Фактор 1, полученный из стромальных клеток ( SDF-1 ), также известный как CXC мотив хемокина 12 (CXCL12), является хемокиновым белком , который у людей кодируется геном CXCL12 на хромосоме 10. [5] Он повсеместно экспрессируется во многих тканях и типах клеток. [ 6] Факторы 1-альфа и 1-бета, полученные из стромальных клеток, представляют собой небольшие цитокины, которые принадлежат к семейству хемокинов , члены которого активируют лейкоциты и часто индуцируются провоспалительными стимулами, такими как липополисахарид , TNF или IL1 . Хемокины характеризуются наличием 4 консервативных цистеинов , которые образуют 2 дисульфидные связи . Их можно разделить на 2 подсемейства. В подсемействе CC остатки цистеина расположены рядом друг с другом. В подсемействе CXC они разделены промежуточной аминокислотой. Белки SDF1 относятся к последней группе. [5] Сигнализация CXCL12 наблюдалась при нескольких видах рака. [7] [8] Ген CXCL12 также содержит один из 27 однонуклеотидных полиморфизмов , связанных с повышенным риском ишемической болезни сердца . [9]
Этот белок принадлежит к семейству интеркринных альфа ( хемокинов CXC). [11] SDF-1 вырабатывается в двух формах, SDF-1α/CXCL12a и SDF-1β/CXCL12b, путем поочередного сплайсинга одного и того же гена. [12] Хемокины характеризуются наличием четырех консервативных цистеинов , которые образуют две дисульфидные связи . Белки CXCL12 относятся к группе хемокинов CXC, начальная пара цистеинов которых разделена одной промежуточной аминокислотой . Кроме того, первые 8 остатков N-конца CXCL12 служат сайтом связывания рецептора , хотя только Lys-1 и Pro-2 непосредственно участвовали в активации рецептора. Между тем, мотив RFFESH (остатки 12-17) в области петли функционирует как сайт стыковки для связывания рецептора CXCL12. [13]
У взрослых CXCL12 играет важную роль в ангиогенезе , привлекая эндотелиальные клетки-предшественники (EPC) из костного мозга через механизм, зависимый от CXCR4. [21]
CXCR4 , ранее называвшийся LESTR или фузином, является рецептором для CXCL12. [16] Это взаимодействие CXCL12-CXCR4 раньше считалось исключительным (в отличие от других хемокинов и их рецепторов), но недавно было высказано предположение, что CXCL12 может также связывать рецептор CXCR7 (теперь называемый ACKR3). [22] [23] [24] Блокируя CXCR4, основной корецептор для проникновения ВИЧ-1, CXCL12 действует как эндогенный ингибитор CXCR4-тропных штаммов ВИЧ-1. [25]
ЦНС
Во время эмбрионального развития CXCL12 играет роль в формировании мозжечка посредством миграции нейронов. [26] В ЦНС CXCL12 способствует пролиферации клеток, нейрогенезу (развитию и росту нервной ткани), а также нейровоспалению. Нейронные клетки-предшественники (NPC) — это стволовые клетки, которые дифференцируются в глиальные и нейрональные клетки. CXCL12 способствует их миграции к местам поражения в мозге, особенно на большие расстояния. Оказавшись в месте повреждения, NPC могут начать восстановление тканей на основе стволовых клеток в месте поражения. [27] Ось CXCL12/CXCR4 обеспечивает направляющие сигналы для аксонов и нейритов, тем самым способствуя росту нейритов (нейронов, формирующих проекции) и нейрогенезу. [28] Как и другие хемокины, CXCL12 участвует в миграции клеток, которая способствует воспалению. Что касается ЦНС, CXCL12 играет роль в нейровоспалении, привлекая лейкоциты через гематоэнцефалический барьер. [27] Однако чрезмерное производство и накопление CXCL12 может стать токсичным, а вызванное воспаление может привести к серьезным последствиям. [29]
Клиническое значение
