原發(fā)性肝癌發(fā)病的分子機制研究進展

來源：醫(yī)學新知雜志作者：劉揚瀏覽：發(fā)布時間：2009/9/17 9:44:00

    原發(fā)性肝癌（primary hepat0cellular carcin0ma,HCC）是指肝細胞或肝內(nèi)膽管細胞發(fā)生的癌，是惡性程度及轉移率很高的腫瘤之一。近年來，隨著分子生物學技術的不斷進步，對HCC發(fā)病機制的研究愈發(fā)深入。
    1 抑癌基因與HCC
    HCC的生成涉及許多基因的變化，基因變化的積累引起控制細胞生長和分化機制的紊亂，而生長分化間的平衡受控于兩類基因：癌基因和抑癌基因。抑癌基因參與細胞增殖和、凋亡和DNA復制等過程，其表達的失控導致HCC的發(fā)生和發(fā)展。
    1.1 WW0X基因（WWd0main c0ntaining 0xid0reductase，WW0X）位于染色16q23.3q24 ，其編碼蛋白具有兩個WW結構域，以及一個短鏈脫氫酶/還原酶結構（sh0rtchain dehydr0genase/reductase d0main，SRD）。它能夠與c-Jun、 TNF、p53、p73、AP2γ及 E2F1等相互作用，通過轉錄抑制及促進細胞凋亡來達到抑癌的目的，而其中促細胞凋亡的功能顯得尤為重要。WW0X的抑癌機制為：①將轉錄因子AP-2γ隔離于細胞質(zhì)之內(nèi)并抑制其轉錄活性；②觸發(fā)p73重分布并抑制其轉錄活性，激活細胞凋亡；③上調(diào)P53并下調(diào)Bcl-2 和Bcl-XL，促進細胞凋亡。
    WW0X基因的缺失突變或移碼突變導致其不同結構域的部分或完全喪失，形成不同形式的WW0X轉錄產(chǎn)物。WW0X的多種錯義突變及單核苷酸多態(tài)性(SNP)在多種腫瘤細胞系被確定，黃曲霉素B1所致的HCC中可見位于16號染色體內(nèi)脆弱性部位FRA16D的雜合性丟失。WW0X的表達增強能夠抑制成纖維細胞生長因子FGF2介導的細胞增殖，并增強c-Jun氨基端激酶抑制劑SP600129所誘導的細胞凋亡。
    1.2 Parkin基因位于染色體脆性位點FRA6區(qū)域，此區(qū)域也是突變重排的熱點。Parkin屬于RBR蛋白家族，與泛素相關蛋白分解途徑有關。Parkin的抑癌機制為：①Parkin的缺失抑制細胞凋亡蛋白caspase的活化，并以卵泡抑素依賴性的方式使肝細胞抵抗凋亡，促進肝腫瘤的發(fā)生；②由于FRA6E 的普通脆弱性部位（FRA6E c0mm0n fragile site）不穩(wěn)定性導致的Parkin表達缺失，將引起細胞快速增殖及細胞對凋亡的敏感性的減弱。
    Parkin基因缺失導致肝細胞增殖及肉眼可見的HCC。微陣列分析顯示Parkin的缺失導致肝臟基因表達的改變。Wang等證實HCC組織中Parkin的表達比正常肝組織低，將Parkin基因轉染到Hep3B細胞中，可以增加其對凋亡的敏感性，且對其生長具有負性調(diào)節(jié)作用。因此推測Parkin的缺失將促進肝癌的發(fā)展。
    1.3 RB基因 RB作為轉錄因子E2F/DP 家族抑制物，調(diào)節(jié)細胞增殖中的基因表達，它的失活將導致細胞周期的異常轉變。RB的抑癌機制為：①通過維持染色體的穩(wěn)定性來抑制腫瘤的發(fā)生；②與轉錄因子E2F結合從而影響其轉錄活性，抑制細胞增殖。
    總的來說，RB的失活在腫瘤發(fā)生的早期起到促進細胞增殖的作用。然而，細胞培養(yǎng)模型顯示，RB的失活導致細胞適度的增殖，而RB缺陷則使DNA復制與細胞周期解偶聯(lián)，導致基因組的不穩(wěn)定。以上機制尚不清楚，可能與RB的目標信號途徑有關。在小鼠的肝癌模型中，RB基因丟失并不會刺激細胞增殖，但卻使DNA的復制周期出錯，導致異常的染色體倍數(shù)。以DNA損傷劑二乙基亞硝胺作為腫瘤促發(fā)物制作老鼠肝癌模型，發(fā)現(xiàn)RB的喪失將大大增加腫瘤的易感性，這是由于對DNA損傷的不適當應答加速了基因組穩(wěn)定性的喪失。
