CXCL17在肿瘤中表达意义及功能的研究进展

刘祖平综述，杨成万 审校

（西南医科大学附属医院病理科，四川泸州 646000）

炎性反应的关键因子及信号通路在肿瘤微环境中发挥着重要作用，趋化因子能募集多种炎细胞到炎症部位发挥作用。已知趋化因子也参与了肿瘤发生发展血管生成和免疫性疾病等众多过程[1]，如CXCL12-CXCR4/CXCR7生物轴，在肝癌、乳腺癌、胃癌、前列腺癌等多种肿瘤中均有报道，与肿瘤的增殖、侵袭和转移等生物学行为密切相关[2]。趋化因子配体17（CXC chemokine ligand 17，CXCL17）2006年发现以来引起关注[3-4]，在肝癌、乳腺癌、结肠癌、胰腺癌、胃癌中已有相关报道，与肿瘤的发生发展密切相关。2015年Maravillas-Montero[5]研究发现CXCL17受体为GPR35，并命名为CXCR8，现正在进行更深入的研究。CXCL17为分泌性的因子，可通过患者血液、尿液检测到，为潜在的临床判断病情的有效指标[6]。

1 趋化因子CXCL17及其功能

趋化因子是具有多种生物学功能的超家族。配体的相对分子量为8-12KDa，它是能与受体相互作用的小分子分泌蛋白[7]。根据N端半胱氨酸残基的数目及间隔可分为C、CC、CXC和CX3C等4大类[8]。CXCL17又称血管内皮生长因子趋化因子1（VEGF correlated-1 ，VCC-1），它位于染色体的19q13.2，长约15kb并含有4个外显子，是趋化因子家族的最新成员[9]。该基因编码119个氨基酸，前22个构成信号肽。CXCL17蛋白分子包含6个半胱氨酸残基，2个CXC结构域中则包含其中4个[10]。在生理状态下研究者收集了105个人类正常组织或细胞型中的基因表达微阵列，并测定了各种器官中的表达量，发现在气管及胃表达最高[11]，也表达在肺、骨骼肌及女性生殖系统。CXCL17在上消化道表达稳定，下消化道仅在炎症或者肿瘤发生时才能检测到[12]。也在小鼠的肺、甲状腺、附睾、子宫中表达[3]。

CXCL17功能研究：①Pisabarro[4]通过诱导外周血单核细胞迁移能力时发现它能吸引树突状细胞和巨噬细胞等免疫细胞，这可能是通过ERK和p38信号通路传导而不是JNK信号通路；②Weinstein EJ[3]发现其与血管生成关系明显，并参与某些肿瘤的发生发展；③Lee WY[1]认为CXCL17具有抗炎作用，当用CXCL17处理J774小鼠骨髓原始巨噬细胞后，LPS诱导的IL-6、TNF-α和诱导型一氧化碳合酶（iNOS）表达下降；④具有稳态/炎症双重功能[12]，发现大鼠的胃黏膜高表达CXCL17，因此猜测固有层中的CXCL17可能在组织修复和抗炎中发挥重要作用，从而有助于维持胃黏膜的完整性[1]；⑤具有致瘤性，用表达CXCL17的NIH3T3细胞注射到裸鼠皮下可形成肿瘤[3]。CXCL17的功能以及生理作用仍然不清，对于CXCL17生物学行为作用研究受到重视。

2 受体CXCR8(GPR35)

因CXCL17的受体未知，一直以来被称为孤儿趋化因子。直到Maravillas-Montero[5]用单核细胞株THP-1通过体外诱导钙通量和趋化性来回应CXCL17，该反应在用前列腺素2（PGE2）处理后增强，因此预测该细胞系表达CXCL17的受体。在筛选了人类基因表达数据库后鉴定单核细胞表达的G蛋白偶联受体(g protein-coupled receptors，GPCRs)后，选择具有结构特征的孤儿GPCR来缩小可能的趋化因子受体范围。最后发现孤儿受体GPR35在粘膜组织中表达，并且与CXCL17的表达强烈相关。经实验确定GPR35为CXCL17的受体，并建议命名为CXCR8[5]。目前对于这两种分子之间的相互作用尚不清楚，有待进一步探索。

