趋化因子受体4在骨肉瘤中的作用及机制的研究进展

韦秋业 邹崇祺 赖昌生

【关键词】 CXCR4；骨肉瘤；VEGF；β连环蛋白

中图分类号：R738.1 文献标识码：ADOI：10.3969/j.issn.10031383.2017.05.026

骨肉瘤是发病率最高的原发性恶性骨肿瘤，年发病率约为4/100万[1]。世界范围内，儿童和青少年所有恶性肿瘤中骨肉瘤发病率排第三位，死亡率居首位[2]。骨肉瘤80%～90%发生于股骨、髂骨等，其中长骨干多见，发生在手和足等肢端的不到1%[3]，肺是最常见的远处转移部位。目前虽然手术及化疗药物有了很大改善，但伴远处转移的骨肉瘤患者5年生存率仍只有约20%[4]，多数患者初诊时病灶已发生肺转移是生存率低的主要原因，但有报道称，只有15%～20%的骨肉瘤患者初诊时被发现有远处转移病灶[5]，随即有学者提出，在门诊确诊时几乎所有单纯骨肉瘤患者都已出现了“微转移”，因为在当前的化疗技术出现前，采用单纯截肢的方法治疗的原位骨肉瘤患者80%最终出现远处转移，患者对化疗的耐药性会随着转移而急剧升高，最终显著降低5年存活率[6]。目前对于骨肉瘤的治疗，特别是骨肉瘤伴远处转移的治疗仍缺乏有效的措施，因此，对于骨肉瘤侵袭、迁移等行为机制的研究意义重大，对分子、基因水平的诊断和治疗方法的研究对提高骨肉瘤患者的生存率有确切效果。研究业已发现，趋化因子受体4（CXCR4）在骨肉瘤增殖、转移、侵袭和血管生成等方面发挥重要作用，其抑制剂AMD3100用于治疗骨肉瘤的转移有明显效果，因而CXCR4信号通路在骨肉瘤中的作用及相关机制成为研究的热点。笔者对CXCR4在骨肉瘤中的作用及机制进行如下综述。

1CXCR4及CXCL12/CXCR4信号通路的一般概述

趋化因子属于小分子超家族，趋化因子结合细胞膜G蛋白偶联的7次跨膜转运受体，通过鸟嘌呤核苷酸绑定的蛋白启动细胞内的信号级联促进趋化因子源的迁移。趋化因子根据其氨基酸序列分为四类：CXC、CX3C、CC和C。 CXCL12是一种CXC趋化因子，其为从骨髓派生的基质细胞系克隆（最初叫SDF1），CXCL12参与造血干细胞分化、成熟的过程。在人类CXCL12的四个亚型（分别为CXCL12γ、CXCL12δ、 CXCL12ε、CXCL12）特别表达在一些组织中，它们来自选择性剪接事件，共用相同的前三个外显子。

CXCR4属于G蛋白偶联受体（GPCRs），CXCR4选择性结合CXC趋化因子CXCL12发挥作用。CXCR4与CXCL12的结合引起G蛋白受体构象的改变并且促进G蛋白异三聚物的激活，三聚物离解成Gα和Gβγ单体导致CXCR4的下游各自信号通路的启动。CXCR4激活四种不同的Gα单体，主要耦合Gαq和Gαi[7]。Gαq的激活调控蛋白激酶C（PKC）导致Ca2+的释放。Gαi通路与Akt、Erk1/2和Cdc42级联的激活相关，分离的Gβγ激活磷脂酶C（PLC）和磷酸肌醇3激酶（PI3K）。CXCR4信号最终导致基因转录、细胞黏附和细胞迁移因而参与多种肿瘤的调控。CXCR4在多种癌症中表达，如胃肠道癌症、乳腺癌、前列腺癌、卵巢癌[8]、肺癌、神经胶质瘤[9]和恶性黑色素瘤[10]，并且和肿瘤的进程及预后有关。CXCL12绑定与其同源的受体CXCR4，激活CXCL12/CXCR4信号通路，能提高乳腺癌和非小细胞肺癌增殖和血管生成能力。

