CXCL12在骨肉瘤侵襲轉(zhuǎn)移中的研究進展

鄭俊濠 王艷華,3

(1.國家中醫(yī)藥管理局中藥藥理(腫瘤)科研三級實驗室，湖北 宜昌 443002；2.腫瘤微環(huán)境與免疫治療湖北省重點實驗室，湖北 宜昌 443002；3.三峽大學 醫(yī)學院 形態(tài)學系，湖北 宜昌 443002)

骨肉瘤一種是較常見的惡性骨腫瘤，其主要發(fā)病人群是兒童與青少年，病灶多發(fā)于肱骨遠端和脛骨近端，少見于中軸骨和盆骨，且易向其他器官彌漫侵襲，具有高度轉(zhuǎn)移性，極易血行轉(zhuǎn)移至肺和腦[1-2]。目前對于骨肉瘤的發(fā)病原因和致病機制尚未完全闡明，骨肉瘤細胞內(nèi)的染色體多發(fā)生突變，但因其突變方式及突變部位多不固定，尚未發(fā)現(xiàn)特定規(guī)律。因骨肉瘤前期無明顯病狀，骨肉瘤患者難以及時發(fā)現(xiàn)并就診，大約10%～20%的骨肉瘤患者在其首次就診時就已發(fā)生了肺轉(zhuǎn)移，嚴重降低了骨肉瘤患者的生存率。雖然骨肉瘤的治療技術取得了一定的突破，但在采用化療與手術切除聯(lián)合治療后的5年存活率仍不到50%，且其中還有10%的患者出現(xiàn)了復發(fā)，加上手術所造成的難以痊愈的骨缺損，嚴重影響了患者的生存質(zhì)量[3-4]。因此，骨肉瘤細胞的生長、轉(zhuǎn)移機制以及受損骨修復機制的研究已成為當前研究熱點，這對骨肉瘤患者的治療與骨再生修復具有重要意義。

趨化因子是指一類由8～12 KDa肽組成的蛋白質(zhì)，它們可以引起細胞的活化、分化與遷移，還能通過影響細胞骨架重排、細胞的定向運動和細胞粘連等過程，影響細胞的增殖分化。趨化因子-12(chemokines-12，CXCL12)又名基質(zhì)細胞衍生因子-1(stromal-derived factor-1，SDF-1)，是一種可由多種細胞分泌的小分子蛋白，主要以兩種形式存在，即SDF-1a/CXCL12a與SDF-1β/CXCL12b。腦、胸腺、肝臟、脾臟、骨髓等組織均可分泌CXCL12。它通常與趨化因子受體-4(chemokine receptor-4，CXCR4)結合并發(fā)揮功能。近年來研究發(fā)現(xiàn)，除CXCR4外，CXCL12還可與CXCR7結合發(fā)揮功能，并且受體CXCR7的親和力高于CXCR4[5]。CXCL12-CXCR4軸除了能夠調(diào)控細胞的生長、增殖、存活、遷移等，在腫瘤的轉(zhuǎn)移和侵襲、淋巴細胞的歸巢等方面也有重要作用。

骨肉瘤的侵襲轉(zhuǎn)移機理較為復雜，如何更好的了解骨肉瘤相關的生物學行為以及生長轉(zhuǎn)移機制，對開發(fā)有效的骨肉瘤治療方法至關重要。CXCR4-CXCL12軸與CXCR7-CXCL12軸在骨肉瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移中有著關鍵作用，是近年研究治療骨肉瘤的熱點[6]。本文就CXCL12對骨肉瘤侵襲和轉(zhuǎn)移的研究進展做一綜述，以期為骨肉瘤的治療提供科學思路。

1 CXCL12對骨肉瘤轉(zhuǎn)移的作用

骨肉瘤的轉(zhuǎn)移主要是經(jīng)血管進行，多轉(zhuǎn)移至肺，較少向其他器官如骨骼、肝、腸轉(zhuǎn)移。腫瘤的轉(zhuǎn)移是一個復雜的過程，轉(zhuǎn)移初期，腫瘤細胞首先在局部組織遷移運動，并有效侵襲進入血管或淋巴管，隨血液或淋巴液運行，最后到達靶器官形成轉(zhuǎn)移病灶。腫瘤細胞轉(zhuǎn)移需要具備2個條件：①在循環(huán)中存活；②在靶器官微環(huán)境中定植生存。腫瘤細胞從原發(fā)病灶向次發(fā)病灶的轉(zhuǎn)移受趨化因子的引導。在腫瘤轉(zhuǎn)移時，特定的趨化因子與腫瘤轉(zhuǎn)移時表達的趨化因子受體相結合發(fā)揮其功能，對腫瘤細胞向次發(fā)病灶的轉(zhuǎn)移起引導作用。

