TCF7L2及經(jīng)典Wnt信號(hào)通路在肝癌中作用的研究進(jìn)展

姚寶樂 朱曉娟 溫望文 戴偉 劉圣蘭 黃浩

贛南醫(yī)學(xué)院，贛州 341000

肝癌（LC）是最為常見的惡性腫瘤，其中肝細(xì)胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC）是其最常見的類型。HCC的致病因素包括病毒感染、過度酒精攝入以及非酒精性肝炎等。目前，病毒性和酒精性肝癌正逐漸減少，而非酒精肝炎誘發(fā)的肝癌逐年升高，這已成為全球性公共衛(wèi)生問題。肝癌發(fā)生隱匿，不易診斷，確切診斷肝癌經(jīng)常是該病的晚期，這是預(yù)防和治療肝癌的關(guān)鍵障礙之一。因此，尋找有效的肝癌早期標(biāo)志分子迫在眉睫。

轉(zhuǎn)錄因子7 樣2（transcription factor 7 like 2，TCF7L2）又稱淋巴細(xì)胞因子4，其位于染色體10q25.2-q25.3。TCF7L2 屬于TCF 家族蛋白，是該家族蛋白最常見的亞型，同時(shí)也是經(jīng)典Wnt 信號(hào)通路的關(guān)鍵成員，其轉(zhuǎn)錄功能的激活依賴于分子伴侶β 連環(huán)蛋白（β-catenin）（基因名CTNNB1）。TCF7L2 參與細(xì)胞增殖、分化和凋亡等多個(gè)進(jìn)程，對維持正常機(jī)體環(huán)境中個(gè)體的發(fā)育具有重要作用。

在肝組織中，Wnt 信號(hào)通路調(diào)控肝癌細(xì)胞代謝。TCF7L2 是經(jīng)典Wnt 信號(hào)通路的關(guān)鍵成員，其在調(diào)控肝細(xì)胞表型中具有重要作用。研究表明，TCF7L2 與肝組織的代謝及肝癌細(xì)胞代謝具有密切關(guān)聯(lián)，敲低肝細(xì)胞的TCF7L2可引起肝細(xì)胞氨基酸、脂以及糖代謝相關(guān)基因的差異表達(dá)［1］。此外，肝組織TCF7L2 的表達(dá)水平與肝腫瘤的形成呈正相關(guān)［2］，且TCF7L2 的敲除可以終止肝腫瘤形成［3］。高表達(dá)的TCF7L2 能夠促進(jìn)糖酵解、抑制糖異生進(jìn)而形成有利于肝癌細(xì)胞生存的環(huán)境［3］。對于糖尿病患者，TCF7L2 誘導(dǎo)胰島素抵抗，造成糖代謝及脂代謝紊亂，提高肝臟的癌性病變風(fēng)險(xiǎn)［2］。因此，TCF7L2與肝癌的發(fā)生具有密切聯(lián)系。

TCF7L2 存在于機(jī)體的不同組織中，其單核苷酸多態(tài)性（single nucleotide polymorphisms，SNPs）及轉(zhuǎn)錄剪切后形式的信使RNA（mRNA）造成了該蛋白在不同器官和疾病中的功能差異，系統(tǒng)性認(rèn)知TCF7L2對提供新的肝癌早期診斷靶標(biāo)具有關(guān)鍵作用。本文就TCF7L2 及經(jīng)典的Wnt 信號(hào)通路在肝癌中特異性作用展開綜述。

TCF7L2的基因結(jié)構(gòu)

TCF7L2 基因的組成分為基本結(jié)構(gòu)和可變域。TCF7L2 基因結(jié)構(gòu)可以劃分為編碼β-catenin 結(jié)合的結(jié)構(gòu)域的編碼序列、高遷移率族（high mobility group，HMG）DNA 結(jié)合的結(jié)構(gòu)域編碼序列、依賴背景的可變結(jié)合的結(jié)構(gòu)域編碼序列以及可變性剪切的C 末端編碼序列。TCF7L2 轉(zhuǎn)錄本由基因序列和剪切模式共同調(diào)節(jié)，可變性剪切的C 末端依賴不同的剪切模式形成差異的TCF7L2轉(zhuǎn)錄本［4］。

在人類的基因組中，TCF7L2 包含17 個(gè)外顯子，其中接近C 末端及C 末端區(qū)域的外顯子13～16是常規(guī)剪切區(qū)域但不是固定剪切域，不同組織和疾病的外顯子剪切區(qū)存在差異［4］。