GPCR超家族是最大的信号传感家族，约由1000个成员组成[13]。CXCR8(GPR35)由gpr35基因编码，该基因最先由O'DowdBF发现是位于染色体2q37.3上的开放阅读框（ORF）[14]，它能产生两种可变剪接变体:GPR35a和GPR35b[15]。GPR35a编码309个氨基酸的ORF，GPR35b则含有31个氨基酸N端延伸，两者体外药理作用类似[15]。gpr35基因可能是小儿癌症患者化疗并发症慢性蒽环霉素诱导的心脏毒性（AIC）相关的新型易感基因[16]。若gpr35基因异常可引起多种疾病例如：冠状动脉钙化，溃疡性结肠炎，炎症性肠病，原发性硬化性胆管炎，自闭症，Albight氏遗传性骨营养不良症候群，2型糖尿病和癌症等[17]。该受体主要存在于中枢神经、免疫及胃肠道中，但在人和小鼠的胃肠道中高表达[18]。另外，有报道在大鼠的脾脏、结肠、背根神经以及子宫中高表达[19]。

色氨酸代谢产物犬尿烯酸是CXCR8(GPR35)首个报道的内源性激动配体，并在脑、胰腺、结肠、肾、肺、脾脏和肌肉中表达[20]。犬尿烯酸可以增加细胞内钙水平[21]，同时在炎性环境中犬尿烯酸含量明显升高，这已在结肠癌炎性环境中证实[22]。Jenkins通过GPR35-β-arrestin-2相互作用发现，犬尿烯酸激活该受体的效力低且比大鼠直系同源物低至少100倍[23]。另一个内源性激动性配体为溶血磷脂酸，特别是2-油酰溶血磷脂酸（autotaxin-lysophosphatidate，LPA）[24]。LPA在细胞的增殖、抗凋亡、胰岛素抵抗、血压、肥胖[25]以及炎性微环境中肿瘤[26]的发生发展相关。而CXCL17是新近发现的内源性配体，且发现其激活CXCR8(GPR35)的效能明显高于前两者[5]，目前CXCL17与GPR35的相互作用尚缺适量文献支持。Park S J，应用GPR35过表达的HEK293细胞和沉默THP-1细胞的GPR35表达这两种方法来探索CXCL17和CXCR8(GPR35)之间的关系，发现CXCR8(GPR35)可发挥迁移抑制受体作用，但THP-1细胞的迁移作用则不依赖GPR35[27]。这两种分子的具体分子机制有待进一步阐明，故对此两种分子的研究有极其重要的意义。CXCR8（GPR35）也有合成的外源性配体，例如扎普斯特、双羟萘酸等，广泛用于医学研究及治疗。

CXCR8(GPR35)具有治疗多种疾病的潜力：研究发现它与冠状动脉粥样硬化、急性心肌梗死和高血压相关，有治疗心血管疾病的潜力[28-29]；GPR35能降低疼痛强度相关的背根神经元的兴奋性，具有明显抗疼痛效应[30]；研究发现该受体与炎症性肠病、缺氧应激[17]及自身免疫性肝病中发挥重要作用[31]；参与了糖类代谢，可能作用于葡糖糖的摄取、储存及运输等方面[32]，提示可作为糖代谢疾病的潜在治疗靶点。

3 CXCL17与不同肿瘤的相关研究

3.1 CXCL17与胃癌

Mao Y[33]通过胃镜分别收集了5例进展期胃癌组织和癌旁正常组织后应用基因芯片检测两者基因表达变化情况。人类基因表达谱分析发现，与对照组相比胃癌组织中有2028个基因失调，其中689个基因发生上调和1339个基因下调，下调的基因包括CXCL17。余进龙[34]通过RT-PCR及免疫组织化学分析40例胃癌及癌旁组织中CXCL17的表达情况后发现：胃癌组织中CXCL17表达下调，且表达下调与胃癌的分化程度相关。生存分析发现CXCL17高表达组生存期较长于低表达组。这些结果说明CXCL17可能参与了胃癌的发生发展且是关键的预后因素之一，CXCL17可能成为胃癌的新的治疗靶点。

