肝細(xì)胞核因子4α在胃癌中的作用

趙海濤， 劉 波， 陳 偉， 許春梅

1.錦州醫(yī)科大學(xué)湖北醫(yī)藥學(xué)院研究生培養(yǎng)基地，湖北 襄陽 441000； 2.湖北醫(yī)藥學(xué)院附屬襄陽市第一人民醫(yī)院消化內(nèi)科

胃癌是常見的消化系統(tǒng)惡性腫瘤，是發(fā)病率及死亡率最高的腫瘤之一，其中超過一半的腫瘤患者出現(xiàn)在亞洲東部，尤其是在中國(guó)。因胃癌的診治手段限制，很多患者在出現(xiàn)癥狀時(shí)已處于中晚期，預(yù)后不佳。探討胃癌的發(fā)病機(jī)制，并針對(duì)其發(fā)病機(jī)制中的某些環(huán)節(jié)加以干預(yù)，達(dá)到早期診斷和治療的目的意義重大。

胃癌中常存在轉(zhuǎn)錄因子的放大或過表達(dá)，這很可能是胃癌發(fā)生的關(guān)鍵因素，但其中的機(jī)制尚不十分明確。肝細(xì)胞核因子4α(hepatocyte nuclear factor 4α,HNF-4α)是胃癌中常見的轉(zhuǎn)錄因子之一。HNF-4α是一種高度保守的轉(zhuǎn)錄因子，屬于核受體超家族的一員，在多個(gè)臟器如肝臟、腎臟、胰腺、腸道等都有表達(dá)，參與到肝細(xì)胞代謝、胰腺細(xì)胞形態(tài)和功能維持、腸上皮細(xì)胞分化增殖中，與肝癌、糖尿病、結(jié)腸癌甚至炎癥性腸病等疾病密切相關(guān)。CHANG等[1]研究表明，HNF-4α與胃癌的發(fā)生高度相關(guān)，并很可能成為胃癌新的治療靶點(diǎn)。然而關(guān)于它的組織特異性及上下游信號(hào)傳導(dǎo)通路尚無系統(tǒng)研究。本文就HNF-4α的組織特異性及其在胃癌信號(hào)傳導(dǎo)通路中作用的研究進(jìn)展作一概述。

1 HNF-4α啟動(dòng)子

HNF-4α在不同組織中的表達(dá)情況并不相同，這很可能與不同的信號(hào)通路激活不同的啟動(dòng)子有關(guān)。TANAKA等[2]在關(guān)于HNF-4α對(duì)人類腫瘤的作用機(jī)制研究中發(fā)現(xiàn)，由于P1啟動(dòng)子和P2啟動(dòng)子的作用，HNF-4α存在多種亞型。在正常組織中HNF-4α的P1啟動(dòng)子在肝臟、小腸、結(jié)腸、腎臟和附睪組織中表達(dá)，HNF-4α的P2啟動(dòng)子在膽管、胰腺、胃和小腸、結(jié)腸和附睪組織中表達(dá)。而在胃癌中可以觀察到，原本在胃組織中表達(dá)陰性的P1啟動(dòng)子也會(huì)在胃癌組織及胃黏膜腸上皮化生組織中表達(dá)，并認(rèn)為這種表達(dá)模式的轉(zhuǎn)變可能與腫瘤的發(fā)病機(jī)制密切相關(guān)。TAKANO等[3]關(guān)于HNF-4α的P1啟動(dòng)子和P2啟動(dòng)子的研究表明，在胃癌中，P1啟動(dòng)子在腸型、混合型及不能分型胃癌類型中表達(dá)陽性，在胃型胃癌中表達(dá)陰性；P2啟動(dòng)子在所有胃癌類型中均表達(dá)陽性。而UOZAKI等[4]更進(jìn)一步的研究提示，在EB病毒相關(guān)性胃癌中，P1啟動(dòng)子和尾型同源盒基因2(caudal homeobox gene 2，CDX2)是早期胃癌的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，在缺乏P1啟動(dòng)子和CDX2的情況下，腫瘤的侵襲力會(huì)明顯增加。

以上研究表明，在不同組織中，HNF-4α的啟動(dòng)子表達(dá)并不相同，尤其在胃惡性腫瘤組織中，HNF-4α啟動(dòng)子出現(xiàn)差異性表達(dá)。HNF-4α啟動(dòng)子的表達(dá)具有自身的特點(diǎn)，這很可能是HNF-4α組織特異性的關(guān)鍵因素。明確HNF-4α表達(dá)的組織特異性，對(duì)明確其與胃癌的關(guān)系意義重大。