CXCL12在腫瘤轉(zhuǎn)移擴散中具有重要作用[7-8]。而且轉(zhuǎn)移性骨肉瘤細胞高表達CXCL12與CXCR4，這種特定的CXCL12表達可能與骨肉瘤細胞向骨髓微環(huán)境的侵襲或向次生器官的轉(zhuǎn)移有關[9]。CXCL12濃度可對表達CXCR4或CXCR7的腫瘤細胞遷移造成影響，腫瘤細胞從低濃度CXCL12向著高濃度CXCL12方向遷移，腫瘤細胞的遷移終末常為高表達CXCL12的器官。CXCL12在骨、淋巴結、肺均高表達，因此骨肉瘤轉(zhuǎn)移至以上器官的可能性更高[10]。由于骨髓微環(huán)境中的成骨細胞高表達CXCL12，當骨肉瘤細胞向遠端轉(zhuǎn)移時，首先利用DNMT1介導的甲基化調(diào)控使成骨細胞低表達CXCL12，以獲得較大的轉(zhuǎn)移推動力[11]。因此有的生理學家認為，在骨中高表達CXCL12能降低骨肉瘤細胞的轉(zhuǎn)移潛能，抑制骨肉瘤細胞向遠端轉(zhuǎn)移[12]。由于CXCL12-CXCR4軸與CXCL12-CXCR7軸在腫瘤發(fā)生和進展中具有多向性，可能是一個骨肉瘤重要的潛在治療靶點。CXCL12與CXCR4或CXCR7結合后介導腫瘤的轉(zhuǎn)移。在起源于骨髓的腫瘤中，CXCL12-CXCR4軸的相互作用有利于腫瘤細胞的全身性擴散，破壞這一作用有可能抑制腫瘤細胞的全身擴散。Berghuis等[13]研究發(fā)現(xiàn)，使用小肽拮抗劑CTCE-9908破壞CXCL12-CXCR4軸的相互作用，能明顯抑制骨肉瘤細胞的轉(zhuǎn)移潛能。有研究用AMD3100(CXCR4的抑制劑)破壞CXCL12與CXCR4的相互結合，阻斷下游JNK和AKt信號通路，能抑制骨肉瘤細胞肺轉(zhuǎn)移[14]。因此，CXCR4的拮抗劑可應用于多種實體腫瘤的轉(zhuǎn)移治療[15]。Liao等[16]研究證實，CXCR4的拮抗劑能有效抑制小鼠骨肉瘤細胞肺轉(zhuǎn)移。上述研究表明，CXCL12-CXCR4軸對骨肉瘤細胞的轉(zhuǎn)移有著促進作用，抑制CXCL12與CXCR4的相互作用能抑制腫瘤細胞的轉(zhuǎn)移。有研究發(fā)現(xiàn)，當CXCR4被抑制時，CXCL12將與CXCR7結合，CXCL12-CXCR7軸可繼續(xù)維持骨肉瘤細胞的轉(zhuǎn)移擴散；但在抑制CXCR4表達的同時，抑制CXCR7的表達，可以抑制骨肉瘤細胞的轉(zhuǎn)移[17]。CXCR4與CXCR7的雙重抑制對骨肉瘤細胞增殖具有顯著的抑制效應，這些研究結果可為骨肉瘤的轉(zhuǎn)移干預及其術后治療提供新的策略。