3.2 CXCL17、CXCR8（GPR35）与结直肠癌

Ohlsson Lina[35]采用多种检测方法检测原发性结肠癌、结肠癌细胞株和正常结肠组织中CXCL17的mRNA和蛋白的表达水平发现：原发性结肠癌中CXCL17 mRNA表达比正常结肠组织高8000倍；CXCL17蛋白的表达也高于正常结肠。Matsui Aya[36]检测了54种癌细胞系中CXCL17的表达，发现在结肠癌、乳腺癌、胃细胞系、非小细胞肺癌和胰腺癌细胞系中表达最频繁，但在黑素瘤细胞系中不表达。免疫组织化学（IHC）显示，50%的结直肠癌组织标本CXCL17阳性。HT-29，KM12，LoVo和COLO205结直肠癌细胞系高表达CXCL17 mRNA。小鼠皮下成瘤模型中，用过表达CXCL17的结肠癌细胞株（DLD-1和SW620细胞）注射到SCID小鼠皮下可使肿瘤生长加快和瘤内血管数量增加。CXCL17能在肿瘤部位募集嗜中性粒细胞样骨髓来源的细胞，进一步发现这些肿瘤与浸润性CD11b+Gr-1高嗜中性粒细胞样骨髓衍生细胞有关。同时还证明了外源性CXCL17表达不能转变肿瘤的侵袭表型。这些结果表明CXCL17能招募未成熟的骨髓来源的细胞并通过血管生成促进肿瘤。结直肠癌细胞株HCC-2998表达CXCR8（GPR35）且能诱导缺氧诱导因子1a（HIF-1a）参与肿瘤的发生发展[17]。目前CXCL17-CXCR8（GPR35）生物钟尚未在结直肠癌中报道。

3.3 CXCL17与子宫内膜癌

2010年Saqhir FS[37]分析I型子宫内膜癌患者的与健康者的基因表达普发现28869个基因中有621个基因差异性表达。在这621个基因中，146个在肿瘤中上调，476个下调。其中CXCL17为上调基因之一，但是未进行更深入的研究。

3.4 CXCL17与胰腺癌

Hiraoka[38]分析了胰腺导管内乳头状黏液性腺瘤（IPMA）在进展为导管内乳头状黏液癌（IPMC）发展过程中人体抗肿瘤免疫应答的变化。比较了胰腺癌发生的不同阶段中肿瘤细胞的全部转录产物的基因表达普，从中筛选出两个表达明显有差异的基因即CXCL17与细胞间粘附分子2（ICAM2）。发现这两种分子仅在IPMA表达，而在IPMC中下调。这些分子促进了未成熟骨髓树突状细胞在肿瘤上皮中的浸润和积累，随后激活免疫应答，说明这两种分子协调抑制肿瘤的生长的作用。还发现CXCL17是唯一一个在IPMA表达高于IPMC的趋化因子，该因子也未在胰腺癌细胞系中检测到表达；CXCL17还能诱导CD14+的单核细胞的特定性迁移。因此建议将CXCL17和ICAM2作为胰腺癌早期病变的危险信号指标。然而据另文献报道，人胰腺癌中的CXCL17表达远高于非癌组织，胰腺癌细胞株中也检测到表达[36]。两者报道存在差异，有待研究考证。