У людей CXCL12 вовлечен в широкий спектр биомедицинских состояний, затрагивающих несколько систем органов. [30] Кроме того, сигнализация CXCL12 в сочетании с сигнализацией CXCR7 вовлечена в прогрессирование рака поджелудочной железы. [7] В системе мочевыводящих путей метилирование промотора CXCL12 и экспрессия PD-L1 могут быть мощными прогностическими биомаркерами биохимического рецидива у пациентов с карциномой предстательной железы после радикальной простатэктомии, и продолжаются дальнейшие исследования для подтверждения того, может ли метилирование CXCL12 помочь в стратегиях активного наблюдения. [31] В области онкологии связанные с меланомой фибробласты стимулируются стимуляцией аденозинового рецептора A2B с последующей стимуляцией фактора роста фибробластов и повышенной экспрессией CXCL12. [8]
Клинический маркер
Исследование оценки генетического риска по нескольким локусам, основанное на комбинации 27 локусов, включая ген CXCL12, выявило лиц с повышенным риском как инцидентных, так и рецидивирующих событий ишемической болезни сердца, а также улучшенную клиническую пользу от терапии статинами. Исследование было основано на исследовании когорт сообщества (исследование диеты Мальмё и рака) и четырех дополнительных рандомизированных контролируемых испытаниях первичных профилактических когорт (JUPITER и ASCOT) и вторичных профилактических когорт (CARE и PROVE IT-TIMI 22). [9]
Рассеянный склероз
Неврологическое состояние, возникающее в результате неправильного взаимодействия иммунной и нервной систем при рассеянном склерозе . Рассеянный склероз характеризуется демиелинизацией нервов из-за атаки иммунной системы организма на ЦНС. Повышенные уровни CXCL12 наблюдаются в спинномозговой жидкости пациентов с рассеянным склерозом. CXCL12 проникает через гематоэнцефалический барьер и вызывает нейровоспаление , которое способствует повреждению аксонов и, следовательно, прогрессированию рассеянного склероза. [32] [ ненадежный медицинский источник ]
болезнь Альцгеймера
Хотя CXCL12 может быть вреден для людей с рассеянным склерозом, недавние исследования предполагают, что этот хемокин может быть полезен для замедления прогрессирования у пациентов с болезнью Альцгеймера. Болезнь Альцгеймера — еще одно неврологическое заболевание и наиболее распространенная форма деменции, при которой значительно снижается познавательная способность. Одной из основных характеристик болезни Альцгеймера является накопление мозговой бляшки, известной как бета-амилоид. У мышей с этими бляшками/болезнью Альцгеймера есть нейропротекторные аспекты CXCL12. PAK — это белок, связанный с поддержанием дендритных шипиков, которые необходимы в синапсах для получения информации от аксонов. Неправильная локализация PAK происходит у пациентов с болезнью Альцгеймера, однако предварительная обработка нейронов у мышей CXCL12 показала подавление этой неправильной локализации. [33] [ ненадежный медицинский источник ] Кроме того, эта предварительная обработка CXCL снизила распространенность апоптоза и окислительного повреждения, обычно вызываемого наличием бета-амилоидной бляшки. [33]
Как мишень для наркотиков
Хемокины и рецепторы хемокинов, среди которых выделяется CXCR, регулируют множество процессов, таких как морфогенез, ангиогенез и иммунные реакции, и считаются потенциальными мишенями для разработки лекарственных средств. Клинические образцы указывают на высокий уровень экспрессии CXCR4 при идиопатическом легочном фиброзе легких. Экспериментальные данные также указывают на то, что CXCR4/CXCR12 связан с патогенезом фиброза легких. [34] В системе желудочно-кишечного тракта ось CXCL12-CXCR4 исследуется в качестве антифиброзной терапии при лечении хронического панкреатита. [35] Например, блокирование CXCR4 , рецептора CXCL12, с помощью Plerixafor (AMD-3100) повысило эффективность комбретастатина в мышиной модели рака молочной железы, предположительно, за счет предотвращения привлечения макрофагов к опухолям. [15][16] AMD-3100 также широко используется в сочетании с G-CSF для мобилизации гемопоэтических стволовых клеток в кровоток, что позволяет производить их сбор для трансплантации костного мозга . [36]
Ссылки
^ abc GRCh38: Ensembl выпуск 89: ENSG00000107562 – Ensembl , май 2017 г.
