非酒精性脂肪性肝病相關肝細胞癌發(fā)病機制的研究進展

1、非酒精性脂肪性肝病相關肝細胞癌發(fā)病機制的研究進展肝細胞癌是起源于肝細胞的惡性腫瘤，是最常見的原發(fā)性肝臟惡性腫瘤。世界衛(wèi)生組織國際癌癥研究機構的數(shù)據(jù)顯示，全球惡性腫瘤中肝細胞癌發(fā)病率位居第6位，死亡率位居第4位；我國每年肝癌的新發(fā)病例近40萬，同時有約36.8萬的患者因肝癌死亡。肝細胞癌發(fā)生的危險因素主要包括乙型肝炎病毒感染、丙型肝炎病毒感染、飲酒、非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD)等。隨著肥胖及與肥胖相關的代謝綜合征的全球性流行，NAFLD和(或)非酒精性脂肪性肝炎(non-alcoholic steatohepatitis，N

2、ASH)相關肝細胞癌的發(fā)病率也顯著上升，并逐漸成為肝癌的主要病因之一。相對于病毒性肝炎相關肝細胞癌，NAFLD和(或)NASH相關肝細胞癌的發(fā)生更隱匿，其病灶多為單個且體積較大，患者預后更差，但其具體機制尚不明確。有研究顯示，高達30%的NASH患者可出現(xiàn)肝臟炎癥和纖維化，部分患者可進一步發(fā)展為肝細胞癌，約1/3的NASH相關肝細胞癌可發(fā)生于無肝硬化患者，提示肝纖維化和肝硬化的程度可能影響NASH相關肝細胞癌的進展，但其發(fā)病機制與其他病因所致肝癌不完全相同。臨床上尚缺乏針對NASH的有效檢測手段和治療藥物，也無預防NAFLD相關肝細胞癌發(fā)生的有效手段，因此，加強關于NAFLD相關肝細胞癌發(fā)病機

3、制的研究，對于探索早期發(fā)現(xiàn)、診斷和治療NAFLD相關肝細胞癌的藥物和手段具有重要意義。目前認為NAFLD相關肝細胞癌發(fā)病機制與遺傳、代謝、氧化應激、免疫和腸道菌群失調(diào)等因素有關。本文就近年來NAFLD和(或)NASH相關肝細胞癌發(fā)病機制的研究進展進行綜述，為進一步的研究和臨床診療提供思路。一、遺傳因素1基因多態(tài)性：全基因組關聯(lián)研究顯示，一系列單核苷酸多態(tài)性(single-nucleotide polymorphism，SNP)位點與NAFLD發(fā)生和疾病進展的風險具有顯著相關性。目前最受關注的SNP位點包括patatin樣磷脂酶結構域蛋白3(patatin-like phospholipase

4、domain-containing 3，PNPLA3)基因的rs738409 c444CG(p.I148M)位點、跨膜蛋白6超家族成員2(transmembrane 6 superfamily member 2，TM6SF2)基因的rs58542926 c449CT(p.E167K)位點和膜結合O-?；D移酶結構域7(membrane-associated O-acetyl transferase gene 7，MBOAT7)基因的rs641738位點。PNPLA3p.I148M突變可破壞PNPLA3的泛素化和蛋白酶體降解，導致肝脂滴中甘油三酯的動員受損，引起肝細胞內(nèi)甘油三酯的蓄積，進而引起肝

5、細胞脂肪變性。PNPLA3在體外具有視黃醇棕櫚酸酯脂肪酶活性，并參與肝星狀細胞釋放視黃醇。因此，PNPLA3 pI148M突變可能通過破壞肝星狀細胞釋放視黃醇，導致基質金屬蛋白酶和金屬蛋白酶組織抑制因子分泌減少，引起細胞外基質沉積、肝纖維化和肝細胞癌。而肝臟中視黃酸代謝物水平降低可促進巨噬細胞對肝星狀細胞的激活。雖然PNPLA3在NAFLD相關肝癌發(fā)生中的作用尚不明確，但PNPLA3 rs738409位點多態(tài)性與肝細胞癌顯著相關。2007年一項以瑞典肥胖人群為研究對象的研究發(fā)現(xiàn)，攜帶PNPLA3p.I148M突變的患者罹患肝細胞癌的風險增加了5.9倍。一項回顧性研究顯示，晚期纖維化階段(Ish

