过表达趋化因子CXCL1 在胃癌中的作用及研究进展

周玥莹 曲义坤

佳木斯大学附属第一医院，黑龙江佳木斯 154000

胃癌是全球第五大常见癌症和第四大癌症相关死亡原因，是中国癌症相关死亡的第三大原因。尽管早期发现是可以治愈的，但大多数胃癌直到中晚期才出现症状[1-2]。近年来，癌症治疗策略倾向于肿瘤分子靶向治疗的研究[3]。因此，开发一种新的生物标志物对胃癌的早期诊断非常重要。有研究显示，趋化因子参与了肿瘤的发生及转移过程。其中，针对生长调节基因（chemokine growth regulatory gene 1，CXCL1）的研究更为广泛，并发现其参与了多种疾病的发生、发展，包括膀胱癌、结直肠癌、肝细胞癌、喉部鳞状细胞癌、前列腺癌、肾细胞癌等[4]。鉴于此，现对过表达趋化因子CXCL1 在胃癌中的作用的研究进展作一综述，以期能为日后胃癌的临床诊治及基础研究开拓新的思路。

1 趋化因子

1.1 趋化因子家族

CXC 趋化因子家族参与肿瘤生长调节和转移，趋化因子家族在多种肿瘤的发生和发展中起着重要作用。趋化因子的基本功能是表达相应趋化因子受体的细胞的定向趋化作用[5]。趋化因子及其受体家族是白细胞向炎症部位迁移的重要媒介。长期的炎症可能为肿瘤细胞的发展和生长提供一个理想的微环境。趋化因子及其受体的异常表达和功能会导致免疫细胞无法在正确的位置发挥正确的功能[6]。

1.2 趋化因子CXCL1

CXCL1，黑色素瘤生长刺激活性因子，属于CXC趋化因子亚家族[7]。在中性粒细胞、巨噬细胞和上皮细胞中表达。有报道在黑色素瘤肿瘤中观察到，并可参与黑色素瘤的致癌作用[8]。在癌症细胞中，基础的核因子κB（nuclear factor-kappa B，NF-κB）激活率很高，CXCL1 还可以通过NF-κB通过激活增加其自身的表达[9]。因此，在癌细胞中，促炎症细胞因子如白细胞介素-1β（interleukin-1β，IL-1β）和肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）能增加CXCL1 mRNA的稳定性[10]。

CXCL1 的表达被致癌物诱导后，通过招募中性粒细胞参与炎症反应。这导致了慢性炎症，引起肿瘤的形成[11]。CXCL1 在肿瘤中由癌细胞产生，也由肿瘤相关成纤维细胞（cancer-associated fibroblasts，CAFs）产生，骨髓来源抑制细胞（myeloid-derived suppressor cell，MDSC）、间充质干细胞（mesenchymal stem cell，MSC）和肿瘤相关巨噬细胞（tumor-associated macrophage，TAM）也会产生CXCL1。自从第一次对CXCL1 进行实验以来，这种趋化因子被认为是癌症发展的一个重要因素[12-13]。随着时间的推移，这种趋化因子的其他促肿瘤特性被发现。除了促进增殖，CX CL1 还能诱导癌细胞迁移。近年来研究表明，趋化因子CXCL1 促进了肿瘤的生长，并与胃癌的低存活率有关[14]。由于淋巴内皮细胞（lymphatic endothelial cells，LEC）产生的CXCL1 能使肿瘤细胞迁移到淋巴管中，从而导致淋巴结的转移[15]。

1.3 趋化因子CXCL1 与趋化因子受体CXCR2

CXCR2 是趋化因子CXCL1 的受体，是一种G 蛋白偶联受体（G protein-coupled receptor，GPCR），与CXCL1 结合后表现出趋化作用。Kasashima 等[16]使用免疫组织化学研究分析了270 例原发性胃癌与癌细胞CXCL1 和基质细胞CXCR2 临床病理特征的相关性，研究发现CXCL1-CXCR2 在癌细胞中的表达与T 侵袭（T2～T4）、淋巴结转移、淋巴管浸润、静脉浸润、腹膜细胞学、腹膜转移相关。CXCL1 和CXCR2 阳性癌症患者的总生存期低于阴性癌症患者。