外顯子1、2、3、5、7～15 和17 編碼596 個(gè)氨基酸，而外顯子4 編碼的23 個(gè)氨基酸形成的蛋白結(jié)構(gòu)域功能仍屬未知［5］。外顯子1 編碼直接作用于β-catenin 的蛋白結(jié)構(gòu)域，而外顯子5 編碼的蛋白磷酸化則具有抑制TCF7L2 活性的作用，外顯子9 前段和外顯子10 末端編碼結(jié)構(gòu)域可直接分別結(jié)合TLE 家族蛋白及Groucho 家族蛋白［6］，這兩者均能夠抑制β-catenin 對TCF7L2 的功能激活。外顯子11 和12 是編碼形成HMG 結(jié)構(gòu)域的基因序列，HMG 結(jié)構(gòu)域是TCF7L2 轉(zhuǎn)錄因子的DNA 結(jié)合區(qū)［7］。外顯子13 的前端是編碼核定位序列（nuclear localization sequence，NLS）結(jié)構(gòu)域的關(guān)鍵序列，TCF7L2 易位細(xì)胞核依賴于NLS 的導(dǎo)向作用。終止密碼子區(qū)位于C 端，包含外顯子15～17。未經(jīng)剪切的終止密碼子區(qū)經(jīng)剪切產(chǎn)生短、中、長不同長度的終止密碼子區(qū)，其中短終止密碼區(qū)包含外顯子15 和16，中密碼子區(qū)包含外顯子15、16 和外顯子17 部分序列，長密碼子區(qū)包含外顯子15、16和17［8］。終止密碼子區(qū)的長度改變TCF7L2開放閱讀框序列長度，影響TCF7L2蛋白形成。依賴細(xì)胞背景剪切產(chǎn)生的豐富TCF7L2 轉(zhuǎn)錄本是造成該蛋白豐富功能核心要素之一。

TCF7L2作為診斷肝癌的標(biāo)志分子

各類型肝損傷是引發(fā)肝癌的重要驅(qū)動(dòng)因素。對于肝硬化患者，位于TCF7L2 基因的3＇末端SNPs（rs290481、rs290487 和rs290489）與患HCC 風(fēng)險(xiǎn)存在明顯的正相關(guān)［9］。長期非酒精性脂肪肝（non-alcoholic fatty liver，NAFLD）具有肝癌病變風(fēng)險(xiǎn)，TCF7L2 的多態(tài)性與NAFLD 的出現(xiàn)高度相關(guān)［10］。糖尿病是發(fā)展HCC的獨(dú)立風(fēng)險(xiǎn)因子，TCF7L2在糖尿病向HCC 的進(jìn)展中可能具有驅(qū)動(dòng)作用［11］，這與TCF7L2 調(diào)控紊亂的肝細(xì)胞糖代謝具有密切聯(lián)系。TCF7L2 可誘導(dǎo)小鼠胰島素瘤細(xì)胞MIN6的胰島素分泌，進(jìn)一步研究揭示肝癌細(xì)胞中的TCF7L2 通過激活胰島素信號(hào)通路pAKT∕pGSK 從而提高細(xì)胞的糖代謝能力，促進(jìn)肝癌細(xì)胞的存活［12］。含三模體71（tripartite motif containing 71，TRIM71）控制肝癌細(xì)胞的生長［13］，在肝癌細(xì)胞HepG2 中，交聯(lián)RNA 免疫共沉淀（crosslinked RNA immunoprecipitation，CL-RIP）測序揭示TRIM71 富集的RNA 片段中具有TCF7L2 mRNA。這表明TCF7L2 可能具有誘導(dǎo)肝癌發(fā)生的作用［14］。通過對比人癌旁組織和人肝癌組織的TCF7L2 轉(zhuǎn)錄水平，發(fā)現(xiàn)高表達(dá)TCF7L2 mRNA 與肝腫瘤發(fā)生、進(jìn)展以及轉(zhuǎn)移具有緊密聯(lián)系［15］。

