CXCL12在骨肉瘤侵袭转移中的研究进展

郑俊濠 王艳华,3

(1.国家中医药管理局中药药理(肿瘤)科研三级实验室，湖北 宜昌 443002；2.肿瘤微环境与免疫治疗湖北省重点实验室，湖北 宜昌 443002；3.三峡大学 医学院 形态学系，湖北 宜昌 443002)

骨肉瘤一种是较常见的恶性骨肿瘤，其主要发病人群是儿童与青少年，病灶多发于肱骨远端和胫骨近端，少见于中轴骨和盆骨，且易向其他器官弥漫侵袭，具有高度转移性，极易血行转移至肺和脑[1-2]。目前对于骨肉瘤的发病原因和致病机制尚未完全阐明，骨肉瘤细胞内的染色体多发生突变，但因其突变方式及突变部位多不固定，尚未发现特定规律。因骨肉瘤前期无明显病状，骨肉瘤患者难以及时发现并就诊，大约10%～20%的骨肉瘤患者在其首次就诊时就已发生了肺转移，严重降低了骨肉瘤患者的生存率。虽然骨肉瘤的治疗技术取得了一定的突破，但在采用化疗与手术切除联合治疗后的5年存活率仍不到50%，且其中还有10%的患者出现了复发，加上手术所造成的难以痊愈的骨缺损，严重影响了患者的生存质量[3-4]。因此，骨肉瘤细胞的生长、转移机制以及受损骨修复机制的研究已成为当前研究热点，这对骨肉瘤患者的治疗与骨再生修复具有重要意义。

趋化因子是指一类由8～12 KDa肽组成的蛋白质，它们可以引起细胞的活化、分化与迁移，还能通过影响细胞骨架重排、细胞的定向运动和细胞粘连等过程，影响细胞的增殖分化。趋化因子-12(chemokines-12，CXCL12)又名基质细胞衍生因子-1(stromal-derived factor-1，SDF-1)，是一种可由多种细胞分泌的小分子蛋白，主要以两种形式存在，即SDF-1a/CXCL12a与SDF-1β/CXCL12b。脑、胸腺、肝脏、脾脏、骨髓等组织均可分泌CXCL12。它通常与趋化因子受体-4(chemokine receptor-4，CXCR4)结合并发挥功能。近年来研究发现，除CXCR4外，CXCL12还可与CXCR7结合发挥功能，并且受体CXCR7的亲和力高于CXCR4[5]。CXCL12-CXCR4轴除了能够调控细胞的生长、增殖、存活、迁移等，在肿瘤的转移和侵袭、淋巴细胞的归巢等方面也有重要作用。

骨肉瘤的侵袭转移机理较为复杂，如何更好的了解骨肉瘤相关的生物学行为以及生长转移机制，对开发有效的骨肉瘤治疗方法至关重要。CXCR4-CXCL12轴与CXCR7-CXCL12轴在骨肉瘤的侵袭和转移中有着关键作用，是近年研究治疗骨肉瘤的热点[6]。本文就CXCL12对骨肉瘤侵袭和转移的研究进展做一综述，以期为骨肉瘤的治疗提供科学思路。

1 CXCL12对骨肉瘤转移的作用

骨肉瘤的转移主要是经血管进行，多转移至肺，较少向其他器官如骨骼、肝、肠转移。肿瘤的转移是一个复杂的过程，转移初期，肿瘤细胞首先在局部组织迁移运动，并有效侵袭进入血管或淋巴管，随血液或淋巴液运行，最后到达靶器官形成转移病灶。肿瘤细胞转移需要具备2个条件：①在循环中存活；②在靶器官微环境中定植生存。肿瘤细胞从原发病灶向次发病灶的转移受趋化因子的引导。在肿瘤转移时，特定的趋化因子与肿瘤转移时表达的趋化因子受体相结合发挥其功能，对肿瘤细胞向次发病灶的转移起引导作用。

CXCL12在肿瘤转移扩散中具有重要作用[7-8]。而且转移性骨肉瘤细胞高表达CXCL12与CXCR4，这种特定的CXCL12表达可能与骨肉瘤细胞向骨髓微环境的侵袭或向次生器官的转移有关[9]。CXCL12浓度可对表达CXCR4或CXCR7的肿瘤细胞迁移造成影响，肿瘤细胞从低浓度CXCL12向着高浓度CXCL12方向迁移，肿瘤细胞的迁移终末常为高表达CXCL12的器官。CXCL12在骨、淋巴结、肺均高表达，因此骨肉瘤转移至以上器官的可能性更高[10]。由于骨髓微环境中的成骨细胞高表达CXCL12，当骨肉瘤细胞向远端转移时，首先利用DNMT1介导的甲基化调控使成骨细胞低表达CXCL12，以获得较大的转移推动力[11]。因此有的生理学家认为，在骨中高表达CXCL12能降低骨肉瘤细胞的转移潜能，抑制骨肉瘤细胞向远端转移[12]。由于CXCL12-CXCR4轴与CXCL12-CXCR7轴在肿瘤发生和进展中具有多向性，可能是一个骨肉瘤重要的潜在治疗靶点。CXCL12与CXCR4或CXCR7结合后介导肿瘤的转移。在起源于骨髓的肿瘤中，CXCL12-CXCR4轴的相互作用有利于肿瘤细胞的全身性扩散，破坏这一作用有可能抑制肿瘤细胞的全身扩散。Berghuis等[13]研究发现，使用小肽拮抗剂CTCE-9908破坏CXCL12-CXCR4轴的相互作用，能明显抑制骨肉瘤细胞的转移潜能。有研究用AMD3100(CXCR4的抑制剂)破坏CXCL12与CXCR4的相互结合，阻断下游JNK和AKt信号通路，能抑制骨肉瘤细胞肺转移[14]。因此，CXCR4的拮抗剂可应用于多种实体肿瘤的转移治疗[15]。Liao等[16]研究证实，CXCR4的拮抗剂能有效抑制小鼠骨肉瘤细胞肺转移。上述研究表明，CXCL12-CXCR4轴对骨肉瘤细胞的转移有着促进作用，抑制CXCL12与CXCR4的相互作用能抑制肿瘤细胞的转移。有研究发现，当CXCR4被抑制时，CXCL12将与CXCR7结合，CXCL12-CXCR7轴可继续维持骨肉瘤细胞的转移扩散；但在抑制CXCR4表达的同时，抑制CXCR7的表达，可以抑制骨肉瘤细胞的转移[17]。CXCR4与CXCR7的双重抑制对骨肉瘤细胞增殖具有显著的抑制效应，这些研究结果可为骨肉瘤的转移干预及其术后治疗提供新的策略。

