細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路與肝癌相關(guān)性研究進(jìn)展

陳 椿,楊 哲,黃贊松

陳椿,楊哲,右江民族醫(yī)學(xué)院研究生學(xué)院 廣西壯族自治區(qū)百色市533000

黃贊松,右江民族醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院消化內(nèi)科,廣西肝膽疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心 廣西壯族自治區(qū)百色市 533000

核心提要：近年來,肝癌(hepatocellular carcinoma,HCC)的分子生物學(xué)研究取的許多新的成果,尤其是了發(fā)現(xiàn)某些細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的激活或者抑制在HCC細(xì)胞的發(fā)生、發(fā)展中起著重要推動作用,本文綜述了近年來HCC中信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的最新研究進(jìn)展,探討其作用機(jī)制及與HCC的相關(guān)性.

0 引言

原發(fā)性肝癌(hepatocellular carcinoma,HCC)簡稱肝癌,是全球?qū)е滤劳龅牡诙蟀┌Y,據(jù)統(tǒng)計,2015年全球HCC新發(fā)病例85.4萬,其中我國新發(fā)HCC病例數(shù)37萬,居全國惡性腫瘤發(fā)病數(shù)第4位,發(fā)病率為26.92/10萬,其中男性發(fā)病率大于女性發(fā)病率[1,2].由于HCC發(fā)病隱匿,早期無明顯癥狀,大多數(shù)HCC患者就診時已發(fā)展至晚期,雖然目前現(xiàn)有的治療手段包括手術(shù)、介入、放療、化療在一定程度下能延緩HCC的發(fā)生、發(fā)展[3],但往往療效較差,且預(yù)后不佳,嚴(yán)重影響了國民身體健康以及加重國家經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān).目前已知,在各種致癌因素作用下(如乙肝病毒、酒精、黃曲霉素、遺傳因素等),HCC的發(fā)生呈現(xiàn)為肝細(xì)胞損傷、變性、纖維化,進(jìn)而癌變的多階段復(fù)雜過程.從分子生物學(xué)的角度看,HCC是正常細(xì)胞轉(zhuǎn)化為變異的、細(xì)胞增殖失控和具有侵襲性的惡性腫瘤細(xì)胞,或者是原癌基因激活與抑癌基因異常表達(dá)共同作用的最終結(jié)果[4].近年來研究表明[5-7],信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路可以通過調(diào)控原癌基因和抑癌基因表達(dá),影響細(xì)胞增殖周期、腫瘤血管生成、促進(jìn)細(xì)胞凋亡等多個方面在HCC中發(fā)揮作用.故探討HCC細(xì)胞中細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路作用機(jī)制,將對HCC的預(yù)防及治療具有重要意義,本文將對近年來有關(guān)HCC的細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的研究做一綜述.

1 絲裂原活化蛋白激酶信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,普遍存在于真核細(xì)胞內(nèi),主要介導(dǎo)細(xì)胞外刺激信號,如細(xì)胞因子、神經(jīng)遞質(zhì)、激素等從細(xì)胞表面?zhèn)鲗?dǎo)到細(xì)胞核內(nèi)部,與細(xì)胞的增殖、凋亡、自噬等生理過程密切相關(guān),是生物體內(nèi)重要的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路之一.

目前在哺乳動物細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的MAPK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路主要有5條：細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)蛋白激酶(extrlacelular signal regulated protein kinase1/2,ERK1/2)、Jun氨基端激酶(c-Jun N-terminal kinase,JNK)、大絲裂素活化蛋白激酶1(big map kinase 1,BMK1)、p38MAPK(p38 mitogenactivated protein kinase)以及ERK3/4通路[8].其中ERK1/2,JNK,p38MAPK這三條信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路研究最多,有研究[9]表明,各種HCC致病因素如肝炎病毒、酒精、化學(xué)致癌物等能異常激活MAPK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,從而促進(jìn)HCC的發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移以及腫瘤血管形成,其中ERK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路主要參與HCC發(fā)生、增殖、轉(zhuǎn)移以及腫瘤血管形成,JNK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路主要參與細(xì)胞的增殖、分化、凋亡等過程,p38MAPK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路主要參與細(xì)胞凋亡過程.

