趋化因子/受体轴调控肝癌免疫细胞招募及转移的研究进展

宗宇达 田玥 裴思莹 王伟群 施金丽 崔莹 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)

肝癌是一种常见的消化系统恶性肿瘤，主要包括三种不同的病理类型，分别为肝细胞癌(HCC)、肝内胆管细胞癌(ICC)和混合性肝细胞和胆管细胞癌(HCC-ICC)。在所有原发性肝癌中，HCC是最常见的类型，占所有原发性肝癌的85%～90%，其次是ICC，占所有原发性肝癌的15%〔1〕。2020年的一项研究所示，在全球范围内，每年肝癌的新发病例数在所有恶性肿瘤中排名第7，在癌症相关死亡病例中排名第3〔2〕。肝癌的早期往往没有明显症状，因此70%～80%的肝癌患者在诊断时已处于晚期。此时，这类患者无法进行根治性手术，只能接受全身治疗等姑息性治疗，故其预后很差〔3〕。

目前认为，多种原因是肝癌发生的高危因素，包括慢性乙型肝炎病毒(HBV)感染、丙型肝炎病毒(HCV)感染、双HBV-HCV感染、食用黄曲霉毒素污染食物、大量饮酒、吸烟、肥胖和2型糖尿病等〔4，5〕。在上述两种病毒感染性疾病中，HBV被认为与75%～80%的病毒相关性肝癌有关，而HCV与10%～20%的病毒相关性肝癌相关〔6〕。在对HBV感染者的研究表明，与无HBV的个体相比，感染HBV的携带者存在更大的肝癌发生和肝脏相关死亡的风险，同样，有HCV感染的个体患肝癌的风险比无HCV的个体高15～20倍，且HCV携带者也面临着更大的癌症相关死亡风险〔7〕。黄曲霉毒素是存在于玉米、花生、坚果和香料等食物中的真菌代谢产物，当人们摄入高剂量的黄曲霉毒素可导致急性黄曲霉毒素中毒，而长期摄入低至中等剂量黄曲霉毒素可导致免疫抑制、生长受损、低出生体重和肝癌，且这些影响中最重要的一个就是肝癌〔8〕。在评估全球黄曲霉毒素诱发肝癌负担的研究中发现，每年有多达28.2%的肝癌病例与黄曲霉毒素暴露有关〔9〕。以上肝炎病毒感染及食用黄曲霉毒素污染食物是肝癌两个高危因素的事实表明，炎症/免疫反应在肝癌的发生与发展中发挥着重要作用。

趋化因子是免疫系统中严格保守的分泌型小分子蛋白家族，该家族包括近50个内源性趋化因子配体，它们构成了体内最大的细胞因子亚家族〔10〕。趋化因子可在邻近的免疫细胞间诱导趋化，并在调节这些细胞的迁移和组织定向归巢中发挥重要作用〔11〕。根据前两个半胱氨酸残基在氨基酸序列中的位置，趋化因子家族可分为XC、CC、CXC和CX3C 4个亚类〔12〕。与之相对应，趋化因子受体则包括XCR、CCR、CXCR和CX3CR 4个亚群〔13〕。除此之外，趋化因子也可结合不属于G蛋白耦联7次跨膜受体的非典型趋化因子受体(ACKRs)，该受体虽然不能介导常规趋化因子受体的信号通路，但可经清除趋化因子而调控趋化因子在组织中的浓度〔14〕。近年来大量研究已经证实趋化因子/受体轴参与了多种肿瘤的发生、发展过程，本文对学界有关趋化因子及其受体在肝癌免疫细胞招募及转移中的研究成果进行综述。