^ abc GRCm38: Ensembl выпуск 89: ENSMUSG00000061353 – Ensembl , май 2017 г.
^ "Human PubMed Reference:". Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
^ "Mouse PubMed Reference:". Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
^ ab "Ген Entrez: хемокин CXCL12 (мотив CXC), лиганд 12 (фактор 1, полученный из стромальных клеток)".
^ "BioGPS - ваша система генного портала". biogps.org . Получено 11 октября 2016 г. .
^ ab Guo JC, Li J, Zhou L, Yang JY, Zhang ZG, Liang ZY, Zhou WX, You L, Zhang TP, Zhao YP (август 2016 г.). «Ось CXCL12-CXCR7 способствует инвазивному фенотипу рака поджелудочной железы». Oncotarget . 7 (38): 62006– 62018. doi :10.18632/oncotarget.11330. PMC 5308707 . PMID 27542220.
^ ab Sorrentino C, Miele L, Porta A, Pinto A, Morello S (август 2016 г.). «Активация аденозинового рецептора A2B в меланомах B16 индуцирует экспрессию CXCL12 в FAP-положительных опухолевых стромальных клетках, усиливая прогрессирование опухоли». Oncotarget . 7 (39): 64274– 64288. doi :10.18632/oncotarget.11729. PMC 5325441 . PMID 27590504.
^ ab Mega JL, Stitziel NO, Smith JG, Chasman DI, Caulfield MJ, Devlin JJ, Nordio F, Hyde CL, Cannon CP, Sacks FM, Poulter NR, Sever PS, Ridker PM, Braunwald E, Melander O, Kathiresan S, Sabatine MS (июнь 2015 г.). «Генетический риск, события ишемической болезни сердца и клиническая польза терапии статинами: анализ испытаний первичной и вторичной профилактики». Lancet . 385 (9984): 2264– 71. doi :10.1016/S0140-6736(14)61730-X. PMC 4608367 . PMID 25748612.
^ "Информация о гене CXCL12 - Атлас белков человека". www.proteinatlas.org . Получено 20 марта 2024 г. .
^ ab "CXCL12 - Предшественник фактора 1, полученного из стромальных клеток - Homo sapiens (Человек) - Ген и белок CXCL12". UniProt .
^ De La Luz Sierra M, Yang F, Narazaki M, Salvucci O, Davis D, Yarchoan R, Zhang HH, Fales H, Tosato G (апрель 2004 г.). «Дифференциальная обработка стромального фактора-1альфа и стромального фактора-1бета объясняет функциональное разнообразие». Blood . 103 (7): 2452– 9. doi : 10.1182/blood-2003-08-2857 . PMID 14525775.
^ Crump MP, Gong JH, Loetscher P, Rajarathnam K, Amara A, Arenzana-Seisdedos F, Virelizier JL, Baggiolini M, Sykes BD, Clark-Lewis I (декабрь 1997 г.). «Структура раствора и основа функциональной активности фактора-1, полученного из стромальных клеток; диссоциация активации CXCR4 от связывания и ингибирования ВИЧ-1». The EMBO Journal . 16 (23): 6996– 7007. doi :10.1093/emboj/16.23.6996. PMC 1170303. PMID 9384579 .