過表達(dá)TCF7L2促肝腫瘤生成活性

一氧化氮是經(jīng)典的抗氧化因子。肝癌細(xì)胞的一氧化氮合酶2的啟動(dòng)子區(qū)域包含結(jié)合TCF7L2的淋巴細(xì)胞因子4結(jié)合元件1 和淋巴細(xì)胞因子4 結(jié)合元件2［16］，這為肝癌細(xì)胞的生存提供了有利的抗氧化環(huán)境。微粒體前列腺素E 合酶-1（microsomal prostaglandin E synthase-1，mPGES-1）誘導(dǎo)肝癌的發(fā)生，源自mPGES-1 的PGE2 促進(jìn)肝癌細(xì)胞β-catenin∕TCF7L2 復(fù)合體形成［17］。研究發(fā)現(xiàn)，在肝癌細(xì)胞株HuH6、Hep3B、HepG2 和HLE 中，TCF7L2 mRNA 呈現(xiàn)高水平狀態(tài)［18］。長鏈非編碼RNA 轉(zhuǎn)移相關(guān)肺腺癌轉(zhuǎn)錄本1（metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1）是肝癌中的促癌基因，MALAT1 正向調(diào)控TCF7L2的5＇-非翻譯區(qū)從而提高TCF7L2 mRNA水平［3］。由于多種剪切方式，TCF7L2 存在多個(gè)差異的轉(zhuǎn)錄本，這直接導(dǎo)致了TCF7L2蛋白異構(gòu)體對肝癌影響的差異。例如，正常肝組織中廣泛存在TCF7L2-B，該異構(gòu)體缺乏外顯子4、SxxSS、C-clamp和羧基末端結(jié)合區(qū)域，而結(jié)合翻譯這些結(jié)構(gòu)域的蛋白是TCF7L2的直接抑制因子。另有研究指出，缺乏外顯子4 的TCF7L2 具有明顯更高的促肝癌生成效應(yīng)［16］；類似地，缺乏SxxSS 的TCF7L2-C 和TCF7L2-J 更加活躍，其顯著激活Wnt 信號(hào)通路促進(jìn)肝癌細(xì)胞的增殖且TCF7L2-J 比TCF7L2-K 具有更高的促腫瘤生成活性。與肝癌患者的癌旁組織相比，過表達(dá)TCF7L2-J 的肝癌組織與AXIS 抑制蛋白2、Wnt1誘導(dǎo)信號(hào)通道蛋白2 和基質(zhì)金屬蛋白酶7 等促肝癌發(fā)生因子的高表達(dá)具有顯著正相關(guān)［19］。綜上所述，TCF7L2的異常高表達(dá)可促進(jìn)肝癌發(fā)生及發(fā)展。

TCF7L2誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞增殖和侵襲

近年諸多研究表明，腫瘤干細(xì)胞是組織癌變的更深層內(nèi)在因素。高遷移率族A1（high mobility group AT-hook 1，HMGA1）對維持惡性腫瘤干細(xì)胞狀態(tài)具有關(guān)鍵作用。成人肝祖細(xì)胞（adult hepatic progenitor cells，AHPC）存在激活狀態(tài)的Wnt∕β-catenin 信號(hào)，可激活HMGA1 表達(dá)，其對腫瘤干細(xì)胞的增殖活性具有重要效應(yīng)［20］。研究表明，驅(qū)動(dòng)蛋白家族成員C1（kinesin family member C1，KIFC1）在肝癌細(xì)胞中存在高表達(dá)，可促進(jìn)HMGA1 基因轉(zhuǎn)錄，進(jìn)而增強(qiáng)促侵襲因子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活蛋白3（signal transducer and activator of transcription 3，STAT3），MMP2 和上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化相關(guān)基因等基因表達(dá)［21］。體內(nèi)外試驗(yàn)均證明TCF7L2 激活KIFC1，增強(qiáng)HMGA1 表達(dá)，促進(jìn)HCC 細(xì)胞增殖和侵襲，降低HCC 對抗癌藥物紫杉醇的敏感度［22］。炎癥是HCC 發(fā)展的驅(qū)動(dòng)要素，G 蛋白α 亞基（G-protein alpha subunit，GNAS）激活突變可形成罕見的炎性肝腫瘤亞組。體外試驗(yàn)中，STAT3 直接作用活化GNAS 進(jìn)而促進(jìn)LPS 刺激的HCC 細(xì)胞生長和侵襲［23］。前叉箱G1 蛋白（forkhead box G1，F(xiàn)OXG1）是Fox轉(zhuǎn)錄因子家族的成員，參與多種癌癥的轉(zhuǎn)移調(diào)控。研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)OXG1 通過激活Wnt∕β-catenin 信號(hào)促進(jìn)肝癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移［24］。miR-139 靶向抑制TCF7L2 而作為抑制肝癌細(xì)胞增殖和侵襲的治療因子［25］。因此，TCF7L2對肝癌細(xì)胞的增殖和擴(kuò)散具有驅(qū)動(dòng)作用。

