趨化因子在肝細胞癌中的研究進展

陳麗萍 劉啟航 程計林

趨化因子是一類結構功能相似具有趨化吸引性的小分子量蛋白質，是細胞因子家族最大的成員。根據保守的N端兩個半胱氨酸殘基的位置不同，可分為四類：CC、CXC、C和CX3C[1]。目前為止已發現50多種趨化因子和大約20種趨化因子受體，這些受體屬于G-蛋白結合受體家族成員，許多趨化因子結合不同的受體，反之亦然[2]。一般來說，趨化因子與其受體結合后，主要對白細胞遷移起作用，如單核細胞、嗜酸性粒細胞及樹突狀細胞等；有些趨化因子還可調節血管內皮細胞和平滑肌細胞的遷移。許多人類腫瘤受到復雜的趨化因子網絡調控，在腫瘤微環境中，趨化因子可以直接作用于腫瘤微環境中的非免疫細胞，如腫瘤細胞本身以及血管內皮細胞，從而調控腫瘤細胞的增殖、干性、侵襲和轉移能力；除此之外，趨化因子還可以作用于免疫細胞，在特定的趨化因子的作用下，不同的免疫細胞亞群趨化至腫瘤微環境中，調控腫瘤免疫反應。因此，趨化因子可直接影響腫瘤或者間接地影響、塑造腫瘤免疫環境，進而影響腫瘤的生物行為，影響腫瘤進展、治療及患者預后。肝細胞癌(HCC)是世界上最常見的惡性腫瘤之一，手術和常規化療仍舊是傳統的治療方式；然而，由于難以控制的復發以及轉移，致使肝癌預后依舊很差。隨著趨化因子的研究不斷深入，其在肝癌發生發展過程中的生物學作用及機制越來越受國內外學者關注，趨化因子調控網絡與肝癌的發生發展存在錯綜復雜的關聯部分趨化因子發揮促癌效應，部分發揮抑癌效應。現就趨化因子在肝癌中的研究進展作一綜述。

一、HCC中的趨化因子

HCC是由炎癥導致腫瘤的一個代表，趨化因子及其受體在啟動和維持炎癥、纖維化、甚至在腫瘤進程中發揮重要作用。HCC細胞表達了大量趨化因子及其受體， Hand等[3]通過裸鼠致瘤后，利用趨化因子微陣列分析比較了肝癌與癌旁組織中參與腫瘤進展過程中的基因表達，發現肝癌中50個基因是上調的，包括CXCL1、CXCL2和 CXCL3，并在血清中得到驗證。另外，Zhang對300多例臨床肝癌標本的RNA測序分析發現，CCL14基因表達量可用于預測肝細胞癌的生存期和復發率，作為肝癌患者的預后的預測基因[4]。并且，腫瘤激活的肝基質細胞會產生更高水平的趨化因子如CCL1、CCL2 (MCP-1)、CCL3、 CCL4、CCL5、CCL6、CCL9、CCL12、 CCL25、CXCL2、CXCL10及CXCL12 (SDF-1)[5]；腫瘤組織培養上清中CXCL8/IL-8和CXCL10/IP-10的表達高于配對的非腫瘤組織培養上清的表達，而IL-16以及RANTES/CCL5是相反的[6]。趨化因子在肝癌微環境中類別及數量不盡相同，但都發揮著重要作用。

二、趨化因子的促肝癌作用

(一) CXC族 趨化因子在細胞趨化至肝癌微環境發揮重要作用。CXCL12-與內皮細胞CXCR4結合，促進血管新生，與VEGF表現為協同作用。研究發現CXCR4在肝癌血管中的表達率約為50%，腫瘤血管CXCR4的高表達預示著不良預后，因此，CXCR4可能作為一個新的治療靶點[7]。

CXCL10的表達量與增高的血清AFP水平，腫瘤大小、數量以及TNM分期呈正相關。Kaplan-Meier生存曲線也顯示高表達CXCL10的患者整體生存率、無瘤生存率低。單/多因素方差分析表明，CXCL10是HCC患者獨立的預后因素[6]。CXCL10受體為CXCR3，細胞水平已經證明敲低CXCR3可以明顯抑制腫瘤細胞的增殖、黏附、遷移和侵襲能力。