^ Шредер А.Дж., Лехнер О., Темплин М., Диттмар К.Е., Махтенс С., Менгель М., Пробст-Кеппер М., Францке А., Волленсак Т., Гацлафф П., Ацподен Дж., Буер Дж., Лаубер Дж. (апрель 2002 г.). «Экспрессия и передача сигналов CXCR4/CXCL12 при раке почки». Британский журнал рака . 86 (8): 1250–6 . doi :10.1038/sj.bjc.6600221. ПМЦ 2375348 . ПМИД 11953881.
^ Custo S, Baron B, Felice A, Seria E (5 июля 2022 г.). «Сравнительный профиль общего белка и шести ангиогенно-активных факторов роста в трех продуктах тромбоцитов». GMS Interdisciplinary Plastic and Reconstructive Surgery DGPW . 11 (Doc06): Doc06. doi :10.3205/iprs000167. PMC 9284722. PMID 35909816 .
^ ab Bleul CC, Fuhlbrigge RC, Casasnovas JM, Aiuti A, Springer TA (сентябрь 1996 г.). "Высокоэффективный хемоаттрактант лимфоцитов, фактор 1, полученный из стромальных клеток (SDF-1)". Журнал экспериментальной медицины . 184 (3): 1101– 9. doi : 10.1084 /jem.184.3.1101. PMC 2192798. PMID 9064327.
^ Ara T, Nakamura Y, Egawa T, Sugiyama T, Abe K, Kishimoto T, Matsui Y, Nagasawa T (апрель 2003 г.). «Нарушенная колонизация гонад первичными зародышевыми клетками у мышей, лишенных хемокина, фактора-1, полученного из стромальных клеток (SDF-1)». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 100 (9): 5319– 23. Bibcode : 2003PNAS..100.5319A. doi : 10.1073/pnas.0730719100 . PMC 154343. PMID 12684531 .
^ Askari AT, Unzek S, Popovic ZB, Goldman CK, Forudi F, Kiedrowski M, Rovner A, Ellis SG, Thomas JD, DiCorleto PE, Topol EJ, Penn MS (август 2003 г.). «Влияние фактора 1, полученного из стромальных клеток, на возвращение стволовых клеток и регенерацию тканей при ишемической кардиомиопатии». Lancet . 362 (9385): 697– 703. doi :10.1016/S0140-6736(03)14232-8. PMID 12957092. S2CID 24354002.
^ Ma Q, Jones D, Borghesani PR, Segal RA, Nagasawa T, Kishimoto T, Bronson RT, Springer TA (август 1998 г.). «Нарушенный B-лимфопоэз, миелопоэз и нарушенная миграция мозжечковых нейронов у мышей с дефицитом CXCR4 и SDF-1». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 95 (16): 9448– 53. Bibcode : 1998PNAS...95.9448M. doi : 10.1073/pnas.95.16.9448 . PMC 21358. PMID 9689100.
^ Takano T, Li YJ, Kukita A, Yamaza T, Ayukawa Y, Moriyama K, Uehara N, Nomiyama H, Koyano K, Kukita T (2014). «Мезенхимальные стволовые клетки заметно подавляют воспалительную деструкцию костей у крыс с адъювантно-индуцированным артритом». Laboratory Investigation . 94 (3): 286– 96. doi : 10.1038/labinvest.2013.152 . PMID 24395111.
^ Zheng H, Fu G, Dai T, Huang H (2007). «Миграция эндотелиальных клеток-предшественников, опосредованная стромальным клеточным фактором-1альфа/CXCR4 через путь передачи сигнала PI3K/Akt/eNOS». Журнал кардиоваскулярной фармакологии . 50 (3): 274– 80. doi : 10.1097/FJC.0b013e318093ec8f . PMID 17878755. S2CID 13616442.
^ Балабанян К, Лаган Б, Инфантино С, Чоу КЙ, Харриаг Дж, Мёппс Б, Аренцана-Сейсдедос Ф, Телен М, Бачелери Ф (2005). «Хемокин SDF-1/CXCL12 связывается с рецептором-сиротой RDC1 в Т-лимфоцитах и передает сигналы через него». Журнал биологической химии . 280 (42): 35760– 6. doi : 10.1074/jbc.M508234200 . PMID 16107333.