1.1 ERK1/2信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路 該通路激活是RAS/RAF/MEK/ERK信號級聯(lián)反應(yīng)的過程,首先受多種細(xì)胞外信號刺激,屬于小分子GTP酶超家族的RAS-GTP直接與RAF結(jié)合并將其激活,活化后的RAF進(jìn)一步磷酸化MEK,后者激活ERK1/2,這一過程將細(xì)胞外信號傳遞到細(xì)胞核內(nèi),促使細(xì)胞增殖、遷移和微血管形成[10].

目前可以在90%HCC組織中發(fā)現(xiàn)RAS/RAF/MEK/ERK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路被激活的現(xiàn)象[11].Ras作為一種癌基因,有研究發(fā)現(xiàn)[12]在Ras癌基因誘導(dǎo)的轉(zhuǎn)基因小鼠肝腫瘤組織中,ERK蛋白表達(dá)較其他組織明顯升高,提示Ras的活化刺激了ERK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路.絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶4(serine/threonine protein kinase,STK4)對HCC侵襲、生長及轉(zhuǎn)移具有促進(jìn)作用,趙小麗等[13]發(fā)現(xiàn)其機(jī)制可能是通過激活MAPK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中的p-ERK蛋白表達(dá),進(jìn)一步促進(jìn)細(xì)胞因子的表達(dá),從而提高HCC細(xì)胞的增殖和侵襲能力.

1.2 JNK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路 JNK主要有三種亞型：JNK1,JNK2,JNK3.JNK1和JNK2分布在所有細(xì)胞中,而JNK3主要分布在腦,心臟和睪丸細(xì)胞中[14].細(xì)胞因子、生長因子、物理、化學(xué)應(yīng)激等多種因素刺激作用下,順序激活MAP3K,MKK4和MKK7,然后磷酸化JNK,活化的JNK使c-JUN,ATF2,P53等轉(zhuǎn)錄因子磷酸化,誘導(dǎo)形成轉(zhuǎn)錄因子激活蛋白-1(activator protein-1,AP-1),進(jìn)而調(diào)控細(xì)胞增殖、分化、調(diào)亡[15].

蒙麗恒等[16]研究發(fā)現(xiàn)晚期糖基化終末產(chǎn)物與其受體結(jié)合能激活JNK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,并在2型糖尿病合并HCC患者的癌組織中發(fā)現(xiàn)MKK7,JNK1高表達(dá),提示JNK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的激活可能促進(jìn)2型糖尿病患者HCC的發(fā)生、發(fā)展.同時還有研究[17]發(fā)現(xiàn)在31例HCC樣本中,有55%活化的JNK1表達(dá)水平增高,且與腫瘤大小、包膜有關(guān),提示JNK1活化促進(jìn)HCC細(xì)胞增殖.

1.3 p38 MAPK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路 p38 MAPK家族有4個亞型p38α,p38β,p38γ和p38δ,其中p38α最常見.多種細(xì)胞因子和環(huán)境應(yīng)激可激活并誘導(dǎo)p38 MAPK中酪氨酸和蘇氨酸位點雙磷酸化,活化的p38 MAPK進(jìn)入細(xì)胞核調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子的活性.

除了在應(yīng)激反應(yīng)中的作用,最近的研究[18]表明p38 MAPK還在介導(dǎo)細(xì)胞凋亡和生長抑制信號的通路中發(fā)揮作用.孟燕等[19]研究發(fā)現(xiàn),在HCC中存在缺氧微環(huán)境,適應(yīng)缺氧成為HCC發(fā)生發(fā)展的重要過程.在缺氧條件下,HCC細(xì)胞會通過下調(diào)p38 MAPK mRNA及p38 MAPK,P-p38MAPK蛋白的表達(dá)從而抑制細(xì)胞凋亡,即通過抑制p38 MAPK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路抑制HCC細(xì)胞的凋亡.Song等[20]發(fā)現(xiàn)多環(huán)芳香烴能促進(jìn)HCC HepG2細(xì)胞miRNA-181的表達(dá),抑制p38 MAPK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,從而抑制癌細(xì)胞的凋亡,促進(jìn)HCC的持續(xù)增殖.上述研究都從反向證明了p38 MAPK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的激活會促進(jìn)HCC的凋亡.