1 趋化因子影响肝癌的免疫细胞招募

趋化因子招募免疫细胞进入肿瘤微环境(TME)的过程称为肿瘤免疫细胞浸润，它在肿瘤的起始、进展、转移和治疗反应中发挥关键作用〔15〕。大量研究证实，CC类(如CCL2、CCL3、CCL5)和CXC类(如CXCL1、CXCL2、CXCL5、CXCL6和CXCL8)趋化因子可在肿瘤部位招募CCR2+单核细胞和CXCR2+中性粒细胞等多种免疫细胞，这些招募来的细胞进而分化为肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)和肿瘤相关中性粒细胞(TANs)等细胞来发挥促进或抑制肿瘤的双重作用〔16〕。在有关肝癌的研究中发现，肝癌组织中CXCR2+细胞主要富集在肿瘤周围间质区域的中性粒细胞，间质区CXCR2+中性粒细胞的增加与无复发生存期(RFS)和总生存期(OS)缩短相关，且肿瘤周围间质和肿瘤内区域的CD15+中性粒细胞密度与CXCL1水平呈正相关，这提示CXCR2-CXCL1轴可调节中性粒细胞向肝癌组织的浸润〔17〕。相反，有研究所示CXCL2/10/12/14的表达升高是评估肝癌患者预后良好的指标，其关键机制可能与这些趋化因子调控TME中多种免疫细胞，特别是CD8+T细胞、自然杀伤(NKs)细胞、树突细胞(DCs)、辅助T细胞(Th)1和髓源性抑制细胞(MDSCs)浸润有关〔18〕。在对CCL14的研究中发现，CCL14在肝癌中呈现低表达，且其低表达与较差的OS、疾病特异性生存期、无进展生存期和RFS相关，此外CCL14低表达还与包括B细胞、DCs、巨噬细胞、中性粒细胞、CD4+和CD8+T细胞、Th细胞和调节性T细胞(Tregs)在内的各类免疫细胞的浸润相关〔19〕。

有关肿瘤免疫细胞浸润的功能研究表明，肝癌中TAMs可通过核转录因子(NF)-κB途径诱导CCL20来招募CCR6+Treg细胞，CCR6+Treg细胞在TME中的积累有利于肝癌对程序性死亡配体(PD-L)1免疫治疗的耐药性〔20〕。另外，在肝癌组织缺氧区域的缺氧诱导因子可激活肿瘤细胞表达CC26，从而将表达有CX3CR1的MDSCs募集到原发性肿瘤部位，而当敲除肿瘤细胞中的CC26后，则可显著降低MDSCs的募集，并进而抑制肿瘤血管生成和肿瘤的增殖〔21〕。Chew等〔22〕报道，肝癌早期趋化因子驱动的淋巴细胞浸润有利于建立保护性免疫微环境，他们证实炎症细胞因子(肿瘤坏死因子α、干扰素γ)和Toll样受体3配体可刺激肿瘤产生CXCL10、CCL5和CCL2，后者可诱使Th1、CD8+T和NK细胞向肿瘤浸润，最终增加肿瘤细胞的死亡。此外，CXCL10-CXCR3依赖的Treg浸润被证实与肝移植术后肿瘤生长增加和肝癌的复发存在相关性〔23〕。

2 趋化因子影响肝癌的转移

转移是恶性肿瘤细胞向远离原发肿瘤区域的迁移过程，它是一种有组织的、器官特异性的过程，主要经历以下几个方面：①原发肿瘤释放恶性肿瘤细胞；②释放的恶性肿瘤细胞侵入血管或淋巴管并运输到远处器官的毛细血管床；③恶性肿瘤细胞从毛细血管床移行至实质器官并在此增殖。由于绝大多数肿瘤患者死亡是由于肿瘤的转移，而不是原发肿瘤的生长，因此了解这一过程对肿瘤生物学研究和治疗至关重要〔24〕。100多年前，Paget〔25〕提出了“种子和土壤理论”来解释肿瘤细胞的定向迁移和特定器官转移。近年来，越来越多的证据支持趋化因子可驱动肿瘤细胞的特异性器官转移，这与肿瘤细胞上调或获得了与其起源组织无关的趋化因子受体表达有关〔26〕。上皮-间质转换(EMT)可以使肿瘤上皮细胞失去其黏附特性而获得间充质特性，并进而获得侵袭/转移能力〔27〕。在转移性肝癌细胞中可发现上皮标记物E-钙黏蛋白表达下调，而间充质标记物如波形蛋白和β-钙黏蛋白表达上调，说明肝癌细胞获得了EMT〔28〕。趋化因子可影响肝癌的EMT，例如在肝癌中可见CCR5和CCL5表达上调，CCR5和CCL5的相互作用可降低E-钙黏蛋白的表达，并激活磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)/蛋白激酶B(Akt)/哺乳动物雷帕霉素蛋白(mTOR)信号通路，进而促进肝癌细胞的转移和侵袭特性〔29〕。同样，在肝癌中也可检测到CXCL8水平显著升高，其也可通过激活Akt/mTOR/信号转导与转录激活因子(STAT)3信号通路促进肝癌进展和转移〔30〕。另外，Sun等〔31〕发现，CX3CL1和CXCR3在肝癌的脊柱转移瘤中表达上调，且CX3CL1可介导肝癌细胞向脊柱的迁移和侵袭，该过程依赖于磷脂酰肌醇-4，5-二磷酸3-激酶催化亚基(PIK3CA)/Akt丝氨酸/苏氨酸激酶1通路。Song等〔32〕报道，肝癌患者血液中可发现CXCL2的表达上调，其可促进HepG2和PG5肝癌细胞的增殖和转移活性。非典型趋化因子受体也可影响肝癌的转移进程，例如ACKR4被证实是清除CCL19、CCL21、CCL25和CXCL13的非典型趋化因子受体，它可由角质形成细胞、胸腺上皮细胞和支气管细胞表达。相关研究证实ACKR4在肿瘤中具有保护作用，在肝癌中ACKR4可抑制与CCR7相关的趋化事件，从而限制肿瘤细胞的转移〔33〕。

