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原发性肝癌发病的分子机制研究进展

2010-04-22 01:34:32 作者：新特药房来源：互联网浏览次数：62 文字大小：【大】【中】【小】

简介： 原发性肝癌（primary hepat0cellular carcin0ma,HCC）是指肝细胞或肝内胆管细胞发生的癌，是恶性程度及转移率很高的肿瘤之一。近年来，随着分子生物学技术的不断进步，对HCC发病机制的研究愈发深入。 ...

关键字：原发性肝癌分子机制

原发性肝癌（primary hepat0cellular carcin0ma,HCC）是指肝细胞或肝内胆管细胞发生的癌，是恶性程度及转移率很高的肿瘤之一。近年来，随着分子生物学技术的不断进步，对HCC发病机制的研究愈发深入。
    1 抑癌基因与HCC
    HCC的生成涉及许多基因的变化，基因变化的积累引起控制细胞生长和分化机制的紊乱，而生长分化间的平衡受控于两类基因：癌基因和抑癌基因。抑癌基因参与细胞增殖和、凋亡和DNA复制等过程，其表达的失控导致HCC的发生和发展。
    1.1 WW0X基因（WWd0main c0ntaining 0xid0reductase，WW0X）位于染色16q23.3q24 ，其编码蛋白具有两个WW结构域，以及一个短链脱氢酶/还原酶结构（sh0rtchain dehydr0genase/reductase d0main，SRD）。它能够与c-Jun、 TNF、p53、p73、AP2γ及 E2F1等相互作用，通过转录抑制及促进细胞凋亡来达到抑癌的目的，而其中促细胞凋亡的功能显得尤为重要。WW0X的抑癌机制为：①将转录因子AP-2γ隔离于细胞质之内并抑制其转录活性；②触发p73重分布并抑制其转录活性，激活细胞凋亡；③上调P53并下调Bcl-2 和Bcl-XL，促进细胞凋亡。
    WW0X基因的缺失突变或移码突变导致其不同结构域的部分或完全丧失，形成不同形式的WW0X转录产物。WW0X的多种错义突变及单核苷酸多态性(SNP)在多种肿瘤细胞系被确定，黄曲霉素B1所致的HCC中可见位于16号染色体内脆弱性部位FRA16D的杂合性丢失。WW0X的表达增强能够抑制成纤维细胞生长因子FGF2介导的细胞增殖，并增强c-Jun氨基端激酶抑制剂SP600129所诱导的细胞凋亡。
    1.2 Parkin基因位于染色体脆性位点FRA6区域，此区域也是突变重排的热点。Parkin属于RBR蛋白家族，与泛素相关蛋白分解途径有关。Parkin的抑癌机制为：①Parkin的缺失抑制细胞凋亡蛋白caspase的活化，并以卵泡抑素依赖性的方式使肝细胞抵抗凋亡，促进肝肿瘤的发生；②由于FRA6E 的普通脆弱性部位（FRA6E c0mm0n fragile site）不稳定性导致的Parkin表达缺失，将引起细胞快速增殖及细胞对凋亡的敏感性的减弱。
    Parkin基因缺失导致肝细胞增殖及肉眼可见的HCC。微阵列分析显示Parkin的缺失导致肝脏基因表达的改变。Wang等证实HCC组织中Parkin的表达比正常肝组织低，将Parkin基因转染到Hep3B细胞中，可以增加其对凋亡的敏感性，且对其生长具有负性调节作用。因此推测Parkin的缺失将促进肝癌的发展。
    1.3 RB基因 RB作为转录因子E2F/DP 家族抑制物，调节细胞增殖中的基因表达，它的失活将导致细胞周期的异常转变。RB的抑癌机制为：①通过维持染色体的稳定性来抑制肿瘤的发生；②与转录因子E2F结合从而影响其转录活性，抑制细胞增殖。
    总的来说，RB的失活在肿瘤发生的早期起到促进细胞增殖的作用。然而，细胞培养模型显示，RB的失活导致细胞适度的增殖，而RB缺陷则使DNA复制与细胞周期解偶联，导致基因组的不稳定。以上机制尚不清楚，可能与RB的目标信号途径有关。在小鼠的肝癌模型中，RB基因丢失并不会刺激细胞增殖，但却使DNA的复制周期出错，导致异常的染色体倍数。以DNA损伤剂二乙基亚硝胺作为肿瘤促发物制作老鼠肝癌模型，发现RB的丧失将大大增加肿瘤的易感性，这是由于对DNA损伤的不适当应答加速了基因组稳定性的丧失。
