CXC趋化因子配体14在炎症性疾病中作用的研究进展

周华生,周宇,吴巍芸

广东医科大学附属医院，广东湛江 524001

趋化因子是能诱导细胞发生定向趋化的细胞因子的总称，是一类结构、功能相似，相对分子质量为8～10 kD的小分子蛋白质，在细胞迁移、免疫监视、炎症、肿瘤发生发展中发挥重要作用[1]。趋化因子分子中含有4个保守的半胱氨酸，根据其半胱氨酸的序列位置将其分为CXC、CC、C和CX3C(C为半胱氨酸，X为任意氨基酸)四大类；再根据CXC家族趋化因子结构功能区第一个半胱氨酸前是否有谷氨酸—亮氨酸—精氨酸(Glu-Leu-Arg)，即ELR结构，将CXC趋化因子进一步分为ELR+CXC和ELR-CXC两个亚族[2]。CXC趋化因子配体14(CXCL14)属于ELR-CXC趋化因子中的一员。已有研究表明，CXCL14与乳腺癌、肺癌、口腔鳞状细胞癌、胰腺癌、骨肉瘤等肿瘤性疾病的发生发展密切相关[2]。还有研究发现，CXCL14在自身免疫性疾病、脓毒血症相关的急性肾损伤(AKI)、缺血性脑卒中、急性肝损伤、感染性疾病等多种炎症性疾病的发生发展有重要影响。现对CXCL14在多种炎症性疾病及炎症相关性疾病发生发展中的作用进行综述，以期为多种炎症性疾病的临床防治提供新的靶点和方法。

1 CXCL14的结构及功能

CXCL14最早是在1999年由Hromas等在乳房和肾脏组织中发现，在皮肤、肾脏、胃肠道、脂肪等多种组织中组成性表达。人CXCL14基因(也称为BRAK、BMAC或Mip-2γ)位于5q31.1染色体上，转录表达为具有99个氨基酸残基的前体蛋白，然后再被加工成77个氨基酸的成熟蛋白[3]。CXCL14的主要氨基酸序列高度保守[4]，在哺乳动物和爬行动物中具有高度相似性，成熟的人CXCL14与鼠类CXCL14仅有两个氨基酸不同。CXCL14可由B淋巴细胞、单核细胞、单核巨噬细胞(THP-1)、单核细胞衍生的未成熟的树突状细胞(iDCs)、成纤维细胞、内皮细胞、角质细胞等多种细胞分泌产生，并可聚集、激活THP-1细胞、iDCs、NK细胞等免疫细胞至炎症部位，发挥杀死靶细胞、免疫监视及免疫防御作用[2]。此外，CXCL14还具有调节血管生成、抗菌等作用[2]。

2 CXCL14的表达调控

2.1 CXCL14基因启动子 启动子区的高甲基化导致抑癌基因失活是肿瘤发生发展中常见的表观遗传学调控方式之一。在多种肿瘤(如结直肠癌、胃癌、肝癌和口腔癌)中，CXCL14基因启动子的高甲基化与CXCL14的下调有关[5]。CXCL14基因上游两个GC盒启动子是控制CXCL14转录表达的关键；甲基化分析显示，YCU-H891细胞(咽喉部鳞癌细胞)的CXCL14基因上游的第一个和第二个GC盒的甲基化水平分别为57%和56%，HSC-3细胞(人口腔鳞癌细胞)的CXCL14基因上游的第一个和第二个GC盒的甲基化水平则分别为4%和2%；使用去甲基化剂5氮脱氧胞苷(5-aza-dC)处理YCU-H891细胞和HSC-3细胞后，YCU-H891细胞CXCL14表达明显增加，而HSC-3细胞的CXCL14表达基本不变[6]。提示CXCL14基因启动子的甲基化抑制了CXCL14的表达。除了启动子甲基化影响CXCL14表达，还有研究发现，在脑卒中情况下，脑缺氧诱导因子-1α可通过直接结合CXCL14启动子，使CXCL14表达上调[7]。

