乳腺癌中趋化因子受体7及两个配体介导的细胞信号通路

宋云蕾，唐建红

（赣南医学院科研中心，江西 赣州 341000）

乳腺癌是一种女性高发的肿瘤，多发生于乳腺导管和乳腺小叶，其临床表现主要为乳房肿块、乳房皮肤异常等。随着肿瘤细胞转移，乳腺癌患者出现淋巴结肿大、多器官病变，直接威胁患者生命。然而目前尚无有效的手段阻止乳腺癌发生及转移，早期多采取手术切除联合药物或放射疗法进行治疗，但肿瘤细胞发生转移后，患者五年生存率明显下降。因此，探索乳腺癌转移相关分子标志物及其分子机制，将有助于乳腺癌治疗，而趋化因子受体7（C-C motif chemokine receptor 7，CCR7）在乳腺癌转移或发展过程中起着重要作用，它的两个配体趋化因子配体19（C-C motif chemokine ligand 19，CCL19）和趋化因子配体21（C-C motif chemokine ligand 21，CCL21）与CCR7结合后，下游信号通路有所差异，可能对乳腺癌的发展起着不同的作用。

1 CCR7与乳腺癌

CCR7 在乳腺癌的发展过程中起着重要作用。正常生理情况下，CCR7 在淋巴组织的各种细胞中表达，参与活化B 淋巴细胞、T 淋巴细胞，刺激树突细胞成熟，并参与调控记忆T 细胞迁移至炎症组织以及T 细胞和树突细胞归巢至淋巴结［1-4］。CCR7 能够极化细胞骨架，使细胞根据配体浓度梯度来迁移，如果在肿瘤细胞中CCR7 表达异常，将影响肿瘤迁移和侵袭，比如胃癌［5］、肺癌［6］、肠癌［7］及乳腺癌［8］。在多种肿瘤细胞中，CCR7 的表达都有所增加［9-14］。乳腺癌细胞也同样如此，与正常乳腺组织相比，原发性乳腺癌组织中CCR7 的mRNA 表达水平上调［15］，并且在多种乳腺癌细胞系，如MDA-MB-231、MCF7 和HS-578T 中，CCR7 同样表达增加［16］。除此之外，TCGA 数据也同样表明，三阴性乳腺癌中CCR7 的mRNA 表达相比正常乳腺组织更高［17］。与表达异常相对应的是，CCR7 的表达影响着乳腺癌发展。研究发现，在MMTV-PyMT 转基因乳腺癌鼠中，敲除CCR7 导致肿瘤数量、转移区域、肺转移病灶数量及乳腺干细胞比例下降［18］。另外，将乳腺癌细胞系4T1 细胞注射进BABL/c 小鼠中，敲除CCR7组的肿瘤体积更小［17］，而上调CCR7 组的小鼠肿瘤体积比对照组明显更大［19］。在乳腺癌细胞系中也发现，用CCL19或CCL21刺激肿瘤细胞，Transwell实验中迁移和侵袭的细胞比例明显上升，而用siRNA或shRNA 沉默CCR7 之后上述生物学行为发生逆转［20-21］。CCR7 参与淋巴细胞归巢至淋巴结，因此在乳腺癌中表达异常的CCR7 可能也和乳腺癌的淋巴结转移有关。在乳腺癌组织中，CCR7高表达与淋巴结阳性密切相关［22-24］。除了淋巴结转移外，还有研究报道CCR7表达增加的乳腺癌细胞植入MMTV-PyMT转基因鼠中后，比对照组能检测到更多的肺部肿瘤数量［25］。总而言之，CCR7 和乳腺癌的发展密切相关。

2 CCR7的两个配体

CCR7有两个配体：CCL19与CCL21。在正常生理情况下，它们共同调控T 细胞和树突细胞归巢至淋巴结区域［26］。虽然两个配体拥有同一个受体，但人类CCL19 和CCL21 氨基酸序列相似度仅有27.6%（图1）。尽管CCL19 与CCL21 氨基酸相似度不高，但它们有相似的保守趋化因子特征——三级结构，包括无序N 端和与信号转导相关的核心结构域。核心结构域包括靠近N 端的环形区域、三链β折叠区域和靠近C端的螺旋区域。两个配体的核心区域与CCR7的细胞外环状结构2区域相结合，激活G 蛋白信号［27］。因为相似的三级结构，两种配体均可极化肌动球蛋白细胞骨架，从而促进细胞沿着趋化因子梯度迁移［28］。两个配体在氨基酸序列上来说还是有很多不同的，最明显的就是CCL21 有着明显的C 末端，而CCL19 没有。CCL21 的C 端能和细胞外基质的葡糖氨基葡聚糖（Glycosaminoglycans，GAGs）相结合，在核心结构域和细胞表面的CCR7结合后，使T 细胞或树突细胞黏附在基质中的内皮细胞表面［29］。CCL19则具有和CCL21不同的核心结构域氨基酸，能够促使受体更多丝氨酸或苏氨酸磷酸化，进而招募β 抑制蛋白［30］。β 抑制蛋白是一种支架蛋白，它能招募多种信号蛋白到磷酸化的受体上，介导受体内化，内化后的受体形成内体小泡，降低胞膜上的受体数量，限制对配体的敏感性，造成受体脱敏［31］。CCL19 的负向调控作用有助于T 细胞迁移的精准调控［32］。在乳腺癌中，两个配体或许也会发挥不同的作用。

图1 人类CCL19与CCL21氨基酸序列比对，包括信号肽、氨基端、核心结构域和羧基端

3 在乳腺癌中CCL19 及CCL21 激活的信号通路

两个配体通过和CCR7结合，激活乳腺癌0细胞的各种信号通路，从而影响乳腺癌细胞生存、增殖及迁移［33］。在乳腺癌中，两个配体的mRNA 表达都与CCR7 的mRNA 表达显著正相关（图2）。这说明两个配体在乳腺癌中与CCR7 共表达，与其一起发挥作用。

