于 彪，劉 晴，吳曉明

(昆明理工大學 醫(yī)學院,云南 昆明 650500)

腫瘤微環(huán)境已被確定為腫瘤進展和侵襲的驅(qū)動因素之一。在這種微環(huán)境中，腫瘤相關(guān)成纖維細胞(cancer-associated fibroblasts,CAFs)是一種永久激活的成纖維細胞，被認為具有很強的腫瘤調(diào)節(jié)作用。腫瘤相關(guān)成纖維細胞是腫瘤微環(huán)境中最主要的基質(zhì)細胞之一，主要由組織間質(zhì)中的正常成纖維細胞(normal fibroblasts,NFs)轉(zhuǎn)化而來，通常利用各種“CAFs標記”(例如成纖維細胞活化蛋白(FAP)、α-平滑肌肌動蛋白(α-smooth muscle actin,α-SMA)以及波形蛋白等的表達來進行CAFs的鑒定，并將其與體內(nèi)存在的大量成纖維細胞分開[1]。CAFs分泌的細胞因子、趨化因子，炎性因子等多種促腫瘤因子激活腫瘤細胞內(nèi)多條信號通路，從而促進腫瘤的惡性進展。其中，CAFs來源的SDF-1/CXCR4軸是近年來的研究熱點。本文將著重綜述CAFs來源的SDF-1/CXCR4軸在腫瘤相關(guān)成纖維細胞中的調(diào)控作用及其在癌發(fā)生發(fā)展中的作用。

1 SDF-1/CXCR4生物軸

基質(zhì)細胞衍生因子-1(stromal cell derived factor-1，SDF-1)屬于CXC類趨化因子，又稱為CXCL12(CXC chemokine ligand-12，CXC趨化因子配體12)，其編碼序列位于10q11.1，開放編碼270 bp，由89個氨基酸組成，是一類具有趨化活性的小分子量(8～10 ku)蛋白質(zhì)。它可結(jié)合其同源受體CXCR4，SDF-1與CXCR4結(jié)合可激活G蛋白信號傳導激酶P13K/mTOR和MEK/ERK[2]，調(diào)節(jié)正常細胞與惡性細胞之間的轉(zhuǎn)運。在體內(nèi)，SDF-1可分為:SDF-1α亞型和SDF-1β亞型，它們是由單個基因的差異剪接產(chǎn)生的，在4個羧基端存在差異。其中SDF-1α是其主要亞型。

趨化因子受體4(chemokine receptor 4，CXCR4)屬于G蛋白偶聯(lián)的7次跨膜受體(GPCRs) 家族中的CXCR類趨化因子受體，通過激活Gai型G蛋白來傳遞信號。其編碼基因CXCR4位于人染色體2q21，且編碼序列具有高度的保守性，可合成一個352個氨基酸的蛋白質(zhì)分子，其中α-螺旋跨膜7次，且有3個胞外環(huán)，3個胞內(nèi)環(huán)，1個胞外N-端及1個胞內(nèi)C-端，是趨化因子 SDF-1 的特異性受體。

CXCR7，亦稱為RDC1/ACKR3，屬于非典型趨化因子受體(CKR)家族，比CXCR4親和力更高的SDF-1的另一特異性受體，其成員不能激活G蛋白來傳遞信號，但依賴于β-arrestin的方式清除趨化因子的能力，這也正是與CXCR4所不同的。并且，CXCR7除了具有控制SDF-1生物利用度的能力外，還可以增強或減弱CXCR4介導的信號傳導和活性[3]。SDF-1與CXCR7的結(jié)合不會觸發(fā)G蛋白受體典型的下游信號效應(yīng)，如細胞內(nèi)鈣釋放，在腫瘤的進展中也起重要的作用。有證據(jù)表明，CXCR7結(jié)合引起非G蛋白介導的β-arrestin積聚，隨后通過絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)激活ERK[4]?？紤]到SDF-1/CXCR4的生物學效應(yīng)中涉及的其他信號通路，相關(guān)通路匯編見圖1。

圖1 SDF-1/CXCR4相關(guān)通路Fig 1 SDF-1/CXCR4 related pathways

2 SDF-1/CXCR7在腫瘤中的影響

CXCR7在正常成人組織中比CXCR4少見，然而，近年來越來越多的證據(jù)表明，CXCR7在許多不同的腫瘤類型中的表達都很突出，對腫瘤的發(fā)生發(fā)展中也發(fā)揮相當重要的作用。