2.2 MAPK、JAK/STAT信号通路 Lee等[8]发现，月桂基硫酸钠(SLS)诱导处理后，正常人角质形成细胞的CXCL14表达下调，ERK抑制剂PD98059和JAK3抑制剂WHI-P131分别通过抑制SLS引起的MAPK/ERK及JAK3/STAT6信号通路活化，减少CXCL14的下调，提示CXCL14的表达可能受MAPK/ERK和JAK3/STAT6通路的调节。Ozawa等[9]研究发现，表皮生长因子(EGF)可显著抑制HSC-3细胞CXCL14的表达。Kondo等[6]进一步通过细胞实验证实，应用PD98059或FR180204(ERK抑制剂)处理HSC-3细胞可明显增加细胞中CXCL14 mRNA表达，表明EGF对CXCL14表达的影响是通过调节MAPK/ERK通路实现的。另外，紫外线辐射或无血清培养口腔鳞状细胞癌细胞，可刺激p38MAPK磷酸化，激活p38MAPK信号转导通路，使CXCL14表达增加，从而导致癌细胞活力下降[10]，同样提示CXCL14的表达受MAPK信号通路调节。

2.3 CXCL14及其受体结合反应 趋化因子在细胞中的作用主要通过与相应受体结合完成。一种趋化因子可结合多种趋化因子受体,一种趋化因子受体也能与多种趋化因子相结合[1]。CXCL14作用的受体目前尚未明确[11]，其作用机制亦尚未完全明确。有研究发现，CXCL14可通过调节其他趋化因子受体，如CXC趋化因子配体受体4(CXCR4)发挥作用。CXCR4属于趋化因子CXC亚家族，CXCL12能与CXCR4特异性结合，启动下游信号通路形成CXCL12/CXCR4生物轴，在介导免疫及炎症反应、诱导血管生成、肿瘤侵袭转移等多种病理生理过程中发挥作用[12]。Collins等[12]发现，将CXCL12与CXCL14联合作用于表达CXCR4的细胞系时，对细胞产生的趋化作用大于单纯使用CXCL12所产生的最大趋化作用；CXCL14不能激活CXCR4，但CXCL14可以与CXCR4高亲和力结合，并能诱导细胞表面CXCR4发生重新分布，因此认为CXCL14可能通过对CXCR4的正向变构调节，使CXCL12更容易与CXCR4结合并启动下游信号通路，与CXCL12在炎症中发挥协同作用。但也有报道称CXCL14通过结合CXCR4，竞争性抑制CXCL12/CXCR4生物轴[13]。还有研究认为，CXCR4是CXCL14作用的受体，可以直接结合CXCL14并在细胞中发生相应的作用。Alexander等[14]通过免疫沉淀和共聚焦显微镜验证，发现CXCL14能直接与CXCR4结合，介导血小板迁移及血小板血栓形成的病理生理过程。CXCL14与CXCL12/CXCR4轴的相互作用仍未明确，而且各种说法不一，需要更多研究进行验证。

3 CXCL14在多种炎症性疾病中的作用

3.1 CXCL14在免疫介导的炎症性疾病中的作用 CXCL14在多种免疫介导的炎症性疾病中发挥作用，如类风湿性关节炎(RA)、特发性肺纤维化(IPF)、系统性红斑狼疮(SLE)、溃疡性结肠炎等。RA是一种确切发病机制不明的自身免疫性疾病，主要临床表现为滑膜炎、软骨损伤和对称性关节损伤。RA多发于手足等小关节，也会影响到关节以外的其他系统，甚至导致关节畸形和功能丧失。在胶原诱导性关节炎小鼠模型中，关节中CXCL14表达上调；过表达CXCL14的转基因小鼠与野生型小鼠相比，关节炎更严重，主要表现为周围引流的淋巴结明显增大，活化T细胞的数量增加、血清自身抗体IgG2a水平明显升高[15]，提示CXCL14参与了自身免疫引起的风湿性关节炎炎症并起促炎作用。IPF是一种慢性、进行性、纤维化性间质性肺疾病。IPF病因不明，发病机制亦未完全阐明，目前考虑与免疫炎症损伤有关。Li等[16]发现IPF患者血清CXCL14升高；在脂多糖(LPS)诱导小鼠L929成纤维细胞的IPF模型中发现，用siRNA敲低CXCL14后，细胞增殖抑制，基质金属蛋白酶2(MMP2)和基质金属蛋白酶9(MMP9)水平降低，羟脯氨酸、胶原蛋白Ⅰ/Ⅲ以及结缔组织生长因子(CTGF)等评估细胞外基质含量的指标下降；同时发现蛋白磷酸酶1A(PPM1A)参与了拮抗L929成纤维细胞的纤维化过程，敲低CXCL14可上调PPM1A水平，从而发挥抗纤维化的作用。由上可见，CXCL14在IPF中起促进肺纤维化进展的作用，并可能为IPF靶向治疗提供一个新方向。SLE是一种累及多脏器的自身免疫性炎症性结缔组织病。Wang等[17]报道指出，SLE患者较正常人的外周血单个核细胞(PBMC)中的CXCL14表达明显下调；CXCL14表达水平与SSB抗体、蛋白尿及血小板计数相关，提示PBMC中低表达的CXCL14可能与SLE发生发展相关。Boshagh等[18]在乙酸诱发的Wistar大鼠结肠炎模型中检测发现，CXCL14在肠道炎症组织表达显著下调，但缺少进一步实验证明CXCL14与肠道炎症的关系。

