乳腺癌微环境中的趋化因子及其作用(乳腺肿瘤学 趋化因子与乳腺癌)
趋化因子与乳腺癌的发生、生长、转移及预后均有密切关系，近年来研究表明乳腺癌细胞可以表达多种趋化因子及其受体，一些趋化因子为乳腺癌细胞所利用，而另一些趋化因子则可抑制乳腺癌。趋化因子及其受体的研究已经和正在为乳腺癌的治疗开启一扇具有革命性意义的大门。
乳腺癌细胞产生多种趋化因子及趋化因子受体
体外、体内研究均表明，乳腺癌细胞可产生多种趋化因子。Saji等对230例原发性乳腺癌患者的癌组织标本进行免疫组化分析，结果表明在51%的乳腺癌患者中可以检测到癌细胞CCL2的表达，且与肿瘤相关性巨噬细胞（TAM）、微血管密度（MVD）及基质金属蛋白酶MMP相关。另有报道指出，乳腺癌中CCL2的表达水平与肿瘤血管生成及恶性程度有关。
不少研究表明，乳腺癌细胞可以表达CCL5，提示其可能成为乳腺癌治疗的一个靶点和诊断、预后判定的指标。对43例乳腺癌患者进行的研究表明，不仅原发灶、转移灶癌组织中CCL5水平升高，患者血浆中CCL5水平也呈现与病变严重程度平行的升高。另一方面，在患乳腺炎、变应性皮炎的哺乳期妇女乳汁中可见CXCL8、CCL5水平升高，在正常乳汁尤其初乳中CXCL8、CCL5的水平也较高，因此，这些趋化因子变动的生理学及非肿瘤病理学意义也不应被忽视。
乳腺癌细胞不仅可表达趋化因子，也可以非随机方式强烈表达具有活性的趋化因子受体。有人观察到，在43例乳腺癌患者的乳腺组织中均可检出CXCL8的受体CXCR1和CXCR2，而在8例正常乳腺组织中仅有50%可检出这两种受体。Sehgal等观察到小鼠乳腺癌组织过表达CXCR4 mRNA。Muller等报道CXCR4和CCR7在人类乳腺癌中高度表达，而其配体CXCL12和CCL21在乳腺癌易转移的组织器官骨髓、肺等有高度表达。
趋化因子对肿瘤生物学行为的影响是复杂的。一些趋化因子及其受体可增强宿主特异性免疫细胞的功能；而另一些趋化因子可以促进血管生成，刺激肿瘤细胞的增殖和迁移。有资料提示，乳腺癌细胞似乎已经形成了一套对趋化因子利用或处置的策略。人乳腺癌细胞系MCF-7、T47D分泌的组织蛋白酶D（cathepsin D）可灭活某些趋化因子。组织蛋白酶D为天冬氨酸蛋白酶，可水解趋化因子C端亮氨酸与色氨酸残基之间的肽键而使其成为两个无活性的片段。组织蛋白酶D对CCL3、CCL4的灭活快而完全，但对CCL21的灭活则较慢且不完全。鉴于组织蛋白酶D的过表达是人类乳腺癌预后不良的独立指标，趋化因子遭到酶解破坏可能是患者免疫功能受损的原因之一。膜结合型细胞外蛋白酶二肽酶IV（DPPIV）所致的N端二肽水解可使CXCL12对靶细胞的活性丧失，却使T细胞对CCL5的反应显著增强，这一趋化因子功能调节剂是否在乳腺癌中发挥作用尚不清楚。此外，小鼠乳腺癌细胞4T1可产生趋化因子CCL5、CCL2和CCL21，但在荷瘤动物却未见聚集大量T细胞。这是因为T细胞上相应受体处于脱敏状态，这意味着癌细胞可能通过主动灭活趋化因子、改变白细胞对趋化因子的反应性等而逃避免疫攻击。值得指出的是，乳腺癌组织中一些“正常”细胞如巨噬细胞、血管内皮细胞、基质细胞也可通过产生包括趋化因子在内的生物活性物质而协助癌细胞的侵袭、迁移和血管生成。
趋化因子及其受体构成的网络在乳腺癌中的作用是广泛而复杂的。研究指出，CXCL8、CXCL12、CCL2、CCL5、CCL18等趋化因子具有促乳腺癌作用，而另外一些趋化因子如XCL1、CXCL9、CXCL10、CXCL14、CCL16、CCL19等则可能有抗乳腺癌作用。
趋化因子、趋化因子受体的促乳腺癌作用
某些趋化因子、趋化因子受体促进乳腺癌生长
在基质和实体肿瘤细胞中趋化因子可诱导独特的效应，如CXCL8的过表达可诱发MMP-9的表达，后者可降解基底膜，从而增加肿瘤细胞的侵袭和转移的潜能。乳腺癌细胞MCF-7和T47D产生的CCL5，可能以自分泌方式直接或通过刺激MMP-9表达等途径间接促进肿瘤的发展。