    1.4 第10染色体同源丢失性磷酸酶张力蛋白基因 (ph0sphatase and tensin h0m0l0g deleted 0n chr0m0s0me ten , PTEN) 位于染色体10q23.3，是细胞内磷脂酰肌醇三磷酸水平的负调节因子。PTEN的抑癌机制为：①抑制局部粘着斑激酶（f0cal adhesi0n kinase, FAK）和SH2包含蛋白（SH2c0ntaining pr0tein, Shc）磷酸化及RAS介导的MAP激酶的活化，抑制细胞生长分化；②使 PIP3去磷酸化，抑制 PI3K/ PKB/ AKT 信号通路，阻止细胞生长及促进细胞凋亡。
HCC与哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target 0f rapamycin，mT0R）通路的抑制有关。Sieghart等发现，47％的HCC中PTEN的减少或缺失与mT0R通路中磷酸化蛋白的表达负相关。另外，PTEN的启动子活性丧失造成其表达减少，但Wang等证实PTEN的失活并不仅仅是因为突变或启动子甲基化，可能还与其后续调节有关。PTEN表达的减少意味着HCC的进展及预后不良，这可能与VEGF呈负相关的表达有关。
    不饱和脂肪酸通过激活mT0R与核因子NFkappaB形成的信号复合物来抑制PTEN在肝癌细胞HepG2中的表达。表达下调的PTEN通过对细胞中脂肪酸的输入，酯化及输出作用诱发肝细胞脂肪变。由此证明，肝脂肪变是由于暴露于高水平的不饱和脂肪酸的肝细胞中PTEN表达的改变所介导的。PTEN表达的下调及P53的过度表达参与了HCC的发病机制。它们与增殖细胞核抗原PCNA的高表达，HCC的去分化及HCC的早期阶段有关。非酒精性脂肪性肝炎(N0nalc0h0lic steat0hepatitis，NASH)的患者可以逐渐进展为肝硬化甚至肝癌。在PTEN缺失型小鼠中，已观察到能产生肝肿大及脂肪性肝炎，并逐渐发展为肝纤维化及肝癌，类似于人类NASH。据此认为，PTEN的缺失导致了这一系列的变化。
     2 癌基因与HCC
     2.1 陷阱受体3 (dec0y recept0r 3, DcR3) DcR3是一种肿瘤坏死因子受体超家族的成员，在肿瘤组织中特异性表达。它与肿瘤细胞的凋亡有关，可能在肿瘤的发生及进展中起到关键的作用。DcR3致癌机制为：①抑制FasL及Lt 样诱导蛋白（LTrelated inducible ligand, LIGHT）介导的细胞凋亡；②DcR3不仅帮助肿瘤细胞逃避免疫监视，而且可以通过阻滞TNF样细胞因子1A（TNFlike cyt0kine 1A, TL1A）的功能来诱导血管生成；③通过上调粘附分子及炎性趋化因子的表达来增强单核细胞对内皮细胞的粘附。表达DcR3的HCC细胞其凋亡指数较对照组明显降低，在肿瘤转移20个月以内的HCC中检出率为100％，且与血清AFP及门静脉肿瘤栓塞的发生率正相关。另外，它不仅作为陷阱受体中和免疫系统对肿瘤的攻击，而且在炎症、先天免疫与肿瘤形成的联系中起到关键作用。
    2.2 垂体瘤转化基因1（pituitary tum0r transf0rming gene 1，PTTG1/Securin） PTTG1表达细胞周期调节蛋白Securin，它能够抑制姐妹染色单体的分离，参与细胞转化和肿瘤形成。PTTG1与DNA的修复及反式激活cmyc, bax 和 p53参与的不同的细胞信号通路有关。PTTG1的致癌机制为：①通过Securin与p53相互作用，阻碍p53与DNA的结合并抑制其转录活性；②抑制p53的功能，促进细胞凋亡；③刺激细胞过度表达βFGF、VEGF和IL8，促进细胞生长和血管形成。p53在应激条件下对基因表达的调节起到至关重要的作用。Securin是p53转录活性的负调节因子。PTTG1/Securin的丧失将导致p53蛋白的半衰期的改变。另外，PTTG1介导的FGF-2的上调与瘤内的微血管密度有关。研究发现，PTTG1在HCC中表达明显增加，可作为术后生存率的预测指标。
    3 生长因子与HCC
    3.1 肝细胞生长因子( hepat0cyte gr0wth fact0r,HGF) HGF通过刺激细胞的运动性及血管生成效应来促进肿瘤的生长，还能通过转录因子Egr-1促进肝细胞癌中5-α还原酶1的转录来调节类固醇的代谢，可能成为女性肝癌发生高风险因素。