在胰腺癌和腹膜轉(zhuǎn)移瘤中，腫瘤相關(guān)成纖維細胞(CAFs)主要來源的SDF-1與腫瘤細胞上CXCR4和CXCR7的結(jié)合，通過上調(diào)抗凋亡B細胞淋巴瘤2(Bcl-2)和Survivin蛋白家族來抑制凋亡信號，并通過Rho-Rock途徑促進上皮到間質(zhì)的轉(zhuǎn)變，改變細胞黏附分子[5]。也有研究表明混合系白血病(MLL)+急性淋巴細胞白血病(ALL)細胞表達趨化因子受體CXCR4和CXCR7，兩個為同一趨化因子受體基質(zhì)細胞衍生因子-1(SDF-1)，但它們的生物學事件受SDF-1/CXCR4軸和SDF-1/CXCR7軸的調(diào)節(jié)存在差異，尤其對MLL+ALL細胞的化學敏感性測定起相反的作用；MLL+ALL細胞的化學敏感性是通過SDF-1/CXCR4軸增強，反過來是通過SDF-1/CXCR7軸抑制[6]。

另外，CXCR7可以促進鱗狀上皮性宮頸癌細胞的遷移黏附，降低CXCR7的表達可以減少腫瘤細胞的數(shù)量[7]，而且在胃癌組織中CXCR7也是高表達的，且隨著腫瘤臨床分期的增加而增加。此外，CXCR7/SDF-1信號軸參與胃癌的淋巴結(jié)和肝轉(zhuǎn)移。基于這些結(jié)果，趨化因子受體拮抗劑的特異性治療可能有助于胃癌轉(zhuǎn)移患者的治療[8]。并且，AMD3100(Plerixafor或Mozobil)是一種小分子CXCR4拮抗劑，是目前針對胃腸道實體瘤的臨床試驗中針對CXCL12-CXCR4/CXCR7軸的最常用藥物[5]。因此，阻斷SDF-1/CXCR7軸抑制腫瘤的血管生成，是治療腫瘤惡性化的一種有效策略。

3 SDF-1/CXCR4促進CAFs激活和維持

在實體瘤中，活化的成纖維細胞能夠為腫瘤的進展提供“肥沃土壤”。CAFs的激活可分為兩種主要形式：1)成纖維細胞可以被腫瘤細胞或免疫細胞分泌的多種因子(如TGF-β、FGF和SDF-1及白細胞介素等)激活；2)CAFs本身可以刺激腫瘤細胞進一步支持活化，一旦激活，成纖維細胞將轉(zhuǎn)換成為腫瘤相關(guān)成纖維細胞，表達多種標志物，如α-SMA、FSP1等。這兩種活化CAFs的形式主要是通過SDF-1/CXCR4軸來實現(xiàn)的。

CAFs通過分泌蛋白質(zhì)和外泌體來激活各種腫瘤干細胞(CSCs)相關(guān)信號(例如IL6/STAT3、TGF-β/SDF-1/PI3K、WNT/β-catenin、HGF/cMET和SHH/Hh途徑)，從而調(diào)節(jié)不同類型實體瘤中的癌干性。作為反饋，CSCs還可以誘導CAFs增殖和進一步激活，從而促進其CSCs 支持活動，從而完成CAFs-CSCs串擾的循環(huán)[9]。同時，在胰腺導管腺癌[10]中，CAFs分泌的SDF-1通過SDF-1/CXCR4/SATB-1軸既介導人胰腺正常組織相關(guān)成纖維細胞(NAFs)中CAFs的激活，也介導CAFs特性的維持：1)由CAFs分泌的SDF-1，參與NAFs中CAFs的活化，可通過SDF-1/CXCR4軸上調(diào)胰腺癌細胞SATB-1的表達，進而促進胰腺癌細胞的增殖、遷移和侵襲；2)SATB-1在胰腺癌細胞中的過度表達，反過來維持了CAFs的特征，并有助于纖維炎性腫瘤微環(huán)境的惡性特征，形成以SATB-1為中心的正反饋環(huán)路。因此，靶向CAFs激活與維持機制能為抑制腫瘤進展、臨床腫瘤治療提供新策略。

4 CAFs 來源SDF-1對腫瘤的影響

在惡性腫瘤中，CAFs分泌的SDF-1，可能通過SDF-1/CXCR4軸提供旁分泌信號，促進腫瘤血管的生成，腫瘤細胞增殖和生存，腫瘤的轉(zhuǎn)移和侵襲及腫瘤的耐藥性。