3.2 CXCL14在脓毒症相关的AKI中的作用 脓毒症是感染引起的全身炎症反应综合征。脓毒症和感染性休克是危重患者AKI最常见的原因，约占重症监护病房AKI病例的50%以上[19]。Lv等[20]发现CXCL14在脓毒症相关的AKI中发挥了抑炎作用。盲肠结扎穿孔建立小鼠脓毒症AKI模型，通过转基因过表达CXCL14小鼠与野生型小鼠对比，结果显示CXCL14表达与AKI标志物(包括血肌酐和中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白)呈负相关，CXCL14过表达降低了炎症因子(TNF-α、IL-6和IL-1β)的产生和性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白的表达，并降低了血清肌酐水平，而且抑制M1巨噬细胞极化，增加M2巨噬细胞极化，因此CXCL14过表达通过下调巨噬细胞衍生的细胞因子(TNF-α、IL-6和IL-1β)的产生，降低AKI标志物水平，从而在脓毒症相关的AKI中发挥抗炎作用。

3.3 CXCL14在缺血性脑卒中中的作用 在缺血性脑卒中小鼠模型中，缺氧诱导因子-1α通过直接结合CXCL14基因启动子，使缺血缺氧的脑组织中CXCL14表达上调；CXCL14上调促进了iDCs及调节性T细胞向缺血组织的黏附和迁移，从而发挥神经保护作用，减少脑缺血面积，这提示CXCL14参与了中风诱发的炎症反应并发挥抗炎作用[9]。

3.4 CXCL14在急性肝损伤中的作用 Li等[21]发现，CXCL14参与急性肝损伤的病理生理过程并在其中扮演促炎角色。在四氯化碳(CCl4)诱导的小鼠急性肝损伤模型中，过表达CXCL14加重CCl4诱导的肝损伤，表现为肝细胞嗜酸性改变和坏死增加，肝细胞脂肪沉积增多，肝细胞增殖受到抑制；相反，使用抗体中和内源性CXCL14可减轻CCl4诱导肝损伤，主要表现为肝坏死面积明显减少，肝脂肪沉积明显减少，血清丙二醛测定提示脂质过氧化程度明显降低，小鼠存活率提高；同时发现在CCl4小鼠模型中，最早在注射CCl4后6 h可观察到CXCL14表达上调，且CXCL14上调的程度与CCl4呈剂量依赖性。CXCL14也与人体的急性肝损伤相关。Chalin等[22]检测了健康捐献者(n=36)和自身免疫性肝病、中毒性肝病、急性病毒性肝炎、血管相关性等多种病因引起的急性肝损伤患者(n=163)血清CXCL14水平，发现CXCL14在急性病毒感染和血管相关性病因引起的急性肝损伤患者中明显上调。

