趨化因子網(wǎng)絡(luò)影響肝細(xì)胞癌惡性進(jìn)程的研究進(jìn)展

宗宇達(dá) 田玥 梁立春 王偉群 劉春宇 楊欣欣 曲義坤 馮垚

(1佳木斯大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院，黑龍江 佳木斯 154002；2黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)；佳木斯大學(xué) 3基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院；4臨床醫(yī)學(xué)院)

肝細(xì)胞癌(HCC)是全球癌癥類型中死亡率最高的惡性腫瘤之一，它是原發(fā)性肝癌的主要類型，占所有肝癌病例的90%〔1〕。據(jù)研究，在西方國家HCC主要與肝硬化、繼發(fā)丙型肝炎病毒(HCV)感染、酒精中毒有關(guān)，而在世界其他地區(qū)，HCC則主要與乙型肝炎病毒(HBV)感染有關(guān)〔2,3〕。流行病學(xué)研究表明，HCC患者預(yù)后較差，其中位生存期為11個月，全部病例的1年生存率小于50%〔4〕。在HCC早期，腫瘤可被有效切除，患者生存時間相對較長，而在HCC晚期，由于發(fā)生轉(zhuǎn)移，患者生存時間則明顯縮短〔5〕。對于晚期HCC患者，標(biāo)準(zhǔn)化療是無效的，主要的治療手段除了肝切除和肝移植術(shù)外，還包括其他治療方法如經(jīng)動脈化療栓塞(TACE)、乙醇注射、射頻或微波消融及選擇性體內(nèi)放射治療技術(shù)(SIRT)等〔6〕。然而，目前除了肝切除和肝移植術(shù)可使患者5年生存率提高到70%以外，其他治療方法療效欠佳〔4〕。

趨化因子存在于淋巴系統(tǒng)和各種組織中，其主要功能是在免疫反應(yīng)中協(xié)調(diào)免疫細(xì)胞的遷移及參與淋巴組織的發(fā)育〔7〕。根據(jù)保守位點(diǎn)上存在的4個半胱氨酸殘基位置，趨化因子可分為CXC、CC、CX3C和XC4個亞家族〔8〕。趨化因子的功能主要是其7次跨膜G蛋白耦聯(lián)同源受體(GPCRs)介導(dǎo)的，根據(jù)趨化因子配體來源的不同，這些受體被分類命名為CCR、CXCR、CX3CR和XCR〔9,10〕。在腫瘤微環(huán)境(TME)中，趨化因子可由腫瘤細(xì)胞及其他細(xì)胞(如免疫細(xì)胞和基質(zhì)細(xì)胞)所表達(dá)。趨化因子作為趨化劑，可協(xié)調(diào)免疫細(xì)胞向TME浸潤，它們會以時空的方式調(diào)節(jié)腫瘤的免疫反應(yīng)〔11〕。此外，趨化因子還可直接靶向TME中的非免疫細(xì)胞(包括腫瘤細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞)，它們也被證實(shí)可以調(diào)節(jié)腫瘤的增殖、腫瘤干細(xì)胞特性及腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移。因此，趨化因子直接或間接地影響腫瘤免疫和腫瘤進(jìn)程，從而對腫瘤的發(fā)展、治療和預(yù)后產(chǎn)生重大影響〔12〕。本文將回顧重要的趨化因子/受體軸通過允許腫瘤細(xì)胞逃避免疫系統(tǒng)和促進(jìn)炎癥、血管生成、增殖和轉(zhuǎn)移來影響的HCC發(fā)生、演進(jìn)的研究成果。