2 Hippo信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

Hippo信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路是首先在果蠅體內(nèi)中發(fā)現(xiàn)的一條高度保守的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,以果蠅激酶Hippo命名,其核心分子包括Hpo、Sav、Wts、Mats,在人類細(xì)胞中有對應(yīng)的同源類似物,分別為哺乳動物STE20蛋白激酶家族1/2(MST1/2)、薩爾瓦多家族1(SAVl)、大腫瘤抑制基因1/2激酶(LATSl/2)和MOB激酶激活物1A/1B(MOB1A/1B).轉(zhuǎn)錄共激活因子相關(guān)蛋白(yesassociated protein,YAP)是Hippo信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路下游效應(yīng)分子,被認(rèn)為是一種癌基因[21].當(dāng)YAP處于活性狀態(tài)時,它們轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核內(nèi)結(jié)合TEAD轉(zhuǎn)錄因子家族,誘導(dǎo)多種參與細(xì)胞增殖、生存和遷移的基因表達(dá),如CylinDl、cyclinE及CTGF等[22,23].

Wu等[24]研究發(fā)現(xiàn),YAP表達(dá)與HBV陽性HCC樣本中的乙型肝炎病毒X蛋白(hepatitis B virus X protein,HBX)表達(dá)呈正相關(guān),提示HBX能促進(jìn)YAP轉(zhuǎn)錄和表達(dá),這可能是乙型肝炎致癌機(jī)制之一.Wu等[25]研究發(fā)現(xiàn),肝膽管癌YAP陽性表達(dá)率比肝細(xì)胞癌高,高YAP表達(dá)與腫瘤大小、肝硬化、血管侵犯、肝內(nèi)轉(zhuǎn)移有密切聯(lián)系.Li等[26]研究發(fā)現(xiàn),YAP陰性的HCC患者行肝移植術(shù)后的無病生存率顯著高于YAP陽性的,且分析發(fā)現(xiàn)YAP是HCC肝移植術(shù)后腫瘤復(fù)發(fā)的獨立預(yù)后指標(biāo).

Hippo信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路核心作用就是讓YAP失活,當(dāng)MST1/2在SAVl和MOB1A/1B輔助下依次磷酸化LATS1/2時,活化的LATS1/2能抑制YAP進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)發(fā)揮作用.Wang等[27]發(fā)現(xiàn)HCC組織中YAP水平與LATS1水平呈負(fù)相關(guān),且與正常組織相比,HCC組織中表達(dá)的YAP水平顯著升高,提示YAP活性下降進(jìn)一步促進(jìn)HCC形成.Lu等[28]研究發(fā)現(xiàn),MST1/2功能均失活的突變小鼠肝臟進(jìn)行性增大,長期監(jiān)測可發(fā)現(xiàn)多個腫瘤病灶,在了Savl功能失活的小鼠上也出現(xiàn)類似的結(jié)果,證明了MST1/2要靠Savl介導(dǎo)才可以活化,而且肝細(xì)胞的惡性增殖與MST1/2和 Savl失活有關(guān).

3 Notch信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

Notch信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路與肝臟發(fā)育、損傷修復(fù)、纖維化密切相關(guān),在慢性損傷作用下,促進(jìn)病理性修復(fù)過程,導(dǎo)致肝纖維化、結(jié)構(gòu)破壞和HCC發(fā)生[29].

人類Notch信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路由受體(Notch1-4)、配體(Jag1、2,DLL1、3、4)、細(xì)胞內(nèi)效應(yīng)分子(CSL-DNA結(jié)合蛋白)組成.經(jīng)典的Notch信號通路激活途徑由兩個相鄰細(xì)胞的Notch受體與配體相互作用而激活,由γ-分泌酶復(fù)合體酶和各種輔助因子裂解釋放Notch受體的胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域(the intracellular domain of Notch,ICN)至胞質(zhì)中,隨后轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞核中與CSL-DNA蛋白的結(jié)合使CSL蛋白由轉(zhuǎn)錄抑制物轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)錄激活物,激活靶基因的轉(zhuǎn)錄,發(fā)揮其在細(xì)胞增殖、分化、凋亡中的重要調(diào)節(jié)作用[30],影響多個器官的發(fā)育和功能.