3 趋化因子影响其他肿瘤的肝转移

肝转移是肠黏膜癌和其他恶性肿瘤(如肺癌和胰腺癌)主要死亡原因，趋化因子也被证实参与了这些肿瘤向肝脏的转移。在小鼠和人的结直肠癌模型中，应用CXCL10受体CXCR3抑制剂AMG487可显著抑制肿瘤细胞向肝脏和肺部的转移〔34〕。与原发肿瘤相比，结直肠癌患者肝脏转移灶和淋巴结中CXCR3和CXCR4表达水平明显上调，而当基因敲除CXCR3/CXCR4后可显著减少肿瘤细胞向肝脏和肺部淋巴结的转移和播散〔35〕。同样，来自肝星状细胞的肌成纤维细胞分泌的 CXCL12被证实可通过CXCL12/CXCR4轴促进结肠癌的肝转移，而CXCR4拮抗剂可显著抑制肝脏肿瘤的形成〔36〕。在CX3CR1基因缺陷小鼠模型中，Zheng等〔37〕发现结肠癌细胞向肝脏的转移明显被抑制，而肿瘤相关细胞中CX3CR1基因的表达上调与预后不良密切相关。CXCR2和CXCR1也被证实参与了结肠癌的肝转移，如一项研究证实靶向抑制CXCR2和CXCR1可通过减少肿瘤新血管的生成和增加肿瘤细胞的凋亡来抑制结肠癌的肝转移〔38〕。Qi等〔39〕证实了CCL7及其受体CCR3是肺和结肠肿瘤细胞侵袭和转移的关键介质，它们可通过调节基质金属蛋白酶-9介导的胶原降解来促进肿瘤细胞的肝转移。此外，CCR1和CXCR4也被发现参与结肠癌和胰腺癌的肝转移进程〔40，41〕。

4 趋化因子通过招募免疫细胞来影响肝癌的转移

趋化因子可以通过招募免疫细胞来影响肝癌的转移进程。例如，CCL15可将CCR1+CD14+单核细胞招募到肝癌侵袭边缘，这些单核细胞反过来抑制抗肿瘤免疫反应，促进血管生成并加速肝癌细胞的转移〔42〕。而CCL15-CCR1轴的阻断可减少肝癌细胞在体内生长和转移〔42〕。Li等〔43〕在HCC小鼠模型中发现，应用CCR2靶向拮抗剂RDC018或747联合索拉非尼，可通过减少肿瘤相关巨噬细胞的浸润来抑制肿瘤的生长和转移〔44〕。再如，肝癌中CX3CL1可通过STAT3信号通路刺激CX3CR1+NK细胞的迁移趋化性和细胞毒性，当应用miR-561-5p下调CX3CL1 mRNA的表达后，可导致CX3CR1+NK细胞的趋化性、功能调控和浸润减少，从而促进了肝癌细胞的肺转移〔45〕。

本文系统回顾了趋化因子/受体轴影响肝癌免疫细胞招募和转移的相关过程及分子机制，并分析了趋化因子/受体轴通过调节肿瘤微环境中免疫细胞和肝癌细胞之间的相互作用来影响肝癌的转移及其他肿瘤的肝转移进程。以上研究表明趋化因子/受体有望成为肝癌诊断及免疫治疗的潜在标志物和作用靶点。