【《肝癌发生的分子机制研究的文献综述》4400字】

I肝癌发生的分子机制研究的文献综述癌症的发展是一个多步骤的过程，通过肿瘤前状态将正常细胞转化为侵袭性癌细胞。癌细胞的基本特征包括:不受控制的细胞增殖、基因组不稳定性以及破坏局部和远处组织(转移)的能力。癌细胞是自给自足的，因为它们产生自己的生长信号(自分泌刺激)，对生长抑制信号不敏感，抵抗凋亡信号，并能进行血管生成[40]。癌细胞基因组的不稳定性是由DNA突变的积累导致的，这种突变可以通过种系突变和/或自发体细胞突变来实现。大多数恶性肿瘤是由体细胞突变引起的，而体细胞突变是由各种内源性和环境因素引发的，包括暴露于诱变剂、病毒感染和饮食等方面[41]。癌变过程有三个主要阶段:起始、促进和发展。肿瘤抑制基因和原癌基因是癌症中典型改变的两大类基因。这两种基因激活和失活间的平衡被认为在癌症发展中起着关键作用[42]。与其他肿瘤类似，HCC的发展是一个复杂的、多步骤的过程，源于遗传和环境因素的结合[41]。无论病因如何，在大多数患者中，肝硬化先于HCC。肝硬化过程中产生的再生结节为正常肝细胞向异常肝细胞转化为肿瘤性病变提供了有利的微环境，并通过随后的遗传和表观遗传变化积累，最终导致肝癌(图1.1.3)[43]。图1.1.3导致肝癌发展的肝细胞病变顺序[43]Figure1.1.3Sequenceofcellularlesionsinliverleadingtothedevelopmentofhepatocellularcarcinoma.在慢性肝硬化背景中形成肝癌的发展机理的研究较为透彻[44]，其常见发展机制是肝硬化积累导致部分正常肝细胞死亡和异常性肝再生循环，同时伴随着细胞的不断生长和增殖，形成有利于肿瘤发展的环境。然而，在没有肝硬化的情况下，肥胖、NAFLD与HCC的相关机制，可能与基础疾病的发病机理有关，而不是单纯与纤维化有关，目前具体机制仍不清楚[44]。胰岛素耐受(IR)和肝脂肪变性的共同环境通过促进脂肪组织来源的炎症、激素变化、氧化应激和脂肪毒性，从而促进肝癌的发生[45-49]。其他机制包括饮食，肠道微生物群和遗传因素并且都和临床相关[50-54]（图1.1.4）。图1.1.4肝细胞癌的分子机制[48]Figure1.1.4

Molecularmechanismofhepatocellularcarcinoma1.1功能失调的脂肪组织和促炎性细胞因子途径到目前为止，从肿瘤前病变到异常增生的肝细胞到最终的肝肿瘤，肝癌发生的发展顺序还不完全清楚。据推测，肝癌发生的整个过程涉及多种细胞机制的协同作用，如肿瘤微环境的改变、坏死炎症、氧化应激和缺氧、多种生长因子、细胞因子、趋化因子的表达调控和表观遗传学修饰等分子过程。许多的临床结果和流行病学研究表明，炎症和癌症发展之间有很强的相关性。肝细胞癌是炎症相关癌变中研究比较广泛的一种，因为90%以上的肝细胞癌是在肝损伤和炎症的背景下发生的[55]。由HBV或HCV引起的慢性肝脏感染，或暴露于黄曲霉毒素或酒精，会导致持续性肝损伤、肝细胞死亡和肝细胞再生，从而触发肝细胞增殖的解除控制和随后的肝脏炎症[56]。在癌前环境中，炎症细胞释放大量的细胞因子、趋化因子、生长因子、前列腺素、促血管生成因子，通过基因突变的积累使肝组织环境成为肝细胞病变转化的有利区域。转化病变肝细胞的存活可能是通过激活抗凋亡通路和抑制免疫监视[57]。不同的促炎因子(IL-6，TNF-α)和抗炎因子(TGF-α和β)，不同的转录因子(NF-κβ，STAT-3)及其信号通路的复杂相互作用同样参与了HCC的发生。IR的低级别慢性炎症水平，特别是在肥胖的情况下，有利于巨噬细胞招募和大量释放一些促炎因子[58]。其中，TNFα和IL-6在HCC的发生发展中研究更为明确[59]，IKK和JNK的表达调控是肥胖患者进一步引发炎症反应的重要一环，参与肝肿瘤的发生并发挥重要作用。TNFα可诱导JNK的激活，导致正常胰岛素受体信号通路的损伤[60]，结合NF-κB引发下游信号转导，从而对细胞生长增殖、炎症反应、血管生成以及凋亡发生相关的靶蛋白表达起促进作用。