单核细胞趋化蛋白-1(mcp-1)与胰腺癌的关系

单核细胞趋化蛋白 -1(MCP-1）与 胰腺癌的关系 关键词: 趋化因子；单核细胞趋化蛋白-1；肿瘤；胰腺癌 The relationship of Monocyte Chemoattractant Protein-1(MCP- 1) and Pancreatic Cancer TANG Zuxiong Department of General Surgery ,The First Affiliated Hospital of Soochow University, Suzhou 215000 ,China 摘要：细胞因子可以分为白细胞介素、干扰素、肿瘤坏死因子、集落刺激因子、 趋化性细胞因子和生长因子六类。趋化因子是一类具有相似分子结构的超家族 趋 化性细胞因子，依其一级结构中 N端高度保守序列的 4个半胱氨酸残基中前 2 个的排列分布状况的不同被分为 4类：C，CC，CXC 和 CX3C1。这些趋化因子与 靶细胞膜上相应受体7 次跨膜 G蛋白偶联趋化因子受体(7TMGPCR)蛋白的 胞外 N端结合，介导受体蛋白胞内 C端丝氨酸苏氨酸磷酸化，通过不同的跨 膜信号转导通路，激活与细胞运动、侵袭、胞外基质相互作用和细胞存活相关 基因的转录 2；通过趋化作用，选择性地调控多种白细胞亚群募集和运输。还 参与调控 B细胞和 T细胞发育、树突状细胞成熟，调控 THl和 TH2免疫反应， 广泛参与炎症反应与免疫调节 3。单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1，CCL2)是最早发 现并被广泛研究的 CC类趋化因子家族的成员之一，它对单核细胞、天然杀伤细 胞、T 淋巴细胞、嗜碱性细胞和树突状细胞有趋化作用。本文着重以 MCP-1为 代表，对其做一定的论述并简单介绍其在胰腺癌的表达及其生物学意义。 1 MCP-1的分子生物学特性 11 MCP-1 的蛋白质结构人类 MCP-1以包含 23个氨基酸组成的信号肽分子 的前体蛋白形式分泌，在翻译后加工过程中与信号肽解离后，完整的 MCP-1由 76个氨基酸残基构成。MCP-1 一级结构中的 N端氨基酸残基对于受体识别与信 号转导是十分重要的。MCP-1 单体的二级结构与其他 CC类趋化因子例如 MIP- 1B、RANTES 十分类似，均含有 3个反向平行的口折叠及其上方的 1个 C端 a螺 旋，然而不同的是其 N端 2-6的氨基酸残基组成的短 310螺旋。在三级与四级 结构水平，高效液相色谱分析及沉积平衡超速离心与化学交联分析证实，MCP- 1与 IL-8在生理浓度下几乎均以单体形式存在，而当浓度超过 100m 时，则以 二聚体为主要的存在形式 4。 12 MCP-1 的基因结构人类 MCP-1基因基因坐落于 17q112-12，包含了 3 个外显子与 2个内含子，第 1个外显子编码 5端非翻译区及 23个氨基酸的信 号肽遗传信息及 MCP-1蛋白的前 2个氨基酸，340 个氨基酸由第 2个外显子 编码，第 3个外显子编码 C端其余 36个氨基酸序列及 3端非翻译区。MCP-1 基因 5端上游的增强子中，存在于-128 位的 TRE元件和-64 位的 GC box，及- 2612位的 NF-kB元件，对于 IL-1b，TNF-a，LPS 和 TPA调控 MCP-1基础水平的 持续表达具有十分重要的意义 4。 13 MCP-1 的细胞来源人类 MCP-1，由包括正常组织细胞、白细胞及许多肿 瘤细胞等多种细胞分泌。在正常组织细胞中，MCP-1 的主要细胞来源是内皮细 胞、成纤维细胞及单核细胞 4。 2 MCP-1受体与靶细胞 MCP-1可以结合的趋化因子受体有 CCR2、CCR4、CCRIO。其中 CCR2主要分布 在单核细胞、嗜碱性粒细胞和树突状细胞膜上；CCR4 主要在嗜碱性粒细胞膜上 表达；CCRl0 主要分布在胎盘、胎儿肝细胞膜上。MCP-1 主要通过与 CCR2结合 发挥其生物学效应。