趋化因子在肝细胞癌中的研究进展

陈丽萍 刘启航 程计林

趋化因子是一类结构功能相似具有趋化吸引性的小分子量蛋白质，是细胞因子家族最大的成员。根据保守的N端两个半胱氨酸残基的位置不同，可分为四类：CC、CXC、C和CX3C[1]。目前为止已发现50多种趋化因子和大约20种趋化因子受体，这些受体属于G-蛋白结合受体家族成员，许多趋化因子结合不同的受体，反之亦然[2]。一般来说，趋化因子与其受体结合后，主要对白细胞迁移起作用，如单核细胞、嗜酸性粒细胞及树突状细胞等；有些趋化因子还可调节血管内皮细胞和平滑肌细胞的迁移。许多人类肿瘤受到复杂的趋化因子网络调控，在肿瘤微环境中，趋化因子可以直接作用于肿瘤微环境中的非免疫细胞，如肿瘤细胞本身以及血管内皮细胞，从而调控肿瘤细胞的增殖、干性、侵袭和转移能力；除此之外，趋化因子还可以作用于免疫细胞，在特定的趋化因子的作用下，不同的免疫细胞亚群趋化至肿瘤微环境中，调控肿瘤免疫反应。因此，趋化因子可直接影响肿瘤或者间接地影响、塑造肿瘤免疫环境，进而影响肿瘤的生物行为，影响肿瘤进展、治疗及患者预后。肝细胞癌(HCC)是世界上最常见的恶性肿瘤之一，手术和常规化疗仍旧是传统的治疗方式；然而，由于难以控制的复发以及转移，致使肝癌预后依旧很差。随着趋化因子的研究不断深入，其在肝癌发生发展过程中的生物学作用及机制越来越受国内外学者关注，趋化因子调控网络与肝癌的发生发展存在错综复杂的关联部分趋化因子发挥促癌效应，部分发挥抑癌效应。现就趋化因子在肝癌中的研究进展作一综述。

一、HCC中的趋化因子

HCC是由炎症导致肿瘤的一个代表，趋化因子及其受体在启动和维持炎症、纤维化、甚至在肿瘤进程中发挥重要作用。HCC细胞表达了大量趋化因子及其受体， Hand等[3]通过裸鼠致瘤后，利用趋化因子微阵列分析比较了肝癌与癌旁组织中参与肿瘤进展过程中的基因表达，发现肝癌中50个基因是上调的，包括CXCL1、CXCL2和 CXCL3，并在血清中得到验证。另外，Zhang对300多例临床肝癌标本的RNA测序分析发现，CCL14基因表达量可用于预测肝细胞癌的生存期和复发率，作为肝癌患者的预后的预测基因[4]。并且，肿瘤激活的肝基质细胞会产生更高水平的趋化因子如CCL1、CCL2 (MCP-1)、CCL3、 CCL4、CCL5、CCL6、CCL9、CCL12、 CCL25、CXCL2、CXCL10及CXCL12 (SDF-1)[5]；肿瘤组织培养上清中CXCL8/IL-8和CXCL10/IP-10的表达高于配对的非肿瘤组织培养上清的表达，而IL-16以及RANTES/CCL5是相反的[6]。趋化因子在肝癌微环境中类别及数量不尽相同，但都发挥着重要作用。

二、趋化因子的促肝癌作用

(一) CXC族 趋化因子在细胞趋化至肝癌微环境发挥重要作用。CXCL12-与内皮细胞CXCR4结合，促进血管新生，与VEGF表现为协同作用。研究发现CXCR4在肝癌血管中的表达率约为50%，肿瘤血管CXCR4的高表达预示着不良预后，因此，CXCR4可能作为一个新的治疗靶点[7]。

CXCL10的表达量与增高的血清AFP水平，肿瘤大小、数量以及TNM分期呈正相关。Kaplan-Meier生存曲线也显示高表达CXCL10的患者整体生存率、无瘤生存率低。单/多因素方差分析表明，CXCL10是HCC患者独立的预后因素[6]。CXCL10受体为CXCR3，细胞水平已经证明敲低CXCR3可以明显抑制肿瘤细胞的增殖、黏附、迁移和侵袭能力。