乳腺癌是一种血管生成高度依赖性实体肿瘤，一般认为当乳腺癌生长到1.0mm3时即需要瘤内血管生成，否则肿瘤将处于休眠状态，既不能生长也不发生转移。趋化因子可通过对内皮细胞的趋化作用，引起血管内皮细胞增殖、毛细血管形成而促进血管生成，也可通过抑制多种促血管生成因子的活性而发挥抑制血管生成的作用。ELR+CXC族趋化因子如CXCL8、CXCL1、CXCL2、CXCL3、CXCL5、CXCL6等被认为是有效的促血管生成因子，除CXCL12外的ELR-CXC族趋化因子如CXCL4、CXCL10、CXCL9则具有抑制血管生成的作用。CC族趋化因子CCL2、CCL1、CCL11及CX3C族趋化因子CX3CL1也可影响血管生成。已有人观察到CXCL8、CCL2等趋化因子在乳腺癌中表达增强，提示这些趋化因子可能在乳腺癌血管生成中发挥重要作用。
CXCL12虽无ELR基序，却可通过CXCR4趋化内皮细胞而促进血管生成，此作用与白细胞浸润无关，但受血管内皮生长因子（VEGF）调节。VEGF和碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）可使血管内皮细胞的CXCR4上调，每个细胞上的CXCR4分子可达16 600个。抗CXCR4抗体可抑制CXCL12对血管内皮细胞的趋化作用，但不影响VEGF对血管内皮细胞的趋化作用，可见VEGF的促血管生成作用是CXCL12非依赖性的，VEGF可能以直接和间接的方式促进血管生成。乳腺癌细胞以自分泌方式产生VEGF，后者可诱导乳腺癌细胞表达CXCR4，从而促进乳腺癌细胞对CXCL12的定向移动。
某些趋化因子、趋化因子受体促进乳腺癌转移
肿瘤转移是一个严密的、非随机的、器官选择性的过程。乳腺癌具有向特定部位转移的特点，尤其是向骨髓、肺、局部淋巴结和肝的转移。有报道指出，CCL3、CCL4、CCL5、CCL2、CXCL8、CXCL10、CXCL7、CXCL1、CXCL2等趋化因子可引起人乳腺癌细胞不同的迁移反应。研究表明，培养的原发灶乳腺癌细胞所释放的CXCL8高于其亲代细胞，而来源于肺转移灶的乳腺癌细胞所释放的CXCL8又远高于原发灶乳腺癌细胞。也有人证实具有高转移特性的MDA-MET细胞CXCL8表达水平升高，提示CXCL8可能具有促进乳腺癌骨转移的作用。源于MCF-7的两种不同亚型乳腺癌细胞，不仅对CCL3、CCL4、CCL5表现出不同的反应性，其体内成瘤性也与趋化因子的反应性相关。CXCL8可引起人乳腺癌细胞MDA-MB-231的迁移，却抑制T-47D的迁移，表明趋化因子对乳腺癌细胞的作用可因细胞系的不同而有差异。
CXCL12和CXCR4构成的生物学轴（biological axis）可能在包括乳腺癌在内的多种实体瘤生长、转移中发挥重要作用。对7种人乳腺癌细胞系用实时定量反转录-聚合酶链反应（RT-PCR）及免疫组化进行的分析显示，CXCR4和CCR7在原发灶及转移灶的乳腺癌细胞中均高度表达，而其配基CXCL12和CCL21在乳腺癌易转移的组织器官如淋巴结、肺、骨髓和肝中高表达，可见乳腺癌细胞主要的转移位点是那些表达相应趋化因子配基的器官和组织。更有力的证据是，用抗CXCR4抗体可使人乳腺癌细胞系MDA-MB-231在CB-17 SCID小鼠的肺转移率下降61%～82%。对从原位异种移植瘤中分离出的乳腺癌细胞进行分析，观察到这些细胞表面有CXCR4分布，且由CXCL12引起的细胞迁移反应超过其亲本细胞，而来自肺转移灶的乳腺癌细胞的CXCR4表达和对CXCL12的反应更强。有报道指出，核因子-κB（NF-κB）可能通过诱导表达CXCR4而促进乳腺癌细胞的侵袭和转移。这些结果支持趋化因子受体和配基相结合可精确而有效地调节肿瘤细胞向特定组织器官转移的推论，提示如同趋化因子在炎症过程中调节白细胞的移动一样，肿瘤细胞可能利用趋化因子介导的机制而完成其转移过程。