CXCL5(受體CXCR2)在HCC中表達增高，與肝癌的病理分級、惡性程度、門靜脈癌栓、 臨床分期呈正相關，CXCR2/CXCL5軸通過激活PI3K/Akt/GSK-3beta/Snail 通路，促進EMT轉化[8]。新近的一篇meta分析[9]也證實CXCL5的高表達是HCC的不良預后的預測因子。另一方面，單獨CXCR2的表達量也是患者整體生存率及無進展生存率的預后不良因素。

CXCL2高表達，伴隨更多的甲基化，且與腫瘤數量正相關[10]。CXCR7[11]在腫瘤內皮細胞中高表達，通過影響STAT3信號通路磷酸化，增強HCC遷移、侵襲能力。CXCR6在肝癌組織中明顯增高，CXCR6/CXCL16降低后明顯抑制細胞的侵襲轉移能力，CXCR6還可以誘導中性粒細胞浸潤及血管新生，且CXCR6高表達是也肝癌預后不良的獨立預測因子，其具體作用可能是通過調控aveolin-1、β-catenin膜轉位實現的[12]。

(二) CC族 HCC中另外一個調節軸是CCL20-CCR6，CCL20上調與腫瘤生長，低分化，肝內轉移均有關，另有研究表明[13]，其受體CCR6陽性表達率與肝癌TNM分期、有否脈管癌栓、有否肝內轉移、有否肺轉移相關，CCR6陽性組的無瘤生存率和總體生存率均低于陰性組，但CCL20蛋白陽性組的無瘤生存率和總體生存率與陰性組比較差異均無統計學意義。

Barashi利用基因敲除小鼠發現，CCR5/RANTES(CCL5)軸在肝臟趨化中發揮重要作用[14]，另有研究發現巨噬細胞暴露于丙型肝炎病毒后，誘導CCL5的分泌，CCL5激活肝星狀細胞，促進肝炎及肝纖維化[15]。CCR5涉及到腫瘤進展的諸多通路，既包括誘導腫瘤生成的炎癥反應，也包括有利于腫瘤進展的細胞的募集。

CCL2促進HCC細胞系的侵襲和EMT，這一效應伴隨著Hh信號通路的激活，CCL2/CCR2軸與Hh信號通路在HCC進展中發揮重要作用，CCL2還可激發促血管生成作用，進一步促進肝癌進展[16]。

而作為HCC轉移啟動子骨橋蛋白(OPN)上調后，通過激活HCC細胞中PI3K/AKT和HIF-1α上調CCR1的表達，進而促進肝癌細胞的進展和轉移。在人HCC組織中，OPN的表達與CCR1呈正相關，OPN和CCR1都高表達的患者預后最差[17]。

(三)免疫細胞、趨化因子參與調控的促肝癌作用 HCC微環境充滿著免疫細胞，腫瘤浸潤的免疫細胞是實體腫瘤的重要成分，參與宿主的抗腫瘤反應。國內學者發現[18]，索拉菲尼治療通過HIF1a/NF-kB通路誘導CXCL5 的表達招募中性粒細胞，而腫瘤相關的中性粒細胞(TAN)后者分泌CCL2、CCL17，進一步招募巨噬細胞和Treg細胞到肝癌組織中，促肝癌生長，并誘導索拉菲尼耐藥。但是TAN來源的CCL2/7對HCC細胞生物學行為并沒有直接的影響，這說明TAN誘導的HCC進展源自腫瘤微環境的調控，且外周血中的中性粒細胞通過PI3K/Akt和p38/MAPK途徑轉化為肝癌中的TAN。

來源于血液中的單核細胞趨化至腫瘤，分化的腫瘤相關的巨噬細胞(TAM)[19]，TAM是微環境中數量最多的免疫細胞細胞，抑制抗腫瘤免疫，促進腫瘤的發生發展。另外，TAM也分泌EGF、MMP和其他趨化因子，調節腫瘤生長，ECM重塑和血管生成、侵襲和轉移[20]。巨噬細胞被共培養的肝癌細胞激活，分泌大量CXCL8，進而促進miR-18a 、miR-19a表達，從而加速細胞生長、轉移，促進肝癌轉移以及干性維持。

