归巢理论在肿瘤转移中的应用

归巢理论在肿瘤转移中的应用

转移是肿瘤的一个重要生物学特征。不同的肿瘤有不同的转移形式和良好的部位。近年来的研究表明，肿瘤的特征与退行性因素的定向转移有关。1变异因素及其受体1.1调节细胞功能趋化因子为可溶性蛋白,是由各种小蛋白组成的大家族,文献报道的有40多种。许多细胞活化后均可产生趋化因子,后者与特异性的受体结合后,能调节数种生物学功能,包括T细胞分化和归巢、血管形成、细胞外基质成分的产生、造血和器官形成,在宿主防御反应中既作为炎症介导物,又作为免疫调节物。近年发现,在肿瘤发生中,趋化因子参与了生理性、病理性淋巴管的形成和调节,参与了吞噬细胞的转运(trafficking)及肿瘤细胞的移动、归巢和转移的控制。1.2cxc家族的受体基因组织趋化因子受体属于G蛋白偶联受体超家族,有7个跨膜结构域,不同类型的细胞有不同的表达,与相应的趋化因子结合后,引起一连串的细胞内级联反应,产生多种生物学效应。根据趋化因子受体蛋白结构(保守半胱氨酸的数目和空间结构)的不同,可将主要的趋化因子受体分成4个家族——CC、CXC、CX3C和C。CC家族有10种受体,包括CCR1～CCR10。其中CCR1对应的趋化因子有CCL3、CCL5、CCL7、CCL14、CCL15、CCL16、CCL23,主要表达于中性粒细胞、树突状细胞、单核细胞、巨噬细胞、酸性粒细胞、T细胞、碱性粒细胞、B淋巴细胞;CCR2对应的趋化因子有CCL2、CCL7、CCL13,主要表达于单核细胞、巨噬细胞、活化的T细胞;CCR3对应的趋化因子有CCL5、CCL7、CCL8、CCL11、CCL13、CCL15、CCL24、CCL26,主要表达于酸性粒细胞、碱性粒细胞、Th2细胞;CCR4对应的趋化因子有CCL17、CCL22,主要表达于Th2细胞、血小板;CCR5对应的趋化因子有CCL3、CCL4、CCL5,主要表达于单核细胞、巨噬细胞、树突状细胞、Th1细胞;CCR6对应的趋化因子为CCL20,主要表达于T细胞、单核细胞、巨噬细胞、树突状细胞;CCR7对应的趋化因子有CCL19、CCL21,主要表达于T细胞、B细胞、树突状细胞;CCR8对应的趋化因子为CCL1,主要表达于Th2细胞、单核细胞、巨噬细胞;CCR9对应的趋化因子为CCL25,主要表达于T细胞、上皮细胞;CCR10对应的趋化因子为CCL27,主要表达于T细胞、上皮细胞、成纤维细胞。CXC家族有5种受体,包括CXCR1～CXCR5。其中CXCR1主要表达于中性粒细胞、T细胞、单核细胞,对应的趋化因子有CXCL1、CXCL6、CXCL8;CXCR2主要表达于中性粒细胞、T细胞、单核细胞,对应的趋化因子有CXCL1、CXCL2、CXCL3、CXCL5、CXCL6、CXCL7、CXCL8;CXCR3主要表达于Th1细胞、中性粒细胞、酸性粒细胞、血小板,对应的趋化因子有CXCL9、CXCL10、CXCL11;CXCR4主要表达于中性粒细胞、单核细胞、B细胞、T细胞,对应的趋化因子为CXCL12;CXCR5主要表达于B细胞、T细胞、单核细胞,对应的趋化因子为CXCL13。CX3C家族主要有CX3CR1受体,主要表达于中性粒细胞、单核细胞、自然杀伤细胞、CD8、T细胞,对应的趋化因子为CX3CL1。而C家族主要有XCR1受体,主要表达于T细胞、NK细胞,对应的趋化因子有XCL1、XCL2。从以上可见,不同类型的细胞可表达同一种CK受体,同一种CK受体能被一种以上的趋化因子识别。2ccl21在皮肤抑制和同皮抗病中的表达实验发现,静脉注入的淋巴细胞直接“归巢”于淋巴结,并通过毛细血管后高内皮小静脉(highendothelialvenules)进入副皮质区,原因是趋化因子直接参与了淋巴细胞的归巢(homing);表达CXCR5的B细胞,循CXCL13进入富含B细胞的滤泡区。淋巴内皮细胞受炎性刺激后,产生CCL21,后者与皮肤树突状细胞的CCR7结合后,可诱导皮肤树突状细胞向局部淋巴结迁移;当用CCR7和CCL21相应的抗体实验性阻断两者的相互作用时,树突状细胞便不能从外围组织向局部淋巴结迁移。3淋巴管内皮细胞间的迁移模拟肿瘤转移是一顺序性过程,必须克服一系列的障碍才能在远处形成转移,其中需要多种分子和细胞反应的参与,包括血管和(或)淋巴管的诱导生成,肿瘤细胞脱落并进入血管或淋巴管,被靶组织微脉管随机或特异性捕获,离开脉管、生长、向组织器官浸润,直至形成转移灶。与血管相比,淋巴管基底膜不完整,缺乏内皮细胞间的紧密连接,因而肿瘤细胞更易进入淋巴管。但不同类型的肿瘤有着不同的淋巴转移和远处转移,提示在特定的组织器官中形成转移可能有一导向性过程。