CXCL9、CXCL10 及CXCL11 在乳腺癌中的作用

白鈺明

(內蒙古醫科大學,內蒙古 呼和浩特 010000 )

0 引言

乳腺癌（breast cancer，BC）是目前世界上最常見的惡性腫瘤，是一種具有不同形態，表型和分子特征的腫瘤[1]。其預后在很大程度上取決于傳統的臨床病理參數和基因表達譜，包括TNM(原發腫瘤，區域淋巴結，轉移)分期，腫瘤分級，淋巴結狀態，激素受體狀態和人表皮生長因子受體(HER)-2 的表達。趨化因子是一類與癌細胞增殖、遷移和轉移相關的重要調節性因子[2]。近年來，越來越多的研究表明，趨化因子可能在乳腺癌細胞進出腫瘤微環境、調節腫瘤行為以及影響腫瘤預后等方面起著至關重要的作用。現就CXCL9、CXCL10及CXCL11 在乳腺癌中的研究進展作一綜述。

1 趨化因子

趨化因子是分子量( Mr) 8 ～ 10 的小分子多肽，其氨基酸組成包含特異的半胱氨基酸殘基(Cys)，可特異性激活和募集白細胞[3]。根據趨化因子配體氨基端（N 端）高度保守的半胱氨酸殘基的數目和位置以及是否存在中間氨基酸，分為四個主要亞家族（CC，CXC，CX3C 和C）。CC，CXC 和CX3C 類趨化因子在前兩個半胱氨酸殘基之間分別具有零個，一個和三個非保守氨基酸殘基，而C 類趨化因子的氨基端僅有一個半胱氨酸殘基[4]。CXCL9，CXCL10 及CXCL11 屬于CXC 類趨化因子，它們調節著免疫細胞的遷移，分化和激活，從旁分泌軸途徑介導腫瘤的抑制作用。趨化因子被G 蛋白偶聯的七個跨膜結構域受體（GPCR）所識別，這些受體根據其趨化因子配體的來源進行分類并命名為CCR，CXCR，CX3CR 和XCR。越來越多的證據表明，CXCR 類受體及其配體會影響某些與癌癥相關的過程，包括腫瘤細胞的活化，增殖，侵襲和遷移。研究表明[5]，CXCL9，CXCL10,CXCL11 的高表達可能對乳腺癌的預后有著不同的效應，研究它們的作用機制可為乳腺癌的治療提供新策略。

2 CXCL9、CXCL10、CXXL11 及 其 受 體CXCR3

CXCL9,又稱γ-干擾素(MIG)誘導的單因子，位于人類4號染色體上，由IFN-γ 誘導產生[6]。在腫瘤微環境中，CXCL9可以由樹突狀細胞和巨噬細胞高度誘導產生[7]。CXCL9 是一種趨化因子，它通過在炎癥環境中招募白細胞來調節宿主對炎癥的反應。趨化因子在機體免疫反應中起著重要作用。研究表明，CXCL9 的缺失影響著白細胞遷移和淋巴細胞浸潤[8]。CXCL9 具有與多種受體相互作用的能力，在炎癥反應中起著一定的生物學作用。此外，炎癥與腫瘤的發生發展密切相關[9-10]。CXCL9 的轉錄調控是一個涉及多個轉錄因子的多步驟過程，其中信號轉導和轉錄激活因子(STAT1)和核因子κB(NF-κB)是兩個最具特征性的成員。阻斷JAK/STAT-1通路可以降低干擾素-γ 誘導的CXCL9 的表達[11]。此外，牙齦卟啉單胞菌可通過降低STAT1-IRF-1(IRF-1，干擾素調節因子) 轉錄激活通路各組分的水平，從而抑制CXCL9 的表達，從而導致免疫功能下降。STAT1 和NF-κB 可以協同調節CXCL9 的表達，這種轉錄協同作用可能通過STAT1 和NF-κB 的相互作用，導致RNA 聚合酶II 復合物對啟動子的募集增強。CXCL9 還與人肝纖維化和小鼠抗纖維化相關[12]。Fos 相關抗原1(Fra-1)通過直接結合啟動子抑制CXCL9 在肝細胞中的表達，并在一定程度上影響纖維化反應。

