杨 丹综述，褚晓源审校

0 引 言

结直肠癌(colorectal carcinoma，CRC)是最常见的消化系统恶性肿瘤之一，其发病率、死亡率在全球男、女性中均居于第3位［1］。在我国，其发病率呈逐年升高趋势，预计新发病例仍将逐年增加，其死亡率已上升至癌症相关死亡原因的第五位［2－3］。不可控制的侵袭和转移是其死亡的主要原因。

CRC的侵袭和转移是一个多因素作用、涉及多个信号通路改变、具有器官选择性的、非随机的、多阶段的复杂演进过程，其分子机制仍未完全阐明，可能与多种机制相关［4］。“信号/归巢”假说提出，高表达特定趋化因子受体(chemokine receptor，CKR)的肿瘤细胞可在其配体的趋化牵引下，转移至产生相应配体的靶器官，后者为肿瘤细胞的生长和增殖提供适宜的“土壤”，从而形成转移灶［5－6］。最近的研究表明，肿瘤组织中复杂的趋化因子配体/受体网络在CRC的发生、发展中发挥着重要作用，影响着肿瘤细胞的浸润、生长、凋亡、黏附、转移及肿瘤相关血管生成等过程。其中，CXCL12及其受体CXCR4/CXCR7与结直肠癌的侵袭转移密切相关。本文就CXCL12-CXCR4/CXCR7趋化轴在结直肠癌转移中的作用作一综述。

1 趋化因子CXCL12及其受体

1.1 CXCL12 CXCL12，又称为基质细胞衍生因子-1(stromal-derived factor-1，SDF-1)或前B细胞刺激因子(pre-B-cell growth stimulating factor，PBSF)，属于趋化因子CXC亚家族，是由人类10号染色体上的基因编码的、68个氨基酸构成的小分子细胞因子［7］。它广泛地表达在多种组织上，如骨髓、淋巴结、肺、脑、肝、心脏、肾等［8］。这些组织器官上的血管内皮细胞、间质成纤维细胞和成骨细胞均可持续性分泌CXCL12，而非由炎症等因素诱导表达。

1.2 CXCR4 CXCR4最初被命名为LESTER或fusin，作为嗜 T细胞的 HIV-1和 HIV-2病毒进入CD4+细胞的重要辅助受体被识别。CXCR4是一个由352个氨基酸构成的、高度保守的7次跨膜G蛋白偶联受体(G Protein-Coupled Receptor，GPCR)，其编码基因位于人类染色体2q21上。CXCR4广泛地表达在多种组织上，包括免疫系统和神经系统，而在许多正常的组织上不表达或低表达。一直以来，学者都认为CXCR4是CXCL12的唯一受体，可介导静息白细胞、造血祖细胞及肿瘤细胞在众多病理生理过程中对CXCL12的反应。目前已证实CXCR4在多种肿瘤细胞中存在着过表达现象，如胰腺癌［9］、卵巢癌［10］、膀胱癌［11］和恶性黑色素瘤［12］等。

1.3 CXCR7 CXCR7最初是从犬的甲状腺cDNA库中克隆而来的，被命名为RDC1(Receptor Dog cDNA 1)，也被称为趋化因子孤儿受体(chemokine orphan receptor 1，CMKOR1)。系统研究与染色体定位实验显示，RDC1的结构与CXC趋化因子受体(CXCR)亚家族的结构相似，其编码基因与CXCR受体一样均位于人染色体2q37上，在氨基酸序列上与CXCR4有31%的同源性，并与CXCL12具有很高的亲和性，两者结合后可产生信号转导级联反应［13－14］。故 RDC1 被重命名为 CXCR7，确认为CXCL12的第二受体。CXCR7可表达于激活的血管内皮细胞、胚肝细胞、T细胞、B细胞、树突状细胞、脑源性神经元细胞以及多种肿瘤细胞［15］。

