C-X-C 型趋化因子受体7与乳腺癌关系的研究进展

崔茹婷，孔滨

1青岛大学医学部，山东 青岛 266000

2青岛大学附属医院乳腺病诊疗中心，山东 青岛 266000

乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤之一，威胁全世界女性的身心健康。近年来，尽管乳腺癌诊疗水平的进步已为患者带来了显著的临床获益，生存期明显延长，但在生活习惯、工作环境、饮食、肥胖、生育等风险因素的影响下，全球范围内乳腺癌的发病率仍呈逐年升高且年轻化趋势。多数发达国家和发展中国家女性的乳腺癌发病率已经远超其他恶性肿瘤，位居女性恶性肿瘤发病率的首位。乳腺癌的发生、发展是一个多因素参与的复杂过程。由于乳腺癌临床表现、组织病理形态等方面具有高度异质性的特点，不同机体对于放疗、化疗、内分泌治疗、免疫治疗以及分子靶向治疗的敏感性不同。深入研究乳腺癌的进展机制，探索更多有效的生物学靶点已成为乳腺癌治疗领域的重要课题。趋化因子是免疫系统中的一类分泌性信号蛋白，分子量为8～10 kD，由机体各种组织细胞分泌，并在炎性反应、免疫防御、肿瘤进展等生理和病理过程中发挥关键作用，根据保守的半胱氨酸残基在其主要氨基酸序列的数目及位置，将这类小分子蛋白分为4类：CXC、CC、C和CX3C。C-X-C型趋化因子受体（C-X-C motif chemokine receptor，CXCR）、CC趋化因子受体（CCR）、C趋化因子受体（CR）、CX3C趋化因子受体（CX3CR）分别为其对应的趋化因子受体。趋化因子受体是一类位于细胞膜表面介导趋化因子配体发挥功能的G蛋白偶联受体。目前已发现有50余个趋化因子及20余个趋化因子受体。肿瘤的发生、发展是多基因、多机制、多步骤参与的复杂生物学过程，趋化因子及其受体的参与是其中的一个关键环节。趋化因子及其受体共同形成复杂的信号网络，广泛参与恶性肿瘤细胞的增殖、黏附、转移等过程，与肿瘤的治疗和预后密切相关。C-X-C型趋化因子受体 7（C-X-C motif chemokine receptor 7，CXCR7）是一种跨膜非典型趋化因子受体，于乳腺癌、胃癌、肝癌等多种恶性肿瘤中过表达，在肿瘤细胞的增殖、迁移及凋亡过程中发挥重要作用。CXCR7的作用机制及其在乳腺癌靶向治疗中的意义引起广泛关注。

1 CXCR7及其配体的结构、功能概述

CXCR7是最初从cDNA文库中获取的七次跨膜G蛋白偶联CXC亚型趋化因子受体，又被称为RDC1，基因定位于人染色体2q37，由362个氨基酸序列组成，与CXCR4具有一定的同源性。CXCR7作为膜相关受体，在人神经元细胞、部分造血细胞、活化的内皮细胞等少数正常细胞中表达，但在乳腺癌、肺癌、胃癌、肝癌等恶性肿瘤细胞中呈高表达。CXCR7参与肿瘤细胞的增殖、凋亡、远处转移及肿瘤新生血管生成等重要生物学过程，与肿瘤患者的不良预后及复发耐药有关。近年来，研究表明，CXCR7是一种非典型趋化因子受体。不同于其他G蛋白偶联受体，CXCR7与相应配体结合后不引起经典的钙离子内流，而是通过β-抑制蛋白（β-arrestin）途径促进下游信号转导，调节肿瘤细胞的增殖、血管生成、黏附和侵袭等，并参与形成肿瘤迁移所需的内环境。CXCR7与CXCR4可相互作用，通过形成同源或异源二聚体共同影响肿瘤细胞的趋化性。另外，CXCR7被普遍认为是C-X-C型趋化因子配体12（C-X-C motif chemokine ligand 12，CXCL12）的一种清道夫受体，通过调节CXCL12的浓度梯度为肿瘤定向迁移创造必要的内环境，同时影响CXCR4发挥作用。研究表明，CXCR7表达在肝癌、结肠癌、宫颈癌等多种体内外模型中，与恶性肿瘤的生物学行为密切相关。CXCR7参与调节肿瘤微环境，虽然其促肿瘤作用已被广泛证实，但其参与调节乳腺癌进展的具体信号通路尚不明确，值得深入探讨。