CXCL5(受体CXCR2)在HCC中表达增高，与肝癌的病理分级、恶性程度、门静脉癌栓、 临床分期呈正相关，CXCR2/CXCL5轴通过激活PI3K/Akt/GSK-3beta/Snail 通路，促进EMT转化[8]。新近的一篇meta分析[9]也证实CXCL5的高表达是HCC的不良预后的预测因子。另一方面，单独CXCR2的表达量也是患者整体生存率及无进展生存率的预后不良因素。

CXCL2高表达，伴随更多的甲基化，且与肿瘤数量正相关[10]。CXCR7[11]在肿瘤内皮细胞中高表达，通过影响STAT3信号通路磷酸化，增强HCC迁移、侵袭能力。CXCR6在肝癌组织中明显增高，CXCR6/CXCL16降低后明显抑制细胞的侵袭转移能力，CXCR6还可以诱导中性粒细胞浸润及血管新生，且CXCR6高表达是也肝癌预后不良的独立预测因子，其具体作用可能是通过调控aveolin-1、β-catenin膜转位实现的[12]。

(二) CC族 HCC中另外一个调节轴是CCL20-CCR6，CCL20上调与肿瘤生长，低分化，肝内转移均有关，另有研究表明[13]，其受体CCR6阳性表达率与肝癌TNM分期、有否脉管癌栓、有否肝内转移、有否肺转移相关，CCR6阳性组的无瘤生存率和总体生存率均低于阴性组，但CCL20蛋白阳性组的无瘤生存率和总体生存率与阴性组比较差异均无统计学意义。

Barashi利用基因敲除小鼠发现，CCR5/RANTES(CCL5)轴在肝脏趋化中发挥重要作用[14]，另有研究发现巨噬细胞暴露于丙型肝炎病毒后，诱导CCL5的分泌，CCL5激活肝星状细胞，促进肝炎及肝纤维化[15]。CCR5涉及到肿瘤进展的诸多通路，既包括诱导肿瘤生成的炎症反应，也包括有利于肿瘤进展的细胞的募集。

CCL2促进HCC细胞系的侵袭和EMT，这一效应伴随着Hh信号通路的激活，CCL2/CCR2轴与Hh信号通路在HCC进展中发挥重要作用，CCL2还可激发促血管生成作用，进一步促进肝癌进展[16]。

而作为HCC转移启动子骨桥蛋白(OPN)上调后，通过激活HCC细胞中PI3K/AKT和HIF-1α上调CCR1的表达，进而促进肝癌细胞的进展和转移。在人HCC组织中，OPN的表达与CCR1呈正相关，OPN和CCR1都高表达的患者预后最差[17]。

(三)免疫细胞、趋化因子参与调控的促肝癌作用 HCC微环境充满着免疫细胞，肿瘤浸润的免疫细胞是实体肿瘤的重要成分，参与宿主的抗肿瘤反应。国内学者发现[18]，索拉菲尼治疗通过HIF1a/NF-kB通路诱导CXCL5 的表达招募中性粒细胞，而肿瘤相关的中性粒细胞(TAN)后者分泌CCL2、CCL17，进一步招募巨噬细胞和Treg细胞到肝癌组织中，促肝癌生长，并诱导索拉菲尼耐药。但是TAN来源的CCL2/7对HCC细胞生物学行为并没有直接的影响，这说明TAN诱导的HCC进展源自肿瘤微环境的调控，且外周血中的中性粒细胞通过PI3K/Akt和p38/MAPK途径转化为肝癌中的TAN。

来源于血液中的单核细胞趋化至肿瘤，分化的肿瘤相关的巨噬细胞(TAM)[19]，TAM是微环境中数量最多的免疫细胞细胞，抑制抗肿瘤免疫，促进肿瘤的发生发展。另外，TAM也分泌EGF、MMP和其他趋化因子，调节肿瘤生长，ECM重塑和血管生成、侵袭和转移[20]。巨噬细胞被共培养的肝癌细胞激活，分泌大量CXCL8，进而促进miR-18a 、miR-19a表达，从而加速细胞生长、转移，促进肝癌转移以及干性维持。