6、ak分期為F3或F4期)和純合PNPLA3p.I148M攜帶是NASH相關肝細胞癌發(fā)生的強預測因子，且PNPLA3p.I148M突變是肝細胞癌的獨立危險因素。TM6SF2 rs58542926 c499GA突變導致其編碼的TM6SF2 E167K蛋白在肝極低密度脂蛋白分泌途徑中的功能喪失。選擇性敲除TM6SF2后，小鼠肝臟甘油三酯含量增加3倍，極低密度脂蛋白分泌減少50%。在TM6SF2 E167K變異體患者中，TM6SF2功能的喪失可能導致肝臟甘油三酯含量增加。雖然部分關于TM6SF2 rs58542926 c499GA(p.E167K)在肝癌發(fā)生中作用的研究結果相互矛盾，但TM6SF2E1

7、67K變異體被認為與NASH相關肝細胞癌發(fā)病機制中的肝損傷有關。有研究發(fā)現(xiàn)MBOAT7基因下游的SNP與MAFLD、炎癥和纖維化的風險增加有關，并可能導致肝細胞癌的發(fā)生，然而，后續(xù)的研究中尚未發(fā)現(xiàn)類似的結果。因此，TM6SF2 rs58542926 c449CT(p.E167K)和MBOAT7 rs641738位點在NAFLD相關肝細胞癌進展中的作用有待進一步研究。2表觀遺傳調(diào)控改變：表觀遺傳調(diào)控改變指在不改變DNA本身的情況下，通過DNA的甲基化、組蛋白修飾、非編碼RNA調(diào)控使基因表達發(fā)生可遺傳的改變，這種變化可改變DNA轉錄的能力。近年來，DNA甲基化、非編碼RNA調(diào)控在NAFLD相關肝細

8、胞癌進展中的作用得到了廣泛研究。Dreval等通過Stelic動物模型研究了小鼠肝臟基因表達和基因特異性DNA甲基化的改變，結果表明由異常DNA甲基化介導的微管蛋白-2b鏈特異性過表達與NASH相關肝細胞癌的發(fā)生密切相關。微RNA(microRNA, miRNA)是內(nèi)源性的小非編碼RNA，在調(diào)節(jié)基因表達中起重要作用。miRNA-122是肝臟中最豐富的miRNA，在肝細胞癌患者中表達下調(diào)，而其缺失會導致肝脂肪變性、肝炎和肝細胞癌的發(fā)生。大量研究表明，miRNA-21、miRNA-29、miRNA-23、miRNA-155、miRNA-221、miRNA-222、miRNA-106、miRNA-9

9、3、miRNA-519通過轉化生長因子、Wnt/-聯(lián)蛋白(-catenin)、絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)和磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B，也被稱為AKT)/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)途徑，調(diào)節(jié)細胞的增殖和能量代謝，促進NASH相關肝癌的發(fā)生。此外，一些miRNA還可作用于PI3K/AKT途徑的主要抑制因子抑癌基因磷酸酶和張力蛋白同源蛋白(phosphat

10、ase and tensin homolog deleted on chromosome ten, PTEN)，而PTEN低表達可導致小鼠出現(xiàn)脂肪變性和肝細胞癌。二、脂代謝途徑1脂質代謝失調(diào)：脂質代謝重編程作為惡性腫瘤的標志近年來受到廣泛關注。傳統(tǒng)上認為瓦博格效應(Warburg effect)是腫瘤細胞代謝的主要特征，糖酵解產(chǎn)能是癌細胞能量的主要來源。近年來研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤細胞之所以生長迅速且能快速適應各種環(huán)境，與其代謝重編程密切相關，其特征是細胞代謝改變和利于肝臟腫瘤發(fā)生的潛在毒性代謝物累積。Bjrnson等對肝細胞癌組織和非癌肝組織進行了全基因組表達譜分析，發(fā)現(xiàn)肝細胞癌組織中參與脂肪酸生物

11、合成的基因(如乙酰輔酶A羧化酶、脂肪酸合成酶和硬脂酰輔酶A去飽和酶)較非癌肝組織中普遍上調(diào)。脂質代謝重編程對于肝細胞癌適應缺氧環(huán)境有重要作用。當腫瘤細胞血供減少或快速增殖導致缺氧時，缺氧誘導因子-1 (hypoxia inducible factor-1，HIF-1)可通過下調(diào)中鏈?；o酶A脫氫酶和長鏈酰基輔酶A脫氫酶的表達來抑制脂肪酸氧化，促進肝癌細胞的增殖和腫瘤生長。此外，HIF-1可通過下調(diào)長鏈?；o酶A脫氫酶從而降低PTEN的表達，促進肝細胞癌的細胞增殖。Bjrnson等研究發(fā)現(xiàn)，缺氧條件下線粒體乙酰輔酶A合成酶1表達增加，其對乙酸的攝取能力和乙酸生成乙酰輔酶A的能力顯著增強。在缺氧條