1 CX3CL1/CX3CR1軸與HCC

作為CX3C趨化因子亞家族中的唯一成員，CX3CL1可以膜結(jié)合型和分泌型兩種形式存在于體內(nèi)。CXCR3是CX3CL1的唯一受體，CX3CL1/CX3CR1軸被證實(shí)具有調(diào)控炎癥細(xì)胞趨化和腫瘤細(xì)胞黏附等功能，該系統(tǒng)可能具有抗腫瘤和促腫瘤的雙重作用〔13〕。在HCC研究中發(fā)現(xiàn)，脊柱轉(zhuǎn)移瘤中可檢測到CX3CL1/CX3CR1表達(dá)上調(diào)，且骨髓內(nèi)皮細(xì)胞可通過分泌可溶性CX3CL1促進(jìn)HCC細(xì)胞向脊柱的遷移和侵襲，此外骨髓內(nèi)皮細(xì)胞分泌的CX3CL1還可促進(jìn)轉(zhuǎn)移來的HCC細(xì)胞在脊柱的生長，而當(dāng)中和CX3CL1后上述促進(jìn)作用則被抑制〔14〕。Zheng等〔15〕發(fā)現(xiàn)，人結(jié)腸癌中CX3CR1的表達(dá)上調(diào)與預(yù)后較差相關(guān)，TME中缺乏CX3CR1可顯著抑制血管生成相關(guān)巨噬細(xì)胞的積累和結(jié)腸癌細(xì)胞向肝臟的轉(zhuǎn)移，提示結(jié)腸癌TME中缺失CX3CR1可導(dǎo)致巨噬細(xì)胞凋亡，進(jìn)而通過促使腫瘤血管生成受損而抑制結(jié)腸癌發(fā)生肝轉(zhuǎn)移。與上述CX3CL1/CX3CR1軸促進(jìn)HCC研究成果相反，Chen等〔16〕發(fā)現(xiàn)HCC組織中低CX3CL1、高miR-561-5p水平與HCC的肺轉(zhuǎn)移和預(yù)后不良相關(guān)。機(jī)制研究表明，CX3CL1通過信號傳導(dǎo)轉(zhuǎn)錄激活因子(STAT)3信號刺激CX3CR1+自然殺傷(NK)細(xì)胞的趨化性和細(xì)胞毒性來發(fā)揮抗HCC作用，而miR-561-5p可通過下調(diào)CX3CL1 mRNA的表達(dá)，導(dǎo)致CX3CR1+NK細(xì)胞的浸潤減少和調(diào)控功能降低，從而促進(jìn)HCC的生長和肺轉(zhuǎn)移〔16〕。同樣，Miao等〔17〕證實(shí)CX3CR1/磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)信號通路在CXCL3誘導(dǎo)的血小板遷移中具有至關(guān)重要的作用，HCC細(xì)胞衍生的CX3CL1有助于血小板向腫瘤浸潤，并繼而誘導(dǎo)HCC細(xì)胞凋亡。

2 CXCL12/CXCR4軸與HCC

CXCL12/CXCR4軸被認(rèn)為是調(diào)節(jié)血管生成的重要因素，而血管生成對HCC的生長和進(jìn)展至關(guān)重要。利用免疫組化技術(shù)，Li等〔18〕發(fā)現(xiàn)CXCL12/CXCR4在HCC組織的血竇內(nèi)皮細(xì)胞中的表達(dá)量遠(yuǎn)高于鄰近、肝硬化、肝腺瘤和正常肝組織〔18〕。此外，有50%HCC病例的毛細(xì)血管上發(fā)現(xiàn)CXCR4呈現(xiàn)異常高表達(dá)〔4〕。以上成果提示CXCL12/CXCR4 軸可通過促進(jìn)新血管生成在HCC進(jìn)展中發(fā)揮重要作用。CXCR4的強(qiáng)表達(dá)還與HCC的臨床病理特征顯著相關(guān)，Schimanski等〔19〕發(fā)現(xiàn)，在HCC患者中CXCR4的表達(dá)與局部腫瘤進(jìn)展、淋巴轉(zhuǎn)移、遠(yuǎn)處擴(kuò)散及3年生存率降低顯著相關(guān)。此外，其他的一些研究也證實(shí)CXCR4在HCC組織中的表達(dá)增加與患者腫瘤的大小、轉(zhuǎn)移和生存相關(guān)〔20,21〕。然而也有研究提出，CXCR4與HCC發(fā)生、發(fā)展無顯著相關(guān)性，而CXCL12基因多態(tài)性是HCC發(fā)生、發(fā)展的相關(guān)因素〔22〕。Sutton等〔23〕研究結(jié)果表明，HCC細(xì)胞系中CXCL12/CXCR4軸可通過促使腫瘤細(xì)胞進(jìn)入細(xì)胞周期來誘導(dǎo)其生長，CXCL12/CXCR4還可抑制腫瘤壞死因子(TNF)-α介導(dǎo)的HCC細(xì)胞凋亡。在HCC細(xì)胞上CXCL12與CXCR4的結(jié)合觸發(fā)細(xì)胞骨架重組，激活基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)-9和MMP-2，這兩種蛋白最終可增加HCC細(xì)胞的遷移和侵襲能力〔23～25〕。此外，Nagamine等〔26〕研究證實(shí)，在HCC中利用褐藻多糖抑制CXCL12表達(dá)后，可通過阻止細(xì)胞周期和誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡來發(fā)揮抗腫瘤活性。在上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)過程中，CXCL12-CXCR4信號也起著重要作用。例如：研究發(fā)現(xiàn)，人HCC中轉(zhuǎn)化生長因子(TGF)-β可誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞間充質(zhì)樣表型、上調(diào)CXCR4表達(dá)并使其集中在腫瘤邊界和血管周圍區(qū)域，而當(dāng)沉默或特異性抑制TGF-β受體 (TGFBR)1則可恢復(fù)腫瘤細(xì)胞上皮表型并減弱CXCR4表達(dá)，從而抑制腫瘤細(xì)胞的遷移能力〔27,28〕。此外，來自肝星狀細(xì)胞的CXCL12在體外也可通過誘導(dǎo)HCC細(xì)胞的EMT而增加其遷移活性〔29〕。目前認(rèn)為，CXCL12/CXCR4軸參與HCC進(jìn)程可涉及多條腫瘤相關(guān)信號通路，如核因子(NF)-κB、PI3K/蛋白激酶B(AKT)和c-Jun氨基末端激酶(JNK)通路〔25,28,30〕。

