趨化因子受體4在骨肉瘤中的作用及機制的研究進展

韋秋業 鄒崇祺 賴昌生

【關鍵詞】 CXCR4；骨肉瘤；VEGF；β連環蛋白

中圖分類號：R738.1 文獻標識碼：ADOI：10.3969/j.issn.10031383.2017.05.026

骨肉瘤是發病率最高的原發性惡性骨腫瘤，年發病率約為4/100萬[1]。世界范圍內，兒童和青少年所有惡性腫瘤中骨肉瘤發病率排第三位，死亡率居首位[2]。骨肉瘤80%～90%發生于股骨、髂骨等，其中長骨干多見，發生在手和足等肢端的不到1%[3]，肺是最常見的遠處轉移部位。目前雖然手術及化療藥物有了很大改善，但伴遠處轉移的骨肉瘤患者5年生存率仍只有約20%[4]，多數患者初診時病灶已發生肺轉移是生存率低的主要原因，但有報道稱，只有15%～20%的骨肉瘤患者初診時被發現有遠處轉移病灶[5]，隨即有學者提出，在門診確診時幾乎所有單純骨肉瘤患者都已出現了“微轉移”，因為在當前的化療技術出現前，采用單純截肢的方法治療的原位骨肉瘤患者80%最終出現遠處轉移，患者對化療的耐藥性會隨著轉移而急劇升高，最終顯著降低5年存活率[6]。目前對于骨肉瘤的治療，特別是骨肉瘤伴遠處轉移的治療仍缺乏有效的措施，因此，對于骨肉瘤侵襲、遷移等行為機制的研究意義重大，對分子、基因水平的診斷和治療方法的研究對提高骨肉瘤患者的生存率有確切效果。研究業已發現，趨化因子受體4（CXCR4）在骨肉瘤增殖、轉移、侵襲和血管生成等方面發揮重要作用，其抑制劑AMD3100用于治療骨肉瘤的轉移有明顯效果，因而CXCR4信號通路在骨肉瘤中的作用及相關機制成為研究的熱點。筆者對CXCR4在骨肉瘤中的作用及機制進行如下綜述。

1CXCR4及CXCL12/CXCR4信號通路的一般概述

趨化因子屬于小分子超家族，趨化因子結合細胞膜G蛋白偶聯的7次跨膜轉運受體，通過鳥嘌呤核苷酸綁定的蛋白啟動細胞內的信號級聯促進趨化因子源的遷移。趨化因子根據其氨基酸序列分為四類：CXC、CX3C、CC和C。 CXCL12是一種CXC趨化因子，其為從骨髓派生的基質細胞系克隆（最初叫SDF1），CXCL12參與造血干細胞分化、成熟的過程。在人類CXCL12的四個亞型（分別為CXCL12γ、CXCL12δ、 CXCL12ε、CXCL12）特別表達在一些組織中，它們來自選擇性剪接事件，共用相同的前三個外顯子。

CXCR4屬于G蛋白偶聯受體（GPCRs），CXCR4選擇性結合CXC趨化因子CXCL12發揮作用。CXCR4與CXCL12的結合引起G蛋白受體構象的改變并且促進G蛋白異三聚物的激活，三聚物離解成Gα和Gβγ單體導致CXCR4的下游各自信號通路的啟動。CXCR4激活四種不同的Gα單體，主要耦合Gαq和Gαi[7]。Gαq的激活調控蛋白激酶C（PKC）導致Ca2+的釋放。Gαi通路與Akt、Erk1/2和Cdc42級聯的激活相關，分離的Gβγ激活磷脂酶C（PLC）和磷酸肌醇3激酶（PI3K）。CXCR4信號最終導致基因轉錄、細胞黏附和細胞遷移因而參與多種腫瘤的調控。CXCR4在多種癌癥中表達，如胃腸道癌癥、乳腺癌、前列腺癌、卵巢癌[8]、肺癌、神經膠質瘤[9]和惡性黑色素瘤[10]，并且和腫瘤的進程及預后有關。CXCL12綁定與其同源的受體CXCR4，激活CXCL12/CXCR4信號通路，能提高乳腺癌和非小細胞肺癌增殖和血管生成能力。