有研究发现，CXCL1 与CXCR2 特异性结合，在进展期胃癌中的表达升高[17-18]。CXCL1-CXCR2 最近被证明在血管重塑中具有关键作用。Kitadai 等[19]发现通过基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）2和MMP-9 的上调发挥其血管生成活性，提示CXCL1-CXCR2 与血管生成作用有关，进一步的分析显示，CXCR2 表达与淋巴管密度（lymph vessel density，LVD）显著相关，故CXCR2 过表达导致淋巴管生成增加。这些结果表明，传入淋巴管的LEC 具有特异性表达谱，与正常淋巴管的表达谱不同，并且似乎促进转移。这些研究中描述的表达模式，包括LEC 中的CXCL1 及其癌细胞中的受体CXCR2，为胃癌提供了一个有希望的治疗靶点。

2 过表达趋化因子CXCL1 在胃癌中的作用

2.1 CXCL1 通过激活血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）途径促进肿瘤生长

肿瘤CXCL1 的表达与肿瘤晚期和患者存活率低有关，CXCL1 的强迫表达增加了肿瘤的血管生成和局部肿瘤的生长。CXCL1 的表达与临床肿瘤组织中VEGF 的表达和信号转导和转录活化因子3（signal transducer and activator of transcription 3，STAT3）的磷酸化有关，CXCL1-CXCR2 和非受体型酪氨酸蛋白激酶（Janus kinase，JAK）/STAT3 抑制剂阻断CXCL1 诱导的VEGF 表达，抑制CXCL1 刺激的胃癌细胞迁移[20]。CXCL1 通过增加VEGF 的表达，促进血管生成和肿瘤局部生长，从而降低生存率[21]。因此，CXCL1 能通过激活STAT3 增强VEGF 分泌，从而促进胃癌血管生成和肿瘤生长。

2.2 CXCL1 促进胃癌淋巴管生成和转移

2.2.1 淋巴管生成在肿瘤转移中的作用 肿瘤淋巴管生成是转移过程的一个主要组成部分。Duong 等[21]发现在预先存在的淋巴管受到适当的刺激后，LEC 发生增殖并迁移导致新淋巴管生长。随后，肿瘤细胞和肿瘤基质通过分泌VEGF 和其他细胞因子和趋化因子诱导新的淋巴毛细血管的形成。随后与特定受体的相互作用通过刺激细胞增殖和纵向生长诱导基于LEC的管形成。

肿瘤细胞产生的淋巴管生成因子诱导淋巴管生成，淋巴管生成可促使瘤细胞转移至引流淋巴结及其远方。Beasley 等[23]应用免疫组化法和逆转录聚合酶链式反应法对人类癌症患者的标本进行了分析,所用抗体为淋巴管内皮标志物淋巴管内皮受体-1（lymphatic vessel endothelial receptor-1，LYVE-1）、高度糖基化的Ⅰ型跨膜糖蛋白和增殖细胞抗原Ki-67，对淋巴管生成因子和血管内皮生成因子-C 进行定量分析，结果发现，在人类恶性肿瘤中有增生的淋巴管发生，LVD与淋巴结转移显著相关，也与肿瘤侵袭的浸润性边缘显著相关。临床研究进一步证实,淋巴管生成和肿瘤细胞迁移到淋巴结似乎是一个优先的、活跃的过程，是进一步播散所必需的。肿瘤细胞迁移也可能诱导淋巴结淋巴管生成。淋巴管生成的概念表明，淋巴转移和远处转移彼此密切相关[24]。