3 CCL20/CCR6軸與HCC

CCR6屬于CC趨化因子受體家族成員，其配體為CCL20，也被稱為巨噬細(xì)胞調(diào)節(jié)蛋白3a〔31〕。近年來研究證實(shí)，CCL20/CCR6軸在腫瘤趨化因子網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮關(guān)鍵的促進(jìn)腫瘤作用〔32〕。多項(xiàng)證據(jù)表明，CCL20/CCR6可促進(jìn)HCC細(xì)胞的增殖、黏附、遷移和侵襲〔33,34〕。在HCC中CCL20被發(fā)現(xiàn)呈現(xiàn)高表達(dá)，且其高表達(dá)與患者預(yù)后不良相關(guān)，CCL20的高表達(dá)不僅可促使HCC細(xì)胞發(fā)生EMT，還可通過激活STAT3來誘導(dǎo)具有促腫瘤作用的Th9輔助T細(xì)胞向HCC腫瘤微環(huán)境趨化〔35〕。另外，Hou等〔36〕報道CCL20表達(dá)與HCC復(fù)發(fā)和患者生存相關(guān)，它可通過PI3K/AKT和Wnt/β-連環(huán)蛋白(catenin)通路誘導(dǎo)EMT，并促進(jìn)HCC細(xì)胞增殖和遷移。研究發(fā)現(xiàn)HCC患者外周血中表達(dá)CCR6的CD4+和CD8+T淋巴細(xì)胞顯著減少，而在腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞及鄰近的非腫瘤肝浸潤淋巴細(xì)胞上則高表達(dá)CCR6，提示CCR6在將淋巴細(xì)胞從外周血募集到HCC中發(fā)揮重要作用〔37〕。同樣，表達(dá)CCR6的Th17細(xì)胞在HCC腫瘤組織中也被發(fā)現(xiàn)顯著升高，且CCR6+Th17細(xì)胞密度與HCC患者總生存期、無病生存期相關(guān)，CCR6+Th17細(xì)胞的積累還可通過誘導(dǎo)血管生成來促進(jìn)HCC進(jìn)程〔38〕。此外，Li等〔39〕也證實(shí)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg)向TME的募集也是由CCL20/CCR6的趨化性介導(dǎo)的。CCR6/CCL20還可影響腫瘤免疫治療療效。腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(TAM) 被認(rèn)為是抗腫瘤抑制因子，在HCC中TAMs可通過細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶(ERK)/ NF-κB通路提高CCL20表達(dá)，并進(jìn)而誘導(dǎo)CCR6 +Treg的積累，這會導(dǎo)致程序性死亡配體-1(PD-L1)免疫治療發(fā)生耐藥性〔40〕。