图2 CCL19、CCL21与CCR7的mRNA表达（RNA-seq及microarray数据）的相关性

CCL19 及CCL21 与CCR7 结合后，会激发肿瘤细胞内的信号通路（图3）［33］。一方面，CCL19 或CCL21 与CCR7 结合后，CCR7 胞内结构域发生构象变化，导致G 蛋白复合物发生亚基脱离。G 蛋白由Gα、Gβ 和Gγ 三个亚基组成，呈聚集状态，配体结合后，Gα 和其他两个亚基分离，分别与不同的细胞内信号蛋白相结合，从而传递级联信号［34］。CCL19 及CCL21 共同具有激活G 蛋白下游信号分子的能力，比如磷脂酰肌醇激酶（Phosphatidylinositol 3-kinas‐es，PI3K）/蛋白激酶B（Protein kinase B，AKT）、细胞外调节蛋白激酶（Extracellular regulated protein ki‐nases，ERK）等信号通路，并影响EMT 相关基因、淋巴管生成因子及基质重构基因的表达，从而引起乳腺癌细胞增殖、抗凋亡以及迁移［35-36］。其中，PI3K/AKT 通路在细胞内能够响应细胞外刺激，通过信号转导控制许多细胞功能，PI3K 接受CCR7 受体信号后构象发生变化，招募并磷酸化激活AKT 酶，进而活化mTOR/Raptor 复合物，随后活化的复合物能够使核糖体蛋白S6 激酶和eIF4E 结合蛋白1 磷酸化，促进mRNA 翻译、蛋白质合成及自噬［37］。而ERK 通路是一个进化保守的级联信号，能够传递细胞表面受体的信号进入胞核，激活的ERK 可以磷酸化许多底物包括其他激酶和转录因子，一般与细胞周期进展、分化、蛋白质翻译及逃避细胞死亡程序相关，从而促进细胞增殖和生存［38］。有研究发现，在乳腺癌细胞系MCF7 和MDA-MB-231 中，加入重组CCL21蛋白后磷酸化的AKT 和ERK1/2 蛋白表达增加，同时淋巴管生成因子VEGF-C 的mRNA 和蛋白表达明显增加，体内淋巴管生成增加；沉默CCR7 后，两个磷酸化蛋白的表达明显下降，同时淋巴管生成因子VEGF-C 的mRNA 和蛋白表达下降，这说明CCR7 可能通过PI3K/AKT 及ERK 通路调控乳腺癌的淋巴管形成［39］。除淋巴管形成外，加入重组CCL19蛋白后的MCF7 和MDA-MB-231 细胞在磷酸化的AKT 和ERK增加的同时，还能发现CyclinD1、BCL-2及BCL-xL蛋白表达明显增加，导致细胞死亡率明显下降，显示CCR7 信号可能通过PI3K/AKT 及ERK 通路调控细胞周期及细胞生存［40］。

图3 CCL19与CCL21激活的细胞内信号通路［33］

另一方面，CCL19 还参与CCR7 受体脱敏程序。CCL19 与CCR7 结合后，使CCR7 的C 端被G 蛋白耦联受体激酶磷酸化，招募β 抑制蛋白，引起受体内化，并启动多余受体回收重利用程序，降低信号的传递。也有研究发现，在乳腺癌3D 微环境中，CCL19 能够增加乳腺癌细胞运动的异质性，即在CCL19 浓度接近CCR7 动态动力学结合常数时，细胞运动更加不对称，提示CCL19 参与调控乳腺癌微环境中肿瘤细胞的异质性及侵袭能力［41］。从目前的研究来看，在乳腺癌中，相对于CCL21，除了共同的G 蛋白激活信号，CCL19 还具有偏向性的受体内化信号通路。

4 展 望

目前CCR7 相关的免疫治疗研究主要是注射CCL21 基因编辑的树突状细胞或成纤维细胞，介导肿瘤微环境的免疫系统，从而起到破坏肿瘤细胞的效果，比如治疗小鼠支气管肺泡细胞癌［42］、人类肺癌［43］。目前在乳腺癌上缺少相关研究，但有相关中成药治疗的研究，比如蒺藜皂苷提取物、姜黄提取物等中成药能够降低CCR7 表达，影响乳腺癌的转移［44-45］。当然也有研究通过肿瘤靶向的CCR7 抗体纳米颗粒治疗三阴性乳腺癌小鼠模型，有效抑制了三阴性乳腺癌的淋巴转移，并在肿瘤切除前进行纳米颗粒治疗，小鼠模型预后良好，没有进一步转移和复发，说明使用肿瘤靶向的CCR7 抗体纳米颗粒治疗将是很好的临床研究方向［46］。

在正常树突细胞中，CCL19 能够激活更强的短时G 蛋白激活、β 抑制蛋白招募、内化和趋化信号，而CCL21 激活的是较弱但持久的几种信号［47］。虽然乳腺癌细胞上并未有激活信号强弱的研究报道，但结合正常细胞上的数据来说，CCL19 和CCL21 激活的各种下游信号可能也有强弱之分。研究两个配体在乳腺癌上的差异将有助于了解CCR7 影响乳腺癌发展的相关机制，也将为治疗乳腺癌提供一些参考。例如CCL19 具有偏向性的受体内化信号通路，那么在何种情况下CCL19 只产生降低受体的作用而又不激活G 蛋白信号，那么局部作用于乳腺癌病灶区域将降低乳腺癌细胞的转移能力，从而控制乳腺癌的进展。