2 CXCL12-CXCR4趋化轴及其在结直肠癌中的作用

研究已证实趋化因子配体/受体对在肿瘤的进展和器官的特异性转移中发挥着重要作用，其中研究较多、较成熟的是 CXCL12/CXCR4。Müller等［5］通过对乳腺癌患者的研究首次报道，CXCR4在人类乳腺癌细胞、恶性乳腺癌组织及其转移灶中高表达，而其相应的配体CXCL12在肝脏、肺、淋巴结等乳腺癌最常见的转移灶亦呈高表达。由此推测，高表达CXCR4的乳腺癌细胞在CXCL12的趋化作用下可转移至某些特定的器官，从而形成转移灶，促进乳腺癌的发展。研究表明，CXCL12-CXCR4轴在肿瘤的侵袭和转移中发挥着重要的作用。它可通过激活细胞内Gi通道，形成信号转导级联反应，引发GTP水解和钙动员，介导肌动蛋白和伪足的形成，诱导肿瘤细胞的趋化和侵袭反应。还可通过促细胞增殖、抗凋亡、增强与内皮细胞的黏附及促肿瘤相关血管生成，从而促进肿瘤的进展［16］。

CXCR4在结肠癌中的表达水平明显高于正常组织，并随着肿瘤的进展从早期(0－Ⅱ期)到晚期(Ⅲ－Ⅳ期)逐步增高［17］。多项研究表明，CXCR4与CRC的肝转移、淋巴结转移密切相关［15］。此外，Teppei等［18］还发现，CXCR4阳性的 CRC患者预后较差。他们对49例CRC原发肿瘤(Ⅰ/Ⅱ期23例，Ⅲ/Ⅳ期26例)的原发灶、23例淋巴结转移及20例肝转移的转移灶组织蜡块标本进行免疫组化，发现原发灶及转移灶均表达CXCR4，且其在转移灶的表达水平高于III/IV期肿瘤原发灶的表达(P＜0.05)。这就提示我们，CXCR4与 CRC淋巴结转移、肝转移密切相关，有可能在CRC的侵袭转移中发挥着重要的作用。

Rubie等［19］对CRC患者的原发灶组织标本运用实时定量PCR(quantitative PCR，qPCR)分析，发现其CXCR4表达与正常组织相比明显上调，CXCL12表达则显著下调。酶联免疫吸附试验(enzyme linked immunosorbent assay，ELISA)从蛋白质水平证实了CXCL12在CRC组织的表达低于正常组织。免疫细胞化学染色实验显示，高侵袭性细胞系HT-29及SW480 CXCR4阳性染色率较高(分别为74%，80%)，无侵袭性细胞系 Caco-2则较低(22%)。在细胞迁移实验中，这3种细胞均分别接受浓度为10、50、100 ng/mL CXCL12的刺激，结果显示HT-29及SW480细胞的迁移能力与CXCL12的浓度呈显著的正相关关系，但任何浓度的CXCL12均不能趋化Caco-2细胞。对以上3种细胞用抗CXCR4抗体预处理后，HT-29、SW480细胞的转移能力在不同浓度的CXCL12中均明显减弱，而Caco-2细胞的迁移能力却无明显影响。由此推测，CXCL12是表达CXCR4的HT-29和SW480细胞迁移的趋化因素，且两者呈剂量依赖性。此外，他们还运用4种CXCR4 siRNAs均分别转染上述3种细胞，如上所述重复细胞迁移实验，结果显示HT-29、SW480细胞迁移能力明显减弱，进一步证实了上述结论。因此认为，CRC细胞的侵袭转移能力可能与CXCR4的异常表达有关，并且可通过一定的机制(如自分泌或旁分泌机制)与CXCL12相互作用。

Zeelenberg等［20］进行了动物实验，将 CXCR4表达阳性的鼠CRC细胞CT-26注射至脾脏，结果显示，脾脏形成原发肿瘤，肝脏形成巨大的转移灶。相反，将CXCR4表达阴性的SDF-KDEL CT-26细胞注射至脾脏，发现脾脏仍可形成相同体积的原发肿瘤，而在肝脏却无转移灶形成。Matsusue等［21］将CXCR4拮抗剂AMD3100注射至小鼠CRC肝转移模型，发现肝转移病灶的肿瘤生长受到抑制。这些实验结果提示，CXCL12(SDF-1)/CXCR4与CRC的肝转移密切相关。

综上所述，CXCR4在CRC组织中的表达高于正常组织，CXCL12在CRC常见的转移部位(肝脏、肺、淋巴结等)高表达，可趋化牵引表达相应受体的肿瘤细胞转移至大量分泌CXCL12的某些器官，形成器官特异性转移［18］。CXCR4-CXCL12轴在CRC肝转移、淋巴结转移中可能发挥着不容忽视的作用，有望成为CRC特异性治疗的有效干预靶点。

