慢性炎癥促肝細胞癌發生發展的作用機制研究進展

張婷婷，梁軍

(北京大學國際醫院，北京102206)

2011年Hanahan等[1]在Cell發表綜述將逃避免疫殺傷及促腫瘤炎癥反應補充為新的腫瘤特征。研究表明多種腫瘤的發生源于慢性炎癥的長期刺激。肝細胞癌(HCC)是典型的炎癥相關惡性腫瘤的代表之一。可能導致HCC的病因主要包括慢性乙型肝炎病毒(HBV)、慢性丙型肝炎病毒(HCV)感染、酒精性肝病、代謝綜合征如非酒精性脂肪性肝炎(NASH)、慢性黃曲霉素中毒等[2]。在我國約80%以上的HCC患者伴發HBV感染。慢性炎癥可持續表達炎性細胞因子，募集炎癥和免疫細胞，活化的炎癥細胞能釋放大量的活性氧和一氧化氮反應活性物等，肝細胞長期暴露于這種氧化應激狀態，易導致DNA損傷等基因組的異常改變、表觀遺傳學改變、誘導翻譯后修飾信號的異常激活等，最終導致惡性腫瘤發生。同時轉錄因子NF-κB信號通路、IL-6介導的Jak-STAT3信號通路的活化亦參與了這些過程。此外，慢性炎癥亦可通過釋放相關的細胞因子募集大量的骨髓祖細胞進入腫瘤組織內，在腫瘤微環境的作用下演化為不同類型的免疫抑制細胞，形成一種免疫抑制的環境，進而有助于腫瘤細胞逃避免疫監控，隨著自身血管的生長，這些細胞逐漸發育并成熟，在趨化因子的作用下突破基底膜向遠處擴散轉移。現就慢性炎癥促肝細胞癌發生發展的作用機制研究進展綜述如下。

1　 細胞因子

1.1IL-6研究證實IL-6是一個具有促生長、抗凋亡、血管新生、控制炎癥反應等多重功能的細胞因子，亦是NF-κB和JAK-STAT3等炎癥相關信號通路的重要效應分子[3]。IL-6可由髓樣細胞如活化的Kupffer細胞產生，在肝細胞受損、產生炎癥反應時，明顯上調，是促進肝細胞轉化為肝細胞癌的重要因素[4]。在DEN誘導的HCC實驗動物模型中，IL-6敲除的小鼠發展為HCC的比例明顯縮小，直接驗證了IL-6的促癌形成作用。在另一動物實驗研究中發現[5]，IL-6可加重雄性小鼠肝臟的炎癥反應、促進細胞代償性增殖和腫瘤發展。在雌性小鼠中，雌激素通過抑制HGF、IL-6的產生進而調控炎性腫瘤微環境，抑制HCC細胞生長和侵襲轉移。這可能是臨床HCC患者中男性比例遠超女性比例的原因。另外，IL-6還是肥胖和HCC間的聯系樞紐，在肥胖小鼠體內IL-6、TNF-α表達明顯上調，并通過引發下游信號轉導通路包括STAT3、ERK等的活化，隨后激活細胞增殖及生長相關的靶基因并使其發揮效應[6]。

1.2TNF-αTNF-α是促炎環境中主要的細胞因子和參與者。可由巨噬細胞、中性粒細胞、纖維母細胞及腫瘤細胞等多種類型細胞分泌。TNF-α不僅參與正常肝細胞再生過程，亦參與HCC的病理生理過程包括促進腫瘤生長、血管新生、侵襲及轉移。研究顯示在炎癥誘導HCC的實驗動物模型中，體外給予TNF-α中和抗體可明顯抑制HCC的發展[7]。此外，TNF-α可協同HBx蛋白，通過正反饋機制激活NF-κB，并促進NF-κB調控的基因表達上調[8]。同時研究還證實TNF-α/活性氧/HIF-1通路可調控FoxM1表達，進而促進肝癌細胞的增殖并抑制其凋亡[9]。

1.3IL-17IL-17主要由Th17細胞、NK細胞、CD8+T細胞等分泌，其作為促炎細胞因子家族成員，具有強大的促炎癥反應及介導維持炎癥反應功能。一方面，IL-17可通過趨化因子直接或間接招募中性粒細胞進而誘導腫瘤血管新生、促進腫瘤細胞生長和發展[10];另一方面IL-17被認為可促進HCC的腫瘤逃逸[11]。IL-17可刺激巨噬細胞表達,其他炎性細胞因子如IL-1 、IL-10、TNF-α等分泌的細胞因子可上調B7-H1表達，隨后在癌旁間質中攜帶B7-H1分子的巨噬細胞可通過B7-H1信號抑制細胞毒性T細胞反應。同時亦有研究表明癌旁間質中產IL-17的Th17細胞大量浸潤與HCC的發展有明顯相關性[12]。

