趨化因子及其受體在膠質瘤中作用的研究進展

張曉輝，馬莉，樸穎哲，李文良

(天津醫科大學腫瘤醫院 國家腫瘤臨床醫學研究中心 天津市腫瘤防治重點實驗室 天津市惡性腫瘤臨床醫學研究中心，天津300060)

中樞神經系統原發惡性腫瘤中約80%為膠質瘤，而膠質瘤中約55%為WHO Ⅳ級的膠質母細胞瘤，其侵襲性強，惡性程度高，預后差。研究顯示，趨化因子及其受體與腫瘤轉移和侵襲關系密切。趨化因子是一類高度保守的小分子分泌蛋白，具有介導細胞定向移動的趨化作用。目前發現的趨化因子約有50種，依據N端半胱氨酸殘基的數目和相對位置分為CXC、CC、XC、CX3C四類;趨化因子受體已發現約20種。趨化因子與細胞膜上相應的趨化因子受體結合，激活下游的信號通路，在細胞遷移、增殖、分化、存活中發揮作用[1]。現將趨化因子及其受體在膠質瘤中作用的研究進展綜述如下。

1 趨化因子及其受體在膠質瘤中的表達

研究發現，多種趨化因子及其受體在膠質瘤中表達升高。CXCR4主要表達于膠質瘤細胞，其配體CXCL12主要表達于血管內皮細胞，二者在壞死旁腫瘤組織中尤其多見[2]。CCR5、CXCL5、CXCR7、CCL11-CCR3在膠質瘤組織中的表達明顯增高，并與患者腫瘤級別高、臨床分期晚、生存時間短密切相關，提示其可用于膠質瘤患者的生存預后判斷[3～6]。

2 趨化因子及其受體與膠質瘤細胞增殖、遷移和侵襲

2.1 CXCL16及其受體CXCR6 CXCL16及其受體CXCR6與膠質瘤細胞的增殖、遷移和侵襲有關。Adamski等[7]報道，從切除的膠質母細胞瘤中分離出的快速遷移腫瘤細胞CXCL16表達高于緩慢遷移腫瘤細胞，提示CXCL16可促進膠質母細胞瘤細胞遷移。Lepore等[8]對鼠膠質瘤細胞系GL261和成人膠質母細胞瘤細胞進行研究，發現膠質瘤細胞產生的CXCL16可促使膠質瘤相關小膠質細胞、巨噬細胞向抗炎和促腫瘤表型極化，抑制免疫反應，形成有利于腫瘤生長和侵襲的微環境；并且CXCL16可直接作用于膠質瘤細胞表達的CXCR6，促進其增殖、遷移和侵襲，而抑制CXCR6或CXCL16表達可顯著降低膠質瘤細胞的增殖和侵襲。

2.2 CXCL8及其受體CXCR1和CXCR2 彌漫浸潤性生長和壞死是膠質母細胞瘤的重要特征。Ahn等[9]發現，在膠質母細胞瘤患者病理標本中，CXCL8陽性腫瘤細胞主要分布于壞死區邊緣;而對人膠質母細胞瘤細胞系CRT-MG的研究表明，壞死細胞可誘導腫瘤細胞p38、JNK、IκBα磷酸化和轉錄因子AP-1、NF-κB結合到CXCL8啟動子，導致CXCL8 mRNA表達和蛋白分泌增加，顯著增強膠質母細胞瘤細胞的遷移和侵襲能力。Sharma等[10]研究發現，聯合阻斷CXCR1和CXCR2可明顯抑制體外培養人膠質母細胞瘤細胞系U-87 MG細胞的增殖，而對CXCL8及其受體CXCR1和CXCR2的共同阻斷可以達到最大的抑制效果。

2.3 CCL5及其受體CCR5 CCL5及其受體CCR5對膠質瘤細胞的增殖、遷移和侵襲有促進作用。Dai等[4]研究發現，上調CXCL5表達可以顯著提高體外培養U87細胞的增殖和遷移能力，下調則有明顯的抑制作用，并且環境中CXCL5水平的變化同樣會影響U87細胞的增殖和遷移能力，顯示CXCL5能通過自分泌和旁分泌方式作用于膠質瘤細胞；進一步分子機制研究提示MAPK信號通路的激活在CXCL5促進膠質瘤細胞的增殖和遷移中發揮作用。Zhao等[3]對體外培養的人膠質瘤細胞系U87和U251細胞進行研究發現，CCL5-CCR5軸可以誘導膠質母細胞瘤細胞增殖和侵襲；另外，抑制CCR5表達的U87細胞的裸小鼠腦內移植瘤的生長得到顯著抑制，可以見到明顯的腫瘤體積縮小和質量減輕。Wang等[11]研究發現，在膠質母細胞瘤組織中大量浸潤的巨噬細胞可以分泌CCl4，取其作用于體外培養U87細胞的CCR5，可以促進U87細胞的MMP-9表達，提高U87細胞的侵襲能力；而缺氧既可以通過上調IRF-8表達增加巨噬細胞的CCl4分泌，也能促進U87細胞的CCR5表達，從兩方面共同增強U87細胞的侵襲能力。

