C-X-C 型趨化因子受體7與乳腺癌關系的研究進展

崔茹婷，孔濱

1青島大學醫學部，山東 青島 266000

2青島大學附屬醫院乳腺病診療中心，山東 青島 266000

乳腺癌是女性最常見的惡性腫瘤之一，威脅全世界女性的身心健康。近年來，盡管乳腺癌診療水平的進步已為患者帶來了顯著的臨床獲益，生存期明顯延長，但在生活習慣、工作環境、飲食、肥胖、生育等風險因素的影響下，全球范圍內乳腺癌的發病率仍呈逐年升高且年輕化趨勢。多數發達國家和發展中國家女性的乳腺癌發病率已經遠超其他惡性腫瘤，位居女性惡性腫瘤發病率的首位。乳腺癌的發生、發展是一個多因素參與的復雜過程。由于乳腺癌臨床表現、組織病理形態等方面具有高度異質性的特點，不同機體對于放療、化療、內分泌治療、免疫治療以及分子靶向治療的敏感性不同。深入研究乳腺癌的進展機制，探索更多有效的生物學靶點已成為乳腺癌治療領域的重要課題。趨化因子是免疫系統中的一類分泌性信號蛋白，分子量為8～10 kD，由機體各種組織細胞分泌，并在炎性反應、免疫防御、腫瘤進展等生理和病理過程中發揮關鍵作用，根據保守的半胱氨酸殘基在其主要氨基酸序列的數目及位置，將這類小分子蛋白分為4類：CXC、CC、C和CX3C。C-X-C型趨化因子受體（C-X-C motif chemokine receptor，CXCR）、CC趨化因子受體（CCR）、C趨化因子受體（CR）、CX3C趨化因子受體（CX3CR）分別為其對應的趨化因子受體。趨化因子受體是一類位于細胞膜表面介導趨化因子配體發揮功能的G蛋白偶聯受體。目前已發現有50余個趨化因子及20余個趨化因子受體。腫瘤的發生、發展是多基因、多機制、多步驟參與的復雜生物學過程，趨化因子及其受體的參與是其中的一個關鍵環節。趨化因子及其受體共同形成復雜的信號網絡，廣泛參與惡性腫瘤細胞的增殖、黏附、轉移等過程，與腫瘤的治療和預后密切相關。C-X-C型趨化因子受體 7（C-X-C motif chemokine receptor 7，CXCR7）是一種跨膜非典型趨化因子受體，于乳腺癌、胃癌、肝癌等多種惡性腫瘤中過表達，在腫瘤細胞的增殖、遷移及凋亡過程中發揮重要作用。CXCR7的作用機制及其在乳腺癌靶向治療中的意義引起廣泛關注。

1 CXCR7及其配體的結構、功能概述

CXCR7是最初從cDNA文庫中獲取的七次跨膜G蛋白偶聯CXC亞型趨化因子受體，又被稱為RDC1，基因定位于人染色體2q37，由362個氨基酸序列組成，與CXCR4具有一定的同源性。CXCR7作為膜相關受體，在人神經元細胞、部分造血細胞、活化的內皮細胞等少數正常細胞中表達，但在乳腺癌、肺癌、胃癌、肝癌等惡性腫瘤細胞中呈高表達。CXCR7參與腫瘤細胞的增殖、凋亡、遠處轉移及腫瘤新生血管生成等重要生物學過程，與腫瘤患者的不良預后及復發耐藥有關。近年來，研究表明，CXCR7是一種非典型趨化因子受體。不同于其他G蛋白偶聯受體，CXCR7與相應配體結合后不引起經典的鈣離子內流，而是通過β-抑制蛋白（β-arrestin）途徑促進下游信號轉導，調節腫瘤細胞的增殖、血管生成、黏附和侵襲等，并參與形成腫瘤遷移所需的內環境。CXCR7與CXCR4可相互作用，通過形成同源或異源二聚體共同影響腫瘤細胞的趨化性。另外，CXCR7被普遍認為是C-X-C型趨化因子配體12（C-X-C motif chemokine ligand 12，CXCL12）的一種清道夫受體，通過調節CXCL12的濃度梯度為腫瘤定向遷移創造必要的內環境，同時影響CXCR4發揮作用。研究表明，CXCR7表達在肝癌、結腸癌、宮頸癌等多種體內外模型中，與惡性腫瘤的生物學行為密切相關。CXCR7參與調節腫瘤微環境，雖然其促腫瘤作用已被廣泛證實，但其參與調節乳腺癌進展的具體信號通路尚不明確，值得深入探討。