    1.4 第10染色體同源丟失性磷酸酶張力蛋白基因 (ph0sphatase and tensin h0m0l0g deleted 0n chr0m0s0me ten , PTEN) 位于染色體10q23.3，是細胞內(nèi)磷脂酰肌醇三磷酸水平的負調(diào)節(jié)因子。PTEN的抑癌機制為：①抑制局部粘著斑激酶（f0cal adhesi0n kinase, FAK）和SH2包含蛋白（SH2c0ntaining pr0tein, Shc）磷酸化及RAS介導的MAP激酶的活化，抑制細胞生長分化；②使 PIP3去磷酸化，抑制 PI3K/ PKB/ AKT 信號通路，阻止細胞生長及促進細胞凋亡。
HCC與哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target 0f rapamycin，mT0R）通路的抑制有關。Sieghart等發(fā)現(xiàn)，47％的HCC中PTEN的減少或缺失與mT0R通路中磷酸化蛋白的表達負相關。另外，PTEN的啟動子活性喪失造成其表達減少，但Wang等證實PTEN的失活并不僅僅是因為突變或啟動子甲基化，可能還與其后續(xù)調(diào)節(jié)有關。PTEN表達的減少意味著HCC的進展及預后不良，這可能與VEGF呈負相關的表達有關。
    不飽和脂肪酸通過激活mT0R與核因子NFkappaB形成的信號復合物來抑制PTEN在肝癌細胞HepG2中的表達。表達下調(diào)的PTEN通過對細胞中脂肪酸的輸入，酯化及輸出作用誘發(fā)肝細胞脂肪變。由此證明，肝脂肪變是由于暴露于高水平的不飽和脂肪酸的肝細胞中PTEN表達的改變所介導的。PTEN表達的下調(diào)及P53的過度表達參與了HCC的發(fā)病機制。它們與增殖細胞核抗原PCNA的高表達，HCC的去分化及HCC的早期階段有關。非酒精性脂肪性肝炎(N0nalc0h0lic steat0hepatitis，NASH)的患者可以逐漸進展為肝硬化甚至肝癌。在PTEN缺失型小鼠中，已觀察到能產(chǎn)生肝腫大及脂肪性肝炎，并逐漸發(fā)展為肝纖維化及肝癌，類似于人類NASH。據(jù)此認為，PTEN的缺失導致了這一系列的變化。
     2 癌基因與HCC
     2.1 陷阱受體3 (dec0y recept0r 3, DcR3) DcR3是一種腫瘤壞死因子受體超家族的成員，在腫瘤組織中特異性表達。它與腫瘤細胞的凋亡有關，可能在腫瘤的發(fā)生及進展中起到關鍵的作用。DcR3致癌機制為：①抑制FasL及Lt 樣誘導蛋白（LTrelated inducible ligand, LIGHT）介導的細胞凋亡；②DcR3不僅幫助腫瘤細胞逃避免疫監(jiān)視，而且可以通過阻滯TNF樣細胞因子1A（TNFlike cyt0kine 1A, TL1A）的功能來誘導血管生成；③通過上調(diào)粘附分子及炎性趨化因子的表達來增強單核細胞對內(nèi)皮細胞的粘附。表達DcR3的HCC細胞其凋亡指數(shù)較對照組明顯降低，在腫瘤轉移20個月以內(nèi)的HCC中檢出率為100％，且與血清AFP及門靜脈腫瘤栓塞的發(fā)生率正相關。另外，它不僅作為陷阱受體中和免疫系統(tǒng)對腫瘤的攻擊，而且在炎癥、先天免疫與腫瘤形成的聯(lián)系中起到關鍵作用。
    2.2 垂體瘤轉化基因1（pituitary tum0r transf0rming gene 1，PTTG1/Securin） PTTG1表達細胞周期調(diào)節(jié)蛋白Securin，它能夠抑制姐妹染色單體的分離，參與細胞轉化和腫瘤形成。PTTG1與DNA的修復及反式激活cmyc, bax 和 p53參與的不同的細胞信號通路有關。PTTG1的致癌機制為：①通過Securin與p53相互作用，阻礙p53與DNA的結合并抑制其轉錄活性；②抑制p53的功能，促進細胞凋亡；③刺激細胞過度表達βFGF、VEGF和IL8，促進細胞生長和血管形成。p53在應激條件下對基因表達的調(diào)節(jié)起到至關重要的作用。Securin是p53轉錄活性的負調(diào)節(jié)因子。PTTG1/Securin的喪失將導致p53蛋白的半衰期的改變。另外，PTTG1介導的FGF-2的上調(diào)與瘤內(nèi)的微血管密度有關。研究發(fā)現(xiàn)，PTTG1在HCC中表達明顯增加，可作為術后生存率的預測指標。
    3 生長因子與HCC
    3.1 肝細胞生長因子( hepat0cyte gr0wth fact0r,HGF) HGF通過刺激細胞的運動性及血管生成效應來促進腫瘤的生長，還能通過轉錄因子Egr-1促進肝細胞癌中5-α還原酶1的轉錄來調(diào)節(jié)類固醇的代謝，可能成為女性肝癌發(fā)生高風險因素。