2CXCR4在骨肉瘤中的作用

在骨肉瘤組織中，CXCR4的陽性表達比例約為86%，并且與腫瘤的臨床分期、侵襲性和遷移能力密切相關。CXCR4 mRNA或蛋白表達升高，骨肉瘤的侵襲性和遷移能力增強。在骨肉瘤的進程中，CXCR4的作用及機制被廣泛地研究，Carolinad等[11]發現在轉移的病人中轉移病灶和原發病灶CXCR4表達增加，說明其在骨肉瘤轉移到肺過程中可能發揮作用，但在遲發轉移的樣本中沒有發現CXCR4高表達，可能的原因是一旦骨肉瘤細胞創造了轉移的微環境，CXCR4信號通路不再是必需的了。路遙等人[12]的研究認為骨肉瘤組織中的CXCR4陽性表達（86.7%）較骨軟骨組織的陽性表達率（20%）高。CXCR4的表達與臨床Ennecking分期轉移有關，CXCL12可以促進骨肉瘤細胞遷移，CXCR4抑制劑AMD3100則抑制細胞遷移能力。CXCR4高表達與骨肉瘤轉移具有相關性，高表達可提示轉移情況，并且CXCR4高表達與3年總生存率相關，高表達則預后不良，CXCR4在低年齡組表達更高[13]。關國鋒等[14]研究了骨肉瘤和骨軟骨瘤標本的CXCR4表達情況及其與臨床病理參數之間的關系，發現CXCR4在骨肉瘤中的陽性表達率（86.96%）明顯高于骨軟骨瘤的陽性表達率（16.67%），CXCR4表達水平與骨肉瘤的轉移和臨床分期密切相關，與性別、年齡、腫瘤體積及腫瘤分化程度無明顯關系。Lin等[15]的研究認為骨肉瘤樣本中CXCR4的表達與生存期短及轉移進程有關，其發現骨肉瘤CXCR4陽性確實顯示更長的生存期，與一般的報道結果不同，分析原因可能是研究使用不同的抗體并且沒有描述脫鈣的類型。綜上所述，通過使用免疫組化及qRTPCR方法檢查骨肉瘤組織和骨肉瘤細胞發現，CXCR4表達在大部分的骨肉瘤組織中，表達比例約為86%，CXCR4在骨肉瘤中的表達水平與腫瘤臨床分期、細胞侵襲性和遷移性密切相關，與患者的年齡、性別、腫瘤體積無關。CXCR4在骨肉瘤中的表達水平與腫瘤的分化程度的關系還有爭論，可能與部分研究的病例數不足有關系。

3CXCR4在骨肉瘤中的作用機制

CXCR4在骨肉瘤中的表達已經進行了一定的研究，其與腫瘤的轉移和預后密切相關，對多種作用機制也進行了初步探索。

3.1CXCR4與ERK信號通路在骨肉瘤中的作用機制

轉移是多階段的過程，包括惡性細胞從器官的腫瘤組織遷移到遠處器官的多個生物階段，轉移的細胞經歷原發腫瘤的逃逸，循環中的生存和轉移的遠處部位的生長等階段。目前有研究發現ERK信號通路參與多種腫瘤細胞的增殖、分化和轉移的過程。Wu J等[16]研究發現ERK信號通路的阻斷能抑制黑色素瘤細胞的增殖；Zhang L等[17]發現阻斷ERK信號通道能抑制腫瘤血管生成，進而抑制腫瘤的轉移。對于ERK信號通路與CXCR4之間的關系，陶忠樺等[18]研究發現乳腺癌中ERK信號通路阻斷后CXCR4表達量明顯下調，細胞侵襲能力降低。研究認為[19]，骨肉瘤中的MEK/ERK通路激活了MMP2的表達并參與調控細胞耐藥的信號通路機制，ERK1/2直接參與MMP2表達的調控，因此在骨肉瘤中，CXCR4通過ERK信號通路的激活可能影響腫瘤細胞的轉移及耐藥性，對ERK信號通路的研究對骨肉瘤轉移及耐藥的治療可能有幫助。endprint