CCL15[21]是人类HCC中表达最高的趋化因子，除了以自分泌方式促进肿瘤侵袭外，还可以特异性招募CCR1+CD14+的单核细胞。肿瘤驯化的单核细胞通过激活STAT1/3, ERK1/2 和AKT通路，直接加速肿瘤侵袭和转移，高表达PD-L1, B7-H3和TIM-3间接促进免疫抑制。动物实验证明CCL15-CCR1轴培育了富含CCR1+单核细胞的炎症微环境，进一步增强肿瘤的转移能力。总之，单核细胞的多少与CCL5表达量呈正相关，是预后的独立预测因子。

CCL20介导Treg趋化到肿瘤微环境，发挥促肝癌的作用，原代HCC细胞与自体Th9共育后，可以明显提高肿瘤细胞CCL20的的表达，而这一过程是通过STAT3激活实现的[22]。CCL20的表达和HCC复发以及患者生存有关，这可能是通过激活PI3K/AKT和 Wnt/β-catenin信号通路诱导EMT促进HCC的增殖和迁移实现的。

CCR7+单核细胞的量越多，肝癌的恶性程度越高，血管侵犯越普遍，预后越差。CCR7+单核细胞和Treg细胞表型相似，可以通过产生TGF-β1发挥促进肿瘤的作用[23]，而CCR7的高表达与局部肿瘤进展及淋巴结转移也相关。

肝内CXCR4高表达已经被认定为HCC患者预后较差的指标；肿瘤浸润MDSC也表达CXCR4,并朝着CXCL12趋化；CXCL12抑制不只是直接阻断HCC的生长，也可调节肿瘤微环境(血管新生、MDSC)，使得肝癌患者对常规亦或新兴的肿瘤治疗敏感[24]。

三、趋化因子的抗肝癌作用

一些无法激活转导的趋化因子受体已被识别并命名为非典型趋化因子受体(ACRs)[25]。一般来说，ACRs高亲和力可有效地结合它们的同源趋化因子，然而，与典型的趋化因子受体不同的是，ACRs作为清道夫而不是自己直接参与驱动趋化作用。目前，ACR家族包括5个成员，包括DARC、D6、CXCR7和CCRL1/2，可以与许多趋化因子配体结合[26]。体内体外实验均证明，过表达的CCRL1抑制肝癌增殖生长。CCRL1调控CCR7的上游，通过抑制CCL19/CCL21与CCR7的结合，抑制Akt-GSK3β信号通路 β-catenin的入核，降低促癌因子Cyclin D1及c-Myc的表达，实现抗肝癌作用[27]。CCRL1还可以抑制CCL9/21的表达，进而抑制CCR7+的促瘤作用[23]。

另有研究报道[28]，CXCL2在94%的HCC标本中下调，CXCL2一方面通过ERK1/2，负调细胞周期；另一方面通过核和线粒体凋亡途径诱导细胞凋亡，从而抑制肿瘤的生长、增殖、成瘤能力。还有一些趋化因子诸如——CXCL10、CCL5、CCL2可以吸引CD8+T、NK 细胞，CD8+T、NK 细胞通过激活肿瘤细胞中caspase-3，可以诱导肿瘤细胞凋亡，发挥抗肿瘤活性，故此类趋化因子高表达有利于患者预后。

四、小结与展望

趋化因子及其受体的复杂网络在肝癌发生和转移过程中发挥着重要的生物学作用，随着肿瘤微环境的研究深入，开拓了宿主与肿瘤间的博弈研究新领域。虽然对肝癌微环境的了解已经有了很大的进展，不同趋化因子的研究很多，但不同研究显示的结果并不一致，这就给精准治疗带来挑战。尽管某些趋化因子-受体轴在肝癌中的作用特别重要，但确切机制仍旧未明，一些相悖的结论也无法解释。除此之外，大多数关于HCC的研究并没有把肝癌的病因做一区分。趋化因子拮抗剂在炎症和自身免疫疾病的动物模型上展示较佳的前景，通过调控肝癌局部趋化因子，再结合免疫治疗方案，有望使肝癌患者获得更多收益。然而在此之前，更全面、深入的研究必不可少。