^ Burns JM, Summers BC, Wang Y, Melikian A, Berahovich R, Miao Z, Penfold ME, Sunshine MJ, Littman DR, Kuo CJ, Wei K, McMaster BE, Wright K, Howard MC, Schall TJ (2006). «Новый рецептор хемокинов для SDF-1 и I-TAC, участвующий в выживании клеток, адгезии клеток и развитии опухолей». Журнал экспериментальной медицины . 203 (9): 2201– 13. doi :10.1084/jem.20052144. PMC 2118398. PMID 16940167 .
^ Cruz-Orengo L, Holman DW, Dorsey D, Zhou L, Zhang P, Wright M, McCandless EE, Patel JR, Luker GD, Littman DR, Russell JH, Klein RS (2011). "CXCR7 влияет на проникновение лейкоцитов в паренхиму ЦНС, контролируя аблюминальное изобилие CXCL12 во время аутоиммунитета". Журнал экспериментальной медицины . 208 (2): 327–39 . doi :10.1084/jem.20102010. PMC 3039853. PMID 21300915 .
^ Oberlin E, Amara A, Bachelerie F, Bessia C, Virelizier JL, Arenzana-Seisdedos F, Schwartz O, Heard JM, Clark-Lewis I, Legler DF, Loetscher M, Baggiolini M, Moser B (1996). "Хемокин CXC SDF-1 является лигандом для LESTR/фузина и предотвращает инфекцию ВИЧ-1, адаптированного к Т-линии клеток" (PDF) . Nature . 382 (6594): 833– 5. Bibcode :1996Natur.382..833O. doi :10.1038/382833a0. PMID 8752281. S2CID 4233446.
^ Bajetto A, Bonavia R, Barbero S, Florio T, Schettini G (июль 2001 г.). «Хемокины и их рецепторы в центральной нервной системе». Frontiers in Neuroendocrinology . 22 (3): 147– 84. doi :10.1006/frne.2001.0214. PMID 11456467. S2CID 29689159.
^ ab Li M, Hale JS, Rich JN, Ransohoff RM, Lathia JD (октябрь 2012 г.). «Хемокин CXCL12 при нейродегенеративных заболеваниях: сигнал SOS для восстановления на основе стволовых клеток». Trends in Neurosciences . 35 (10): 619–28 . doi :10.1016/j.tins.2012.06.003. PMC 3461091 . PMID 22784557.
^ Guyon A (март 2014 г.). «Хемокин CXCL12 и его рецепторы как основные участники взаимодействия иммунной и нервной систем». Frontiers in Cellular Neuroscience . 8 : 65. doi : 10.3389/fncel.2014.00065 . PMC 3944789. PMID 24639628 .
^ Guyon A (2014). «Хемокин CXCL12 и его рецепторы как основные игроки во взаимодействии иммунной и нервной систем». Frontiers in Cellular Neuroscience . 8 : 65. doi : 10.3389/fncel.2014.00065 . PMC 3944789. PMID 24639628 .
^ Pozzobon T, Goldoni G, Viola A, Molon B (сентябрь 2016 г.). «Сигнализация CXCR4 в здоровье и болезни». Immunology Letters . 177 : 6– 15. doi : 10.1016/j.imlet.2016.06.006. hdl : 11577/3222781. PMID 27363619.
^ Goltz D, Holmes EE, Gevensleben H, Sailer V, Dietrich J, Jung M, Röhler M, Meller S, Ellinger J, Kristiansen G, Dietrich D (июль 2016 г.). «Метилирование промотора CXCL12 и экспрессия PD-L1 как прогностические биомаркеры у пациентов с раком простаты». Oncotarget . 7 (33): 53309– 53320. doi :10.18632/oncotarget.10786. PMC 5288188 . PMID 27462860.