CXCR7主要通過結合CXCL12和CXCL11這兩種C-X-C型趨化因子配體發揮作用。Burns等首次發現CXCR7是CXCL12的高親和力受體。CXCL12即基質細胞衍生因子-1（stromal cell derived factor-1，SDF-1）是對淋巴細胞具有高趨化性的C-X-C型趨化因子蛋白，廣泛參與炎癥、感染、缺氧等多種病理過程，表達于包括乳腺癌在內的多種惡性腫瘤中，并參與介導免疫反應、血管生成、腫瘤進展等過程。CXCR4曾被認為是CXCL12的唯一受體，CXCL12/CXCR4軸在腫瘤生物學過程中的重要作用也已被普遍認可。然而，近年來，研究發現，CXCL12還可與CXCR7結合，且與后者結合的親和力較CXCR4約高10倍。CXCL12濃度梯度吸引循環腫瘤細胞進入二級器官，促進后續腫瘤細胞的存活、增殖，是導致乳腺癌等惡性腫瘤細胞侵襲、轉移的重要因子。CXCL12第二受體CXCR7的發現已引起廣泛關注，需要有更多研究進一步闡明CXCL12/CXCR7軸在腫瘤發展中的作用機制，為乳腺癌及其他惡性腫瘤的靶向治療提供新思路。CXCL11是CXCR7的另一配體，但目前關于其是否參與乳腺癌發展過程的研究較少，且尚存在爭議。

2 CXCR7與乳腺癌細胞的存活、增殖

研究證實，CXCR7在乳腺癌組織中的表達水平遠高于鄰近組織及正常乳腺組織。CXCR7是乳腺癌細胞存活、增殖和周期進展的重要調控因子。體外研究發現，轉染CXCR7的人乳腺癌細胞的存活數目增多，增殖速度明顯加快，CXCR7可能通過參與腫瘤細胞的增殖從而影響腫瘤進展。CXCR7的激活雖然不引起經典的鈣離子內流，但可通過β-arrestin途徑傳遞信號，激活下游細胞外調節蛋白激酶（extracellular regulated protein kinase，ERK）1/2、p38絲裂原激活蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）等通路，介導多種原癌基因（c-Fos、c-Jun等）的轉錄活化，參與腫瘤細胞周期進展、骨架形態維持及增殖和凋亡等生物學行為的調節。乳腺癌干細胞（breast cancer stem cell，BCSC）是一群具有自我更新能力和高度增殖潛能的細胞亞群，可參與誘導乳腺癌的復發、轉移及耐藥。CXCR7是乳腺癌干細胞啟動腫瘤發生、維持干細胞特性所必須的。Tang等進一步研究其機制，發現通過敲除CXCR7可明顯下調干細胞標志物如CD44、乙醛脫氫酶1的表達，抑制干細胞G/S周期進展，進而降低腫瘤細胞的增殖能力和致瘤性，延緩腫瘤進展；抑制CXCR7的表達可明顯破壞腫瘤細胞的耐藥機制，CXCR7協同表柔比星化療可顯示出比單用表柔比星更好的抗腫瘤作用。CXCL12/CXCR4軸通過促進腫瘤細胞增殖、血管生成等機制參與腫瘤發生的機制已被廣泛認可。Luker等在人類乳腺癌小鼠模型中發現CXCR7陽性乳腺癌細胞可明顯增加CXCR4陽性乳腺癌細胞群的增殖潛能，表明乳腺癌中兩種受體之間存在復雜的信號調節機制，但具體過程目前并不十分清楚。盡管CXCR4與CXCR7存在相互作用，單獨的CXCR7表達已被證實對乳腺癌細胞增殖具有獨立的、與共受體無關的作用。CXCR7與表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）的共定位表達和相互作用在雌激素受體（estrogen receptor，ER）陽性乳腺癌細胞中表現得較為明顯，下調CXCR7的表達能夠降低EGFR的磷酸化水平及其介導的ERK信號通路的活性，導致S期抑制蛋白p21的表達水平升高，細胞周期蛋白B（cyclin B）的表達水平降低，從而抑制腫瘤細胞的分裂、增殖。Li等發現CXCR7表達的下調降低了細胞信號轉導及轉錄激活因子3（signal transduction and activator of transcription 3，STAT3）的磷酸化水平及其下游靶基因的表達水平，從而促進腫瘤細胞凋亡。因此，CXCR7與乳腺癌細胞的存活、增殖關系密切。