同時,Notch信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路在調(diào)控HCC的侵襲、轉(zhuǎn)移等方面也發(fā)揮重要作用.Banerjee等[31]研究發(fā)現(xiàn),Notch1和Jag-1在HCC組織中的表達(dá)明顯高于癌旁和正常組織,且Notch信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路與腫瘤的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、靜脈侵犯和腫瘤分化程度密切相關(guān).Sun等[32]研究顯示HCC細(xì)胞中Notch1突變率比正常組織高,Notch信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路相關(guān)分子在超過80%的HCC組織中高表達(dá),明確了Notch1等相關(guān)信號蛋白在HCC早期診斷中的價值.胡廣軍等[33]使用Notch信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路阻斷劑能顯著降低HCC細(xì)胞在Transwell小室中遷移侵襲能力,說明通過阻斷Notch信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路能有效抑制HCC細(xì)胞的侵襲遷移過程,其機(jī)制可能是通過調(diào)節(jié)下游相關(guān)蛋白的表達(dá)抑制HCC細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和侵襲.楊永光等[34]發(fā)現(xiàn)Notch3在HCC組織中明顯高表達(dá),當(dāng)沉默HCC QGY7701細(xì)胞Notch3表達(dá)后,HCC細(xì)胞侵襲轉(zhuǎn)移能力明顯減弱,提示Notch3與HCC發(fā)生密切相關(guān),并參與HCC侵襲及轉(zhuǎn)移.張勇等[35]研究顯示HCC患者中Notchl陽性表達(dá)率與HCC分化程度、衛(wèi)星灶、門靜脈癌栓、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、AJCC分期呈正相關(guān),說明Notchl參與了HCC的發(fā)展、浸潤及轉(zhuǎn)移,對患者預(yù)后生存具有獨立預(yù)測作用.

4 Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路在胚胎形成、細(xì)胞增殖、分化和血管生成中起著重要作用.目前發(fā)現(xiàn)的Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路主要分為經(jīng)典Wnt途徑和非經(jīng)典Wnt途徑,經(jīng)典Wnt途徑也稱為Wnt/β-catenin信號通路,其中β-連接蛋白(β-catenin)是HCC發(fā)生發(fā)展轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵因子,由CTNNB1突變基因編碼[36].當(dāng)Wnt蛋白與卷曲蛋白(frizzled,FZL)和低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白5/6(lipoprotein receptor-related protein 5/6,LRP5/6)結(jié)合后,引起由結(jié)腸腺瘤樣息肉病蛋白(adenomatous polyosis coli,APC)、糖原合成酶激酶3β(glycogen synthase kinase-3β,GSK-3β)、軸蛋白(axin)組成的GSK3β-APCAxin蛋白酶體復(fù)合物裂解,導(dǎo)致β-catenin在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)積累并轉(zhuǎn)移至細(xì)胞核內(nèi),與cAMP應(yīng)答元件結(jié)合因子結(jié)合蛋白(cyclic AMP response element binding factor binding protein,CBP)及T細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子/淋巴樣增強(qiáng)因子(TCF/LEF)結(jié)合,參與下游有關(guān)細(xì)胞增殖、遷移、細(xì)胞周期調(diào)控靶基因的轉(zhuǎn)錄,其過表達(dá)誘導(dǎo)腫瘤的發(fā)生[37].相反,在正常生理情況下,GSK3β-APC- Axin蛋白酶體復(fù)合物磷酸化β-catenin并將其降解,維持細(xì)胞內(nèi)β-catenin穩(wěn)定.

閃海霞等[38]研究發(fā)現(xiàn)β-catenin在HCC細(xì)胞的胞漿和細(xì)胞核內(nèi)聚集高表達(dá),同時其異常表達(dá)與HCC是否合并肝硬化、腫瘤大小、術(shù)后復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移等具有密切聯(lián)系.同時,β-catenin高表達(dá)也與CTNNB1突變基因有關(guān),研究[39]發(fā)現(xiàn)1/3的HCC中有CTNNB1突變基因,導(dǎo)致了β-catenin過表達(dá),促進(jìn)HCC發(fā)生.HCV可以通過誘導(dǎo)miR-155表達(dá)激活Wnt信號,導(dǎo)致β-catenin在核內(nèi)積聚促進(jìn)肝細(xì)胞增殖,從而誘導(dǎo)HCC發(fā)生[40].還有研究[41,42]發(fā)現(xiàn)Wnt3蛋白在大多數(shù)HCC組織中呈現(xiàn)高表達(dá),某些miRNAs可通過下調(diào)Wnt3表達(dá)抑制HCC的增殖和轉(zhuǎn)移,如miR-1247-5[43]等,這都提示了Wnt蛋白與HCC發(fā)生有關(guān).