^ Krumbholz M, Theil D, Cepok S, Hemmer B, Kivisäkk P, Ransohoff RM, Hofbauer M, Farina C, Derfuss T, Hartle C, Newcombe J, Hohlfeld R, Meinl E (январь 2006 г.). «Хемокины при рассеянном склерозе: повышение регуляции CXCL12 и CXCL13 дифференциально связано с набором иммунных клеток ЦНС». Brain: A Journal of Neurology . 129 (Pt 1): 200–11 . doi : 10.1093/brain/awh680 . PMID 16280350.
^ ab Raman D, Milatovic SZ, Milatovic D, Splittgerber R, Fan GH, Richmond A (ноябрь 2011 г.). «Хемокины, макрофагальный воспалительный белок-2 и стромальный клеточный фактор-1α подавляют нейротоксичность, вызванную амилоидом β». Токсикология и прикладная фармакология . 256 (3): 300– 13. Bibcode : 2011ToxAP.256..300R. doi : 10.1016/j.taap.2011.06.006. PMC 3236026. PMID 21704645 .
^ Li F, Xu X, Geng J, Wan X, Dai H (март 2020 г.). «Аутокринная ось CXCR4/CXCL12 способствует фиброзу легких посредством модуляции активности фибробластов легких». Experimental and Therapeutic Medicine . 19 (3): 1844– 1854. doi :10.3892/etm.2020.8433. PMC 7027131. PMID 32104240 .
^ Neesse A, Ellenrieder V (сентябрь 2016 г.). «Ось NEMO-CXCL12/CXCR4: новая точка обзора для антифиброзной терапии при хроническом панкреатите?». Gut . 66 (2): gutjnl–2016–312874. doi :10.1136/gutjnl-2016-312874. PMID 27590996. S2CID 3493909.
^ De Clercq E. (2019) Mozobil(R) (Plerixafor, AMD3100), 10 лет после одобрения Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США. Antivir Chem Chemother 27:1.
Дальнейшее чтение
Куция М., Реца Р., Миекус К., Ванцек Дж., Вояковски В., Яновска-Вечорек А., Ратайчак Дж., Ратайчак М.З. (август 2005 г.). «Торговля нормальными стволовыми клетками и метастазирование раковых стволовых клеток связаны с аналогичными механизмами: ключевая роль оси SDF-1-CXCR4». Стволовые клетки . 23 (7): 879–94 . doi :10.1634/stemcells.2004-0342. PMID 15888687. S2CID 22504846.
Kryczek I, Wei S, Keller E, Liu R, Zou W (март 2007 г.). «Фактор, полученный из стромы (SDF-1/CXCL12), и патогенез опухолей человека». American Journal of Physiology. Cell Physiology . 292 (3): C987–95. doi :10.1152/ajpcell.00406.2006. PMID 16943240. S2CID 7423893.
Stellos K, Gawaz M (март 2007). «Тромбоциты и фактор-1, полученный из стромальных клеток, в рекрутинге клеток-предшественников». Семинары по тромбозу и гемостазу . 33 (2): 159– 64. doi :10.1055/s-2007-969029. PMID 17340464. S2CID 260320898.
Wang J, Liu X, Lu H, Jiang C, Cui X, Yu L, Fu X, Li Q, Wang J (март 2015 г.). «Субпопуляция BMMNC CXCR4(+)CD45(-) превосходит нефракционированные BMMNC для защиты после ишемического инсульта у мышей». Мозг, поведение и иммунитет . 45 : 98–108 . doi : 10.1016 /j.bbi.2014.12.015. PMC 4342301. PMID 25526817.
Arya M, Ahmed H, Silhi N, Williamson M, Patel HR (2007). «Клиническое значение и терапевтические последствия ключевого взаимодействия CXCL12-CXCR4 (хемокиновый лиганд-рецептор) в миграции раковых клеток». Tumour Biology . 28 (3): 123–31 . doi :10.1159/000102979. PMID 17510563. S2CID 44356923.