趋化因子网络影响肝细胞癌恶性进程的研究进展

宗宇达 田玥 梁立春 王伟群 刘春宇 杨欣欣 曲义坤 冯垚

(1佳木斯大学公共卫生学院，黑龙江 佳木斯 154002；2黑龙江中医药大学；佳木斯大学 3基础医学院；4临床医学院)

肝细胞癌(HCC)是全球癌症类型中死亡率最高的恶性肿瘤之一，它是原发性肝癌的主要类型，占所有肝癌病例的90%〔1〕。据研究，在西方国家HCC主要与肝硬化、继发丙型肝炎病毒(HCV)感染、酒精中毒有关，而在世界其他地区，HCC则主要与乙型肝炎病毒(HBV)感染有关〔2,3〕。流行病学研究表明，HCC患者预后较差，其中位生存期为11个月，全部病例的1年生存率小于50%〔4〕。在HCC早期，肿瘤可被有效切除，患者生存时间相对较长，而在HCC晚期，由于发生转移，患者生存时间则明显缩短〔5〕。对于晚期HCC患者，标准化疗是无效的，主要的治疗手段除了肝切除和肝移植术外，还包括其他治疗方法如经动脉化疗栓塞(TACE)、乙醇注射、射频或微波消融及选择性体内放射治疗技术(SIRT)等〔6〕。然而，目前除了肝切除和肝移植术可使患者5年生存率提高到70%以外，其他治疗方法疗效欠佳〔4〕。

趋化因子存在于淋巴系统和各种组织中，其主要功能是在免疫反应中协调免疫细胞的迁移及参与淋巴组织的发育〔7〕。根据保守位点上存在的4个半胱氨酸残基位置，趋化因子可分为CXC、CC、CX3C和XC4个亚家族〔8〕。趋化因子的功能主要是其7次跨膜G蛋白耦联同源受体(GPCRs)介导的，根据趋化因子配体来源的不同，这些受体被分类命名为CCR、CXCR、CX3CR和XCR〔9,10〕。在肿瘤微环境(TME)中，趋化因子可由肿瘤细胞及其他细胞(如免疫细胞和基质细胞)所表达。趋化因子作为趋化剂，可协调免疫细胞向TME浸润，它们会以时空的方式调节肿瘤的免疫反应〔11〕。此外，趋化因子还可直接靶向TME中的非免疫细胞(包括肿瘤细胞和血管内皮细胞)，它们也被证实可以调节肿瘤的增殖、肿瘤干细胞特性及肿瘤的侵袭和转移。因此，趋化因子直接或间接地影响肿瘤免疫和肿瘤进程，从而对肿瘤的发展、治疗和预后产生重大影响〔12〕。本文将回顾重要的趋化因子/受体轴通过允许肿瘤细胞逃避免疫系统和促进炎症、血管生成、增殖和转移来影响的HCC发生、演进的研究成果。

1 CX3CL1/CX3CR1轴与HCC

作为CX3C趋化因子亚家族中的唯一成员，CX3CL1可以膜结合型和分泌型两种形式存在于体内。CXCR3是CX3CL1的唯一受体，CX3CL1/CX3CR1轴被证实具有调控炎症细胞趋化和肿瘤细胞黏附等功能，该系统可能具有抗肿瘤和促肿瘤的双重作用〔13〕。在HCC研究中发现，脊柱转移瘤中可检测到CX3CL1/CX3CR1表达上调，且骨髓内皮细胞可通过分泌可溶性CX3CL1促进HCC细胞向脊柱的迁移和侵袭，此外骨髓内皮细胞分泌的CX3CL1还可促进转移来的HCC细胞在脊柱的生长，而当中和CX3CL1后上述促进作用则被抑制〔14〕。Zheng等〔15〕发现，人结肠癌中CX3CR1的表达上调与预后较差相关，TME中缺乏CX3CR1可显著抑制血管生成相关巨噬细胞的积累和结肠癌细胞向肝脏的转移，提示结肠癌TME中缺失CX3CR1可导致巨噬细胞凋亡，进而通过促使肿瘤血管生成受损而抑制结肠癌发生肝转移。与上述CX3CL1/CX3CR1轴促进HCC研究成果相反，Chen等〔16〕发现HCC组织中低CX3CL1、高miR-561-5p水平与HCC的肺转移和预后不良相关。机制研究表明，CX3CL1通过信号传导转录激活因子(STAT)3信号刺激CX3CR1+自然杀伤(NK)细胞的趋化性和细胞毒性来发挥抗HCC作用，而miR-561-5p可通过下调CX3CL1 mRNA的表达，导致CX3CR1+NK细胞的浸润减少和调控功能降低，从而促进HCC的生长和肺转移〔16〕。同样，Miao等〔17〕证实CX3CR1/磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)信号通路在CXCL3诱导的血小板迁移中具有至关重要的作用，HCC细胞衍生的CX3CL1有助于血小板向肿瘤浸润，并继而诱导HCC细胞凋亡。