但值得注意的是,不是所有Wnt蛋白家族成員都促進(jìn)HCC發(fā)生發(fā)展,如目前已知的Wnt5a在HCC組織中低表達(dá),且Wnt3蛋白表達(dá)呈負(fù)相關(guān)[44],其機(jī)制可能通過非經(jīng)典Wnt信號途徑起作用[45],提示W(wǎng)nt5a對HCC發(fā)生有抑制作用.同時,APC在體內(nèi)負(fù)性調(diào)節(jié)β-catenin水平,對維持β-catenin水平有重要作用,編碼的APC基因在HCC中高度突變.一項分析顯示[46],APC基因啟動子甲基化與HCC風(fēng)險強(qiáng)關(guān)聯(lián).另有研究[47,48]指出,在HCC組織中APC基因啟動子高度甲基化,突變的APC基因無法編碼APC蛋白,致使APC蛋白表達(dá)下降,β-catenin水平升高,誘導(dǎo)HCC發(fā)生.還有研究[49]發(fā)現(xiàn),LncRNA-H19能抑制HCC細(xì)胞HepG2的增殖,促進(jìn)HepG2細(xì)胞凋亡,其機(jī)制可能與抑制Wnt信號通路有關(guān)[50].綜上所述,研究抑制經(jīng)典Wnt/β-catenin信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的靶向藥物可以為HCC靶向治療提供方向.

5 核轉(zhuǎn)錄因子-κB信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

慢性病毒性肝炎是導(dǎo)致HCC發(fā)生的主要病因,由肝炎演變成HCC的長期慢性炎癥過程中,核轉(zhuǎn)錄因子-κB(nuclear factor-kappa B,NF-κB)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路是促進(jìn)HCC形成的重要環(huán)節(jié).

NF-κB信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路是一條高度保守的進(jìn)化通路,首先在黑腹果蠅中發(fā)現(xiàn),在免疫和炎癥反應(yīng)的調(diào)節(jié)中起關(guān)鍵性作用,人NF-κB家族由5個亞基組成：p50、p52、cRel、p65(也稱為RelA)和RelB,分別由NFKB1、NFKB2、REL、RELA和RELB基因編碼[51].各亞基之間可組合成同源或異源二聚體發(fā)揮作用,其中最常見的NF-κB二聚體是p65與p50組成的異源二聚體[52].NF-κB抑制因子(inhibitor of kappaB,IκB)是一類NF-κB抑制蛋白,其家族成員包括IκBα、IκBβ、IκBλ、IκBε、IκBNS、Bcl-3、IκBζ,在無外界信號激活情況下,IκBα與NF-κB結(jié)合,阻礙其進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)與DNA結(jié)合[53].經(jīng)典NF-κB信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路激活途徑在炎癥反應(yīng)中最常見,在病毒、細(xì)菌脂多糖、腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor,TNF)和白介素(interleukin,IL)-1等各種炎癥因子的刺激下,激活I(lǐng)κB激酶(IκB kinase,IKK),活化的IKK將IκB兩個絲氨酸殘基(Ser32和Ser36)磷酸化,使其通過泛素酶途徑降解,游離的NF-κB進(jìn)入細(xì)胞核,激活下游基因轉(zhuǎn)錄.

