CXCL9、CXCL10 及CXCL11 在乳腺癌中的作用

白钰明

(内蒙古医科大学,内蒙古 呼和浩特 010000 )

0 引言

乳腺癌（breast cancer，BC）是目前世界上最常见的恶性肿瘤，是一种具有不同形态，表型和分子特征的肿瘤[1]。其预后在很大程度上取决于传统的临床病理参数和基因表达谱，包括TNM(原发肿瘤，区域淋巴结，转移)分期，肿瘤分级，淋巴结状态，激素受体状态和人表皮生长因子受体(HER)-2 的表达。趋化因子是一类与癌细胞增殖、迁移和转移相关的重要调节性因子[2]。近年来，越来越多的研究表明，趋化因子可能在乳腺癌细胞进出肿瘤微环境、调节肿瘤行为以及影响肿瘤预后等方面起着至关重要的作用。现就CXCL9、CXCL10及CXCL11 在乳腺癌中的研究进展作一综述。

1 趋化因子

趋化因子是分子量( Mr) 8 ～ 10 的小分子多肽，其氨基酸组成包含特异的半胱氨基酸残基(Cys)，可特异性激活和募集白细胞[3]。根据趋化因子配体氨基端（N 端）高度保守的半胱氨酸残基的数目和位置以及是否存在中间氨基酸，分为四个主要亚家族（CC，CXC，CX3C 和C）。CC，CXC 和CX3C 类趋化因子在前两个半胱氨酸残基之间分别具有零个，一个和三个非保守氨基酸残基，而C 类趋化因子的氨基端仅有一个半胱氨酸残基[4]。CXCL9，CXCL10 及CXCL11 属于CXC 类趋化因子，它们调节着免疫细胞的迁移，分化和激活，从旁分泌轴途径介导肿瘤的抑制作用。趋化因子被G 蛋白偶联的七个跨膜结构域受体（GPCR）所识别，这些受体根据其趋化因子配体的来源进行分类并命名为CCR，CXCR，CX3CR 和XCR。越来越多的证据表明，CXCR 类受体及其配体会影响某些与癌症相关的过程，包括肿瘤细胞的活化，增殖，侵袭和迁移。研究表明[5]，CXCL9，CXCL10,CXCL11 的高表达可能对乳腺癌的预后有着不同的效应，研究它们的作用机制可为乳腺癌的治疗提供新策略。

2 CXCL9、CXCL10、CXXL11 及 其 受 体CXCR3

CXCL9,又称γ-干扰素(MIG)诱导的单因子，位于人类4号染色体上，由IFN-γ 诱导产生[6]。在肿瘤微环境中，CXCL9可以由树突状细胞和巨噬细胞高度诱导产生[7]。CXCL9 是一种趋化因子，它通过在炎症环境中招募白细胞来调节宿主对炎症的反应。趋化因子在机体免疫反应中起着重要作用。研究表明，CXCL9 的缺失影响着白细胞迁移和淋巴细胞浸润[8]。CXCL9 具有与多种受体相互作用的能力，在炎症反应中起着一定的生物学作用。此外，炎症与肿瘤的发生发展密切相关[9-10]。CXCL9 的转录调控是一个涉及多个转录因子的多步骤过程，其中信号转导和转录激活因子(STAT1)和核因子κB(NF-κB)是两个最具特征性的成员。阻断JAK/STAT-1通路可以降低干扰素-γ 诱导的CXCL9 的表达[11]。此外，牙龈卟啉单胞菌可通过降低STAT1-IRF-1(IRF-1，干扰素调节因子) 转录激活通路各组分的水平，从而抑制CXCL9 的表达，从而导致免疫功能下降。STAT1 和NF-κB 可以协同调节CXCL9 的表达，这种转录协同作用可能通过STAT1 和NF-κB 的相互作用，导致RNA 聚合酶II 复合物对启动子的募集增强。CXCL9 还与人肝纤维化和小鼠抗纤维化相关[12]。Fos 相关抗原1(Fra-1)通过直接结合启动子抑制CXCL9 在肝细胞中的表达，并在一定程度上影响纤维化反应。