有研究显示,淋巴管内皮细胞通过分泌趋化因子吸引肿瘤细胞,进而主动性促进肿瘤细胞淋巴转移,这一过程类似于免疫刺激过程中的树突状细胞的正常迁移。在肿瘤细胞定向转移的过程中,趋化因子通过与肿瘤细胞表面相应的受体作用,能诱导肿瘤细胞骨架重排,促使肿瘤细胞紧密粘附于淋巴管内皮细胞,最终实现定向性迁移。已经发现,肿瘤转移好发部位的组织分泌趋化因子,与特定肿瘤细胞上特异性的细胞膜表面的趋化因子受体结合,再通过G蛋白偶联受体传导信号,出现肿瘤细胞在特定组织中循趋化因子浓度梯度分布,从而引导不同的肿瘤细胞“归巢”入特定的部位。3.1ccr7在肿瘤细胞转移和调节作用的研究近来对乳腺癌的研究表明,人类乳腺癌细胞高表达CXCR4和CCR7,而正常乳腺上皮细胞不表达。它们的配体在局部淋巴结、骨髓、肺和肝中表达水平极高,是乳腺癌转移的好发部位。CXCR4的配体又称为间质细胞衍生因子(stromalcell-derivedfactor1,SDF-1或CXCL12)。CCR7的配体又称为CCL21。体外试验表明,人类乳腺癌细胞表达CXCR4和CCR7,能分别与CXCL12和CCL21结合,这种结合能导致肌动蛋白聚合和伪足形成,随后出现化学趋向性和浸润反应。SCID鼠皮下移植瘤模型显示,当趋化因子受体表达时,局部淋巴结转移增高;通过特异性抗体阻断CXCR4,能抑制局部淋巴结的转移。Wiley等对黑色素瘤的研究表明,B16黑色素瘤局部淋巴结转移的倾向相对较低,将CCR7基因转导入B16黑色素瘤细胞,促使其表达。当B16鼠黑色素瘤细胞种植到鼠足蹼时,因肿瘤细胞过表达CCR7,致B16黑色素瘤转移到局部淋巴结增加,但肺转移并没有增加,其原因可能是肺组织不表达CCR7的配体CCL21。用能与配体CCL21或受体CCR7结合的中和抗体治疗后,能完全抑制CCR7介导的淋巴转移,提示肿瘤细胞转移有与淋巴细胞归巢相似的机制,肿瘤细胞与淋巴管内皮细胞间有相互吸引的作用,由此形成了肿瘤转移的归巢。根据归巢理论(homingtheory),可以认为特定的器官通过趋化因子能特异性吸引表达相应受体的癌细胞。在卵巢癌也有类似的报道,对研究的14种趋化因子受体中,只有CXCR4表达于卵巢癌细胞,并在卵巢癌腹水中发现其配体CXCL12。CXCL12引导细胞迁移,增加细胞内钙流,改变整合素的表达,针对CXCR4的中和抗体能改变卵巢癌细胞的迁移。对血液病的研究发现,SDF-1/CXCR4的信号传导决定了血液病患者肿瘤细胞的转移,源于肿瘤原发灶的肿瘤细胞只有再表达CXCR4时,才会转移到远处组织的间质中。类似的是,黑色素瘤细胞株表达CCR7和CCR10,皮肤、淋巴结等黑色素瘤常扩散到的组织也合成CCR7和CCR10的配体。数种前列腺癌细胞株也表达CXCR4,与CXCL12的结合促进了破骨细胞的粘附,而形成溶骨性转移灶。另外,骨髓瘤细胞、B淋巴细胞瘤、神经母细胞瘤、星形胶质细胞瘤和胰腺癌细胞也表达CXCR4,它们的转移扩散可能取决于与特异性的趋化因子的结合,而后者由肿瘤转移好发部位的组织产生[13,16,17,18,19,20]。Mashino等发现CCR7的表达与胃癌淋巴结转移相关,培养中的胃癌细胞对CCL21和CCL19有较强的化学趋向性和浸润反应,并呈剂量依赖性,提示恶性胃癌细胞的CCR7在迁移和浸润中起重要作用。这些资料表明趋化因子及其受体在决定肿瘤细胞转移目标时起重要作用,同时也提示,应用抑制趋化因子、趋化因子受体及其相互作用的治疗,对防止肿瘤的转移可能十分有效。动物模型研究显示,应用能与CXCR4结合的单克隆抗体,能明显减少乳腺癌转移的次数。3.2slc诱导细胞内皮细胞的诱导表达次级淋巴组织趋化因子(secondarylymphoidtissuechemokine,SLC),在淋巴结中高表达,特别是高内皮小静脉的内皮细胞和T细胞富集区,在多种组织器官的淋巴管内皮中也有表达。SLC对初始T细胞有趋化作用,通过β2整合素结合到细胞间粘附分子1(ICAM1)而诱导这些细胞的粘附,介导淋巴细胞和树突状细胞从组织主动迁移到输入淋巴管,并通过其受体CCR7归巢到外周淋巴器官。初始T细胞在重回血循环前通过进入外周淋巴器官去获取隐蔽性(肿瘤)抗原,在免疫监视中有重要作用,所以SLC在肿瘤细胞向淋巴结的迁移和归巢中可能也起作用。3.3其他未分类的细胞因子3.3.1l-选择素诱导的淋巴结活检L-选择素是淋巴细胞的归巢受体,在细胞迁移的过程中介导细胞间相互作用,通过识别表达于外周淋巴结毛细血管后高内皮小静脉管腔面的地址素(addressin),介导淋巴细胞归巢入淋巴结。L-选择素能诱导鼠胰岛素瘤的淋巴结转移。近来对转基因鼠的观