顧星等[54]從鼠肝細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化模型中研究發(fā)現(xiàn),在肝細(xì)胞進(jìn)展到HCC過程中,該通路關(guān)鍵分子NF-κB和TNFα表達(dá)呈進(jìn)行性增加,從良性肝病到HCC患者的血清NF-κB、TNFα表達(dá)水平顯著增加,其臨床病理學(xué)特征顯示兩者表達(dá)與HBV感染顯著相關(guān),提示NF-κB通路與HCC發(fā)生、發(fā)展關(guān)系十分密切.同時,NF-κB信轉(zhuǎn)導(dǎo)號通路不僅參與HCC自身免疫和慢性炎癥,還有HCC轉(zhuǎn)移有關(guān).基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metallop roteinase,MMPs)是降解細(xì)胞外基質(zhì)的重要物質(zhì),在腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移中起關(guān)鍵作用,Tang等[55]通過實驗發(fā)現(xiàn),14-3-3β蛋白在HCC組織中過表達(dá)可激活 NF-κB信號通路,從而進(jìn)一步上調(diào)MMP-2和MMP-9的表達(dá),促進(jìn)HCC的轉(zhuǎn)移,提示在治療上可通過抑制NF-κB信號通路激活從而抑制HCC轉(zhuǎn)移.長期大量飲酒被認(rèn)為是HCC的重要危險因素,與HCC的進(jìn)展和轉(zhuǎn)移有關(guān),其機(jī)制可能與激活NF-κB信號通路,從而導(dǎo)致血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)、單核細(xì)胞趨化蛋白-1(monocyte chemotactic protein-1,MCP-1)過表達(dá),促進(jìn)HCC侵犯和轉(zhuǎn)移[56].

6 VEGF信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

VEGF信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路是刺激腫瘤血管生成的重要通路,首先由Ferrara和Henzel教授在牛垂體濾泡細(xì)胞中發(fā)現(xiàn),目前發(fā)現(xiàn)其家族成員包括VEGF-A,VEGF-B,VEGF-C,VEGF-D,VEGF-E和胎盤生長因子(placental growth factor,PLGF).VEGF通過與VEGF受體(VEGF receptor,VEGFR)結(jié)合發(fā)揮作用,VEGFR屬于酪氨酸蛋白激酶家族,主要包括3種類型：VEGFR-1、VEGFR-2、VEGFR-3.VEGFR-1和VEGFR-2主要表達(dá)在血管內(nèi)皮細(xì)胞,而VEGFR-3主要表達(dá)在淋巴細(xì)胞內(nèi)[57].

當(dāng)HCC迅速生長時,需要大量的氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng),此時腫瘤血管生成不能滿足HCC生長需要,從而形成缺氧的微環(huán)境.缺氧是腫瘤血管生成的關(guān)鍵微環(huán)境因子,缺氧誘導(dǎo)因子(hypoxia inducible factor-1,HIF-1)的同分異構(gòu)體 HIF-1α和HIF-1β二聚化形成轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合到VEGF基因,誘導(dǎo)VEGF轉(zhuǎn)錄和翻譯,活化的VEGF結(jié)合到VEGFR-1和VEGFR-2,激活多條信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,促使細(xì)胞增殖和遷移、新生血管形成[58,59].楊濤等[60]研究發(fā)現(xiàn),HCC組織中HIF-1α和VEGF高度表達(dá),且兩者間呈正相關(guān),與腫瘤分期、轉(zhuǎn)移密切相關(guān),證實了HIF-1誘導(dǎo)VEGF表達(dá).王育蓉等[61]發(fā)現(xiàn)HCC細(xì)胞中的轉(zhuǎn)錄因子Sp1和VEGF表達(dá)在低氧后隨著時間推移逐漸升高,說明低氧可能通過促進(jìn)核轉(zhuǎn)錄因子Sp1表達(dá),進(jìn)而促進(jìn)VEGF轉(zhuǎn)錄.淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移也是HCC轉(zhuǎn)移的重要形式,VEGF-C是HCC淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的獨立危險因素[62],VEGF-C與受體VEGFR-3結(jié)合促進(jìn)癌周淋巴管形成,導(dǎo)致HCC淋巴轉(zhuǎn)移[63].還有研究表明[64-66],通過下調(diào)VEGF表達(dá),可以明顯抑制HCC細(xì)胞的增殖,提示可以通過研究VEGF信號通路抑制劑,為HCC靶向治療提供方向.目前,針對阻斷VEGFR的新型靶向藥物索拉非尼已經(jīng)廣泛應(yīng)用于臨床,為廣大HCC晚期的患者帶來福音,臨床研究顯示,搭配傳統(tǒng)化療藥物聯(lián)合使用能有效改善HCC患者病情,提高患者生存率[67].