CXCL10 又稱為 IP-10，即 IFN-γ 誘導的蛋白10(IFNγ-inducible protein 10) ，是淋巴細胞或造血細胞的高效趨化劑，由IFN-γ 誘導產生，屬于CXC 類趨化因子。CXCL10 可指導Th1 細胞的譜系發育成為高效的效應T 細胞。研究表明，CXCL10 在抑制癌癥發生發展中發揮了重要的作用。除了其在誘導效應Th1 細胞中的作用外，CXCL10 還可能與CXCR3+ CD8+T 細胞在腫瘤部位的募集有關[13]，此外這些細胞還可以誘導其產生顆粒酶B，從而增強了它們的抵抗腫瘤的能力。Jin WJ 等[14]發現，高表達的CXCL10 可能通過細胞自主調節CXCR3 來維持腫瘤的進展。在IFN-γ 的影響下，宿主免疫反應通過多種細胞類型（包括Th1 淋巴細胞，內皮細胞，成纖維細胞和角質形成細胞）來誘導CXCL10 分泌而形成放大反饋環。此外，Antonelli A 等[15]發現癌細胞以細胞與細胞接觸的方式增加巨噬細胞產生CXCL10 的能力，并且缺乏CXCL10 的宿主會抑制溶骨性骨轉移。因此，這些發現共同表明CXCL10 的自分泌和旁分泌可以促進細胞的運動并通過激活癌細胞中的CXCR3 來實現癌細胞的溶骨性骨轉移。CXCL11，也稱為干擾素誘導性T 細胞α 趨化因子（I-TAC）或 干 擾 素-γ 誘 導 性 蛋 白9（IP-9），由IFN-γ、IFN-β 以 及IFN-α 誘導，其中IFN-α 誘導作用較弱[16]。CXCL11 通過選擇性地將活化的T 細胞招募到炎癥部位來參與炎癥反應。此外，研究還表明，CXCL11 與腫瘤的進展和預后有關[17]。

CXCR3 是一種G 蛋白藕聯受體，與CXCL9、CXCL10、CXCL11、CXCL4 等CXC 類趨化因子相結合。CXCR3 在T 細胞、NK 細胞、B 細胞亞群、上皮細胞、內皮細胞、成纖維細胞等細胞上高表達。越來越多的證據表明，CXCR3 的異常表達在免疫反應、炎癥、腫瘤發生以及血管生成中有重要的作用[18]。CXCR3 在人類中存在三種剪接變異體，包括CXCR3-A、CXCR3-B 和CXCR3-ALT，其 中 只 有CXCR3-ALT 能 與CXCL11 結 合。CXCR3-A 和CXCR3-B 是 主 要 的 變 異 體，但它們在生理功能中的作用猶如一把雙刃劍。一般來說，CXCR3-A 促進細胞增殖、趨化和轉移，而CXCR3-B 則抑制細胞生長、血管生成、遷移并且促進細胞凋亡。CXCR3 還調控多種信號通路，如MAPK、PI3K 等。近年來，CXCR3 及其配體在腫瘤微環境中的不同功能已成為人們關注的焦點。盡管CXCR3 高表達于外周炎癥組織中活化的效應T 細胞上，但抑制CXCR3 通路治療人類疾病至今仍未成功。CXCR3 及其配體通過調節血管生成、招募活化的免疫細胞以及通過促進或抑制腫瘤進展影響腫瘤細胞來影響腫瘤微環境[19]。除了誘導趨化遷移外，CXCR3 配體還能引起CD4 和CD8T 細胞的擴展，從而誘導Th1 極化并誘導炎癥。CXCR3 配體的功能是吸引T 細胞，共同刺激T 細胞的增殖、分化和活化，提示這些配體在啟動T 細胞反應中起重要作用。CXCR3 誘導的反應對外周炎癥和腫瘤微環境有一定的治療意義。因此，CXCR3 配體可以吸引效應淋巴細胞進入腫瘤部位，可以作為許多癌癥模型的治療劑。

3 乳腺癌

乳腺癌是一個全球性的公共衛生問題。它是女性最常見的惡性腫瘤，也是女性人群中最常見的死亡因素。乳腺癌是近二十年來研究最廣泛的惡性腫瘤之一，在外科學和腫瘤學的角度，新的治療方案不斷擴展，因此乳腺癌具有較大的康復潛力[20]。但在2018 年，乳腺癌女性新發病例近210 萬，并且約62.7 萬的女性死于這種類型的癌癥[21]。這一預后表明，一些類型的乳腺癌仍然是無法治愈的疾病，導致女性的高死亡率。乳腺癌的這種侵襲性可能是由于已知的乳腺癌的異質性所引起的[22]。確定癌癥異質性的方法之一就是識別不同的細胞表型、細胞密度或它們在腫瘤中的定位。乳腺癌由病理學家根據雌激素受體（estrogen receptor，ER）、孕激素受體（progesterone receptor，PR）和人表皮生長因子受體2（human epidermal growth factor receptor 2，HER2）的表達狀態進行分類。此外，通過基因表達譜和免疫組化鑒定的幾種乳腺癌分子亞型包括：腔管 A 型 ，ER 和/或 PR 陽性，Her2 陰性且 Ki-67＜14%；腔管 B1 型，ER 和/或 PR 陽性，Her2 陰性且 Ki-67 ≥14%；腔管 B2 型，ER 和/或 PR 陽性，Her2 陽性；Her2 過表達型，ER 陰性且 PR 陰性，Her2 陽性；三陰性，ER 陰性、PR 陰性且 Her2 陰性[23]。在乳腺癌中，上皮性癌細胞和腫瘤微環境中的細胞都產生趨化因子，具有促進腫瘤增殖或抗惡性腫瘤的潛能；它們之間的相互作用在腫瘤的發生發展和轉移中起著關鍵作用[24]。