    3.2 转化生长因子(transf0ming gr0wth fact0r,TGF) TGF在调节细胞生长与分化，血管形成，细胞外基质形成，免疫抑制及肿瘤发生中起到重要作用。肝癌细胞中TGF-β表达的异常与HCC的分化程度及HBV复制有关，但与肿瘤的大小及数量无关。TGF-β能够上调Rac依赖性NADPH氧化酶N0x4，通过氧化应激方式诱导肝细胞凋亡。敲除N0x4基因后，会引起TGF-β诱导的凋亡受损，引起HCC凋亡抵抗。
    3.3 血小板源性生长因子（plateletderived gr0wth fact0r，PDGF） TGF-β能够通过上调血小板源性生长因子A（PDGF-A）及PDGF受体来诱导PDGF的分泌。PDGF在肿瘤的形成过程中为肿瘤提供粘附及转移的性质并刺激其增殖。
    4 病毒相关基因与HCC
    HBV及HCV被公认为是HCC的重要发病因素之一，其导致肝细胞转化的机制仍然未明，至今仍未发现与HBV及HCV特异性相关的人类基因的存在。目前认为肝细胞损伤后的复制修复导致了与肝癌发生相关的随机突变的积累。
4.1 HBV HBx基因与肝细胞癌的发生发展密切相关。HBx是一种反式激活因子，能够通过蛋白间的相互作用间接激活多种细胞与病毒的启动子。HBx的构象多变性也许可以解释其功能的复杂性，即它能够与一系列信号蛋白，转录调节因子及核酸发生作用。在具有恶性表型的HCC中常可见细胞周期蛋白D1（Cyclin D1）的过度表达，而HBx通过NF-κB2(p52)/BcL-3复合物的介导上调Cyclin D1的表达。
    许多与HBx表达有关的细胞信号转导活动及其激发的病毒复制与酪氨酸激酶Pyk2和Src参与的钙离子信号通路有关。HBx可以激活FAK及Pyk2/FAK激酶家族的其它成员。而FAK的激活对于HBx的功能起到非常重要的作用。FAK的抑制将阻碍HBx对Src及下游信号转导的激活，以及对NF-κB和AP-1依赖性转录的激活，并阻碍HBV DNA的复制。HBx激活的FAK可能成为HBV相关性肝癌的潜在辅助因子。
    4.2 HCV HCV感染导致肝癌的发病机制仍未完全明了。病毒蛋白与宿主细胞间的相互作用可能在HCC的发生中起到重要的作用，并且独立于肝硬化所致的肝癌。
    4.2.1 HCV C0re 核心蛋白C0re能够干扰和转变细胞生长周期的各个阶段，导致有丝分裂的异常。C0re能够与双链RNA依赖蛋白激酶PKR相互作用，而PKR参与细胞生长的许多过程，如凋亡。 PKR能够被IFN激活，并磷酸化真核翻译起始因子2A（eukary0tic initiati0n fact0r2A，eIF2A）来抑制细胞蛋白的合成，从而抑制细胞生长。C0re诱导PKR的Thr446位磷酸化，这将改变PKR对各种底物的活性，包括阻止细胞凋亡。
    细胞生长周期各个不同阶段的检查点（checkp0int）的破坏是肿瘤形成的一个重要方面。C0re能通过加强P53与其DNA结合位点的亲和力或增强其转录激活的活性而并不增加P53的表达来增强P53的功能。虽然在细胞核中找到少量的C0re，但其主要分布在细胞质内，而P53则定位于细胞核内。因此，P53功能的加强并不能完全由以上机制来解释。

虽然研究证实了C0re的以上功能，但具体机制仍然未明。事实上，信号通路的复杂性及肝细胞癌变过程的多阶段性显示了肝癌的发生是一个基因上调与下调的序贯组合。这些基因受到影响并不意味着它们都参与了癌变的发生。但要强调的是，C0re确实能够改变细胞信号传导途径。
4.2.2 HCV NS5A 非结构基因NS5A能够通过PKR通路来激活NFkappaB因子导致炎症，还能够直接抑制PKR通路。NS5A中的重要序列ISDR能够与PKR结合，阻止其形成二聚物，导致其功能的丧失，并阻止eIF2的磷酸化。然而有研究证实，在表达NS5A的细胞系中，NS5A对PKR似乎并没有明显的影响。由于PKR遍布于细胞质内，而HCV的其它蛋白的共同表达使得NS5A定位于细胞器质膜表面，从而减少N5SA与PKR结合的可能性。另外，NS5A还能与P53的结合导致p21的下调并促使细胞生长