7 PI3K/Akt/mTOR信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

PI3K/Akt/mTOR信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路包括磷脂酰肌醇3激酶(phosphatidylinositol 3 kinase,PI3K)、蛋白激酶B(protein kinase B,PKB)又稱為Akt、哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR),其在細(xì)胞生長、代謝、存活、轉(zhuǎn)移和對化療耐藥等許多重要細(xì)胞過程發(fā)揮重要調(diào)控作用.PI3K由p110催化亞基和p85調(diào)節(jié)亞基組成,當(dāng)其受到各類生長因子如表皮生長因子受體(epiderma lgrowth factor receptor,EGFR),RTK,c-Met等激活時,在細(xì)胞膜上磷酸化磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸(phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate,PIP2)產(chǎn)生第二信使磷脂酰肌醇-3,4,5-三磷酸(phosphatidylinositol-3,4,5-bisphosphate,PIP3).Akt是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶,包括Akt1、Akt2、Akt3.活化后的PIP3將其募集到細(xì)胞膜上,由磷酸肌醇依賴蛋白激酶1磷酸化激活,進(jìn)一步激活下游效應(yīng)分子mTOR.

mTOR是一種高度保守的蛋白激酶,包括兩個蛋白復(fù)合物mTORC1和mTORC2,mTOR1通過調(diào)節(jié)p70核糖體蛋白S6激酶1和真核翻譯因子4e結(jié)合蛋白1誘導(dǎo)蛋白合成和細(xì)胞生長[68].PTEN是該通路的抑癌基因,可以通過將PIP3去磷酸化負(fù)性調(diào)節(jié)Akt活性[69].大量研究[70]表明,HCC患者中PI3K/Akt/mTOR信號通路頻繁激活,約有半數(shù)的HCC PTEN失活和mTOR高表達(dá).Bassullu等[71]研究發(fā)現(xiàn),50例HCC患者中全部都有PI3K表達(dá),有30% mTOR表達(dá)陽性,56% PTEN基因缺失.同樣的,于慧敏等[72]研究發(fā)現(xiàn),約71% HCC組織的AKT表達(dá),77%mTOR表達(dá),兩者表達(dá)率顯著高于癌旁組織,并呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系.乙型肝炎病毒也可能通過激活PI3K/Akt/mTOR信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路促進(jìn)HCC形成,研究發(fā)現(xiàn)[73]HBX在促進(jìn)HCC細(xì)胞增殖的同時也上調(diào)P13K及AKT表達(dá).所有這些研究都提示PI3K/Akt/mTOR通路的激活可能在功能上促進(jìn)HCC的進(jìn)展.目前,PI3K/Akt/mTOR在HCC中通路廣泛激活的細(xì)胞機(jī)制尚未完全清楚.然而,上游受體激酶的激活被認(rèn)為是一個關(guān)鍵的機(jī)制,其中包括肝細(xì)胞生長因子受體(cellular-mesenchymal to epithelial transition factor,c-Met)和EGFR等過表達(dá),研究發(fā)現(xiàn)[74],約80%的HCC患者c-Met過表達(dá),同樣,有約50% EGFR表達(dá)陽性[75].c-Met和EGFR通過與其配體結(jié)合后激活包括PI3K/Akt/mTOR在內(nèi)的其他信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路介導(dǎo)HCC發(fā)生,近年來,一種作用于EGFR的新型酪氨酸酶抑制劑拉帕替尼被證實在HBX上存在敏感點[76],這為進(jìn)行大規(guī)模的臨床試驗提供了依據(jù).而c-Met的特異性抑制劑Tivantinib目前臨床試驗較少.