3.5 CXCL14在感染性疾病炎症过程中的作用 抗菌肽是一类具有广谱抗菌性的宿主防御多肽，具有广谱抗菌、抗病毒、抗真菌等活性。Maerki等[23]通过体外抗菌实验证实，CXCL14为广谱抗菌肽，并发现CXCL14对革兰阳性菌、革兰阴性菌及白色念珠菌均具有抗菌活性。其发挥抗菌作用的机制可能是CXCL14富含正电荷，可通过与正负电荷之间的静电引力结合到带负电荷的细菌细胞上；其C末端的α螺旋凭借疏水作用与磷脂结合，插入细胞质膜，使细菌细胞膜结构破坏[24]。慢性牙周炎是一种慢性感染性疾病，牙龈卟啉单胞菌在慢性牙周炎的发生发展起到关键作用。Aw等[25]发现牙龈卟啉单胞菌能刺激CXCL14表达上调，可能有助于促进口腔微生态失调和慢性牙周炎的发展。除此之外，目前研究发现，CXCL14对肺部感染的肺炎链球菌、铜绿假单胞菌[26]、皮肤感染的革兰阳性菌、革兰阴性肠杆菌以及白色念珠菌[23]均具有较强的抗菌作用。

3.6 CXCL14在炎症转化演进为肿瘤中的作用 炎症是机体对组织损伤的一种生理性保护过程，近年研究显示，它在肿瘤的发生、发展及演进中起重要作用。许多慢性炎症会显著增加罹患某些类型癌症的风险；约20%的癌症是由慢性炎症或炎症状态引起的[27]。原发性肝癌(HCC)是常见的恶性肿瘤，严重威胁人民群众的生命和健康。在我国由乙型肝炎病毒(HBV)和丙型肝炎病毒(HCV)感染导致的肝癌占所有肝癌病例的90%[28]。在日本人群中，Kato等[29]发现CXCL14内含子基因rs2237062多态性与慢性丙型肝炎患者进展为HCC的易感性相关。rs2237062有3种基因型，分别为CC、GC和GG。Gu等[30]发现，在中国人群中，分层分析显示晚期(TNM Ⅱ～Ⅳ期)HBV相关性肝癌患者C等位基因频率明显高于早期(TNM Ⅰ期)患者，C/C和C/G基因型患者对晚期肝癌的易感性高于G/G基因型患者，提示rs2237062基因多态性可能与HBV相关性肝癌的发生发展有关。rs2237062多态性除了与肝癌的发生发展有关外，还与HBV感染相关。有研究[31]表明，CC基因型在中重度慢性HBV感染病例中较其他基因型更常见，也与血清胆红素的升高有关。HCC组织中的CXCL14表达下调；过表达CXCL14可抑制肝癌细胞增殖和侵袭，诱导凋亡；稳定转染过表达CXCL14的HCC细胞在裸鼠皮下成瘤的瘤体体积及重量较对照组均减小，提示CXCL14在HCC中发挥抑癌作用；进一步研究和分析发现，CXCL14通过细胞凋亡途径诱导肿瘤细胞凋亡，通过下调细胞周期蛋白和细胞周期蛋白依赖性激酶来调节细胞周期，从而抑制肿瘤细胞增殖。Lin等[31]通过对轻度慢性HBV感染者、中重度慢性HBV感染者以及无HBV患者的CXCL14检测发现，无HBV患者CXCL14表达最高，轻度慢性HBV感染者次之，中重度慢性HBV感染者最低。提示CXCL14表达可能随着慢性乙型病毒性肝炎的进展出现逐渐降低。CXCL14与HBV及HCV相关性肝炎及肝癌的发生发展存在密切关系，但目前相关研究仍较少，需要更多实验探讨CXCL14在慢性乙型病毒性肝炎及慢性丙型病毒性肝炎转化演进为肝细胞癌中的机制。

综上所述，CXCL14与多种炎症性及炎症相关性疾病的发生、发展密切相关，在不同的疾病中发挥不同的作用。目前对于CXCL14在炎症疾病中的作用机制尚未完全清楚。因此，有必要对其进行更深入的研究，这不仅有利于在基因分子水平上深化CXCL14在各种炎症性疾病及炎症相关性疾病作用及其机制中的认识，更有利于推进CXCL14在这些疾病治疗中的应用。