2　 慢性炎癥相關信號轉導通路

2.1NF-κB信號通路轉錄因子NF-κB不是一個單一蛋白分子，而是一個基因轉錄因子家族。在哺乳動物中NF-κB轉錄因子家族(又稱Rel家族)包含5種蛋白，分屬2系，分別為NF-κB 1(p50)、NF-κB 2(p52)、Rel-A (p65)、Rel-B和c-Rel。其中Rel-A (p65)、Rel-B和c-Rel 合成時就是成熟的形式，另外2個蛋白NF-κB 1(p50)、NF-κB 2(p52)則分別由前體蛋白p105和p100降解后變為成熟形式。通常所說的NF-κB就是指具有主要生物活性的p50/p65異源二聚體。在多數細胞中，靜息狀態下的NF-κB二聚體通常是與IκB家族成員結合以無活性的形式存在于細胞質中。當體細胞受到各種刺激如脂多糖、細胞因子(如TNF-α、IL-1等)、活性氧、微生物產物等作用時，通過其各自相對應的激酶激活IKK，引發IκB氨基末端的絲氨酸快速磷酸化，暴露出NF-κB的核定位序列，進入細胞核內，與靶基因啟動子結合，啟動相應靶基因的轉錄、表達。激活狀態的NF-κB才能參與炎癥、免疫、腫瘤細胞增殖等多種反應的基因調控。研究發現幾乎在病毒性肝炎、酒精性肝病、非酒精性脂肪肝、肝細胞癌等任何一種慢性肝病中，NF-κB信號通路均被激活[13]。在慢性炎癥誘導的HCC小鼠模型中，通過抑制NF-κB的活性減緩HCC的進展，同時亦提示NF-κB的活化促進了TNF-α的分泌，進而促進了惡性腫瘤細胞抗凋亡基因和增殖基因表達。在另一關于淋巴毒素α、β轉基因HCC動物實驗中，淋巴毒素α、β轉基因通過肝細胞依賴IKK-β的方式產生各種趨化因子如CCL2、CCL7、CXCL1、CXCL10，可招募炎癥細胞并誘導肝臟產生持續的慢性炎癥反應，并隨后發展為HCC。敲除肝細胞特異性IKK-β后NF-κB活性受到抑制，并進而顯著降低HCC的發展速度[14]。以上實驗性研究從側面提示NF-κB信號通路的激活參與了細胞因子和趨化因子的分泌，這些分泌的因子維持了一個炎性環境，并由此促進HCC發生發展。

2.2JAK-STAT3信號通路JAK-STAT信號通路參與細胞的增殖、分化、凋亡及免疫調節等重要的生物學過程。經典的JAK-STAT信號通路傳遞過程主要由三部分組成：酪氨酸激酶相關受體、酪氨酸激酶(JAK)及轉錄因子(STAT)。當部分細胞因子、生長因子、激素等與細胞膜的相應受體結合后引起受體分子二聚化，使得與受體偶聯的JAK激酶相互接近并通過交互的酪氨酸磷酸化而活化，STAT在活化的JAK作用下酪氨酸殘基發生磷酸化并與另一個STAT單體的SH2區域可逆性結合，形成二聚體移位至細胞核，在核內其DNA結合區與特異的DNA結合，促進特異基因的表達，進而發揮調控細胞分化、增殖、血管新生、抗凋亡等生物學作用[15]。STAT3是炎癥相關HCC的重要促進因素[16]。STAT3及其磷酸化蛋白在HCC病理組織樣本中的表達相對于周圍癌旁組織及正常健康人群的肝組織而言明顯上調。同時亦有研究發現在STAT3陽性的HCC樣本中約60%的患者STAT3蛋白發生磷酸化，且發生STAT3磷酸化的患者生物學行為更險惡[17]。目前引發HCC患者STAT3信號通路活化的機制尚未完全清楚，主要受腫瘤微環境中細胞因子和生長因子的刺激。IL-6、IL-11及IL-22可能是STAT3活化的主要細胞因子之一。DEN誘導HCC動物實驗研究顯示，當給予肝細胞特異性STAT3基因缺陷小鼠DEN進行誘導時，其發生HCC的風險較正常小鼠明顯降低[17]。

2.3HMGB1-RAGE信號通路近年來HMGB1被認為是一個重要的炎性分子，參與細胞分化、炎癥反應、細胞遷移、細胞增殖、組織修復等多種病理生理過程[18]，并在各種類型腫瘤中發揮重要作用[19]。RAGE作為HMGB1的關鍵受體，組成了HMGB1-RAGE信號通路，在HCC發生發展過程中發揮關鍵作用。體外通過siRNA敲除RAGE基因可明顯抑制HCC細胞的生長[20]。研究表明HMGB1和RAGE共表達與多種惡性腫瘤的侵襲和轉移密切相關[21]。當細胞外HMGB1結合RAGE受體后，依次激活下游細胞內信號，進而調控腫瘤細胞生長和轉移。此外，HMGB1和RAGE能協同增強線粒體復合酶Ⅰ的活性，ATP 的產生，腫瘤細胞增殖和遷移。