3 CXCL12-CXCR7趋化轴及其在结直肠癌中的作用

CXCR7作为CXCL12的第二受体，其生物学功能取决于组织和器官的表达水平及其诱导适当信号反应的能力，可作为非信号受体或信号受体发挥着不同的作用。作为非信号受体，即诱饵受体，CXCR7不能如其他CXCR受体一样与G蛋白偶联，激活下游Gi通道，但这并不影响CXCR7与CXCL12结合后的内化作用。作为信号受体，CXCL12-CXCR7轴如何介导信号转导的机制尚未完全阐明。目前认为，一方面，CXCR7可以协同CXCR4增强CXCL12介导的G蛋白信号转导作用，提高细胞的黏附、增殖及迁移能力［22］。另一方面，CXCR7可作为CXCL12的清道夫受体，清除肿瘤微环境中的CXCL12，形成浓度梯度，阻止肿瘤细胞上CXCR4的脱敏，使其一直保持信号转导作用，参与肿瘤的发生发展［23］。现有研究表明，CXCR7-CXCL12生物轴在肿瘤细胞促增殖、抗凋亡及肿瘤相关血管生成中发挥着与CXCR4-CXCL12轴相似的生物学效应［16］，其在乳腺癌［24］、肺癌［25］、膀胱癌［26］及胶质母细胞瘤［27］组织中的高表达可以增加肿瘤细胞的侵袭转移能力。但在CRC领域的相关研究则较少。

Guillemot等［28］对29例 CRC患者的原发灶组织和14例正常的结肠组织标本进行qPCR检测，结果显示CXCR7在肿瘤组织的表达水平是正常组织的4.2倍。免疫组化实验显示，CXCR7的染色部位主要位于肿瘤相关血管内皮细胞的细胞质内，而非位于结肠癌细胞内。正常的结肠细胞内却检测不到CXCR7的表达。这提示，CXCR7可能通过促进肿瘤相关血管生成而促进侵袭和转移。此外，他们还进行了动物实验，将鼠C26或人HT29结肠癌细胞注射至小鼠建立CRC肝转移和肺转移模型，定期用CXCR7拮抗剂处理，结果显示肺转移灶的数目明显减少，而肝转移灶却无明显变化。这说明肿瘤相关血管内皮细胞上CXCR7的激活可能更易促进CRC的肺转移而非肝转移，与器官的特异性选择密切相关。Zabel等［15］提出，CXCR7的第二配体 CXCL11及CXCR7的小分子拮抗剂可抑制CXCL12介导的肿瘤细胞跨皮迁移运动，有可能为抑制CXCR4+CXCR7+肿瘤细胞转移提供新的思路。有研究表明，将表达TLR4/MD-2的SW480和Colo205结肠癌细胞系用细菌脂多糖LPS处理，可以提高其CXCR7的表达，却不影响CXCR4的表达［29］。免疫组化实验显示，CXCR7的表达与CRC肿瘤的大小、淋巴结转移及远处转移具有统计学差异，提示其异常表达可能与CRC的侵袭转移能力密切相关。Romain等［17］研究显示，CXCR4及CXCR7的表达水平随着CRC临床分期进展成比例地增加，缺氧条件只能提高CXCR4的表达，而对CXCR7无影响。有趣的是，Esencay［27］对胶质母细胞瘤的研究表明，肿瘤细胞在缺氧条件下其CXCR7的表达会增加。这启示我们，关于CXCR7在肿瘤的发生、发展中到底扮演什么角色以及它如何发挥作用均需要进一步的研究。同时CXCR4-CXCL12与CXCR7-CXCL12 2个生物轴在肿瘤中作用的相关传导通路、调节机制及两者之间的相互作用至今仍未完全阐明，有待进一步的揭示和研究。

4 结 语

CXCL12-CXCR4趋化轴在CRC发生发展过程中的重要作用已逐渐为学者所认识，CXCL12-CXCR7趋化轴在CRC中的表达及作用的研究也在不断深入，可能成为今后的研究热点。相信随着分子生物学技术的进步和研究的深入，CXCL12-CXCR4/CXCR7轴有望成为CRC治疗的新靶点，为CRC的治疗带来新的突破。

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