趋化因子作为一类具有化学趋化活性的细胞因子,通过与靶细胞表面的趋化因子受体结合,形成特异性信号轴,精准调控免疫细胞和肿瘤细胞的迁移、定位及功能活化。
肿瘤的发生发展不仅与肿瘤细胞自身的异常增殖、分化相关,还高度依赖肿瘤微环境(Tumor Microenvironment, TME)中免疫细胞、细胞因子等多种成分的相互作用。趋化因子作为一类具有化学趋化活性的细胞因子,通过与靶细胞表面的趋化因子受体结合,形成特异性信号轴,精准调控免疫细胞和肿瘤细胞的迁移、定位及功能活化,在肿瘤免疫逃逸、血管生成、侵袭转移等关键过程中发挥核心调控作用。 由于肿瘤微环境的异质性及趋化因子受体表达的细胞特异性,趋化因子的生物学效应呈现出显著的复杂性。同一趋化因子作用于不同细胞亚群可能产生完全相反的功能,而不同趋化因子也可能通过协同或拮抗作用共同调控肿瘤进展。深入解析趋化因子系统的作用机制,对于开发新型肿瘤治疗策略具有重要意义。
一、趋化因子的分类及核心作用机制
根据功能差异,趋化因子可分为促瘤趋化因子、抗瘤趋化因子及双效趋化因子三大类,各类趋化因子通过特异性信号轴调控肿瘤发展进程。
(一)促瘤趋化因子
Kohli K, Pillarisetty VG, Kim TS. Key chemokines direct migration of immune cells in solid tumors. Cancer Gene Ther. 2022 Jan;29(1):10-21.
促瘤趋化因子主要通过募集免疫抑制细胞、促进肿瘤血管生成、增强肿瘤细胞干细胞特性及转移能力、介导治疗抵抗等机制加速肿瘤进展,核心成员及作用机制如下:
1. CCL2-CCR2轴:CCL2通过该信号轴特异性募集肿瘤相关免疫抑制细胞,同时介导肿瘤细胞与肿瘤相关巨噬细胞(Tumor-Associated Macrophages, TAM)的相互作用,显著提升肿瘤干细胞特性、转移潜能及对治疗的抵抗能力。
2. CXCL1/CXCL8-CXCR2轴:两类趋化因子共同通过与CXCR2结合,高效募集肿瘤相关免疫抑制细胞,构建免疫抑制性肿瘤微环境,削弱机体抗肿瘤免疫应答。
3. CXCL12-CXCR4轴:该信号轴具有多重促瘤功能:一方面促进TAM分化为血管周围TAM细胞,增加血管通透性,利于肿瘤细胞向血管内浸润;另一方面,实体瘤中骨髓基质细胞高表达CXCL12,导致表达CXCR4的髓样细胞积聚,阻碍免疫细胞发育成熟,同时参与调节性T细胞(Regulatory T cells, Treg)向骨髓的迁移,进一步增强免疫抑制。
4. CCR4、CCR6、CCR8介导的Treg募集与活化:CCR4在肿瘤微环境中特异性募集Treg细胞;CCR6可促进Treg在TME内原位增殖;CCR8则在DC细胞附近募集Treg,并通过CCR8-CCL1轴上调Foxp3表达,维持Treg的免疫抑制功能。此外,CCR4+ Th2、CCR6+ Th17、CXCR3+ Th1、CXCR5+ Tfh等趋化因子受体的表达,也与Treg的抑制功能存在相关性。
5. 其他促瘤趋化因子:CCL17、CCL22通过与CCR4结合进一步募集Treg;CCL18、CCL20等则通过调控肿瘤细胞侵袭性、血管渗漏性等促进肿瘤进展。
(二)抗瘤趋化因子
Kohli K, Pillarisetty VG, Kim TS. Key chemokines direct migration of immune cells in solid tumors. Cancer Gene Ther. 2022 Jan;29(1):10-21.
抗瘤趋化因子主要通过募集抗肿瘤免疫细胞、促进免疫细胞活化及效应功能获得、增强肿瘤免疫原性等机制抑制肿瘤发展,核心成员及作用机制如下:
1. XCL1-XCR1轴:XCL1通过该信号轴介导常规树突状细胞1(conventional Dendritic Cell 1, cDC1)向肿瘤组织募集,促进cDC1与CD8+ T细胞的相互作用,驱动T细胞增殖扩增并获得效应器功能,增强抗肿瘤免疫应答。
2. CXCL11:其表达水平与髓源性抑制细胞(Myeloid-Derived Suppressor Cells, MDSCs)的丰度呈负相关,与CD8+ T细胞的浸润程度也呈负相关,通过调控免疫细胞浸润格局发挥抗肿瘤作用。
3. CCR7介导的免疫启动:CCR7可介导cDC1和cDC2细胞从肿瘤组织向肿瘤引流淋巴结(Tumor-Draining Lymph Nodes, TDLN)迁移,启动T细胞的活化和效应功能,是连接肿瘤局部免疫与全身性免疫应答的关键分子。
4. CCL21:介导T细胞和DC细胞向TDLN募集,其表达下调会导致免疫细胞群定位异常,最终降低T细胞活性,而维持其正常表达则有助于增强抗肿瘤免疫。
5. CX3CR1:CD8+ T细胞需接收CX3CR1信号才能有效发挥肿瘤杀伤作用,该受体的表达是CD8+ T细胞获得抗肿瘤功能的必要条件。
(三)双效趋化因子
部分趋化因子因作用靶点的多样性,同时具备促瘤和抗肿瘤双重功能,核心代表如下:
1. CCR5:CCR5-CCL5轴具有双向调控作用:一方面介导cDC1向肿瘤募集,同时募集CD8+ T细胞发挥抗肿瘤效应;另一方面可募集Treg细胞,调控TAM的表型和功能,介导肿瘤与TAM的相互作用,提升肿瘤干细胞特性、转移能力及治疗抵抗,最终表现为促瘤效应。
2. CXCR3:CXCR3-CXCL9/CXCL10轴同样兼具双重功能:既能同时募集Treg和CD8+ T细胞,又能促进干细胞样TCF-1+细胞向cDC1细胞募集,使其在TME中重激活并通过接触IL-2获得效应器功能,同时调控免疫效应细胞在肿瘤附近的定位,其最终效应取决于肿瘤微环境中各类细胞的平衡状态。
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