4 CXCL9、CXCL10 及CXCL11 與乳腺癌

在人類乳腺癌中，我們已經證明CXCL9mRNA 的高表達與浸潤淋巴細胞數量的增加對化療更加敏感有關[25,26]。此外，在小鼠模型中，用CXCL9 轉染小鼠乳腺癌細胞會增加趨化T 細胞的募集，抑制腫瘤的生長，防止肺轉移形成，延長生存期[27]。Narita D 等研究發現，與健康對照組相比，CXCL9在三陰性乳腺癌患者血漿中的表達上調[28]。CXCL9 的過表達已被證明對腫瘤的生長和轉移有明顯的抑制作用，這是因為宿主T 細胞和NK 細胞浸潤腫瘤所介導的抑制作用[29]。Razis E 等研究發現，CXCL9 可作為三陰性乳腺癌預后良好的生物標志物[5]。

CXCL10 被認為是直接影響乳腺癌發生、發展的重要細胞因子之一。在乳腺癌組織中，CXCL10 可與CXCR3B 受體結合來抑制乳腺癌細胞的增殖[30],還可以趨化表達具有CXCR3A 活性的淋巴細胞殺傷腫瘤細胞。另一方面，CXCL10與乳腺細胞CXCR3A 受體結合，在乳腺癌的腫瘤微環境中，間質細胞通過自分泌CXCL10，作用于腫瘤細胞本身，促進腫瘤的增殖[31]。CXCL10/CXCR3 信號通路在乳腺癌的發生發展中起著重要作用，Jin WJ 等[14]研究表明乳腺癌4T1 細胞中的CXCL10/CXCR3 軸通過激活典型的NF-κB 信號通路形成正反饋環，從而刺激4T1 細胞的運動和溶骨性骨轉移。Tian Chuan 等[32]發現CXCL10 的過表達是三陰性乳腺癌無復發生存的有利預后因素。Jafarzadeh A 等[33]研究顯示乳腺癌患者血清中的CXCL10 表達水平較高。CXCL10 水平也隨著腫瘤分期的進展而升高，表明趨化因子可能參與了腫瘤的發生發展，CXCL10 水平與ER、PR 的表達呈負相關。這些結果表明，有必要探討CXCL10 在乳腺癌中的臨床治療價值，因為它們可能是乳腺癌治療的潛在靶點。

Narita D 等發現CXCL11/I-TAC 在三陰性乳腺癌中表達上調，并且在ER 陰性的乳腺癌中表達也上調[28]。此外，CXCL11 在過表達時可發揮抗腫瘤作用，并提示良好的預后。CXCR3 對腫瘤的生長和轉移有重要作用[34]。CXCR3 存在CXCR3-A、CXCR3-B、CXCR-alt 三 種 亞 型。CXCR3-A和CXCR3-B 是主要的亞型，在乳腺癌中有不同的作用；通過CXCR3-A 信號轉導能夠促進腫瘤的生長，然而CXCR3B 卻能抑制癌細胞的增殖[35]。因此，CXCR3 具有多方面的作用：一方面，它介導腫瘤浸潤淋巴細胞進入癌癥微環境，通過抑制腫瘤的發展和轉移而產生良好的臨床結果；另一方面，高表達的CXCR3 可促進腫瘤細胞增殖、遷移和侵襲，導致了病人的低存活率[36]。但總體來說，根據GUO 等發現[37]CXCR3 是乳腺癌患者的一個有利預測因素。Bronger H 等研究發現[38]，組織蛋白酶B（Cathepsin B，CTSB）是由人乳腺癌細胞中的CXCR3 配體誘導的，這一潛在機制導致了CXCR3 在乳腺癌細胞中對預后的負面影響。此研究結果提示，乳腺癌細胞可能通過降解CXCR3 趨化因子配體來增強其侵襲力，減少免疫浸潤，從而利用CXCR3 的趨化因子配體來增強其侵襲能力。

5 小結

趨化因子在控制惡性腫瘤的生長和轉移中發揮著不同的作用。某些趨化因子可增強非特異性或特異性宿主對腫瘤種植的免疫力，而另一些趨化因子則可促進腫瘤生長、轉移或腫瘤組織中新生血管的形成。CXCL9、CXCL10 及CXCL11 可與其受體CXCR3 結合來影響乳腺癌細胞的增殖，浸潤和轉移。CXCL9 的高表達提示乳腺癌患者良好的預后；CXCL10則因結合受體的不同而發揮不同作用，與CXCR3A 結合可以促進乳腺癌細胞的生長，與CXCR3B 結合則可抑制乳腺癌細胞的增殖；高表達的CXCL11 也可發揮抗腫瘤作用。因此，CXCL9、CXCL10 及CXCL11 的表達與乳腺癌的預后有密切的聯系，對CXCL9、CXCL10 及CXCL11 在炎癥反應及腫瘤中的作用進行研究可能為早期乳腺癌的診斷及治療提供線索。