2.4 CCL11及其受體CCR3 CCL11及其受體CCR3可提高膠質瘤細胞的增殖、遷移和侵襲。Tian等[6]證實，CCL11/CCR3對體外培養U251 MG、U87 MG細胞的增殖、遷移和侵襲均有促進作用。Pu等[12]報道，抑制CXCR3表達可顯著降低膠質母細胞瘤細胞的侵襲能力，而CXCR3過表達的膠質母細胞瘤細胞的侵襲能力明顯提高，提示CXCR3可促進膠質母細胞瘤細胞侵襲。

3 趨化因子及其受體與膠質瘤細胞存活與凋亡

趨化因子及其受體可通過多種機制提高膠質瘤細胞的存活能力。膠質母細胞瘤細胞在室管膜下區可獲得放射抗性，提高存活能力，CXCL12在此過程中發揮重要作用；而使用AMD3100抑制CXCL12/CXCR4軸可增加室管膜下區膠質母細胞瘤細胞的放射敏感性[13]。Calinescu等[14]研究發現，CXCR4拮抗劑AMD3100對體外培養的膠質母細胞瘤細胞有抑制增殖、誘發凋亡和阻礙細胞周期進程的作用，其中伴有pAkt、Rb、Bcl-XL、Cyclin D1、cdk4/cdk6、HIF-1α、CXCL12表達下調，提示CXCL12/CXCR4信號軸通過一種自分泌正反饋機制調控膠質母細胞瘤細胞的存活與增殖。

Chang等[15]研究表明，腫瘤來源的CCL20和骨保護素可誘導巨噬細胞產生CCL2，而CCL2可通過與受體CCR4和CCR2作用分別募集調節性T細胞和髓源抑制性細胞至膠質瘤，成為免疫抑制微環境的重要組成部分，利于腫瘤細胞存活，并提示可通過阻斷CCL2-CCR4/2軸抑制膠質瘤細胞的免疫逃避。Lu等[16]研究發現，通過轉染CCL2-siRNA降低U251細胞的CCL2表達水平，可以抑制U251細胞增殖、阻滯U251細胞周期在S期和增加U251細胞凋亡，并可檢測到凋亡相關蛋白caspase-3、caspase-7表達上調和TNFRSF10C表達下調。由此可見，抑制趨化因子及其受體表達可從多個方面降低膠質瘤細胞的存活。

4 趨化因子及其受體與膠質瘤血液供應

血液供應與膠質瘤的惡性生物學行為密切相關，而趨化因子及其受體在其中發揮重要作用。Tabouret等[17]對29例經手術加一線放化療后復發再手術的膠質母細胞瘤患者進行研究發現，與初診時相比，80%患者的復發腫瘤標本中存在VEGFR2-HIF1α mRNA表達減少和CXCL12-CXCR4 mRNA表達增多，提示在放化療后膠質母細胞瘤復發過程中可能存在血管生成模式由VEGFR2-HIF1α向CXCL12-CXCR4通路的轉變。

血管生成擬態(VM)是由惡性腫瘤細胞形成的血管類似結構，是膠質瘤抗VEGF治療失敗的一個關鍵因素。Guo等[18]在臨床膠質瘤標本的缺氧區域觀察到CXCR4和VM的共定位，提示缺氧誘導的CXCR4高表達在VM形成中發揮重要作用。Angara等[19]通過對U251細胞系及其腦內移植瘤動物模型的研究發現，瓦他拉尼或阿瓦斯汀的抗血管生成治療可使膠質母細胞瘤中CXCL8及其受體CXCR2的表達顯著增高，CXCR2陽性膠質母細胞瘤細胞可獲得干細胞樣狀態及內皮細胞樣表型，并參與到VM的形成中，導致治療抵抗；給予CXCR2-shRNA和CXCR2抑制劑SB225002可減少VM，延緩膠質母細胞瘤的生長。以上研究提示，抑制趨化因子及其受體的表達有助于膠質瘤的抗血管生成治療。

5 趨化因子及其受體與膠質瘤干細胞

膠質瘤干細胞是膠質瘤中一類與神經干細胞類似的具有較強自我更新、無限增殖能力和多向分化潛能的細胞，在膠質瘤發生、發展、治療抵抗和復發中發揮關鍵作用。室管膜下區是成體中樞神經系統主要的神經干細胞niche，該區可吸引膠質母細胞瘤干細胞(GSC)向其遷移和定居，對膠質母細胞瘤的擴散和復發產生影響[20]，CXCL12及其受體CXCR4分別表達于室管膜下區和膠質母細胞瘤細胞，侵入室管膜下區的GSC較原發病灶內的膠質瘤細胞表現出更強的CXCL12引導下的遷移能力。Hira等[21]對高級別膠質瘤標本進行研究，發現在小動脈周圍可見到CD133陽性和nestin陽性的膠質瘤干細胞樣細胞(GSLC)的niche，其中有CXCL12及其受體CXCR4表達；CXCL12參與GSLC向niche遷移和在其中停留的過程。