2 AMPKα—HNF-4α信號(hào)通路

腺苷酸活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinas，AMPK)是蛋白激酶家族中的一員，由一個(gè)α催化亞基(α1或α2)和兩個(gè)調(diào)節(jié)亞基(β和γ)組成[5]。細(xì)胞的能量代謝受多條信號(hào)通路的調(diào)控，其中AMPK信號(hào)通路是調(diào)節(jié)細(xì)胞能量代謝的最重要的途徑之一。早在1924年OTTO WARBURG發(fā)現(xiàn)的Warburg效應(yīng)就指出：健康細(xì)胞依靠葡萄糖在線粒體中的有氧氧化釋放能量，而大多數(shù)腫瘤細(xì)胞則通過產(chǎn)能率相對(duì)較低的糖酵解作用為自身供能。這種作用機(jī)制不需要氧氣和線粒體參與，其糖酵解率遠(yuǎn)高于周圍正常組織，因而為腫瘤細(xì)胞的快速繁殖提供了大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和能量。AMPK的激活可以磷酸化一些關(guān)鍵的代謝酶或激活轉(zhuǎn)錄因子調(diào)節(jié)基因表達(dá)，干擾腫瘤細(xì)胞的物質(zhì)和能量代謝，從而抑制腫瘤細(xì)胞的生物學(xué)行為[6]。

HAN等[7]在進(jìn)行誘導(dǎo)胃癌細(xì)胞凋亡實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，二甲雙胍可以抑制胃癌細(xì)胞的增殖和細(xì)胞周期的進(jìn)展，同時(shí)進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，二甲雙胍在胃癌細(xì)胞中發(fā)揮抗腫瘤作用主要通過激活A(yù)MPK通路，下調(diào)西羅莫司靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)分子的表達(dá)，進(jìn)而影響腫瘤細(xì)胞物質(zhì)代謝。CHANG等[1]研究表明，HNF-4α在胃癌中是一個(gè)腫瘤蛋白靶點(diǎn)，其上游是AMPK信號(hào)通路，通過AMPKα作用于HNF-4α，進(jìn)而影響其下游的Wnt信號(hào)通路。在胃癌的惡性表型中HNF-4α很可能扮演了“代謝關(guān)鍵點(diǎn)”的角色，其下游靶點(diǎn)Wnt5α對(duì)胃癌預(yù)后的判斷具有潛在的價(jià)值。同時(shí)AMPKα—HNF-4α—Wnt5α級(jí)聯(lián)信號(hào)很可能為新的抗腫瘤藥物開發(fā)提供理論基礎(chǔ)。

根據(jù)Warburg效應(yīng)，能量代謝異常是腫瘤發(fā)生的重要特征，而在胃癌發(fā)生過程中，HNF-4α很可能是通過AMPK信號(hào)通路磷酸化一些關(guān)鍵的代謝酶或激活轉(zhuǎn)錄因子調(diào)節(jié)基因表達(dá)，影響細(xì)胞的能量代謝，從而發(fā)揮抑制腫瘤發(fā)生及轉(zhuǎn)移的作用。人為的干擾這一信號(hào)通路有望為胃癌的藥物治療提供思路。

3 NF-κB—HNF-4α信號(hào)通路

核因子κB(nuclear factor-κB，NF-κB)是一類廣泛存在于多種組織細(xì)胞中的DNA結(jié)合型轉(zhuǎn)錄因子。NF-κB及其相關(guān)信號(hào)通路對(duì)細(xì)胞的生長(zhǎng)、分化、凋亡至關(guān)重要。作為一種重要的轉(zhuǎn)錄因子，NF-κB與很多細(xì)胞因子、粘附分子、生長(zhǎng)因子、癌基因、抗凋亡蛋白、促凋亡因子甚至某些病毒基因密切相關(guān)[8]，并且在感染性疾病、腫瘤性疾病中扮演了重要角色。

環(huán)氧酶-2(cyclooxygenase，COX-2)是一個(gè)重要的炎性因子，BAI等[9]研究表明，COX-2基因上游有NF-κB的結(jié)合位點(diǎn)，在炎癥反應(yīng)中COX-2與NF-κB結(jié)合。上調(diào)NF-κB的表達(dá)，激活COX-2/NF-κB信號(hào)通路，可以抑制細(xì)胞凋亡和促進(jìn)細(xì)胞增殖, 從而促進(jìn)癌癥的發(fā)生。MA等[10]在對(duì)幽門螺桿菌相關(guān)性胃癌的研究中發(fā)現(xiàn)，在幽門螺桿菌感染時(shí)，白細(xì)胞介素-1受體1(IL-1R1)通過NF-κB信號(hào)通路使HNF-4α表達(dá)上調(diào)，同時(shí)高水平的HNF-4α反過來會(huì)刺激IL-1R1的表達(dá)，由此便形成了一個(gè)正反饋環(huán)路，驅(qū)使炎癥向胃癌進(jìn)展。因此可以說明，在炎癥的刺激導(dǎo)致腫瘤的進(jìn)展過程中，NF-κB信號(hào)通路發(fā)揮了極大的作用，NF-κB—HNF-4α信號(hào)通路可能在胃癌，尤其是幽門螺桿菌相關(guān)性胃癌中發(fā)揮了重要作用，并且NF-κB對(duì)其下游的HNF-4α表達(dá)情況調(diào)控具有差異，這種差異可能與不同細(xì)胞類型有關(guān)。有研究[11]表明，在肝細(xì)胞的炎癥反應(yīng)過程中，炎癥因子如腫瘤壞死因子-α(TNF-α)可以激活NF-κB信號(hào)通路，抑制HNF-4α的表達(dá)。