經(jīng)典Wnt信號(hào)通路

經(jīng)典Wnt信號(hào)通路是一個(gè)復(fù)雜的信號(hào)分子網(wǎng)絡(luò)。在該信號(hào)被激活時(shí)，細(xì)胞分泌的Wnt 配體結(jié)合細(xì)胞膜的卷曲受體（frizzled，F(xiàn)zd）、低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白（low-density lipoprotein receptor-related protein 5∕6，LRP5∕6）和散亂蛋白（dishevelled，Dvl）受體家族，而激活的受體由腺瘤性結(jié)腸息肉蛋白、Axin、糖原合酶激酶3 和酪蛋白激酶1 等組合的蛋白復(fù)合物降解。Wnt 信號(hào)通路被抑制時(shí)，該復(fù)合物協(xié)同β-轉(zhuǎn)導(dǎo)重復(fù)相容蛋白（β-transducin repeat containing protein，β-TrCP）促進(jìn)β-catenin 降解。Wnt信號(hào)通路被激活時(shí)，Dvl 等受體的激活促進(jìn)胞漿β-catenin 從復(fù)合體釋放和活化。β-catenin 易位至核內(nèi)后，協(xié)同其他分子伴侶激活核內(nèi)TCF家族蛋白的轉(zhuǎn)錄功能。

依賴TCF7L2的經(jīng)典Wnt信號(hào)通路調(diào)節(jié)肝功能

TCF7L2 的功能依賴于蛋白的結(jié)構(gòu)以及相關(guān)作用轉(zhuǎn)錄因子的共同調(diào)節(jié)。在經(jīng)典的Wnt 信號(hào)通路中，TCF7L2 的HMG 結(jié)構(gòu)域結(jié)合包含5＇（A∕T）（A∕T）CAAAG3＇基因序列的DNA，這表明TCF7L2 蛋白在經(jīng)典Wnt信號(hào)通路中是作為轉(zhuǎn)錄因子。TCF7L2 的轉(zhuǎn)錄活性依賴β-catenin 的直接結(jié)合而激活，而TCF7L2 調(diào)節(jié)的Wnt∕β-catenin 信號(hào)通路功能依賴于背景環(huán)境，但是該通路在肝組織及肝細(xì)胞中具有雙向調(diào)節(jié)作用。尤其，經(jīng)典Wnt∕β-catenin 信號(hào)在肝再生和肝腫瘤發(fā)生中的協(xié)調(diào)機(jī)制則尚未明確。

1.依賴TCF7L2 的經(jīng)典Wnt 信號(hào)通路在肝發(fā)育及肝再生中作用

β-catenin∕TCF7L2 是Wnt 信號(hào)通路的效應(yīng)體。在胚胎期，Wnt 信號(hào)通路的阻斷顯著促進(jìn)早期胚胎的致死率。肝源于胚胎的前腸內(nèi)胚層，Wnt 信號(hào)通路對前腸內(nèi)胚層的發(fā)育具有關(guān)鍵作用。在分子伴侶肝細(xì)胞核因子1β、叉頭框蛋白A1、叉頭框蛋白A2和GATA 結(jié)合蛋白4共激活下，Wnt信號(hào)通路驅(qū)動(dòng)前腸內(nèi)胚層向肝的特異性發(fā)育［26］。體外試驗(yàn)表明，β-catenin也誘導(dǎo)肝細(xì)胞的增殖、分化以及成熟。另有研究發(fā)現(xiàn)，在肝切除術(shù)（PHx）模型中，β-catenin 在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)明顯增高，對促進(jìn)肝細(xì)胞增殖因子表達(dá)具有重要作用［8］。在PHx 模型中，肝細(xì)胞Wnt 共受體LRP5∕6 的敲除導(dǎo)致小鼠肝再生延遲［26］。在肝再生的早期階段，任何肝損傷都可引起竇狀內(nèi)皮細(xì)胞和巨噬細(xì)胞釋放Wnt 配體，Wnt 配體通過旁分泌至肝細(xì)胞Fzd 和LRP5∕6 的共受體上，誘導(dǎo)β-catenin易位核中，核β-catenin 與TCF 家族蛋白相互作用誘導(dǎo)包括細(xì)胞周期蛋白D1 等的表達(dá)，最終促進(jìn)肝細(xì)胞增殖。在成熟的健康肝中，Wnt∕β-catenin信號(hào)通路通常是抑制狀態(tài)，但肝細(xì)胞更新和肝細(xì)胞再生能夠激活該通路［27］。