2.2.2 淋巴管内皮细胞分泌的CXCL1 促进胃癌淋巴管生成和转移 有研究发现CXCL1 对胃癌淋巴管的生成和胃癌细胞的迁移有促进作用。Xu 等[26]在动物模型中从前哨淋巴结（sentinel lymph node，SLN）的传入淋巴管中分离出LEC。通过微阵列分析以表征转移性癌细胞诱导的传入LEC 中的基因表达谱。正常LEC 与淋巴结转移LEC 的846 个基因存在显著差异。在这些基因中，CXCL1 的表达上调，这被定量逆转录聚合酶链反应证实。在共培养系统中，胃癌细胞诱导LEC 分泌CXCL1 与NF-L1 这途径相关。CXCL1 通过FAK-ERK1/2-RhoA 激活和F-肌动蛋白重组刺激LEC 迁移和管形成，LEC 分泌的趋化因子CXCL1 可以促进或增强淋巴管生成和淋巴转移。实验中发现用于动员癌细胞的类似趋化因子介导的机制CXCL1-CXCR2 轴也可能用于转移性播散，如癌细胞迁移到区域淋巴结。癌组织中CXCL1-CXCR2 轴表达增高，CXCR2 表达与LVD 呈正相关[27]。因此，LEC 释放的CXCL1 可能直接刺激肿瘤淋巴管生成并且促进转移。

2.3 TAMs 通过释放CXCL1 来激活CXCR2 从而促进胃癌的迁移

TAM 通过产生过多的细胞因子促进肿瘤细胞的增殖、侵袭和转移。Wang 等[28]在小鼠和人类模型中通过趋化因子分析，验证了CXCL1 是TAMs 释放的最丰富的分泌物，并且CXCL1 通过NF-LKB/性别决定区Y-box 4 信号传导的核因子κ 轻链增强子促进癌症转移。TAM 中的CXCL1-CXCR2 沉默显著抑制癌细胞的生长和转移。高CXCL1-CXCR2 表达与晚期癌症分期、淋巴结转移和生存率低有关。

有研究发现TAMs 通过释放CXCL1 和CXCL5来促进胃癌细胞的迁移和侵袭，从而激活胃癌细胞中CXCR2 和STAT3 之间的正向前馈回路。Zhou 等[29]采用免疫组织化学法分析CXCL1-CXCR2 在155 例人GC 组织中的表达情况，并评价其与临床特征的相关性，发现在这155 个GC 组织中，56.1%（87/155）表现出强烈的CXCR2 表达，且CXCR2 表达阳性的GC 患者预后较差。通过蛋白质印迹法，发现CXCR2 在人GC 组织中的表达高于配对正常胃组织中的表达。还发现敲低CXCR2 可以抑制GC 细胞的迁移，同时，敲低CXCR2 可以显著抑制细胞增殖。用CXCL1 的人重组蛋白处理细胞观察到CXCL1 显著增加了GC 细胞迁移。结果显示，CXCL1 阳性表达可预测GC 预后较差[30]。在研究中发现巨噬细胞是GC 微环境中CXCL1的主要来源。巨噬细胞通过激活GC 细胞中的CXCR2/STAT3 前馈环来促进肿瘤迁移，一方面，CXCL1-CXCR2 轴通过激活GC 中的STAT3/VEGF 通路来增加血管生成和肿瘤生长。另一方面，STAT3 可以诱导CXCR2 的上调[24]。这些结果表明，TAM 释放的CXCL1 可以激活GC 细胞中的CXCR2/STAT3 通路，从而导致GC 细胞的进展。

CXCL1 和CXCR2 在胃癌组织中的共表达，这可能是一种促进胃癌转移的自分泌信号机制。同时，在大多数远处转移的患者血浆中可检测到高水平的CXCL1。因此，血浆CXCL1 可能是诊断胃癌远处转移或晚期的有用循环生物标志物。CXCL1 和CXCR2 在胃癌中的过表达与胃癌晚期和不良预后密切相关，CXCL1 有可能是胃癌有希望的预后标志。CXCL1 作为预后和治疗药物的潜力值得进一步研究。

利益冲突声明：本文所有作者均声明不存在利益冲突。