6 趨化因子及其受體與膠質瘤細胞上皮間質轉化(EMT)

膠質瘤細胞在EMT過程中獲得間質細胞特性，增強侵襲、遷移和存活能力，在膠質瘤的進展及治療抵抗中發揮重要作用。Xu等[22]研究發現，CXCL12-CXCR4信號軸通過誘導前梯度蛋白2(AGR2)表達調控膠質母細胞瘤的EMT進程。Guo等[18]發現缺氧可誘導膠質母細胞瘤MIF、CXCR4和間質細胞標志物N-鈣黏蛋白、波形蛋白強烈表達，并抑制上皮細胞標志物E-鈣黏蛋白表達，提示CXCR4在缺氧誘導的膠質母細胞瘤細胞EMT中起關鍵作用。

Zhang等[23]研究發現，CXCL8在膠質瘤組織和細胞系中存在高表達，CXCL8通過CXCR1-ELMO1-NF-κB-Snail信號通路誘導膠質瘤細胞的間質轉化，N-鈣黏蛋白、波形蛋白表達升高，膠質細胞標志物T-鈣黏蛋白表達降低，促進膠質瘤細胞遷移和侵襲;體內外實驗表明，抑制CXCR1表達可以減少CXCL8自分泌誘導的膠質瘤細胞侵襲。Zheng等[24]報道，在TGF-β1誘導膠質瘤細胞EMT的過程中，E-鈣黏蛋白表達降低和N-鈣黏蛋白、波形蛋白表達增高，而這些EMT標志物改變可被CCR7-siRNA逆轉，并且用CCR7-siRNA和CCR7中和抗體均可顯著減少TGF-β1引發的膠質瘤細胞侵襲和遷移。

7 以趨化因子及其受體為靶點的膠質瘤治療

7.1 以CXCL12及其受體CXCR4為靶點 Gravina等[25]報道，一種可透過血腦屏障的高選擇性CXCR4拮抗劑PRX177561不僅可以抑制體外培養的人膠質母細胞瘤細胞系的增殖、侵襲，延緩裸小鼠皮下異種移植膠質母細胞瘤的生長，而且能延長腦內異種移植膠質母細胞瘤裸小鼠的無病生存期(DFS)和總生存期(OS)。Mercurio等[26]報道，對U87MG細胞腦內移植瘤小鼠給予選擇性CXCR4肽拮抗劑，不僅能夠影響腫瘤細胞本身，還能促進巨噬細胞的M1極化，抑制腫瘤血管生成。Pham等[27]報道，VEGFR信號抑制劑西地尼布和凡德他尼可提高VEGFR陽性的膠質母細胞瘤細胞系和異種移植瘤的CXCR4表達，這依賴于TGFβ/TGFβR，而非HGF/MET信號；西地尼布與AMD3100聯合應用相比于單藥治療，可以使腦內移植瘤小鼠的生存時間明顯延長。抗血管生成靶向治療會引起膠質母細胞瘤組織缺氧、CXCL12表達增高和巨噬細胞募集，導致治療抵抗。Gagner等[28]，用專有蛋白表位模擬技術開發的一種新型高效選擇性CXCR4拮抗劑POL5551，可通過抑制低氧誘導的膠質瘤細胞遷移，減少抗VEGF治療后的膠質瘤侵襲，并使已知對膠質瘤的生長和擴散有促進作用的巨噬細胞和膠質瘤干細胞的數量減少，通過多種機制作用于膠質瘤的治療抵抗。

7.2 以CXCR7為靶點 Liu等[29]研究發現，用CXCR7-siRNA或CXCR7的小分子拮抗劑CCX771均能顯著抑制膠質母細胞瘤細胞增殖與侵襲。CXCR7選擇性表達于膠質母細胞瘤細胞和腫瘤相關血管，并且腫瘤CXCR7高表達與不良預后及潛在治療抵抗相關。Salazar等[30]設計了一種以CXCR7為靶點的嵌合抗體X7Ab，利用自然殺傷細胞和補體的細胞毒活性以及巨噬細胞的吞噬能力來殺傷膠質母細胞瘤細胞，同時增強M1巨噬細胞活化，支持體內抗腫瘤免疫應答；X7Ab和替莫唑胺聯合應用相比于單藥治療，可以顯著延長異種腦內移植膠質母細胞瘤小鼠的生存時間，并減少替莫唑胺用量。

8 展望

趨化因子及其受體與腫瘤細胞侵襲、增殖、存活、EMT和腫瘤干細胞、血液供應關系密切，這是它們在膠質瘤和肺癌、乳腺癌、結腸癌等其他惡性腫瘤中的共性表現。但膠質瘤具有中樞神經系統腫瘤的特殊性，如血腦屏障的存在。另外，趨化因子及其受體除了在腫瘤浸潤性生長和轉移中發揮促進作用外，它們還是免疫等腫瘤防御機制的組成部分，這種兩面性增加了其臨床應用的復雜性。趨化因子及其受體目前尚未進入膠質瘤臨床治療中，但其應用前景廣闊，希望未來能找到切實可行的運用途徑，為膠質瘤的診斷和治療提供幫助。