CXCR7主要通过结合CXCL12和CXCL11这两种C-X-C型趋化因子配体发挥作用。Burns等首次发现CXCR7是CXCL12的高亲和力受体。CXCL12即基质细胞衍生因子-1（stromal cell derived factor-1，SDF-1）是对淋巴细胞具有高趋化性的C-X-C型趋化因子蛋白，广泛参与炎症、感染、缺氧等多种病理过程，表达于包括乳腺癌在内的多种恶性肿瘤中，并参与介导免疫反应、血管生成、肿瘤进展等过程。CXCR4曾被认为是CXCL12的唯一受体，CXCL12/CXCR4轴在肿瘤生物学过程中的重要作用也已被普遍认可。然而，近年来，研究发现，CXCL12还可与CXCR7结合，且与后者结合的亲和力较CXCR4约高10倍。CXCL12浓度梯度吸引循环肿瘤细胞进入二级器官，促进后续肿瘤细胞的存活、增殖，是导致乳腺癌等恶性肿瘤细胞侵袭、转移的重要因子。CXCL12第二受体CXCR7的发现已引起广泛关注，需要有更多研究进一步阐明CXCL12/CXCR7轴在肿瘤发展中的作用机制，为乳腺癌及其他恶性肿瘤的靶向治疗提供新思路。CXCL11是CXCR7的另一配体，但目前关于其是否参与乳腺癌发展过程的研究较少，且尚存在争议。

2 CXCR7与乳腺癌细胞的存活、增殖

研究证实，CXCR7在乳腺癌组织中的表达水平远高于邻近组织及正常乳腺组织。CXCR7是乳腺癌细胞存活、增殖和周期进展的重要调控因子。体外研究发现，转染CXCR7的人乳腺癌细胞的存活数目增多，增殖速度明显加快，CXCR7可能通过参与肿瘤细胞的增殖从而影响肿瘤进展。CXCR7的激活虽然不引起经典的钙离子内流，但可通过β-arrestin途径传递信号，激活下游细胞外调节蛋白激酶（extracellular regulated protein kinase，ERK）1/2、p38丝裂原激活蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）等通路，介导多种原癌基因（c-Fos、c-Jun等）的转录活化，参与肿瘤细胞周期进展、骨架形态维持及增殖和凋亡等生物学行为的调节。乳腺癌干细胞（breast cancer stem cell，BCSC）是一群具有自我更新能力和高度增殖潜能的细胞亚群，可参与诱导乳腺癌的复发、转移及耐药。CXCR7是乳腺癌干细胞启动肿瘤发生、维持干细胞特性所必须的。Tang等进一步研究其机制，发现通过敲除CXCR7可明显下调干细胞标志物如CD44、乙醛脱氢酶1的表达，抑制干细胞G/S周期进展，进而降低肿瘤细胞的增殖能力和致瘤性，延缓肿瘤进展；抑制CXCR7的表达可明显破坏肿瘤细胞的耐药机制，CXCR7协同表柔比星化疗可显示出比单用表柔比星更好的抗肿瘤作用。CXCL12/CXCR4轴通过促进肿瘤细胞增殖、血管生成等机制参与肿瘤发生的机制已被广泛认可。Luker等在人类乳腺癌小鼠模型中发现CXCR7阳性乳腺癌细胞可明显增加CXCR4阳性乳腺癌细胞群的增殖潜能，表明乳腺癌中两种受体之间存在复杂的信号调节机制，但具体过程目前并不十分清楚。尽管CXCR4与CXCR7存在相互作用，单独的CXCR7表达已被证实对乳腺癌细胞增殖具有独立的、与共受体无关的作用。CXCR7与表皮生长因子受体（epidermal growth factor receptor，EGFR）的共定位表达和相互作用在雌激素受体（estrogen receptor，ER）阳性乳腺癌细胞中表现得较为明显，下调CXCR7的表达能够降低EGFR的磷酸化水平及其介导的ERK信号通路的活性，导致S期抑制蛋白p21的表达水平升高，细胞周期蛋白B（cyclin B）的表达水平降低，从而抑制肿瘤细胞的分裂、增殖。Li等发现CXCR7表达的下调降低了细胞信号转导及转录激活因子3（signal transduction and activator of transcription 3，STAT3）的磷酸化水平及其下游靶基因的表达水平，从而促进肿瘤细胞凋亡。因此，CXCR7与乳腺癌细胞的存活、增殖关系密切。