2 CXCL12对骨肉瘤细胞增殖与侵袭的影响

研究骨肉瘤细胞增殖及侵袭微环境，对骨肉瘤治疗及药物研发具有重要意义[14]。肿瘤细胞的生长和侵袭受CXCL12的调控。迁移/增殖二分法认为：肿瘤细胞高速增殖需要在静止条件下进行，高转移肿瘤细胞增殖率较低[18]。由此推断，CXCL12在肿瘤细胞增殖和侵袭时发挥相反的作用。Neklyudova等[12]在人类骨肉瘤143-B细胞模型中发现，CXCL12的过量表达，能促进肿瘤细胞的转移，但不影响其生长；而稳定表达P2G和CXCL12-KDEL可维持低浓度的CXCL12环境，进而抑制骨肉瘤肺转移。但是高浓度的CXCL12可激活下游PI3K-AKt和MAPK-ERK信号，进而调节HER2的表达，最终促进骨肉瘤细胞的增殖[19-20]。在侵袭方面，CXCL12-CXCR4轴激活后将增加骨肉瘤细胞的迁移，并引导骨肉瘤细胞向骨髓微环境入侵；当抑制CXCR4与CXCL12的相互作用时效应反之[21]。当抑制CXCR4表达后，骨髓微环境中成骨细胞CXCR7的表达增加，CXCL12可激活CXCR7信号(CXL12-CXCR7轴)，进而促进骨肉瘤细胞向骨髓微环境侵袭[17]。此外，Zhang等[22]的研究结果亦证实，下调CXCR7的表达，可通过抑制PI3K-Akt通路拮抗骨肉瘤细胞的增殖和侵袭。因此，若能双重抑制CXCR4和CXCR7的作用，将能有效遏制骨肉瘤细胞向骨髓微环境的侵袭转移。针对以上靶点分子开展的相关研究将为骨肉瘤的术后治疗提供一线希望。

3 CXCL12对骨肉瘤预后的影响

导致骨肉瘤患者死亡的主要原因是其不良预后。随着骨肉瘤治疗技术的快速发展，骨肉瘤患者治疗后的5年存活率已提高到65%左右，但大部分患者仍死于肺转移[3]。有研究认为CXCL12与骨肉瘤的不良预后呈正相关[23-24]。Kim等[25]研究发现，CXCR4在67%的骨肉瘤中表达，不表达CXCR4的肿瘤样本存活率为90%，而表达CXCR4的肿瘤样本存活率只有10%。Pollino等[8]研究发现，高表达CXCR4受体的患者复发风险更高。相比于骨肉瘤患者，不表达CXCR4人群的2年生存率高2.43倍[26]。同样，相比于尤文氏肉瘤患者，不表达与低表达CXCR4人群的5年生存率高1.2倍[27]。由此推测，CXCR4和CXCR7与骨肉瘤的不良预后呈正相关，而CXCL12通过与CXCR4靶向结合发挥作用，因此CXCL12可能也与骨肉瘤的不良预后呈正相关。但是也有学者提出不同意见。Baumhoer等[28]统计了骨肉瘤患者的10生存率，发现表达CXCR4的患者与不表达CXCR4的患者10年生存率分别为68%与57%；表达CXCR7的患者与不表达CXCR7的患者10年生存率为57%与61%。综上所述，趋化因子CXCL12对骨肉瘤预后的影响还需要更多的研究来进一步验证，相信有关骨肉瘤研究的大数据挖掘必将为骨肉瘤患者的预后带来福音。

4 结语与展望

综上所述，CXCL12过表达可促进骨肉瘤细胞的增殖、侵袭和转移进程。但就其对骨肉瘤患者预后的远期评估，尚需大样本大数据的支持。现有数据仅表明CXCL12与CXCR4或CXCR7的结合，可促进骨肉瘤的侵袭转移，而其具体机制尚不明确。针对骨肉瘤易于复发转移的临床特征，若能围绕CXCL12分子研发出有效抑制CXCL12-CXCR4轴与CXCL12-CXCR7轴的药物，将为骨肉瘤的临床治疗和预后评估提供新的思路。因此，深入研究CXCL12及其相关受体的功能，深化对骨肉瘤转移微环境的认识，是当前骨肉瘤研究者努力的方向。