    3.2 轉化生長因子(transf0ming gr0wth fact0r,TGF) TGF在調(diào)節(jié)細胞生長與分化，血管形成，細胞外基質(zhì)形成，免疫抑制及腫瘤發(fā)生中起到重要作用。肝癌細胞中TGF-β表達的異常與HCC的分化程度及HBV復制有關，但與腫瘤的大小及數(shù)量無關。TGF-β能夠上調(diào)Rac依賴性NADPH氧化酶N0x4，通過氧化應激方式誘導肝細胞凋亡。敲除N0x4基因后，會引起TGF-β誘導的凋亡受損，引起HCC凋亡抵抗。
    3.3 血小板源性生長因子（plateletderived gr0wth fact0r，PDGF） TGF-β能夠通過上調(diào)血小板源性生長因子A（PDGF-A）及PDGF受體來誘導PDGF的分泌。PDGF在腫瘤的形成過程中為腫瘤提供粘附及轉移的性質(zhì)并刺激其增殖。
    4 病毒相關基因與HCC
    HBV及HCV被公認為是HCC的重要發(fā)病因素之一，其導致肝細胞轉化的機制仍然未明，至今仍未發(fā)現(xiàn)與HBV及HCV特異性相關的人類基因的存在。目前認為肝細胞損傷后的復制修復導致了與肝癌發(fā)生相關的隨機突變的積累。
4.1 HBV HBx基因與肝細胞癌的發(fā)生發(fā)展密切相關。HBx是一種反式激活因子，能夠通過蛋白間的相互作用間接激活多種細胞與病毒的啟動子。HBx的構象多變性也許可以解釋其功能的復雜性，即它能夠與一系列信號蛋白，轉錄調(diào)節(jié)因子及核酸發(fā)生作用。在具有惡性表型的HCC中常可見細胞周期蛋白D1（Cyclin D1）的過度表達，而HBx通過NF-κB2(p52)/BcL-3復合物的介導上調(diào)Cyclin D1的表達。
    許多與HBx表達有關的細胞信號轉導活動及其激發(fā)的病毒復制與酪氨酸激酶Pyk2和Src參與的鈣離子信號通路有關。HBx可以激活FAK及Pyk2/FAK激酶家族的其它成員。而FAK的激活對于HBx的功能起到非常重要的作用。FAK的抑制將阻礙HBx對Src及下游信號轉導的激活，以及對NF-κB和AP-1依賴性轉錄的激活，并阻礙HBV DNA的復制。HBx激活的FAK可能成為HBV相關性肝癌的潛在輔助因子。
    4.2 HCV HCV感染導致肝癌的發(fā)病機制仍未完全明了。病毒蛋白與宿主細胞間的相互作用可能在HCC的發(fā)生中起到重要的作用，并且獨立于肝硬化所致的肝癌。
    4.2.1 HCV C0re 核心蛋白C0re能夠干擾和轉變細胞生長周期的各個階段，導致有絲分裂的異常。C0re能夠與雙鏈RNA依賴蛋白激酶PKR相互作用，而PKR參與細胞生長的許多過程，如凋亡。 PKR能夠被IFN激活，并磷酸化真核翻譯起始因子2A（eukary0tic initiati0n fact0r2A，eIF2A）來抑制細胞蛋白的合成，從而抑制細胞生長。C0re誘導PKR的Thr446位磷酸化，這將改變PKR對各種底物的活性，包括阻止細胞凋亡。
    細胞生長周期各個不同階段的檢查點（checkp0int）的破壞是腫瘤形成的一個重要方面。C0re能通過加強P53與其DNA結合位點的親和力或增強其轉錄激活的活性而并不增加P53的表達來增強P53的功能。雖然在細胞核中找到少量的C0re，但其主要分布在細胞質(zhì)內(nèi)，而P53則定位于細胞核內(nèi)。因此，P53功能的加強并不能完全由以上機制來解釋。

雖然研究證實了C0re的以上功能，但具體機制仍然未明。事實上，信號通路的復雜性及肝細胞癌變過程的多階段性顯示了肝癌的發(fā)生是一個基因上調(diào)與下調(diào)的序貫組合。這些基因受到影響并不意味著它們都參與了癌變的發(fā)生。但要強調(diào)的是，C0re確實能夠改變細胞信號傳導途徑。
4.2.2 HCV NS5A 非結構基因NS5A能夠通過PKR通路來激活NFkappaB因子導致炎癥，還能夠直接抑制PKR通路。NS5A中的重要序列ISDR能夠與PKR結合，阻止其形成二聚物，導致其功能的喪失，并阻止eIF2的磷酸化。然而有研究證實，在表達NS5A的細胞系中，NS5A對PKR似乎并沒有明顯的影響。由于PKR遍布于細胞質(zhì)內(nèi)，而HCV的其它蛋白的共同表達使得NS5A定位于細胞器質(zhì)膜表面，從而減少N5SA與PKR結合的可能性。另外，NS5A還能與P53的結合導致p21的下調(diào)并促使細胞生長。