCR2作用分别募集调节性T细胞和髓源抑制性细胞至胶质瘤，成为免疫抑制微环境的重要组成部分，利于肿瘤细胞存活，并提示可通过阻断CCL2-CCR4/2轴抑制胶质瘤细胞的免疫逃避。Lu等[16]研究发现，通过转染CCL2-siRNA降低U251细胞的CCL2表达水平，可以抑制U251细胞增殖、阻滞U251细胞周期在S期和增加U251细胞凋亡，并可检测到凋亡相关蛋白caspase-3、caspase-7表达上调和TNFRSF10C表达下调。由此可见，抑制趋化因子及其受体表达可从多个方面降低胶质瘤细胞的存活。

4 趋化因子及其受体与胶质瘤血液供应

血液供应与胶质瘤的恶性生物学行为密切相关，而趋化因子及其受体在其中发挥重要作用。Tabouret等[17]对29例经手术加一线放化疗后复发再手术的胶质母细胞瘤患者进行研究发现，与初诊时相比，80%患者的复发肿瘤标本中存在VEGFR2-HIF1α mRNA表达减少和CXCL12-CXCR4 mRNA表达增多，提示在放化疗后胶质母细胞瘤复发过程中可能存在血管生成模式由VEGFR2-HIF1α向CXCL12-CXCR4通路的转变。

血管生成拟态(VM)是由恶性肿瘤细胞形成的血管类似结构，是胶质瘤抗VEGF治疗失败的一个关键因素。Guo等[18]在临床胶质瘤标本的缺氧区域观察到CXCR4和VM的共定位，提示缺氧诱导的CXCR4高表达在VM形成中发挥重要作用。Angara等[19]通过对U251细胞系及其脑内移植瘤动物模型的研究发现，瓦他拉尼或阿瓦斯汀的抗血管生成治疗可使胶质母细胞瘤中CXCL8及其受体CXCR2的表达显著增高，CXCR2阳性胶质母细胞瘤细胞可获得干细胞样状态及内皮细胞样表型，并参与到VM的形成中，导致治疗抵抗；给予CXCR2-shRNA和CXCR2抑制剂SB225002可减少VM，延缓胶质母细胞瘤的生长。以上研究提示，抑制趋化因子及其受体的表达有助于胶质瘤的抗血管生成治疗。

5 趋化因子及其受体与胶质瘤干细胞

胶质瘤干细胞是胶质瘤中一类与神经干细胞类似的具有较强自我更新、无限增殖能力和多向分化潜能的细胞，在胶质瘤发生、发展、治疗抵抗和复发中发挥关键作用。室管膜下区是成体中枢神经系统主要的神经干细胞niche，该区可吸引胶质母细胞瘤干细胞(GSC)向其迁移和定居，对胶质母细胞瘤的扩散和复发产生影响[20]，CXCL12及其受体CXCR4分别表达于室管膜下区和胶质母细胞瘤细胞，侵入室管膜下区的GSC较原发病灶内的胶质瘤细胞表现出更强的CXCL12引导下的迁移能力。Hira等[21]对高级别胶质瘤标本进行研究，发现在小动脉周围可见到CD133阳性和nestin阳性的胶质瘤干细胞样细胞(GSLC)的niche，其中有CXCL12及其受体CXCR4表达；CXCL12参与GSLC向niche迁移和在其中停留的过程。

6 趋化因子及其受体与胶质瘤细胞上皮间质转化(EMT)

胶质瘤细胞在EMT过程中获得间质细胞特性，增强侵袭、迁移和存活能力，在胶质瘤的进展及治疗抵抗中发挥重要作用。Xu等[22]研究发现，CXCL12-CXCR4信号轴通过诱导前梯度蛋白2(AGR2)表达调控胶质母细胞瘤的EMT进程。Guo等[18]发现缺氧可诱导胶质母细胞瘤MIF、CXCR4和间质细胞标志物N-钙黏蛋白、波形蛋白强烈表达，并抑制上皮细胞标志物E-钙黏蛋白表达，提示CXCR4在缺氧诱导的胶质母细胞瘤细胞EMT中起关键作用。