12、件下，線粒體乙酸酯可為肝細胞癌細胞增殖所需的脂肪酸生物合成提供原料，促進腫瘤細胞的增殖。Iwamoto等研究發(fā)現(xiàn)抗血管生成藥物誘發(fā)的缺氧可增加癌細胞對游離脂肪酸的攝入，增強其脂肪酸氧化作用，同時缺氧可激活腺苷酸活化蛋白激酶磷酸化途徑，將葡萄糖依賴性代謝轉化為脂質依賴性代謝，即脂代謝重編程，從而刺激癌細胞增殖。2胰島素抵抗：脂滴在肝臟中聚積，活化核因子B(nuclear factor-B, NF-B)，誘發(fā)胰島素抵抗，胰島細胞釋放胰島素增加，導致高胰島素血癥。胰島素抵抗和高胰島素血癥可增加胰島素和胰島素樣生長因子-1(insulin-like growth factor-1, IGF-1)的表達

13、。胰島素與胰島素相關受體結合，調(diào)節(jié)細胞的生長、增殖，其中胰島素受體底物(insulin receptor substrate，IRS)是肝臟中胰島素信號轉導的主要介質。典型的IRS信號通路包括IRS-1和IRS-2依賴性信號通路，通過活化MAPK級聯(lián)反應通路和PI3K-丙酮酸脫氫酶激酶(pyruvate dehydrogenase kinase，PDK)-AKT通路轉導胰島素信號。MAPK信號通路通過誘導原癌基因c-fos、c-jun的轉錄來影響細胞生長，最終IGF-1激活Wnt/-聯(lián)蛋白信號級聯(lián)反應，導致肝纖維化和癌變。PI3K-PDK-AKT信號通路介導糖異生和糖原合成，活化的AKT通過磷

14、酸化作用激活或抑制凋亡相關蛋白B細胞淋巴瘤/白血病-2基因關聯(lián)死亡啟動子重組蛋白、半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶9(cysteine-requiring aspartate protease 9，Caspase 9)，或通過核因子-B抑制物激酶(inhibitor of nuclear factor-B kinase ，IKK)激活NF-B下游基因表達，誘導細胞增殖和抑制細胞凋亡，在肝細胞癌的發(fā)生中起重要作用。此外，胰島素還可通過IRS-1觸發(fā)信號級聯(lián)反應，激活其下游PI3K/AKT/mTOR途徑，通過其對細胞周期蛋白D1依賴性細胞周期、雙微體同源基因2/抑癌基因p53依賴性細胞凋亡和mTOR依賴性細

15、胞生長的影響來介導肝細胞癌的進展。研究顯示，IGF-1與多種腫瘤密切相關，其主要通過作用于IGF-1受體產(chǎn)生生物學效應，而胰島素受體與IGF-1受體具有同族性，因此高水平胰島素能夠與IGF-1受體結合并直接活化IGF-1信號通路，促進肝癌細胞的增殖和抑制細胞凋亡。3氧化應激和內(nèi)質網(wǎng)應激：脂毒性、胰島素抵抗可進一步導致氧化應激和內(nèi)質網(wǎng)應激，共同促進NASH相關肝細胞癌的進展。在病理情況下，體內(nèi)活性氧過度生成、抗氧化系統(tǒng)表達不足，導致線粒體DNA、脂質和蛋白質發(fā)生氧化修飾，誘發(fā)肝損傷并促進腫瘤的發(fā)生和進展。線粒體是活性氧的主要來源，當肝臟中脂肪酸蓄積過多時，將導致新的脂肪生成和脂肪酸氧化，產(chǎn)生活性

16、氧?；钚匝蹩梢酝ㄟ^激活MAPK途徑和PI3K/AKT/mTOR途徑促進腫瘤的發(fā)生和發(fā)展，此外還可通過降低蛋白酪氨酸磷酸酶和PTEN水平促進肝癌細胞增殖。在癌細胞中，核因子E2相關因子2(nuclear facter erythroid 2-related factor 2，Nrf2)參與控制氧化應激和維持細胞存活和增殖，是細胞中與氧化應激反應密切相關的一種因子，可與細胞核內(nèi)抗氧化反應元件的DNA序列結合，調(diào)控下游基因的表達，對抗氧化應激作用。PI3K途徑可激活Nrf2，通過保護癌細胞免受過度氧化應激而促進癌細胞存活；在肝細胞癌患者中，Nrf2表達上調(diào)，并與腫瘤大小、分化和轉移有關，是一種潛在的