2 CXCL12/CXCR4轴与HCC

CXCL12/CXCR4轴被认为是调节血管生成的重要因素，而血管生成对HCC的生长和进展至关重要。利用免疫组化技术，Li等〔18〕发现CXCL12/CXCR4在HCC组织的血窦内皮细胞中的表达量远高于邻近、肝硬化、肝腺瘤和正常肝组织〔18〕。此外，有50%HCC病例的毛细血管上发现CXCR4呈现异常高表达〔4〕。以上成果提示CXCL12/CXCR4 轴可通过促进新血管生成在HCC进展中发挥重要作用。CXCR4的强表达还与HCC的临床病理特征显著相关，Schimanski等〔19〕发现，在HCC患者中CXCR4的表达与局部肿瘤进展、淋巴转移、远处扩散及3年生存率降低显著相关。此外，其他的一些研究也证实CXCR4在HCC组织中的表达增加与患者肿瘤的大小、转移和生存相关〔20,21〕。然而也有研究提出，CXCR4与HCC发生、发展无显著相关性，而CXCL12基因多态性是HCC发生、发展的相关因素〔22〕。Sutton等〔23〕研究结果表明，HCC细胞系中CXCL12/CXCR4轴可通过促使肿瘤细胞进入细胞周期来诱导其生长，CXCL12/CXCR4还可抑制肿瘤坏死因子(TNF)-α介导的HCC细胞凋亡。在HCC细胞上CXCL12与CXCR4的结合触发细胞骨架重组，激活基质金属蛋白酶(MMP)-9和MMP-2，这两种蛋白最终可增加HCC细胞的迁移和侵袭能力〔23～25〕。此外，Nagamine等〔26〕研究证实，在HCC中利用褐藻多糖抑制CXCL12表达后，可通过阻止细胞周期和诱导细胞凋亡来发挥抗肿瘤活性。在上皮-间充质转化(EMT)过程中，CXCL12-CXCR4信号也起着重要作用。例如：研究发现，人HCC中转化生长因子(TGF)-β可诱导肿瘤细胞间充质样表型、上调CXCR4表达并使其集中在肿瘤边界和血管周围区域，而当沉默或特异性抑制TGF-β受体 (TGFBR)1则可恢复肿瘤细胞上皮表型并减弱CXCR4表达，从而抑制肿瘤细胞的迁移能力〔27,28〕。此外，来自肝星状细胞的CXCL12在体外也可通过诱导HCC细胞的EMT而增加其迁移活性〔29〕。目前认为，CXCL12/CXCR4轴参与HCC进程可涉及多条肿瘤相关信号通路，如核因子(NF)-κB、PI3K/蛋白激酶B(AKT)和c-Jun氨基末端激酶(JNK)通路〔25,28,30〕。

3 CCL20/CCR6轴与HCC

CCR6属于CC趋化因子受体家族成员，其配体为CCL20，也被称为巨噬细胞调节蛋白3a〔31〕。近年来研究证实，CCL20/CCR6轴在肿瘤趋化因子网络中发挥关键的促进肿瘤作用〔32〕。多项证据表明，CCL20/CCR6可促进HCC细胞的增殖、黏附、迁移和侵袭〔33,34〕。在HCC中CCL20被发现呈现高表达，且其高表达与患者预后不良相关，CCL20的高表达不仅可促使HCC细胞发生EMT，还可通过激活STAT3来诱导具有促肿瘤作用的Th9辅助T细胞向HCC肿瘤微环境趋化〔35〕。另外，Hou等〔36〕报道CCL20表达与HCC复发和患者生存相关，它可通过PI3K/AKT和Wnt/β-连环蛋白(catenin)通路诱导EMT，并促进HCC细胞增殖和迁移。研究发现HCC患者外周血中表达CCR6的CD4+和CD8+T淋巴细胞显著减少，而在肿瘤浸润淋巴细胞及邻近的非肿瘤肝浸润淋巴细胞上则高表达CCR6，提示CCR6在将淋巴细胞从外周血募集到HCC中发挥重要作用〔37〕。同样，表达CCR6的Th17细胞在HCC肿瘤组织中也被发现显著升高，且CCR6+Th17细胞密度与HCC患者总生存期、无病生存期相关，CCR6+Th17细胞的积累还可通过诱导血管生成来促进HCC进程〔38〕。此外，Li等〔39〕也证实调节性T细胞(Treg)向TME的募集也是由CCL20/CCR6的趋化性介导的。CCR6/CCL20还可影响肿瘤免疫治疗疗效。肿瘤相关巨噬细胞(TAM) 被认为是抗肿瘤抑制因子，在HCC中TAMs可通过细胞外信号调节激酶(ERK)/ NF-κB通路提高CCL20表达，并进而诱导CCR6 +Treg的积累，这会导致程序性死亡配体-1(PD-L1)免疫治疗发生耐药性〔40〕。