CCL15[21]是人類HCC中表達最高的趨化因子，除了以自分泌方式促進腫瘤侵襲外，還可以特異性招募CCR1+CD14+的單核細胞。腫瘤馴化的單核細胞通過激活STAT1/3, ERK1/2 和AKT通路，直接加速腫瘤侵襲和轉移，高表達PD-L1, B7-H3和TIM-3間接促進免疫抑制。動物實驗證明CCL15-CCR1軸培育了富含CCR1+單核細胞的炎癥微環境，進一步增強腫瘤的轉移能力。總之，單核細胞的多少與CCL5表達量呈正相關，是預后的獨立預測因子。

CCL20介導Treg趨化到腫瘤微環境，發揮促肝癌的作用，原代HCC細胞與自體Th9共育后，可以明顯提高腫瘤細胞CCL20的的表達，而這一過程是通過STAT3激活實現的[22]。CCL20的表達和HCC復發以及患者生存有關，這可能是通過激活PI3K/AKT和 Wnt/β-catenin信號通路誘導EMT促進HCC的增殖和遷移實現的。

CCR7+單核細胞的量越多，肝癌的惡性程度越高，血管侵犯越普遍，預后越差。CCR7+單核細胞和Treg細胞表型相似，可以通過產生TGF-β1發揮促進腫瘤的作用[23]，而CCR7的高表達與局部腫瘤進展及淋巴結轉移也相關。

肝內CXCR4高表達已經被認定為HCC患者預后較差的指標；腫瘤浸潤MDSC也表達CXCR4,并朝著CXCL12趨化；CXCL12抑制不只是直接阻斷HCC的生長，也可調節腫瘤微環境(血管新生、MDSC)，使得肝癌患者對常規亦或新興的腫瘤治療敏感[24]。

三、趨化因子的抗肝癌作用

一些無法激活轉導的趨化因子受體已被識別并命名為非典型趨化因子受體(ACRs)[25]。一般來說，ACRs高親和力可有效地結合它們的同源趨化因子，然而，與典型的趨化因子受體不同的是，ACRs作為清道夫而不是自己直接參與驅動趨化作用。目前，ACR家族包括5個成員，包括DARC、D6、CXCR7和CCRL1/2，可以與許多趨化因子配體結合[26]。體內體外實驗均證明，過表達的CCRL1抑制肝癌增殖生長。CCRL1調控CCR7的上游，通過抑制CCL19/CCL21與CCR7的結合，抑制Akt-GSK3β信號通路 β-catenin的入核，降低促癌因子Cyclin D1及c-Myc的表達，實現抗肝癌作用[27]。CCRL1還可以抑制CCL9/21的表達，進而抑制CCR7+的促瘤作用[23]。

另有研究報道[28]，CXCL2在94%的HCC標本中下調，CXCL2一方面通過ERK1/2，負調細胞周期；另一方面通過核和線粒體凋亡途徑誘導細胞凋亡，從而抑制腫瘤的生長、增殖、成瘤能力。還有一些趨化因子諸如——CXCL10、CCL5、CCL2可以吸引CD8+T、NK 細胞，CD8+T、NK 細胞通過激活腫瘤細胞中caspase-3，可以誘導腫瘤細胞凋亡，發揮抗腫瘤活性，故此類趨化因子高表達有利于患者預后。

四、小結與展望

趨化因子及其受體的復雜網絡在肝癌發生和轉移過程中發揮著重要的生物學作用，隨著腫瘤微環境的研究深入，開拓了宿主與腫瘤間的博弈研究新領域。雖然對肝癌微環境的了解已經有了很大的進展，不同趨化因子的研究很多，但不同研究顯示的結果并不一致，這就給精準治療帶來挑戰。盡管某些趨化因子-受體軸在肝癌中的作用特別重要，但確切機制仍舊未明，一些相悖的結論也無法解釋。除此之外，大多數關于HCC的研究并沒有把肝癌的病因做一區分。趨化因子拮抗劑在炎癥和自身免疫疾病的動物模型上展示較佳的前景，通過調控肝癌局部趨化因子，再結合免疫治療方案，有望使肝癌患者獲得更多收益。然而在此之前，更全面、深入的研究必不可少。