Zhang等[23]研究发现，CXCL8在胶质瘤组织和细胞系中存在高表达，CXCL8通过CXCR1-ELMO1-NF-κB-Snail信号通路诱导胶质瘤细胞的间质转化，N-钙黏蛋白、波形蛋白表达升高，胶质细胞标志物T-钙黏蛋白表达降低，促进胶质瘤细胞迁移和侵袭;体内外实验表明，抑制CXCR1表达可以减少CXCL8自分泌诱导的胶质瘤细胞侵袭。Zheng等[24]报道，在TGF-β1诱导胶质瘤细胞EMT的过程中，E-钙黏蛋白表达降低和N-钙黏蛋白、波形蛋白表达增高，而这些EMT标志物改变可被CCR7-siRNA逆转，并且用CCR7-siRNA和CCR7中和抗体均可显著减少TGF-β1引发的胶质瘤细胞侵袭和迁移。

7 以趋化因子及其受体为靶点的胶质瘤治疗

7.1 以CXCL12及其受体CXCR4为靶点 Gravina等[25]报道，一种可透过血脑屏障的高选择性CXCR4拮抗剂PRX177561不仅可以抑制体外培养的人胶质母细胞瘤细胞系的增殖、侵袭，延缓裸小鼠皮下异种移植胶质母细胞瘤的生长，而且能延长脑内异种移植胶质母细胞瘤裸小鼠的无病生存期(DFS)和总生存期(OS)。Mercurio等[26]报道，对U87MG细胞脑内移植瘤小鼠给予选择性CXCR4肽拮抗剂，不仅能够影响肿瘤细胞本身，还能促进巨噬细胞的M1极化，抑制肿瘤血管生成。Pham等[27]报道，VEGFR信号抑制剂西地尼布和凡德他尼可提高VEGFR阳性的胶质母细胞瘤细胞系和异种移植瘤的CXCR4表达，这依赖于TGFβ/TGFβR，而非HGF/MET信号；西地尼布与AMD3100联合应用相比于单药治疗，可以使脑内移植瘤小鼠的生存时间明显延长。抗血管生成靶向治疗会引起胶质母细胞瘤组织缺氧、CXCL12表达增高和巨噬细胞募集，导致治疗抵抗。Gagner等[28]，用专有蛋白表位模拟技术开发的一种新型高效选择性CXCR4拮抗剂POL5551，可通过抑制低氧诱导的胶质瘤细胞迁移，减少抗VEGF治疗后的胶质瘤侵袭，并使已知对胶质瘤的生长和扩散有促进作用的巨噬细胞和胶质瘤干细胞的数量减少，通过多种机制作用于胶质瘤的治疗抵抗。

7.2 以CXCR7为靶点 Liu等[29]研究发现，用CXCR7-siRNA或CXCR7的小分子拮抗剂CCX771均能显著抑制胶质母细胞瘤细胞增殖与侵袭。CXCR7选择性表达于胶质母细胞瘤细胞和肿瘤相关血管，并且肿瘤CXCR7高表达与不良预后及潜在治疗抵抗相关。Salazar等[30]设计了一种以CXCR7为靶点的嵌合抗体X7Ab，利用自然杀伤细胞和补体的细胞毒活性以及巨噬细胞的吞噬能力来杀伤胶质母细胞瘤细胞，同时增强M1巨噬细胞活化，支持体内抗肿瘤免疫应答；X7Ab和替莫唑胺联合应用相比于单药治疗，可以显著延长异种脑内移植胶质母细胞瘤小鼠的生存时间，并减少替莫唑胺用量。

8 展望

趋化因子及其受体与肿瘤细胞侵袭、增殖、存活、EMT和肿瘤干细胞、血液供应关系密切，这是它们在胶质瘤和肺癌、乳腺癌、结肠癌等其他恶性肿瘤中的共性表现。但胶质瘤具有中枢神经系统肿瘤的特殊性，如血脑屏障的存在。另外，趋化因子及其受体除了在肿瘤浸润性生长和转移中发挥促进作用外，它们还是免疫等肿瘤防御机制的组成部分，这种两面性增加了其临床应用的复杂性。趋化因子及其受体目前尚未进入胶质瘤临床治疗中，但其应用前景广阔，希望未来能找到切实可行的运用途径，为胶质瘤的诊断和治疗提供帮助。