慢性炎癥刺激在腫瘤的發(fā)生和發(fā)展中占據(jù)重要的地位，但其具體機(jī)制仍不明確。在胃癌中，尤其是幽門螺桿菌相關(guān)性胃癌中，HNF-4α很可能通過NF-κB信號(hào)通路激活一系列炎癥因子，從而實(shí)現(xiàn)慢性胃炎向胃癌的逐步轉(zhuǎn)化過程。更加深入的研究這一信號(hào)通路，有望進(jìn)一步明確胃癌發(fā)生、發(fā)展的具體機(jī)制。

4 HNF-4α—Wnt/β-catenin信號(hào)通路

Wnt信號(hào)傳導(dǎo)通路參與調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、分化、運(yùn)動(dòng)及凋亡等，目前已發(fā)現(xiàn)Wnt/β-catenin信號(hào)通路參與包括胃癌在內(nèi)的多種腫瘤調(diào)控，其中β-catenin在Wnt信號(hào)途徑中起傳導(dǎo)激活作用。Wnt/β-catenin信號(hào)通路激活后將募集細(xì)胞漿內(nèi)的β-catenin，后者轉(zhuǎn)移入細(xì)胞核，通過其對(duì)細(xì)胞分裂和生長(zhǎng)調(diào)節(jié)基因不恰當(dāng)?shù)募せ?，?dǎo)致細(xì)胞增生失控而致癌。

CHANG等[1]在對(duì)胃癌細(xì)胞系的HNF-4α的表達(dá)情況進(jìn)行研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，沉默HNF-4α基因可以使部分胃癌細(xì)胞中Wnt5α蛋白表達(dá)下降。說明HNF-4α—Wnt5α信號(hào)通路存在于胃癌中，并起到一定的調(diào)控作用。NAM等[12]通過一種名為PATHOME的新算法在對(duì)高通量基因表達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，HNF-4α—Wnt5α信號(hào)通路在AMPK代謝通路和Wnt信號(hào)通路之間存在相互作用，并認(rèn)為Wnt5α可能作為胃癌治療的潛在靶點(diǎn)。YAO等[13]在對(duì)HNF-4α在結(jié)腸癌發(fā)生、發(fā)展中的作用進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，HNF-4α可以通過其信號(hào)通路下游的Wnt/β-catenin抑制上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)過程，而EMT過程是指上皮細(xì)胞通過特定程序轉(zhuǎn)化為具有間質(zhì)表型細(xì)胞的生物學(xué)過程，與癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。正常細(xì)胞中HNF-4α通過Wnt/β-catenin信號(hào)通路抑制EMT過程。而癌細(xì)胞中癌基因啟動(dòng)子甲基化可能導(dǎo)致HNF-4α表達(dá)下調(diào)，而HNF-4α的下調(diào)則通過Wnt/β-catenin信號(hào)通路促進(jìn)EMT過程，進(jìn)而加重結(jié)腸癌的惡化，其中HNF-4α表達(dá)下調(diào)起到關(guān)鍵性作用。

關(guān)于HNF-4α—Wnt/β-catenin信號(hào)通路的研究提示，該信號(hào)通路確實(shí)與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展有關(guān)，尤其與腫瘤的轉(zhuǎn)移行為密切相關(guān)，但該信號(hào)通路如何在胃癌中發(fā)揮作用仍需進(jìn)一步的研究。

HNF-4α在不同病理類型的胃癌組織中存在差異性表達(dá)，這可能與不同的信號(hào)通路激活和啟動(dòng)子表達(dá)進(jìn)而影響到細(xì)胞的物質(zhì)代謝和能量代謝有關(guān)。這很可能關(guān)系到胃癌的發(fā)生、發(fā)展、侵襲和轉(zhuǎn)移行為。進(jìn)一步明確胃癌的發(fā)生機(jī)制，且針對(duì)信號(hào)傳導(dǎo)通路上的關(guān)鍵因子設(shè)計(jì)靶向藥物，從而做有針對(duì)性的阻斷或抑制，可以對(duì)胃癌的個(gè)體化、精準(zhǔn)化治療提供新的思路。然而目前仍存在很多問題，例如是否存在其他信號(hào)傳導(dǎo)通路，現(xiàn)有的信號(hào)傳導(dǎo)通路之間是否存在交叉，對(duì)信號(hào)傳導(dǎo)通路加以干預(yù)后是否會(huì)影響其他正常細(xì)胞的新陳代謝等。因此，需要更進(jìn)一步的研究來認(rèn)識(shí)HNF-4α與胃癌的關(guān)系，明確信號(hào)傳導(dǎo)通路上的關(guān)鍵因子，為戰(zhàn)勝胃癌提供更堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。