3　促炎腫瘤微環境

3.1中性粒細胞中性粒細胞是機體最為豐富的一種白細胞類型，并作為宿主抵御外界感染性微生物入侵的第一道防線中關鍵效應分子。研究表明中性粒細胞可釋放蛋白酶降解細胞外基質，促進惡性腫瘤細胞的遷移和侵襲，產生血管生成相關細胞因子，有效調控腫瘤新生血管形成，并通過釋放多種蛋白酶調控組織重塑[22]。瘤內中性粒細胞的浸潤程度被認為與HCC預后呈明顯負相關，即浸潤程度越密，炎癥反應越重，HCC患者預后越差。研究表明CD15+TINs可通過透明質酸介導的TLR4/PI3K/Akt信號通路促惡性腫瘤細胞的遷移，還可通過表達β-整合素結合腫瘤細胞高表達的胞內黏附分子促進腫瘤細胞的遷移侵襲能力[23]。

3.2腫瘤相關巨噬細胞巨噬細胞主要起源于單核細胞系祖細胞，經過血液循環后在趨化因子的作用下被募集到各種組織中，并在組織中分化成巨噬細胞，在維持內環境穩定和病原體的清除、殘余適應性免疫反應等方面發揮重要作用，腫瘤微環境中的巨噬細胞又稱之為腫瘤相關巨噬細胞(TAMs)。TAMs具有表型可變性和功能多樣性等特點。不同的活化環境可使巨噬細胞發生不同的極化[24]。當巨噬細胞被微生物產物如脂多糖、Th1細胞因子如干擾素γ(IFN-γ)等刺激物以經典方式活化時，極化為M1型，主要功能是消滅病原微生物、腫瘤細胞、釋放大量炎性細胞因子等；當受到Th2細胞因子細胞如IL-4、IL-13、糖皮質激素等誘導時，則極化為M2型，主要功能特點表現為抑制炎癥反應、促進腫瘤血管形成、組織重建和修復、促進腫瘤生長、釋放抗炎細胞因子等。腫瘤微環境中TAMs所履行的角色是復雜的，具有高度的異質性，其抗瘤和促瘤能力并非由哪種單一的細胞類型決定，而是依賴于整個腫瘤微環境。同時巨噬細胞是一種可塑性細胞，很難進行絕對地分類。

3.3基質金屬蛋白酶(MMPs)MMPs是引發組織重塑、炎癥反應、腫瘤細胞生長、遷移、侵襲及轉移的重要介質。它們是腫瘤微環境的重要調控者，且參與腫瘤的發生發展。MMPs是以非活性的形式被釋放，當其受到Twist 1、局部黏附酶、HBVx蛋白、血漿纖維蛋白溶酶的激活后，以活化的形式發揮其效應。在腫瘤微環境中MMPs不僅對其周圍間質具有蛋白水解作用，且參與調控腫瘤相關信號通路的活化。高表達的MMP-9被認為與PI3K/AKT/mTOR信號通路的活化密切相關，并通過降解骨橋蛋白前體使其活化，進而促進腫瘤的侵襲和轉移能力。

3.4氧化應激腫瘤微環境中的炎癥免疫細胞和腫瘤細胞本身是內源性活性氧和氧自由基等氧化應激反應的重要來源。在急性炎癥反應階段，氧化應激復合物的釋放有利于消除病原體，但持續存在的慢性炎癥將致上皮細胞長期暴露于氧化應激狀態下，可導致基因組的異常改變如DNA突變、蛋白質的過氧化反應，誘導翻譯后修飾信號的異常激活等。如Wnt/β-catenin信號通路的特定基因突變就被認為與氧化應激密切相關，并協同導致肝癌的形成[25]。此外，癌旁組織中氧化應激途徑的改變可預測肝細胞癌復發的風險。大量ROS可增強肝癌細胞的侵襲能力，并通過促進MMP的表達有助于腫瘤發生轉移[26]。

4　miRNAs

miRNAs是一類18～22核苷酸序列的非編碼RNA，在惡性腫瘤患者中，miRNAs能作用于腫瘤啟動子或抑制基因，影響腫瘤的發生發展。它們既可能發生過表達，在功能上類似于原癌基因；亦可能在多種惡性腫瘤中表達下調或缺失，在功能上類似于抑癌基因。研究發現多種miRNAs的異常表達參與了HCC的發生發展[27]。

綜上所述，各種基礎實驗和臨床研究不斷證明了慢性炎癥通過各種方式和途徑參與了HCC形成、侵襲、轉移等過程。本研究從促炎細胞因子、炎癥相關信號通路、腫瘤微環境三個方面，闡述慢性炎癥促HCC的可能作用機制及相關方面研究進展，將有助于逐步理解慢性炎癥如何精確調控HCC的發生發展，并期待未來能從這些可能作用機制角度出發設計出相應新的治療靶點。

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