8 Hedgehog信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

Hedgehog信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路在研究果蠅時發(fā)現(xiàn)的一條高度保守的細(xì)胞信號通路,該通路在胚胎發(fā)育過程中起了關(guān)鍵性作用,參與細(xì)胞生長、分化、血管形成等生理過程[77].人類Hedgehog通路由配體、跨膜蛋白受體、核轉(zhuǎn)錄因子三部分組成,配體是一種分泌性糖蛋白,分別為Sonic Hedgehog(SHH)蛋白、Indian Hedgehog(IHH)蛋白和Desert Hedgehog(DHH)蛋白,在人體分布和研究最多是SHH蛋白； 跨膜蛋白受體由Patched(PTCH)受體和Smoothened(SMO)蛋白組成[78]； 核轉(zhuǎn)錄因子由Glioma(Gli)蛋白家族組成,分為Gli1、Gli2、Gli3,激活后的Gli1和Gli2進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)參與轉(zhuǎn)錄激活,而Gli3抑制轉(zhuǎn)錄[79].正常情況下,Hedgehog信號通路處于未激活狀態(tài),細(xì)胞和組織中缺乏SHH配體,此時PTCH通過與SMO結(jié)合,抑制SMO蛋白活性,從而抑制靶基因的轉(zhuǎn)錄.當(dāng)受到外來刺激信號或者細(xì)胞受損時,細(xì)胞通過旁分泌或者自分泌形式釋放SHH配體與PTCH結(jié)合,解除對SMO蛋白對Gli的抑制作用,激活Gli進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)繼而激活下游靶基因啟動轉(zhuǎn)錄過程.

圖1 部分肝癌信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路間的相互聯(lián)系.MAPK：絲裂原活化蛋白激酶； NF-κB：核轉(zhuǎn)錄因子-κB； TNF：腫瘤壞死因子； IL：白介素； LRP：脂蛋白受體相關(guān)蛋白； EGFR：表皮生長因子受體.

研究發(fā)現(xiàn)[80],肝臟在損傷狀態(tài)下激活Hedgehog信號通路,啟動纖維化修復(fù),引起肝硬化甚至HCC的發(fā)生.SHH作為啟動激活配體,有多項研究發(fā)現(xiàn)[81-83],SHH在HCC組織和細(xì)胞中呈現(xiàn)高表達(dá),且與預(yù)后相關(guān),使用SHH配體阻斷劑或者敲除SHH基因可有效抑制HCC細(xì)胞生長并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡.此外,研究表明[84,85]通路下游的Gli蛋白家族Gli1和Gli2可能通過促進(jìn)細(xì)胞上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)和上調(diào)MMPs表達(dá)促進(jìn)HCC侵襲和轉(zhuǎn)移,這與其他信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路機(jī)制是類似的,Gli也可作為評估HCC預(yù)后的一項重要指標(biāo).以上研究都進(jìn)一步證實了Hedgehog信號通路激活在促進(jìn)HCC增殖和轉(zhuǎn)移方面發(fā)揮重要作用.

9 結(jié)論

綜上所述,HCC是一個多因素參與,多途徑形成的復(fù)雜病理發(fā)展過程.過去有大量研究已發(fā)現(xiàn)許多信號通路參與了HCC形成的調(diào)控,本文初步探討了MAPK,Hippo,Notch,Wnt,NF-κB,VEGF和PI3K/Akt/mTOR,Hedgehog這八條信號通路與HCC的相關(guān)性.正常情況下,大部分信號通路都正?？刂浦渭?xì)胞的自我更新和生理活動,當(dāng)各種致病因素激活或者抑制這些信號通路時,它們就會在影響HCC細(xì)胞增殖、侵襲、轉(zhuǎn)移、凋亡等方面發(fā)揮著不同作用.然而實際上細(xì)胞中的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路網(wǎng)絡(luò)異常復(fù)雜,不僅受單個信號蛋白分子的調(diào)控,還可能受到多個信號蛋白或信號通路網(wǎng)絡(luò)的調(diào)控(圖1).因此,隨著分子生物學(xué)研究的深入和技術(shù)發(fā)展,筆者認(rèn)為今后HCC信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的研究工作重點,可能是進(jìn)一步深入地研究各個信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的具體分子機(jī)制,同時探討各信號分子之間的相互聯(lián)系以及在HCC形成過程中的共同作用.相信這樣的研究將有助于我們進(jìn)一步了解HCC的發(fā)生發(fā)展機(jī)制以及發(fā)掘更多潛在的HCC靶向治療途徑,為其治療靶點提供新的科學(xué)依據(jù),更好地指導(dǎo)我們的臨床工作.