2 CXCL12對骨肉瘤細胞增殖與侵襲的影響

研究骨肉瘤細胞增殖及侵襲微環(huán)境，對骨肉瘤治療及藥物研發(fā)具有重要意義[14]。腫瘤細胞的生長和侵襲受CXCL12的調(diào)控。遷移/增殖二分法認為：腫瘤細胞高速增殖需要在靜止條件下進行，高轉(zhuǎn)移腫瘤細胞增殖率較低[18]。由此推斷，CXCL12在腫瘤細胞增殖和侵襲時發(fā)揮相反的作用。Neklyudova等[12]在人類骨肉瘤143-B細胞模型中發(fā)現(xiàn)，CXCL12的過量表達，能促進腫瘤細胞的轉(zhuǎn)移，但不影響其生長；而穩(wěn)定表達P2G和CXCL12-KDEL可維持低濃度的CXCL12環(huán)境，進而抑制骨肉瘤肺轉(zhuǎn)移。但是高濃度的CXCL12可激活下游PI3K-AKt和MAPK-ERK信號，進而調(diào)節(jié)HER2的表達，最終促進骨肉瘤細胞的增殖[19-20]。在侵襲方面，CXCL12-CXCR4軸激活后將增加骨肉瘤細胞的遷移，并引導骨肉瘤細胞向骨髓微環(huán)境入侵；當抑制CXCR4與CXCL12的相互作用時效應反之[21]。當抑制CXCR4表達后，骨髓微環(huán)境中成骨細胞CXCR7的表達增加，CXCL12可激活CXCR7信號(CXL12-CXCR7軸)，進而促進骨肉瘤細胞向骨髓微環(huán)境侵襲[17]。此外，Zhang等[22]的研究結果亦證實，下調(diào)CXCR7的表達，可通過抑制PI3K-Akt通路拮抗骨肉瘤細胞的增殖和侵襲。因此，若能雙重抑制CXCR4和CXCR7的作用，將能有效遏制骨肉瘤細胞向骨髓微環(huán)境的侵襲轉(zhuǎn)移。針對以上靶點分子開展的相關研究將為骨肉瘤的術后治療提供一線希望。

3 CXCL12對骨肉瘤預后的影響

導致骨肉瘤患者死亡的主要原因是其不良預后。隨著骨肉瘤治療技術的快速發(fā)展，骨肉瘤患者治療后的5年存活率已提高到65%左右，但大部分患者仍死于肺轉(zhuǎn)移[3]。有研究認為CXCL12與骨肉瘤的不良預后呈正相關[23-24]。Kim等[25]研究發(fā)現(xiàn)，CXCR4在67%的骨肉瘤中表達，不表達CXCR4的腫瘤樣本存活率為90%，而表達CXCR4的腫瘤樣本存活率只有10%。Pollino等[8]研究發(fā)現(xiàn)，高表達CXCR4受體的患者復發(fā)風險更高。相比于骨肉瘤患者，不表達CXCR4人群的2年生存率高2.43倍[26]。同樣，相比于尤文氏肉瘤患者，不表達與低表達CXCR4人群的5年生存率高1.2倍[27]。由此推測，CXCR4和CXCR7與骨肉瘤的不良預后呈正相關，而CXCL12通過與CXCR4靶向結合發(fā)揮作用，因此CXCL12可能也與骨肉瘤的不良預后呈正相關。但是也有學者提出不同意見。Baumhoer等[28]統(tǒng)計了骨肉瘤患者的10生存率，發(fā)現(xiàn)表達CXCR4的患者與不表達CXCR4的患者10年生存率分別為68%與57%；表達CXCR7的患者與不表達CXCR7的患者10年生存率為57%與61%。綜上所述，趨化因子CXCL12對骨肉瘤預后的影響還需要更多的研究來進一步驗證，相信有關骨肉瘤研究的大數(shù)據(jù)挖掘必將為骨肉瘤患者的預后帶來福音。

4 結語與展望

綜上所述，CXCL12過表達可促進骨肉瘤細胞的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移進程。但就其對骨肉瘤患者預后的遠期評估，尚需大樣本大數(shù)據(jù)的支持。現(xiàn)有數(shù)據(jù)僅表明CXCL12與CXCR4或CXCR7的結合，可促進骨肉瘤的侵襲轉(zhuǎn)移，而其具體機制尚不明確。針對骨肉瘤易于復發(fā)轉(zhuǎn)移的臨床特征，若能圍繞CXCL12分子研發(fā)出有效抑制CXCL12-CXCR4軸與CXCL12-CXCR7軸的藥物，將為骨肉瘤的臨床治療和預后評估提供新的思路。因此，深入研究CXCL12及其相關受體的功能，深化對骨肉瘤轉(zhuǎn)移微環(huán)境的認識，是當前骨肉瘤研究者努力的方向。