CXCL10 又称为 IP-10，即 IFN-γ 诱导的蛋白10(IFNγ-inducible protein 10) ，是淋巴细胞或造血细胞的高效趋化剂，由IFN-γ 诱导产生，属于CXC 类趋化因子。CXCL10 可指导Th1 细胞的谱系发育成为高效的效应T 细胞。研究表明，CXCL10 在抑制癌症发生发展中发挥了重要的作用。除了其在诱导效应Th1 细胞中的作用外，CXCL10 还可能与CXCR3+ CD8+T 细胞在肿瘤部位的募集有关[13]，此外这些细胞还可以诱导其产生颗粒酶B，从而增强了它们的抵抗肿瘤的能力。Jin WJ 等[14]发现，高表达的CXCL10 可能通过细胞自主调节CXCR3 来维持肿瘤的进展。在IFN-γ 的影响下，宿主免疫反应通过多种细胞类型（包括Th1 淋巴细胞，内皮细胞，成纤维细胞和角质形成细胞）来诱导CXCL10 分泌而形成放大反馈环。此外，Antonelli A 等[15]发现癌细胞以细胞与细胞接触的方式增加巨噬细胞产生CXCL10 的能力，并且缺乏CXCL10 的宿主会抑制溶骨性骨转移。因此，这些发现共同表明CXCL10 的自分泌和旁分泌可以促进细胞的运动并通过激活癌细胞中的CXCR3 来实现癌细胞的溶骨性骨转移。CXCL11，也称为干扰素诱导性T 细胞α 趋化因子（I-TAC）或 干 扰 素-γ 诱 导 性 蛋 白9（IP-9），由IFN-γ、IFN-β 以 及IFN-α 诱导，其中IFN-α 诱导作用较弱[16]。CXCL11 通过选择性地将活化的T 细胞招募到炎症部位来参与炎症反应。此外，研究还表明，CXCL11 与肿瘤的进展和预后有关[17]。

CXCR3 是一种G 蛋白藕联受体，与CXCL9、CXCL10、CXCL11、CXCL4 等CXC 类趋化因子相结合。CXCR3 在T 细胞、NK 细胞、B 细胞亚群、上皮细胞、内皮细胞、成纤维细胞等细胞上高表达。越来越多的证据表明，CXCR3 的异常表达在免疫反应、炎症、肿瘤发生以及血管生成中有重要的作用[18]。CXCR3 在人类中存在三种剪接变异体，包括CXCR3-A、CXCR3-B 和CXCR3-ALT，其 中 只 有CXCR3-ALT 能 与CXCL11 结 合。CXCR3-A 和CXCR3-B 是 主 要 的 变 异 体，但它们在生理功能中的作用犹如一把双刃剑。一般来说，CXCR3-A 促进细胞增殖、趋化和转移，而CXCR3-B 则抑制细胞生长、血管生成、迁移并且促进细胞凋亡。CXCR3 还调控多种信号通路，如MAPK、PI3K 等。近年来，CXCR3 及其配体在肿瘤微环境中的不同功能已成为人们关注的焦点。尽管CXCR3 高表达于外周炎症组织中活化的效应T 细胞上，但抑制CXCR3 通路治疗人类疾病至今仍未成功。CXCR3 及其配体通过调节血管生成、招募活化的免疫细胞以及通过促进或抑制肿瘤进展影响肿瘤细胞来影响肿瘤微环境[19]。除了诱导趋化迁移外，CXCR3 配体还能引起CD4 和CD8T 细胞的扩展，从而诱导Th1 极化并诱导炎症。CXCR3 配体的功能是吸引T 细胞，共同刺激T 细胞的增殖、分化和活化，提示这些配体在启动T 细胞反应中起重要作用。CXCR3 诱导的反应对外周炎症和肿瘤微环境有一定的治疗意义。因此，CXCR3 配体可以吸引效应淋巴细胞进入肿瘤部位，可以作为许多癌症模型的治疗剂。

3 乳腺癌

乳腺癌是一个全球性的公共卫生问题。它是女性最常见的恶性肿瘤，也是女性人群中最常见的死亡因素。乳腺癌是近二十年来研究最广泛的恶性肿瘤之一，在外科学和肿瘤学的角度，新的治疗方案不断扩展，因此乳腺癌具有较大的康复潜力[20]。但在2018 年，乳腺癌女性新发病例近210 万，并且约62.7 万的女性死于这种类型的癌症[21]。这一预后表明，一些类型的乳腺癌仍然是无法治愈的疾病，导致女性的高死亡率。乳腺癌的这种侵袭性可能是由于已知的乳腺癌的异质性所引起的[22]。确定癌症异质性的方法之一就是识别不同的细胞表型、细胞密度或它们在肿瘤中的定位。乳腺癌由病理学家根据雌激素受体（estrogen receptor，ER）、孕激素受体（progesterone receptor，PR）和人表皮生长因子受体2（human epidermal growth factor receptor 2，HER2）的表达状态进行分类。此外，通过基因表达谱和免疫组化鉴定的几种乳腺癌分子亚型包括：腔管 A 型 ，ER 和/或 PR 阳性，Her2 阴性且 Ki-67＜14%；腔管 B1 型，ER 和/或 PR 阳性，Her2 阴性且 Ki-67 ≥14%；腔管 B2 型，ER 和/或 PR 阳性，Her2 阳性；Her2 过表达型，ER 阴性且 PR 阴性，Her2 阳性；三阴性，ER 阴性、PR 阴性且 Her2 阴性[23]。在乳腺癌中，上皮性癌细胞和肿瘤微环境中的细胞都产生趋化因子，具有促进肿瘤增殖或抗恶性肿瘤的潜能；它们之间的相互作用在肿瘤的发生发展和转移中起着关键作用[24]。