至于IL-6，其能够激活STAT3，进一步影响细胞增殖并使其具有分化潜能，形成诱导肝癌发生的有利条件[61]。肥胖患者中瘦蛋白表达上调，而脂联素处于下降水平，在非酒精性脂肪肝病的发展和癌变过程中两者都起到一定的诱导作用。瘦蛋白有助于胰岛素耐受性的发生，影响纤维化形成、免疫调节、葡萄糖稳态和血管生成等生命活动[62]。瘦蛋白与Ob受体结合可激活不同的分子通路，如JAK2/STAT3和PI-3K/Akt。mTOR作为一种参与细胞生长、增殖和存活的丝氨酸苏氨酸蛋白激酶，是Akt最重要的下游效应因子之一。据报道，约30～40%的HCC患者中Akt/mTOR通路的激活可被PTEN负调控[63]。PTEN缺陷小鼠的肝脏发生脂肪变性、炎症、纤维化和肝细胞癌，类似于人类的NASH。相反，脂联素可以通过上调SOCS3的表达从而抑制Akt和STAT3磷酸化激活[64],尤其在体脂过剩和胰岛素抵抗的背景下，降低脂联素水平会抑制其抗炎活性并协同瘦蛋白诱导肝细胞癌变的发生。1.2饮食结构和肠道菌群饮食习惯是人们赖以生存的基本生活方式，对肝癌的发展具有潜在的辅助作用。高脂食物可以激活ChREBP的表达调控，并通过SREBP-1c在IR背景下，共同诱导肝脂肪生成相关靶蛋白水平的提升。在非酒精性脂肪肝病、糖尿病及体脂较高受试者中，其脂质从头生成过程大幅增强，并产生大量饱和脂肪酸，从而放大脂质积累给机体带来的损伤[65]。经常摄入大量的高碳水化合物后，TNFα/IL-6的转录会显著上升，进一步促进下游NF-κB通路的转导[44]。特别是果糖，似乎通过一系列不同事件促进了肝细胞癌的发生:首先，果糖大量摄入后会刺激从头生成脂质途径并抑制FFAs转变为三酰甘油，在此过程机体也会消耗ATP保证上述过程的顺利进行，从而进一步提升机体脂质过氧化反应[66]。其次，它能够降低参与细胞生存调节的Sirtuin-1蛋白水平，最终的结果是影响了肠道菌群分布从而形成有利于炎症和肝癌发展的微环境[67]。因此，肠道菌群组成的变化与饮食和肥胖等因素有关，并通过一系列级联反应导致肝脏炎症的发生。值得注意的是，脱氧胆酸，一种主要由革兰氏阳性梭状芽胞杆菌产生的次级胆汁酸，可以产生活性氧，导致DNA损伤和HSP释放SASP[54]。HSP分子通常出现在没有严重纤维化的情况下，因此有助于揭示在没有肝硬化的情况下发生HCC的不明确机制。1.3遗传因素2008年，Romeo等人描述了PNPLA3基因的单核苷酸多态性(SNP)，该基因编码甘油三酯脂肪酶脂酰蛋白酶，并在没有IR的情况下强烈影响肝脏中的脂肪积累[68]。在约40%的欧洲人群中发现的PNPLA3rs738409[G]风险等位基因也可大幅提升发展为NASH的风险，而且进一步增加诱导发展为肝癌的风险[69]。研究表明GG纯合与较年轻、较短的肝硬化史或较低进展期肝病，以及诊断时较弥散性肝癌病例有关，从而大幅降低临床患者的生存率。一项包括2503名欧洲肝硬化患者的分析发现，rs738409[G]等位基因与总体HCC密切相关，且与肥胖无关，特别是在酒精相关的肝硬化患者中[70]。该突变与肝损伤或HCC发病之间的关系仍有待确定，但研究发现rs738409与脂联素水平的降低和ICAM-1的升高相关。因此，机体中看似微不足道的基因突变都可能影响脂肪肝中肝癌的发展。其中最重要的是在一个通过全外显子组测序发现的载脂蛋白B(ApoB)基因发生的无义突变，以及TERT基因，该基因在人类癌症中以过表达形式存在，是肝癌患者中基因异常的常见生物学标记[54]。1.4与肝癌相关的不同细胞信号通路越来越多的肿瘤信号转导通路研究表明，控制细胞周期、增殖、分化、细胞存活和凋亡的各种信号通路中多个分子的异常激活会导致HCC的发生发展[42]。Wnt/β-Catenin通路：该通路参与维持细胞内稳态，在细胞增殖、分化、运动和凋亡等生命活动中发挥重要功能[71]。在该通路中成员包括Wnt蛋白、卷曲受体和调节蛋白，如GSK-3β和β-catenin。活化的Wnt与受体的结合进一步促进β-catenin积累，然后β-catenin转移到细胞核，在那里它激活了控制关键细胞周期基因CyclinD转录的LEF/TCF转录因子（图1.1.5）[71]。