4 CCL4/CCL5/CCR5軸與HCC

CCL4與CCL5的共同受體是CCR5，它們可通過識別與活化CCR5在肝癌中發(fā)揮一定作用〔41〕。有關(guān)CCL5/CCR5軸的研究發(fā)現(xiàn)，與非腫瘤性肝組織相比，HCC組織中CCL5/CCR5的表達(dá)顯著升高，CCR5/CCL5相互作用可通過增強(qiáng)AKT和EMT來誘導(dǎo)HCC細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移，而抑制CCR5/CCL5相互作用可導(dǎo)致HCC細(xì)胞發(fā)生凋亡〔6〕。癌癥相關(guān)成纖維細(xì)胞(CAFs)是HCC微環(huán)境中最豐富的成分之一，與HCC的轉(zhuǎn)移和侵襲密切相關(guān)。Hu等〔42〕證實(shí)CAFs衍生的CCL5可通過與特定受體結(jié)合抑制缺氧誘導(dǎo)因子(HIF)1α的泛素化和降解，在常氧條件下維持HIF1α，從而上調(diào)下游基因鋅指增強(qiáng)子結(jié)合蛋白(ZEB)1并誘導(dǎo)EMT，最終促進(jìn)HCC細(xì)胞的肺轉(zhuǎn)移能力。在有關(guān)環(huán)狀RNA的研究中發(fā)現(xiàn)，在HCC中circETFA通過募集真核翻譯起始因子(EIF)4A3可延長CCL5 mRNA的半衰期，并可作為hsa-miR-612的海綿抑制hsa-miR-612對CCL5的沉默作用，從而通過增加CCL5的表達(dá)以促進(jìn)HCC進(jìn)展〔43〕。此外，has-circ-0003410也被證實(shí)通過miR-139-3p/CCL5軸增加M2/M1巨噬細(xì)胞的比例來促進(jìn)HCC進(jìn)程〔44〕。在有關(guān)CCL4的研究中發(fā)現(xiàn)，與CCL5相同，HCC患者的血清CCL4也增高，提示CCL4和CCL5是HCC的診斷標(biāo)志物〔45〕。然而也有研究證實(shí)，CCL4/CCL5/CCR5可能在抗腫瘤中發(fā)揮一定作用。Zhao等〔46〕報道CCL4/CCL5可通過與其受體CCR5相互作用促進(jìn)γδ T細(xì)胞從外周血或腫瘤周圍區(qū)域募集到腫瘤區(qū)域，腫瘤中增加的γδ T細(xì)胞浸潤會增強(qiáng)抗腫瘤免疫力并改善患者的預(yù)后。

5 CXCL1/CXCL3/CXCL5/CXCL8/CXCR2軸與HCC

研究證實(shí)，CXCL1的高表達(dá)可預(yù)測HCC患者的復(fù)發(fā)，且CXCL1可通過增加線粒體代謝和誘導(dǎo)EMT來促進(jìn)HCC發(fā)展〔47〕。CXCL1與CXCR2 結(jié)合的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)可刺激自身或鄰近的HCC細(xì)胞從凋亡中恢復(fù)或通過促進(jìn)遷移來影響HCC細(xì)胞轉(zhuǎn)移潛能〔48〕。此外，Li等〔49〕發(fā)現(xiàn)CXCL1/CXCR2軸還與HCC的中性粒細(xì)胞浸潤相關(guān)，且CXCL1與CXCR2表達(dá)水平的組合是HCC患者預(yù)后不良的有力預(yù)測因子。在有關(guān)CXCL3的研究中證實(shí)，HCC患者血清CXCL3水平高于健康個體，高水平的 CXCL3與患者預(yù)后較差、血管侵襲和腫瘤包膜形成顯著相關(guān)，癌癥干細(xì)胞(CSC)過表達(dá)CD133可誘導(dǎo)CXCL3表達(dá)，而外源性CXCL3還可通過誘導(dǎo)ERK1/2磷酸化來促進(jìn)CSC表達(dá)CD133，提示 HCC細(xì)胞中CXCL3和CD133表達(dá)之間的正反饋回路參與了HCC進(jìn)程〔50〕。此外，CXCL5/CXCR2軸被證實(shí)可通過激活PI3K/AKT/糖原合成酶激酶(GSK)-3β/人蝸牛同源物1(果蠅)樣1蛋白(Snail)信號通路參與HCC的EMT，并顯著增強(qiáng)HCC細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲能力〔51,52〕。CXCL8也被發(fā)現(xiàn)在HCC中顯著上調(diào)，它可通過激活A(yù)KT/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)/STAT3信號通路促進(jìn)HCC進(jìn)展和轉(zhuǎn)移〔53〕。CXCR2與其配體相互作用還可影響HCC血管生成，如Tang等〔54〕證實(shí)CXCL8/CXCL1信號可參與HCC的血管生成。