当 MCP-1与 CCR2受体结合后，引起胞内 PTX敏感的胞内 Ca+内流增加、CAMP 抑制、磷脂酶 C以及磷脂酰肌醇-3 激酶(PI3K)的激活。也 有研究证实，趋化因子发挥生物学效应存在其他信号转导通路。如在单核细胞 中，MCP-1 激活受体酪氨酸磷酸化，并激活 JAK2/STAT3通路，且不受 PTX毒素 抑制。MCP-1 还可以激活 ERK、JNKl 及 p38活性，从而激活 MAPK通路 5。 MCP-1的靶细胞除单核细胞外，还包括记忆和杀伤 T淋巴细胞、NK 细胞、嗜 碱性粒细胞、树突状细胞(DC) 4和骨髓抑制细胞(MSC) 6。 3 MCP-1与慢性炎症性疾病 由于 MCP-1/CCR2对单核细胞的趋化作用，MCP 一 1在与此相关的慢性炎症疾 病中发挥重要的调节作用，研究最为透彻的是在动脉粥样硬化中的作用。目前 认为，血管内皮细胞在持续的氧化胆固醇毒性、高血压切应力以及紊乱的血流 作用下发生损伤。循环中的单核细胞为修复内皮损伤沉积在血管内皮下，并分 化成巨嗜细胞，吞噬大量脂质，在血管壁内堆积。巨嗜细胞、血管平滑肌细胞 等分泌趋化因子与生长因子，引发慢性炎症反应，最终形成成熟斑块。在 MCP- 1或 CCR2基因缺陷的鼠动脉粥样硬化模型的研究中证实，CCL2 或 CCR2表达的 缺失，可以减少动脉脂质沉积和单核细胞浸润，从而减轻疾病的严重程度和发 病风险。与此相反，在基因工程高血脂兔模型中，血管壁过度表达 MCP-1，可 加速发生动脉粥样硬化的进程口 7。临床流行病学资料同样表明，MCP-1 和 CCL2在人类疾病中有类似的作用。冠状动脉球囊扩张术后血浆 MCP-1水平升高 与发生再狭窄相关 8。 4 MCP-1与胰腺癌 许多肿瘤组织中存在趋化因子及其受体的表达。近 10年来，对肿瘤炎症微环 境的研究显示，不仅肿瘤细胞自身遗传物质异常，包括机体免疫状态、肿瘤微 环境等在内的许多宿主因素，都对肿瘤的发生、发展及其生物学行为产生深远 的影响。目前诸多研究认为，趋化因子网络参与调节的肿瘤微环境更倾向于促 进肿瘤细胞生长、存活及加速肿瘤侵袭和转移。 恶性肿瘤具有诱导新生血管生成的特征。VEGF 被确认为是主要的促血管生成 因子。近年研究报道。许多趋化因子、特别是 ELR+CXC家族趋化因子同样具有 促进血管生成的作用。MCP-1 同样具有促进血管生成的生物学效应。一方面， MCP-1趋化 TAM进入肿瘤组织，分泌 VEGF、TGF- 等血管生成因子和 ELR+CXC 类趋化因子，间接刺激新生血管生成；另一方面，MCP-1 直接作用于血管内皮 细胞膜上的 CCR2受体，趋化内皮定向细胞运动。在鸟绒毛膜尿囊膜试验(CAM) 和鼠主动脉萌发试验中，在排除炎症细胞浸润的影响后，MCP-1 仍然促进血管 形成 14。最近报道，MCP-1 还趋化血管平滑肌细胞和间质细胞向内皮细胞运动， 在 TGFB促进血管生成中起到中介作用 15。 MCP-1参与肿瘤免疫耐受微环境的形成。在肿瘤微环境中，IL-12、INF- 等 细胞因子缺乏，相反，VEGF，IL-6，IL-10，TGF- 等细胞因子含量丰富。这种 细胞因子平衡失调，导致 DC细胞分化、成熟障碍 16。而不成熟和半成熟状态 的 DC细胞被认为是调节机体免疫耐受的免疫耐受 DC细胞(TDC)。TDC 通过转化、 扩增 CD4+、CD25+调节性 T细胞(Treg)以及 IL-10分泌型 CD4+TR1细胞，表达 更多的免疫抑制因子，如 IL-10、TGF-、吲哚胺 2，3-二氧化酶(IDO)等，介导 机体针对肿瘤的 T细胞免疫耐受。研究证明，在非小细胞肺癌、晚期卵巢癌、 胰腺癌、乳腺癌中，TDC 诱导 TReg细胞转化、扩增，并抑制 T细胞免疫 17。 胰腺癌是消化道常见的恶性肿瘤之一，是恶性肿瘤中最常见的，多发生于胰 头部。腹痛及无痛性黄疸为胰头癌的常见症状。糖尿病患者长期大量吸烟，高 脂肪高动物蛋白饮食者，发病率相对增高，本病多发于中老年人，男性患者远 较绝经前的妇女多，绝经后妇女发病率与男性相仿。