2.TCF7L2介導(dǎo)的經(jīng)典Wnt信號(hào)通路的異常激活誘導(dǎo)肝癌的發(fā)生

AHPC 是肝臟中的兼性干細(xì)胞，參與多種肝疾病的發(fā)生。研究發(fā)現(xiàn)，AHPC陽性的肝組織具有更高的肝癌病變風(fēng)險(xiǎn)［28］。肝損傷伴隨著肝母細(xì)胞和AHPC 細(xì)胞的激活，在潛在的致癌物作用下，這兩種干細(xì)胞在肝組織的持續(xù)增殖是引起肝腫瘤的重要內(nèi)因。在損傷后再生的肝組織中，維持β-catenin 的活化可引起AHPC 細(xì)胞群的聚集和擴(kuò)散［28］?？缒さ鞍?（transmembrane protein 9，TMEM9）是APC 的抑制因子，損傷的肝細(xì)胞會(huì)出現(xiàn)明顯的TMEM9 高表達(dá)，而APC的下調(diào)引起β-catenin 入核，這維持Wnt 激活狀態(tài)，提高肝細(xì)胞向肝癌細(xì)胞轉(zhuǎn)變的風(fēng)險(xiǎn)。在HCC 和膽管癌（cholangiocarcinoma，CCA）中，Wnt∕β-catenin 信號(hào)被高度激活并促進(jìn)腫瘤生長和傳播［29］。肝母細(xì)胞瘤是最常見的小兒肝癌，也是β-catenin激活導(dǎo)致的常見結(jié)果。

相比較正常組織，缺血性再灌注導(dǎo)致肝癌組織肝癌細(xì)胞具有更高的凋亡率［30］。敲除細(xì)胞β-catenin 的小鼠對肝臟缺血和再灌注損傷更為易感，因?yàn)棣?catenin 可通過與缺氧誘導(dǎo)因子（hypoxia inducible factor，HIF-1α）結(jié)合緩解缺氧對肝臟的損傷［31］。事實(shí)上，β-catenin∕HIF-1α 復(fù)合體被證實(shí)對缺氧的肝癌細(xì)胞具有保護(hù)效應(yīng)［32］，這進(jìn)一步明確了β-catenin對肝癌發(fā)生的誘發(fā)作用。

研究發(fā)現(xiàn)，利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)同時(shí)過表達(dá)人β-catenin 和斑馬魚TCF7L2 的斑馬魚出現(xiàn)嚴(yán)重的肝腫大［19］。持續(xù)性肝炎可進(jìn)展成肝硬化，肝硬化存在很大概率漸變成肝癌［33］。研究指出，Wnt∕β-catenin 的激活與肝纖維化存在密切的正相關(guān)性［33］。利用CBP∕β-catenin 結(jié)合抑制劑PRI-724，可阻止β-catenin 的活化對TCF 蛋白的轉(zhuǎn)導(dǎo)激活，進(jìn)而防止肝硬化［33］。β-catenin 具有K335、W383 和N387 等多個(gè)形式的變異體，具有促肝腫瘤生成的作用，且都具備TCF 家族蛋白的結(jié)合位點(diǎn)［34］。轉(zhuǎn)錄終止因子-1 相互作用蛋白5（transcription termination factor I-interacting protein 5，TIP5）已被證實(shí)可顯著激活TCF7L2∕β-catenin 信號(hào)通路而發(fā)揮促HCC 作用［35］。因此，TCF7L2∕β-catenin 調(diào)控的經(jīng)典Wnt信號(hào)通路對肝癌的發(fā)生具有推動(dòng)作用。

結(jié)語與展望

TCF7L2 是經(jīng)典Wnt∕β-catenin 信號(hào)通路的轉(zhuǎn)錄因子，β-catenin 結(jié)合并活化TCF7L2，被激活的TCF7L2 直接決定了該通路產(chǎn)生的效應(yīng)。通常情況下，處于非增殖期的健康肝細(xì)胞的β-catenin 功能處于抑制狀態(tài)，因此TCF7L2 未被活化。異?；罨腡CF7L2 依賴促進(jìn)下游肝損傷因子及肝癌誘導(dǎo)因子的表達(dá)提供適于肝癌細(xì)胞生成的內(nèi)環(huán)境。在肝癌細(xì)胞中，TCF7L2 促進(jìn)細(xì)胞的增殖和侵襲，導(dǎo)致癌癥發(fā)展。TCF7L2 的功能依賴于背景環(huán)境，不同的組織或細(xì)胞內(nèi)環(huán)境對其基因序列和基因剪切體形式有較大影響，活躍的TCF7L2 結(jié)構(gòu)域是其驅(qū)動(dòng)肝損傷及肝癌的重要支撐。綜上所述，TCF7L2可能是肝癌診斷及治療的潛在重要靶點(diǎn)。