4 CCL4/CCL5/CCR5轴与HCC

CCL4与CCL5的共同受体是CCR5，它们可通过识别与活化CCR5在肝癌中发挥一定作用〔41〕。有关CCL5/CCR5轴的研究发现，与非肿瘤性肝组织相比，HCC组织中CCL5/CCR5的表达显著升高，CCR5/CCL5相互作用可通过增强AKT和EMT来诱导HCC细胞的增殖和转移，而抑制CCR5/CCL5相互作用可导致HCC细胞发生凋亡〔6〕。癌症相关成纤维细胞(CAFs)是HCC微环境中最丰富的成分之一，与HCC的转移和侵袭密切相关。Hu等〔42〕证实CAFs衍生的CCL5可通过与特定受体结合抑制缺氧诱导因子(HIF)1α的泛素化和降解，在常氧条件下维持HIF1α，从而上调下游基因锌指增强子结合蛋白(ZEB)1并诱导EMT，最终促进HCC细胞的肺转移能力。在有关环状RNA的研究中发现，在HCC中circETFA通过募集真核翻译起始因子(EIF)4A3可延长CCL5 mRNA的半衰期，并可作为hsa-miR-612的海绵抑制hsa-miR-612对CCL5的沉默作用，从而通过增加CCL5的表达以促进HCC进展〔43〕。此外，has-circ-0003410也被证实通过miR-139-3p/CCL5轴增加M2/M1巨噬细胞的比例来促进HCC进程〔44〕。在有关CCL4的研究中发现，与CCL5相同，HCC患者的血清CCL4也增高，提示CCL4和CCL5是HCC的诊断标志物〔45〕。然而也有研究证实，CCL4/CCL5/CCR5可能在抗肿瘤中发挥一定作用。Zhao等〔46〕报道CCL4/CCL5可通过与其受体CCR5相互作用促进γδ T细胞从外周血或肿瘤周围区域募集到肿瘤区域，肿瘤中增加的γδ T细胞浸润会增强抗肿瘤免疫力并改善患者的预后。

5 CXCL1/CXCL3/CXCL5/CXCL8/CXCR2轴与HCC

研究证实，CXCL1的高表达可预测HCC患者的复发，且CXCL1可通过增加线粒体代谢和诱导EMT来促进HCC发展〔47〕。CXCL1与CXCR2 结合的信号转导可刺激自身或邻近的HCC细胞从凋亡中恢复或通过促进迁移来影响HCC细胞转移潜能〔48〕。此外，Li等〔49〕发现CXCL1/CXCR2轴还与HCC的中性粒细胞浸润相关，且CXCL1与CXCR2表达水平的组合是HCC患者预后不良的有力预测因子。在有关CXCL3的研究中证实，HCC患者血清CXCL3水平高于健康个体，高水平的 CXCL3与患者预后较差、血管侵袭和肿瘤包膜形成显著相关，癌症干细胞(CSC)过表达CD133可诱导CXCL3表达，而外源性CXCL3还可通过诱导ERK1/2磷酸化来促进CSC表达CD133，提示 HCC细胞中CXCL3和CD133表达之间的正反馈回路参与了HCC进程〔50〕。此外，CXCL5/CXCR2轴被证实可通过激活PI3K/AKT/糖原合成酶激酶(GSK)-3β/人蜗牛同源物1(果蝇)样1蛋白(Snail)信号通路参与HCC的EMT，并显著增强HCC细胞的增殖、迁移和侵袭能力〔51,52〕。CXCL8也被发现在HCC中显著上调，它可通过激活AKT/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)/STAT3信号通路促进HCC进展和转移〔53〕。CXCR2与其配体相互作用还可影响HCC血管生成，如Tang等〔54〕证实CXCL8/CXCL1信号可参与HCC的血管生成。