M2型巨噬细胞即TAM在受CCL2、CCL18激活后，可诱导血管生成，促进肿瘤生长，增加循环肿瘤细胞，易化肿瘤转移。来自TAM的CCL18可能通过作用于磷脂酰肌醇转运蛋白3（PITPNM3）而促进乳腺癌的转移。趋化因子可能充当乳腺癌微环境中重要的驱动分子，已证实乳腺癌向肺、淋巴结的转移与CXCL12-CXCR4轴、CCL19/21-CCR7轴的活动有关，间充质干细胞增强乳腺癌细胞转移能力的作用是通过CCL5/CCR5旁分泌作用方式来实现的。
最近，Hall等观察到用雌二醇可诱导雌激素受体（ER）阳性MCF-7细胞迅速而大量产生CXCL12，这一作用可被ER拮抗剂ICI182780所阻断。雌二醇引起的细胞增殖反应可被抗CXCL12抗体所中和，而加入CXCL12又可出现。同时CXCR4的激活也可增强细胞对雌二醇的反应。由此认为，CXCL12是ER阳性卵巢癌、乳腺癌患者体内雌激素作用的直接靶点。但也有人报道，17β-雌二醇可抑制人角质细胞产生趋化因子CCL2、CCL5和CXCL10。无论如何，雌激素与趋化因子的关系及其机制值得深入研究。
趋化因子、趋化因子受体的抗乳腺癌作用
一些在乳腺癌表达下调的趋化因子可能具有诊断学和治疗学的价值。在人乳腺癌的小鼠移植瘤模型，用针对CXCL10或CXCL9的抗体均可部分逆转细胞因子IL-10的抗肿瘤作用，导入CXCL9基因也可使移植瘤变小，因此认为IL-10可能通过CXCL10和CXCL9发挥抗肿瘤作用。在小鼠乳腺癌模型，以腺病毒为载体联合转染IL-12和CXCL10或CXCL9均可显著抑制肿瘤生长，延长动物的存活时间，表明既可募集单核细胞又可抑制血管生成的CXCL10、CXCL9具有抗肿瘤作用。瘤内注入编码XCL1和IL-2或IL-12的双重组腺病毒载体，可增强小鼠的抗乳腺癌免疫反应，提示以CD8+T细胞、NK细胞为主要靶细胞的XCL1可能是一种潜在的抗肿瘤趋化因子。IL-12可刺激乳腺癌患者外周血T细胞产生CXCL10，而在IL存在时肿瘤抗原肽HER-2刺激CXCL10产生的作用更强，这也为CXCL10的抗肿瘤作用提供了佐证。
CCL28（MEC）是一个高表达于乳腺、具有趋化浆细胞和直接抗微生物活性的分泌性蛋白质。由于CCL28在原发性乳腺癌中表达下调，曾被认为是一个保护性因子。但我们最近的研究结果显示，CCL28具有促进乳腺癌的作用。CXCL14（BRAK）因最早发现于乳腺与肾脏而得名，广泛且高水平地表达于正常组织，而在几乎所有的癌细胞株均未检出，可能是一种与巨噬细胞发育相关的内环境稳定趋化因子。我们最近的研究表明，CXCL14可抑制乳腺癌细胞的生长及转移，对患者具有保护作用，提示CXCL14在乳腺癌是一个抗肿瘤性趋化因子（tumor suppressive chemokine），其机制可能与抑制肿瘤内血管生成有关。
在肿瘤细胞中导入一些抑制性趋化因子基因，给予肿瘤抗原-趋化因子-细胞因子复合物等，均可产生抑制肿瘤生长的效应。导入趋化因子CCL19（ELC）基因的小鼠乳腺癌细胞系C3L5在体外的生长不受影响，但在体内的成瘤性下降90%。以免疫原性低下为特征的小鼠乳腺癌细胞TSA-pc在用CCL16（LEC）基因修饰后虽仍具成瘤性，但可被迅速排斥，形成免疫记忆，其转移性也降低；同时观察到肿瘤组织中巨噬细胞和树突状细胞等抗原呈递细胞聚集，CD8+T细胞和中性粒细胞等免疫效应细胞浸润增加。这表明CCL16不仅可增强宿主的免疫反应，还可改善肿瘤细胞的免疫原性，有望用于制备有效的肿瘤疫苗。有趣的是，CCL21可促进黑色素瘤生长，却可抑制乳腺癌，值得进一步研究。
单独应用趋化因子时其抗肿瘤作用是有限的，联合应用趋化因子和细胞因子对T细胞、NK细胞和树突状细胞进行刺激以增强宿主免疫反应可能是更为可取的方案，趋化因子可能作为有效的抗肿瘤免疫治疗的佐剂。如在人乳腺癌细胞MDA-MB-231的SCID小鼠移植瘤模型，抗CXCL8抗体单用并无明显的效果，但抗CXCL8抗体可显著增强抗EGFR抗体的抗转移作用，使肿瘤变小，扩散减慢，动物生存期延长。趋化因子CCL5与抗HER-2抗体的融合蛋白（CCL5．HER-2．IgG3）既保留抗原特异性又有趋化活性，可能成为有应用前景的抗癌多功能分子。