发病原因尚不清楚，发现 些环境因素与胰腺癌的发生有关。已定的首要危险因素为吸烟，糖尿病胆石病 饮酒（包括啤酒）以及慢性胰腺炎等进食高脂肪高蛋白饮食和精制的面粉食品， 胃切除术也是发生胰腺癌的危险因素，其死亡率极高。 MCP-1可诱导表达于内皮细胞、平滑肌细胞和单核细胞，能刺激血管内皮细 胞和平滑肌细胞分裂增殖，并可诱导多种组织因子的表达和活性增加，同时诱 导单核细胞浸润 9。近年研究发现，正常上皮及上皮来源良性肿瘤细胞极少表 达 MCP-1 ，但部分上皮来源的恶性肿瘤细胞能合成和分泌 MCP-1 ，发现 MCP-1 阳性表达恶性肿瘤侵袭能力、血管生成及间质单核巨噬细胞浸润数量明显高于 阴性病例，且其表达水平与多种促血管生成因子呈密切正相关 10-12 。MCP-1 阳性恶性肿瘤转移发生率明显增高，预后较差，其可能机制与 MCP-1 刺激肿瘤 血管生成及诱导巨噬细胞浸润等因素有关。胰腺癌 MCP-1 表达阳性率及评分明 显高于慢性胰腺炎，未转移癌 MCP-1 表达阳性率及其评分较明显低于转移癌（ P0.01）。说明部分胰腺癌能合成和分泌 MCP-1，MCP-1 与其相应受体结合后通 过促进肿瘤血管生成和诱导癌基质巨噬细胞浸润等方式影响胰腺癌生物学行为 和预后 10-13 。 综上所述，MCP-1 影响胰腺癌的生物学行为、转移发生及预后，其机制除促 进肿瘤血管生成及提高癌细胞侵袭和转移能力外，是否与其他许多因素有关， 及 MCP-1在其他常见肿瘤中的作用尚待深入研究。 参考文献 1 Kakinuma T，Hwang STChemokines，chemokine receptors，and cancer metastasisJJ Leukoc Biol。2006，79(4)：639651 2 Slettenaar VI，Wilson JLThe chemokine network：a target incancer biologyJAdv Drug Deliv Rev，2006，58(8)： 962974 3 Esche C，Stellato C，Beck LAChemokines：key players in inhate and adaptive immunityJJ Invest Dermatol，2005。125(4)： 615628 4 Van Coillie E，Van Damme J，Opdenakker GThe MCPeotaxin subfamily of CC chemokinesJCytokine Growth FactorRev，1999，10(1)：61-86 5 Cambien B, Pomeranz M，Millet MA， et a1Signal transduction involved in MCP-1-mediated monocytic transendothelial migrationJBlood，2001，97(2)：359 366 6 Huang BLei Z，Zhao J， et a1CCL2CCR2 pathway mediates recruitment of myeloid suppressor cells to cancersJCancer Lett，2007，252(1)：86-92 7 Daly C，Rollins BJ Monocyte chemoattractant protein-1 (CCL2)in inflammatory disease and adaptive immunity：thera -peutic opportunities and controversiesJMicrocirculation， 2003，10(3-4)：247-257 8 Cipollone F, Marini M，Fazia M, 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