Wnt/β-catenin通路的异常激活与多种癌症相关，包括HCC[42]。大约20%-40%的HCC显示该途径的突变。β-catenin的n端经常发生突变，导致β-catenin/TCF复合物的结构性转录激活[72]。卷曲-7基因的上调和β-catenin的去磷酸化也在HCC中被发现[71]。Wnt/β-catenin通路激活与HCV感染和AFB1暴露相关。HBV相关HCC中β-catenin突变频率较低[72]。此外，在HCC中还发现了负调控Wnt/β-catenin通路的Axin-1和Axin-2突变[71]。所有这些发现都表明Wnt/β-catenin信号通路在HCC的发生中发挥重要作用。图1.1.5参与肝细胞癌发病机制的潜在细胞信号通路[73]Figure1.1.5PotentialcellularsignalingpathwaysinvolvedinthepathogenesisofhepatocellularcarcinomaRas/Raf/MAPK通路：Ras/Raf/MAPK通路参与在肝癌的发展并发挥重要作用。该通路通常负责细胞增殖、生长、分化和存活。该通路的上游分子为不同的受体酪氨酸激酶，包括PDGFR、IGFR、HCFR、VEGFR和c-met受体。当细胞外信号分子与这些受体的结合导致受体的磷酸化和激活，信号通过Grb2/Shc/SOS分子转导到下游信号通路Ras/Raf/MAPK，进而激活促进细胞增殖和生长的转录因子基因c-myc、c-fos和c-jun[42,74]。由于上游信号异常，Raf激酶抑制剂蛋白失活，以及HBV和HCV蛋白的存在，该通路的异常调节导致细胞活性异常，导致癌症。正在进行的研究试图发现有效的药物来阻断肝癌中活化的Ras/Raf/MAPK信号通路[42]。JAK/STAT通路：JAK/STAT参与分化、生长增殖和衰老凋亡等多种细胞功能。激活的JAK触发SOCS基因的转录，属于JAK/STAT通路中的负反馈环。该通路的抑制剂，特别是SOCS-1和SS-1(一种JAK结合蛋白)已经在HCC中检测到解除控制[71]。研究表明，在人肝癌中，STAT3优先被激活，活跃的STAT3与侵袭性肿瘤表型有关[43]PI3/AKT/mTOR通路：主要调节生长增殖代谢、生存调控和细胞凋亡等生命活动。该通路的激活发生在30%到50%的HCC中。PI3激酶(PI3K)可以磷酸化PIP2，该激酶进一步诱导激活丝Akt[73]。PTEN以PI3K脂质产物为靶点使其去磷酸化，在正常细胞中作为该通路的负调控因子。PTEN突变促进PIP3水平，过度激活PI3/AKT/mTOR通路（图1.1.5），从而抑制细胞凋亡，诱导肿瘤发展。因此，血管侵犯、肿瘤分级、肝内转移等严重的肝癌反应都与PTEN功能失火有关[42,73]。Ubiquitin-Proteasome(UP)途径：这是一个高度保守的途径，在真核生物中其能够降解近80%的细胞蛋白质。泛素分子依次连接在需要降解的蛋白质上形成多泛素链。26S蛋白酶体识别多泛素化的蛋白质并降解它们。一些肿瘤抑制基因、一些受体酪氨酸激酶、一些致癌基因和细胞调节分子受UP通路控制[40]。Gankyrin是26S蛋白酶体的一个亚单位，在人类肝癌中常表现过表达水平。Gankyrin的过表达使pRb磷酸化，并释放活跃的E2F转录因子驱动更多的细胞分裂。此外，高水平的甘氨酸增加了多泛素化的风险和随后的p53降解[75]。越来越多的证据表明UP通路在HCC发病机制中起着多种作用，这可能是开发新的治疗方法的热点[40,76]。参考文献[1] BRAYF,FERLAYJ,SOERJOMATARAMI,etal.Globalcancerstatistics2018:GLOBOCANestimatesofincidenceandmortalityworldwidefor36cancersin185countries[J].CACancerJClin,2018,68(6):394-424.[2] CHENW,ZHENGR,BAADEPD,etal.CancerstatisticsinChina,2015[J].CACancerJClin,2016,66(2):115-132.[3] FENGRM,ZONGYN,CAOSM,etal.CurrentcancersituationinChina:goodorbadnewsfromthe