4 CXCL9、CXCL10 及CXCL11 与乳腺癌

在人类乳腺癌中，我们已经证明CXCL9mRNA 的高表达与浸润淋巴细胞数量的增加对化疗更加敏感有关[25,26]。此外，在小鼠模型中，用CXCL9 转染小鼠乳腺癌细胞会增加趋化T 细胞的募集，抑制肿瘤的生长，防止肺转移形成，延长生存期[27]。Narita D 等研究发现，与健康对照组相比，CXCL9在三阴性乳腺癌患者血浆中的表达上调[28]。CXCL9 的过表达已被证明对肿瘤的生长和转移有明显的抑制作用，这是因为宿主T 细胞和NK 细胞浸润肿瘤所介导的抑制作用[29]。Razis E 等研究发现，CXCL9 可作为三阴性乳腺癌预后良好的生物标志物[5]。

CXCL10 被认为是直接影响乳腺癌发生、发展的重要细胞因子之一。在乳腺癌组织中，CXCL10 可与CXCR3B 受体结合来抑制乳腺癌细胞的增殖[30],还可以趋化表达具有CXCR3A 活性的淋巴细胞杀伤肿瘤细胞。另一方面，CXCL10与乳腺细胞CXCR3A 受体结合，在乳腺癌的肿瘤微环境中，间质细胞通过自分泌CXCL10，作用于肿瘤细胞本身，促进肿瘤的增殖[31]。CXCL10/CXCR3 信号通路在乳腺癌的发生发展中起着重要作用，Jin WJ 等[14]研究表明乳腺癌4T1 细胞中的CXCL10/CXCR3 轴通过激活典型的NF-κB 信号通路形成正反馈环，从而刺激4T1 细胞的运动和溶骨性骨转移。Tian Chuan 等[32]发现CXCL10 的过表达是三阴性乳腺癌无复发生存的有利预后因素。Jafarzadeh A 等[33]研究显示乳腺癌患者血清中的CXCL10 表达水平较高。CXCL10 水平也随着肿瘤分期的进展而升高，表明趋化因子可能参与了肿瘤的发生发展，CXCL10 水平与ER、PR 的表达呈负相关。这些结果表明，有必要探讨CXCL10 在乳腺癌中的临床治疗价值，因为它们可能是乳腺癌治疗的潜在靶点。

Narita D 等发现CXCL11/I-TAC 在三阴性乳腺癌中表达上调，并且在ER 阴性的乳腺癌中表达也上调[28]。此外，CXCL11 在过表达时可发挥抗肿瘤作用，并提示良好的预后。CXCR3 对肿瘤的生长和转移有重要作用[34]。CXCR3 存在CXCR3-A、CXCR3-B、CXCR-alt 三 种 亚 型。CXCR3-A和CXCR3-B 是主要的亚型，在乳腺癌中有不同的作用；通过CXCR3-A 信号转导能够促进肿瘤的生长，然而CXCR3B 却能抑制癌细胞的增殖[35]。因此，CXCR3 具有多方面的作用：一方面，它介导肿瘤浸润淋巴细胞进入癌症微环境，通过抑制肿瘤的发展和转移而产生良好的临床结果；另一方面，高表达的CXCR3 可促进肿瘤细胞增殖、迁移和侵袭，导致了病人的低存活率[36]。但总体来说，根据GUO 等发现[37]CXCR3 是乳腺癌患者的一个有利预测因素。Bronger H 等研究发现[38]，组织蛋白酶B（Cathepsin B，CTSB）是由人乳腺癌细胞中的CXCR3 配体诱导的，这一潜在机制导致了CXCR3 在乳腺癌细胞中对预后的负面影响。此研究结果提示，乳腺癌细胞可能通过降解CXCR3 趋化因子配体来增强其侵袭力，减少免疫浸润，从而利用CXCR3 的趋化因子配体来增强其侵袭能力。

5 小结

趋化因子在控制恶性肿瘤的生长和转移中发挥着不同的作用。某些趋化因子可增强非特异性或特异性宿主对肿瘤种植的免疫力，而另一些趋化因子则可促进肿瘤生长、转移或肿瘤组织中新生血管的形成。CXCL9、CXCL10 及CXCL11 可与其受体CXCR3 结合来影响乳腺癌细胞的增殖，浸润和转移。CXCL9 的高表达提示乳腺癌患者良好的预后；CXCL10则因结合受体的不同而发挥不同作用，与CXCR3A 结合可以促进乳腺癌细胞的生长，与CXCR3B 结合则可抑制乳腺癌细胞的增殖；高表达的CXCL11 也可发挥抗肿瘤作用。因此，CXCL9、CXCL10 及CXCL11 的表达与乳腺癌的预后有密切的联系，对CXCL9、CXCL10 及CXCL11 在炎症反应及肿瘤中的作用进行研究可能为早期乳腺癌的诊断及治疗提供线索。