3 CXCR7與乳腺癌細胞的侵襲、轉移

轉移性乳腺癌是全球女性惡性腫瘤死亡的主要原因，目前尚不能被治愈。腫瘤細胞的侵襲、轉移過程受多種內外因素及復雜信號通路的影響，是一個連續、非隨機、多步驟的過程。腫瘤細胞可與血管壁結合破壞內皮屏障，經淋巴管和血管向遠處組織及器官轉移并形成轉移灶。有研究發現高水平的CXCR7可能預示高風險淋巴結轉移的發生，CXCR7的過表達及其在血管內皮細胞中的激活可增強腫瘤的侵襲和遷移能力。CXCR7細胞在原發性乳腺癌中通過建立CXCL12梯度從而促進CXCR4陽性腫瘤細胞的浸潤和轉移。因此，CXCR7是CXCR4陽性細胞對CXCL12作出正常趨化反應所必需的。另外，CXCR7還可能通過CXCL12的慢性刺激限制CXCR4內化，進而維持CXCR4的表達水平，以促進腫瘤浸潤和新生血管生成。研究已證實，CXCL12是造血干細胞和內皮祖細胞在穩態或損傷中保持遷移和動員特性的主要細胞調節因子。利用抗體或拮抗劑抑制高表達的CXCR7可減弱CXCL12誘導的內皮祖細胞的黏附作用，從而抑制后者的跨內皮遷移過程。這提示CXCR7在內皮祖細胞對CXCL12的應答中具有關鍵性作用，可能是抗腫瘤血管生成的潛在靶點。眾所周知，血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）與血管內皮細胞的增殖也存在密切關聯，可為腫瘤細胞的遠處侵襲和轉移提供條件。Zheng等發現CXCR7過表達會引起VEGF的分泌增強。CXCR7在新生血管生成和內皮細胞的存活中起關鍵作用，靶向CXCR7的小分子抑制劑可明顯抑制乳腺癌細胞入侵正常組織和向肺部轉移，可能對治療有重要意義。另外，腫瘤血管異常生成導致的腫瘤缺氧微環境可促進缺氧誘導因子-1（hypoxia induced factor-1，HIF-1）的表達，而后者可與CXCL12結構中的兩個HIF-1α位點結合，誘導CXCL12在缺氧條件下表達和分泌。上皮-間充質轉化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）是腫瘤經淋巴管、血管向遠處轉移的起始原因，高表達的CXCR7可增強STAT3通路的活性，明顯上調Snail、Twist等EMT相關轉錄因子的表達，下調上皮鈣黏素（E-cadherin）的表達，上皮細胞間的黏附連接能力隨之減弱，最終導致腫瘤細胞的分離和運動性增強。乳腺癌轉移的另一個關鍵步驟是通過基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）降解細胞外基質成分，使腫瘤細胞從原發灶中分離出來并進入循環系統，向遠處器官播散。其中，MMP2、MMP9作為關鍵促轉移因子，參與轉化腫瘤細胞、降解基底膜和促進腫瘤細胞向遠處擴散。研究發現，上調CXCR7的表達可增加腫瘤細胞的存活優勢和侵襲力。以上研究均為CXCR7通過調節腫瘤細胞黏附、侵襲、血管生成等多種機制影響乳腺癌的遷移提供了機制方面的證據。以CXCR7為靶點的藥物可通過多種途徑參與轉移性乳腺癌的治療。關于CXCR7與相應配體結合后如何在乳腺癌轉移中發揮作用的機制尚待進一步探討。

4 CXCR7與乳腺癌的預后

CXCR7高表達于各種惡性腫瘤組織中，嚴重影響腫瘤的發生、發展和預后。Yuan等研究發現CXCR7高表達與乳腺癌的惡性程度和淋巴結轉移情況密切相關。CXCR7可能作為評估乳腺癌患者總體生存情況的獨立預后因素，與患者的總生存期呈負相關。人表皮生長因子受體2（human epidermal growth factor receptor 2，HER2）過表達型乳腺癌和三陰性乳腺癌中也存在CXCR7的高表達，這同樣提示CXCR7與腫瘤進展和遠處轉移密切相關，CXCR7高表達提示總生存期更短且復發轉移風險更大。有研究發現，除了協同表柔比星的化療效果，靶向CXCR7及下游信號通路可以降低ER陽性乳腺癌細胞雌激素信號通路的活性，提高對他莫昔芬的敏感性，進而改善患者預后，具有潛在的輔助治療應用前景。CXCR7對于乳腺癌預后的判斷價值，仍需進行大樣本、多中心的研究予以驗證。

5 CXCR7與乳腺癌的研究前景

隨著分子生物學水平的提高以及個體化精準醫學時代的到來，CXCR7在乳腺癌發生、發展過程中的作用越來越受到廣泛關注。CXCR7與乳腺癌的惡性程度有關，高表達的CXCR7預示著乳腺癌患者的不良生存結局。因此，CXCR7有望作為一種新的檢測指標參與評估乳腺癌的治療效果及預后。推測CXCR7對于新輔助化療的療效評價也可能具有潛在的應用價值，CXCR7水平檢測將有助于篩選新輔助化療中獲益更多的乳腺癌患者，避免無意義化療引發的不良反應及治療延誤。CXCR7作為一種趨化因子受體，可能為乳腺癌患者個體化治療方案的制訂提供一定的參考依據。另外，以CXCR7為靶點的基因治療或通過高親和力小分子拮抗劑阻斷CXCR7信號轉導通路可有效抑制腫瘤的生長和轉移，均是潛在的乳腺癌輔助治療手段，可為提高腫瘤對化療藥物的敏感性、改善患者預后提供新思路。綜上所述，CXCR7作為乳腺癌治療領域的新靶點具有良好的應用前景，有望成為新的腫瘤預后標志物，為乳腺癌分子靶向治療提供新策略。