2018GlobalCancerStatistics?[J].CancerCommun(Lond),2019,39(1):22.[4] GRANDHIMS,KIMAK,RONNEKLEIV-KELLYSM,etal.Hepatocellularcarcinoma:Fromdiagnosistotreatment[J].SurgOncol,2016,25(2):74-85.[5] JEMALA,BRAYF,CENTERMM,etal.Globalcancerstatistics[J].CACancerJClin,2011,61(2):69-90.[6] LIUCY,CHENKF,CHENPJ.TreatmentofLiverCancer[J].ColdSpringHarbPerspectMed,2015,5(9):a021535.[7] SHERMANM.Hepatocellularcarcinoma:epidemiology,surveillance,anddiagnosis[J].SeminLiverDis,2010,30(1):3-16.[8] FERLAYJ,SHINHR,BRAYF,etal.Estimatesofworldwideburdenofcancerin2008:GLOBOCAN2008[J].IntJCancer,2010,127(12):2893-2917.[9] BOSETTIC,LEVIF,BOFFETTAP,etal.TrendsinmortalityfromhepatocellularcarcinomainEurope,1980-2004[J].Hepatology,2008,48(1):137-145.[10] EL-SERAGHB.Hepatocellularcarcinoma[J].NEnglJMed,2011,365(12):1118-1127.[11] TANAKAY,KURBANOVF,MANOS,etal.MoleculartracingoftheglobalhepatitisCvirusepidemicpredictsregionalpatternsofhepatocellularcarcinomamortality[J].Gastroenterology,2006,130(3):703-714.[12] DAVISGL,ALTERMJ,EL-SERAGH,etal.AgingofhepatitisCvirus(HCV)-infectedpersonsintheUnitedStates:amultiplecohortmodelofHCVprevalenceanddiseaseprogression[J].Gastroenterology,2010,138(2):513-521,521.e511-516.[13] EL-SERAGHB,TRANT,EVERHARTJE.Diabetesincreasestheriskofchronicliverdiseaseandhepatocellularcarcinoma[J].Gastroenterology,2004,126(2):460-468.[14] CALLEEE,RODRIGUEZC,WALKER-THURMONDK,etal.Overweight,obesity,andmortalityfromcancerinaprospectivelystudiedcohortofU.S.adults[J].NEnglJMed,2003,348(17):1625-1638.[15] QIUD,KATANODAK,MARUGAMET,etal.AJoinpointregressionanalysisoflong-termtrendsincancermortalityinJapan(1958-2004)[J].IntJCancer,2009,124