4.1 SDF-1/CXCR4參與腫瘤血管生成

血管的功能和增殖狀態(tài)是由刺激或抑制血管生成的各種關(guān)鍵分子之間的平衡調(diào)節(jié)的。在促進腫瘤血管生成的因素中，血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)是一個關(guān)鍵的血管生成因子，它可通過VEGF/VEGFR2通路促進血管生成[11-12]，并且在表達癌細胞的CXCR4中VEGF的表達更為明顯。在垂體神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤(PitNETs)的研究中，PitNETs的TAF傾向于分泌更多的CCL2、VEGF-A以及更多毛細血管相關(guān)的細胞因子，進而促進血管生成[13]。另外，內(nèi)皮祖細胞(EPCs) 能夠遷移到腫瘤組織中并參與腫瘤血管生成，在腫瘤血管生成中起重要作。在侵襲性人乳腺癌[14]中，CAFs分泌的SDF-1通過EPCs 將其招募到腫瘤中，進而來促進血管生成及腫瘤生長，并且基質(zhì)SDF-1也通過癌細胞表達的同源受體CXCR4直接刺激乳腺癌細胞旁分泌，在一定程度上促進了腫瘤在體內(nèi)的生長。

然而，在腫瘤的發(fā)展中，抑制血管生成仍是現(xiàn)今難以解決的難題。因此，阻斷SDF-1/CXCR4軸抑制血管生成，為治療腫瘤惡性化提供了一種有效途徑。

4.2 SDF-1/CXCR4調(diào)控腫瘤的增殖和生存

腫瘤細胞增值是其發(fā)生侵襲和轉(zhuǎn)移前的必要條件。腫瘤在發(fā)生發(fā)展的過程中，CAFs分泌的趨化因子SDF-1可通過SDF-1/CXCR4信號通路不斷地招募支持其增殖的間質(zhì)細胞，以其來保持自身持續(xù)的增殖以及在轉(zhuǎn)移過程中的增殖，來適應(yīng)自身生存所需。

CAFs分泌的SDF-1有效吸引表現(xiàn)為巨噬細胞表型的單核細胞，并且阻斷SDF-1受體(CXCR4)可顯著降低巨噬細胞的趨化性。有趣的是，這些極化的巨噬細胞促進了來自口腔鱗癌(OSCC)的腫瘤干細胞(CSC)樣細胞的形成，以較少的凋亡促進OSCC的增殖[15]。在胃癌研究中發(fā)現(xiàn)，低氧條件下，CAFs可上調(diào)CXCR4配體SDF-1的生成，彌漫性GC細胞在低氧條件下可能會將信號通路從FGF7/FGFR2切換到SDF1/CXCR4，從而使其在低氧腫瘤微環(huán)境中增殖[16]。并且，在乳腺癌中，利用三維間質(zhì)-三陰性乳腺癌(TNBC)細胞培養(yǎng)，證明了一種由CAFs分泌的標志性分子SDF-1可通過SDF-1-CXCR4信號通路激活絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)和磷酸肌醇激酶(PI3K)通路顯著增加TNBC細胞的增殖和耐藥性[17]。此外，CAFs分泌的SDF-1除了具有內(nèi)分泌作用外，還通過存在于乳腺癌細胞上的CXCR4直接旁分泌刺激，促進體內(nèi)腫瘤的生長[14]。

4.3 SDF-1/CXCR4參與腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移

腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移是導致患者死亡的主要原因，并且許多因素都與其有關(guān)，如轉(zhuǎn)化生長因子-β、上皮鈣黏蛋白和WNT/β-連環(huán)蛋白。然而，近年來許多研究表明，SDF-1/CXCR4軸與腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移相關(guān)。