3 CXCR7与乳腺癌细胞的侵袭、转移

转移性乳腺癌是全球女性恶性肿瘤死亡的主要原因，目前尚不能被治愈。肿瘤细胞的侵袭、转移过程受多种内外因素及复杂信号通路的影响，是一个连续、非随机、多步骤的过程。肿瘤细胞可与血管壁结合破坏内皮屏障，经淋巴管和血管向远处组织及器官转移并形成转移灶。有研究发现高水平的CXCR7可能预示高风险淋巴结转移的发生，CXCR7的过表达及其在血管内皮细胞中的激活可增强肿瘤的侵袭和迁移能力。CXCR7细胞在原发性乳腺癌中通过建立CXCL12梯度从而促进CXCR4阳性肿瘤细胞的浸润和转移。因此，CXCR7是CXCR4阳性细胞对CXCL12作出正常趋化反应所必需的。另外，CXCR7还可能通过CXCL12的慢性刺激限制CXCR4内化，进而维持CXCR4的表达水平，以促进肿瘤浸润和新生血管生成。研究已证实，CXCL12是造血干细胞和内皮祖细胞在稳态或损伤中保持迁移和动员特性的主要细胞调节因子。利用抗体或拮抗剂抑制高表达的CXCR7可减弱CXCL12诱导的内皮祖细胞的黏附作用，从而抑制后者的跨内皮迁移过程。这提示CXCR7在内皮祖细胞对CXCL12的应答中具有关键性作用，可能是抗肿瘤血管生成的潜在靶点。众所周知，血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）与血管内皮细胞的增殖也存在密切关联，可为肿瘤细胞的远处侵袭和转移提供条件。Zheng等发现CXCR7过表达会引起VEGF的分泌增强。CXCR7在新生血管生成和内皮细胞的存活中起关键作用，靶向CXCR7的小分子抑制剂可明显抑制乳腺癌细胞入侵正常组织和向肺部转移，可能对治疗有重要意义。另外，肿瘤血管异常生成导致的肿瘤缺氧微环境可促进缺氧诱导因子-1（hypoxia induced factor-1，HIF-1）的表达，而后者可与CXCL12结构中的两个HIF-1α位点结合，诱导CXCL12在缺氧条件下表达和分泌。上皮-间充质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）是肿瘤经淋巴管、血管向远处转移的起始原因，高表达的CXCR7可增强STAT3通路的活性，明显上调Snail、Twist等EMT相关转录因子的表达，下调上皮钙黏素（E-cadherin）的表达，上皮细胞间的黏附连接能力随之减弱，最终导致肿瘤细胞的分离和运动性增强。乳腺癌转移的另一个关键步骤是通过基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）降解细胞外基质成分，使肿瘤细胞从原发灶中分离出来并进入循环系统，向远处器官播散。其中，MMP2、MMP9作为关键促转移因子，参与转化肿瘤细胞、降解基底膜和促进肿瘤细胞向远处扩散。研究发现，上调CXCR7的表达可增加肿瘤细胞的存活优势和侵袭力。以上研究均为CXCR7通过调节肿瘤细胞黏附、侵袭、血管生成等多种机制影响乳腺癌的迁移提供了机制方面的证据。以CXCR7为靶点的药物可通过多种途径参与转移性乳腺癌的治疗。关于CXCR7与相应配体结合后如何在乳腺癌转移中发挥作用的机制尚待进一步探讨。

4 CXCR7与乳腺癌的预后

CXCR7高表达于各种恶性肿瘤组织中，严重影响肿瘤的发生、发展和预后。Yuan等研究发现CXCR7高表达与乳腺癌的恶性程度和淋巴结转移情况密切相关。CXCR7可能作为评估乳腺癌患者总体生存情况的独立预后因素，与患者的总生存期呈负相关。人表皮生长因子受体2（human epidermal growth factor receptor 2，HER2）过表达型乳腺癌和三阴性乳腺癌中也存在CXCR7的高表达，这同样提示CXCR7与肿瘤进展和远处转移密切相关，CXCR7高表达提示总生存期更短且复发转移风险更大。有研究发现，除了协同表柔比星的化疗效果，靶向CXCR7及下游信号通路可以降低ER阳性乳腺癌细胞雌激素信号通路的活性，提高对他莫昔芬的敏感性，进而改善患者预后，具有潜在的辅助治疗应用前景。CXCR7对于乳腺癌预后的判断价值，仍需进行大样本、多中心的研究予以验证。

5 CXCR7与乳腺癌的研究前景

随着分子生物学水平的提高以及个体化精准医学时代的到来，CXCR7在乳腺癌发生、发展过程中的作用越来越受到广泛关注。CXCR7与乳腺癌的恶性程度有关，高表达的CXCR7预示着乳腺癌患者的不良生存结局。因此，CXCR7有望作为一种新的检测指标参与评估乳腺癌的治疗效果及预后。推测CXCR7对于新辅助化疗的疗效评价也可能具有潜在的应用价值，CXCR7水平检测将有助于筛选新辅助化疗中获益更多的乳腺癌患者，避免无意义化疗引发的不良反应及治疗延误。CXCR7作为一种趋化因子受体，可能为乳腺癌患者个体化治疗方案的制订提供一定的参考依据。另外，以CXCR7为靶点的基因治疗或通过高亲和力小分子拮抗剂阻断CXCR7信号转导通路可有效抑制肿瘤的生长和转移，均是潜在的乳腺癌辅助治疗手段，可为提高肿瘤对化疗药物的敏感性、改善患者预后提供新思路。综上所述，CXCR7作为乳腺癌治疗领域的新靶点具有良好的应用前景，有望成为新的肿瘤预后标志物，为乳腺癌分子靶向治疗提供新策略。