3.5 CXCL17与乳腺癌

乳腺癌组织（60%的乳腺癌）与乳腺癌细胞株（MDA-MB361，BT-20，BT-474，HCC-1937，HCC-1953）均存在CXCL17的表达[36]。Guo Ya Jie[39]发现乳腺癌组织及细胞系均存在不同程度的CXCL17和CXCR8（GPR35）表达，且癌组织均高于癌旁组织。然而与其它肿瘤中表现不同的是这两种蛋白表达水平与乳腺癌上皮细胞没有明显相关性。并进一步验证了在乳腺癌细胞中CXCR8（GPR35）作为CXCL17的配体可能是激活了ERK通路发挥作用。分析这两种分子与临床病理联系发现高表达CXCR8（GPR35）与晚期组织学分级和较高Ki-67表达显著相关，然而CXCL17的表达高低与总生存期（OS）明显相关，提示CXCL17可作为乳腺癌的独立预后指标。该研究首次证明了CXCL17-CXCR8（GPR35）生物轴在乳腺癌中的作用，为之后的研究奠定一定理论基础。

3.6 CXCL17与肝细胞癌

IHC分析表明CXCL17在肝细胞癌（HCC）中表达（表达率83%），正常肝组织中不表达。过表达CXCL17能增强肝癌HepG2及SMMC7721细胞株的增殖能力，并能抑制这两种细胞系经顺铂诱导后的细胞凋亡[40]。另外用重组质粒稳定转染SMMC7721细胞系过表达CXCL17后，细胞集落形成，侵袭和粘附能力显著增强。裸鼠模型中CXCL17表现出明显的促肿瘤生长作用[41]。研究者分析CXCL17与免疫浸润对HCC患者预后影响中发现CXCL17表达越高患者术后越易复发，CXCL17表达高低与患者预后不良明显相关。肿瘤内浸润CD4+，CD8+，CD20+和CD57+细胞多的患者比浸润CD15+和CD68+细胞的患者预后要好。这些结果提示CXCL17可以用作HCC中OS和无复发生存期（RFS）的不良预后的独立指标[42]，这与乳腺癌、胃癌中的报道一致。CXCL17是分泌性的细胞因子，易在肝癌患者血液、尿液中检测到，有望成为临床判断病情的有效指标[6]。以上相关研究表明CXCL17对于肝癌的发生发展及预后至关重要。

3.7 CXCL17与肺癌

生理状态下肺组织及气管能表达CXCL17分子，而在非肿瘤性疾病（哮喘、阻塞性肺疾病及特发性肺纤维化）该分子表达水平明显升高［8］。研究发现人非小细胞肺癌（30%阳性）及非小细胞肺癌细胞株（NCI-H460和A549）中也均检测到表达。裸鼠异种模型中接种肺癌细胞株成瘤后也检测到CXCL17分子表达，说明其具有致瘤性［35］。目前关于CXCL17在肺癌的研究有限，仍需要进一步完善。

4 展 望

CXCL17在肿瘤中的研究集中在组织表达水平与临床相关性，其表达水平可作为评价预后不良的指标，目前对于该趋化因子研究较少。少数研究了体内及体外该分子与不良的免疫浸润、肿瘤的发生发展的关系，且这些研究存在一定差异，有待进一步探索完善。CXCL17-CXCR8（GPR35）生物轴在肿瘤中的研究处于初级阶段，目前仅在乳腺癌中有相关报道，认为该生物轴对肿瘤的发生发展的作用可能是通过激活了ERK通路实现的。在非肿瘤性病变中，小鼠患有急性和复发性生殖器疱时可通过CXCL17-CXCR8（GPR35）生物轴募集特异性的CD8+T细胞向受感染的阴道黏膜聚集发挥免疫保护作用［43］。可见该生物轴参与了多种疾病过程。关于这两种分子在不同肿瘤中的表达、表达的调节机制、与临床病理特征的相关性、由何种细胞产生、具体调节的相关通路、在肿瘤微环境中作用、与疾病的发生发展的关系以及免疫浸润等方面是未来研究的热点也是需要解决的困难和难题。相信在今后的研究更多的关注肿瘤微环境中该生物轴对疾病的调控及预后等方面的作用，这为肿瘤的治疗提供理论依据及新的治疗靶点。