2CXCR4在骨肉瘤中的作用

在骨肉瘤组织中，CXCR4的阳性表达比例约为86%，并且与肿瘤的临床分期、侵袭性和迁移能力密切相关。CXCR4 mRNA或蛋白表达升高，骨肉瘤的侵袭性和迁移能力增强。在骨肉瘤的进程中，CXCR4的作用及机制被广泛地研究，Carolinad等[11]发现在转移的病人中转移病灶和原发病灶CXCR4表达增加，说明其在骨肉瘤转移到肺过程中可能发挥作用，但在迟发转移的样本中没有发现CXCR4高表达，可能的原因是一旦骨肉瘤细胞创造了转移的微环境，CXCR4信号通路不再是必需的了。路遥等人[12]的研究认为骨肉瘤组织中的CXCR4阳性表达（86.7%）较骨软骨组织的阳性表达率（20%）高。CXCR4的表达与临床Ennecking分期转移有关，CXCL12可以促进骨肉瘤细胞迁移，CXCR4抑制剂AMD3100则抑制细胞迁移能力。CXCR4高表达与骨肉瘤转移具有相关性，高表达可提示转移情况，并且CXCR4高表达与3年总生存率相关，高表达则预后不良，CXCR4在低年龄组表达更高[13]。关国锋等[14]研究了骨肉瘤和骨软骨瘤标本的CXCR4表达情况及其与临床病理参数之间的关系，发现CXCR4在骨肉瘤中的阳性表达率（86.96%）明显高于骨软骨瘤的阳性表达率（16.67%），CXCR4表达水平与骨肉瘤的转移和临床分期密切相关，与性别、年龄、肿瘤体积及肿瘤分化程度无明显关系。Lin等[15]的研究认为骨肉瘤样本中CXCR4的表达与生存期短及转移进程有关，其发现骨肉瘤CXCR4阳性确实显示更长的生存期，与一般的报道结果不同，分析原因可能是研究使用不同的抗体并且没有描述脱钙的类型。综上所述，通过使用免疫组化及qRTPCR方法检查骨肉瘤组织和骨肉瘤细胞发现，CXCR4表达在大部分的骨肉瘤组织中，表达比例约为86%，CXCR4在骨肉瘤中的表达水平与肿瘤临床分期、细胞侵袭性和迁移性密切相关，与患者的年龄、性别、肿瘤体积无关。CXCR4在骨肉瘤中的表达水平与肿瘤的分化程度的关系还有争论，可能与部分研究的病例数不足有关系。

3CXCR4在骨肉瘤中的作用机制

CXCR4在骨肉瘤中的表达已经进行了一定的研究，其与肿瘤的转移和预后密切相关，对多种作用机制也进行了初步探索。

3.1CXCR4与ERK信号通路在骨肉瘤中的作用机制

转移是多阶段的过程，包括恶性细胞从器官的肿瘤组织迁移到远处器官的多个生物阶段，转移的细胞经历原发肿瘤的逃逸，循环中的生存和转移的远处部位的生长等阶段。目前有研究发现ERK信号通路参与多种肿瘤细胞的增殖、分化和转移的过程。Wu J等[16]研究发现ERK信号通路的阻断能抑制黑色素瘤细胞的增殖；Zhang L等[17]发现阻断ERK信号通道能抑制肿瘤血管生成，进而抑制肿瘤的转移。对于ERK信号通路与CXCR4之间的关系，陶忠桦等[18]研究发现乳腺癌中ERK信号通路阻断后CXCR4表达量明显下调，细胞侵袭能力降低。研究认为[19]，骨肉瘤中的MEK/ERK通路激活了MMP2的表达并参与调控细胞耐药的信号通路机制，ERK1/2直接参与MMP2表达的调控，因此在骨肉瘤中，CXCR4通过ERK信号通路的激活可能影响肿瘤细胞的转移及耐药性，对ERK信号通路的研究对骨肉瘤转移及耐药的治疗可能有帮助。endprint