17、預后標志物。此外，體內(nèi)活性氧、氧化應激、內(nèi)質網(wǎng)應激和細胞死亡機制也存在顯著的相互作用?；钚匝鹾脱趸瘧ねㄟ^增加內(nèi)質網(wǎng)儲存鈣的釋放破壞內(nèi)質網(wǎng)功能，過量的鈣導致線粒體和溶酶體通透性增加，進一步增加線粒體活性氧的釋放，激活內(nèi)質網(wǎng)應激，導致肝臟脂肪合成與變性，造成氧化應激和基因的不穩(wěn)定性。內(nèi)質網(wǎng)應激和氧化應激引起肝細胞脂毒性死亡和炎癥介質的釋放，進而導致肝細胞癌的發(fā)生。三、免疫途徑肝細胞癌多發(fā)生于肝臟慢性炎癥和肝纖維化的背景下，肝臟慢性炎癥可促進免疫細胞釋放多種細胞因子，如腫瘤壞死因子-(tumor necrosis factor-，TNF-)、白細胞介素(interleukin, IL)-6、瘦素和

18、脂聯(lián)素，影響NAFLD相關肝細胞癌的進展。TNF-通過c-Jun氨基端N-terminal protein激酶(c-jun kinase，JNK)和IKK信號通路分別激活轉錄因子激活蛋白1和NF-B使炎癥信號通路磷酸化，導致細胞的炎癥基因表達增加，并分泌更多的炎癥因子，引發(fā)炎性級聯(lián)反應。大量研究證明，JNK和NF-B通過肝臟炎癥、肝細胞死亡和代償性增殖促進肝癌的發(fā)生。TNF-還可誘導肝前體細胞中Ras信號通路的激活和p53信號通路的失活，從而促進肝前體細胞的異常增殖和惡性轉化，驅動肝癌的發(fā)生、發(fā)展。IL-6可激活信號轉導及轉錄激活因子3(signal transducer and activa

19、tor of transcription 3，STAT3)，從而誘導細胞增殖，促進腫瘤細胞存活和血管生成。在肝細胞癌祖細胞中，IL-6通過上調(diào)RNA結合蛋白Lin28抑制微RNA Let-7的表達，從而促進癌細胞增殖并抑制其凋亡，最終導致腫瘤的發(fā)生。瘦素可促進免疫細胞分泌TNF-、IL-6，進而啟動促炎細胞因子(TNF-和IL-6)的細胞內(nèi)信號級聯(lián)反應，影響NASH相關肝細胞癌的進展。此外，在肝細胞癌中，瘦素與其相應受體結合可激活JAK2/STAT3、MAPK和PI3K信號通路，同時可上調(diào)端粒酶逆轉錄酶，導致腫瘤細胞的永生化。脂聯(lián)素是一種抗炎細胞因子，主要由脂肪組織產(chǎn)生。在正常生理條件下，脂聯(lián)

20、素通過激活JNK促進癌細胞凋亡，拮抗瘦素誘導的癌細胞增殖。此外，當適應性免疫促進免疫監(jiān)視以根除早期肝細胞癌時，適應性免疫細胞如CD8+淋巴細胞、輔助性T細胞17和B淋巴細胞等，也可刺激肝細胞癌發(fā)展。CD8+淋巴細胞和CD4+淋巴細胞在NASH相關肝細胞癌進展中的潛在作用在動物實驗中得到了證實。有學者在小鼠實驗中觀察到，長期高脂并嚴重缺乏膽堿飲食通過激活肝內(nèi)CD8+T細胞和自然殺傷T細胞影響NASH相關肝細胞癌的進展。在預防性治療中耗盡患有NASH而無肝細胞癌小鼠的CD8+T細胞和自然殺傷T細胞后，小鼠的肝損傷和肝細胞癌的發(fā)病率顯著降低，表明CD8+T細胞和自然殺傷T細胞共同誘導小鼠肝損傷并能促

21、進NASH相關肝細胞癌的發(fā)生，但其具體機制尚不明確。在NASH患者中，亞油酸水平的增高可誘導線粒體活性氧的產(chǎn)生，促進CD4+T細胞的凋亡而損害腫瘤監(jiān)測功能，引起肝細胞癌的發(fā)生。此外，肝臟受損時可激活肝巨噬細胞，免疫激活后其表面Toll樣受體與免疫原膜表面配體結合，促進多種細胞因子的釋放，導致NF-B、MAPK、胞外信號調(diào)節(jié)激酶1、p38、JNK和干擾素調(diào)控因子3信號通路的激活，最終在長期慢性炎癥刺激下引起NASH相關肝細胞癌發(fā)生。四、腸道菌群失調(diào)肝臟通過門靜脈循環(huán)直接暴露于腸道細菌和細菌代謝產(chǎn)物。高脂飲食可導致腸道菌群失調(diào)，使有害菌增加、有益菌減少，進而導致腸道通透性增加和病原體相關分子模式(pathogen associated molecular patterns，PAMP)的釋放。脂多糖是革蘭氏陰性菌外膜的主要成分，被認為是PAMP的典型分子，從腸道轉運至門靜脈系統(tǒng)，依次激活肝細胞表面的Toll樣受體和NF-B，促進炎癥因子