乳腺癌細胞對單核細胞的募集可能由單核細胞趨化蛋白1(MCP-1)和CAFs分泌的基質(zhì)細胞衍生因子1(SDF-1)介導的，CAFs誘導的單核細胞表現(xiàn)出強大的免疫抑制作用，并且除了增加癌細胞中上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)相關(guān)基因和波形蛋白的表達外，還增強了乳腺癌細胞的運動性/侵襲性[18]。CAFs分泌的SDF-1通過介導SDF-1/CXCR4軸以內(nèi)分泌方式激活細胞PI3K/AKT和/或MAPK/ERK信號通路，或以旁分泌的方式增加活性基質(zhì)金屬蛋白酶-2(MMP)-2和MMP-9的表達來促進EC的侵襲和轉(zhuǎn)移[19]。另外，肝細胞癌(HCC)微環(huán)境中TIMP-1的上調(diào)導致了從LFs向CAFs的轉(zhuǎn)化，并且CAFs可分泌大量可溶性SDF-1，激活鄰近HCC細胞中SDF-1/CXCR4/PI3K/AKT信號通路，通過上調(diào)Bcl-2/BAX比值，抑制HCC細胞凋亡，進而調(diào)控HCC細胞的發(fā)展[20]。因此，在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中，CAFs來源SDF-1所介導的SDF-1/CXCR4信號軸具有促進腫瘤侵襲和遷移作用。

4.4 SDF-1/CXCR4促進腫瘤的耐藥性

腫瘤耐藥性是化療清除癌細胞的一大障礙，也是現(xiàn)如今腫瘤治療過程中不可避免的一大問題。在腫瘤治療中，SDF-1參與了多種腫瘤化療耐藥的發(fā)生發(fā)展。CAFs通過分泌SDF-1，激活肺癌A549細胞中CXCR4的表達，進而上調(diào)抑癌基因Bcl-xL的表達，最終增強了細胞對順鉑的耐藥性[21]。并且，還發(fā)現(xiàn)CAF-S1(CAFs亞型)可以通過高分泌SDF-1趨化CD4+CD25+T淋巴細胞并促進其向 CD25HighFOXP3High分化誘導，維持腫瘤免疫抑制微環(huán)境[22]。另外，腫瘤相關(guān)成纖維細胞來源的SDF-1可促進巨噬細胞的趨化性，極化的巨噬細胞可促進了口腔鱗癌(OSCC)細胞系向CSC樣轉(zhuǎn)化，這些類CSC細胞明顯表達較高的Sox2、Oct4和Nanog基因，CD44和CD105陽性表達較強，細胞增殖增加，凋亡較少，細胞遷移增強，對化療藥物長春花堿耐藥[15]。

此外，在骨髓中休眠或慢周期的彌散性腫瘤衍生(BM-HEp3)細胞通過SDF-1-CXCR4信號的過度表達來增強其耐藥性和慢周期狀態(tài)，是一種正反饋；并且可下調(diào)轉(zhuǎn)化生長因子-β2(TGF-β2)抑制SDF-1-CXCR4信號，通過細胞增殖的重新激活完全逆轉(zhuǎn)BM-HEp3細胞的耐藥性[23]。并且，CAFs分泌的SDF-1可通過SDF-1/CXCR4/SATB-1軸促進胰腺癌細胞的增殖、遷移和侵襲以及在吉西他濱耐藥中起重要作用，并與PDAC患者預后不良有關(guān)[10]。

5 CAFs具有抑制腫瘤的作用

迄今有關(guān)的研究主要聚焦于CAFs的促癌作用，很少有CAFs抑癌相關(guān)的研究報道。然而，近期在異種移植模型中獲得的數(shù)據(jù)顯示，CAFs也具有抑制腫瘤的作用。在乳腺癌細胞中，Robo1受體能夠與間質(zhì)成纖維細胞和CAFs分泌的Slit2配體結(jié)合，其激活的受體能夠阻斷了癌細胞中的P13K/AKT/β-連環(huán)蛋白通路,進而抑制腫瘤的進展[24]。雖然CFAs抑癌相關(guān)數(shù)據(jù)甚少，但隨著科研的深入，將為腫瘤治療研究提供新的解決思路。

6 問題與展望

近年來，在腫瘤研究領(lǐng)域，腫瘤微環(huán)境中的CAFs及SDF-1/CXCR4生物軸越來越成為人們研究的熱點。CAFs在腫瘤微環(huán)境的基質(zhì)細胞中占有較高的比例，可以通過分泌多種生長因子、細胞因子和趨化因子等方式調(diào)控多種腫瘤相關(guān)信號通路。而趨化因子SDF-1是CAFs所分泌的主要因子之一，通過SDF-1/CXCR4生物軸促進腫瘤的發(fā)生發(fā)展，介導腫瘤耐藥的形成。現(xiàn)今，人們對腫瘤-CAFs之間的研究及腫瘤-SDF-1/CXCR4生物軸所介導的下游信號通路的研究仍不甚明確。隨著研究的深入，可以為腫瘤的治療、化療耐藥提供解決思路，為提高腫瘤治療療效提供可能的新靶點。