HBx在乙肝相關肝細胞癌中的分子機制研究進展

張天奇 龍喜帶

【摘要】?原發性肝細胞癌（HCC）是全球最常見的惡性腫瘤之一。乙型肝炎病毒（HBV）感染是誘發HCC的重要因素，HBV誘發的HCC與乙型肝炎病毒X（HBx）基因及其編碼蛋白密切相關，其核心機制為HBV感染肝細胞時將HBx整合入宿主細胞核所導致的肝細胞基因組結構變異，并誘導肝細胞癌變。該綜述從HCC發生及發展等過程來探討HBx在HBV相關性HCC中的分子機制。

【關鍵詞】?肝細胞癌;乙型肝炎病毒;乙型肝炎病毒X基因

中圖分類號：R735.7?文獻標志碼：A?DOI：10.3969/j.issn.1003-1383.2019.03.001

【Abstract】 ??Primary hepatocellular carcinoma（HCC） is one of the most common malignant tumors in the world.Hepatitis B virus（HBV） infection plays a major role in inducing HCC.HBV-induced HCC is closely related to hepatitis B virus X （HBx） gene and its encoded protein.The central mechanism is the integration of HBx gene into the host cell nucleus when HBV infects liver cells，which results in cellular genomic structural variation and carcinogenesis of liver cells.This review discusses the molecular mechanism of HBx in HBV-related HCC from the process of occurrence and progression of HCC.

【Key words】?HCC;HBV;HBx gene

原發性肝細胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC）是世界范圍內最常見的惡性腫瘤之一，其發病率居所有癌癥的第5位，病死率居所有癌癥的第2位。在已知的病因中，乙型肝炎病毒（hepatitis B virus，HBV）慢性感染約占50%[1]。盡管HBV相關性HCC的發病機制尚未完全闡明，但有證據表明乙型肝炎病毒X基因（hepatitis B virus X，HBx）及其編碼蛋白在HCC的發生發展中發揮重要作用[2]，我們將就HBx在HBV相關性HCC演進中的作用及相關機制進行綜述。

1?HBx基因與表達

HBV基因組是部分環狀雙鏈DNA，鏈長約3200個堿基，含四個開放閱讀框（Open reading frame，ORF），即S、C、P和X[3]。HBx是HBV的四個部分重疊的ORF中最小的基因，包含455個核苷酸，位于HBV基因組的第1374～1838位核苷酸，所編碼的產物HBx蛋白是由154個氨基酸組成，分子量約為17 kDa的多功能非結構蛋白[3～4]。由于人類基因組中未能顯示與該已知蛋白質的同源性氨基酸序列，故命名為X（即“未知”）蛋白。

2?HBx與HCC發生、發展的關系

HBx在嗜肝病毒的哺乳動物肝細胞中呈現高度保守，通常在慢性HBV攜帶者的肝細胞中易于發現[5]。近年來的研究表明：HBx在HBV相關性HCC的發生發展中扮演重要角色。在HBV陽性肝細胞中，HBx主要定位于細胞核，HBx蛋白是HBV cccDNA轉錄所必需的并通過多種途徑增強HBV復制[6]。除外HBx主要作為轉錄激活因子在HCC發展中發揮作用，還通過作用于p53、TNF、轉化生長因子等調節細胞凋亡[7];HBx可干擾細胞周期進程，阻斷G1/S轉換，導致細胞異常死亡，并伴隨著嚴重的脂肪蓄積和受損的糖原儲存[8]。此外，HBx通過表觀遺傳學修飾、基因突變、基因損傷與修復、自噬等影響HCC的發生發展。HBx的這些作用可能導致肝細胞喪失對自身生物學行為的調控，進而發生惡性轉化和形成HCC。

3?HBx誘導HCC的分子機制

3.1?HBx和非編碼RNA

分子生物學中基因調控主要集中在中心法則上。然而，約98%的人類基因組被轉錄成非編碼RNA（ncRNA）[9]。HBx和ncRNA之間的相互作用在HCC發展中作用顯著。

3.1.1?HBx和miRNA

微小RNA（Micro RNA，miRNA）是長20～25個核苷酸的具有基因調控功能的單鏈非編碼RNA[9]。多種miRNA在HBV相關性HCC發生發展中起重要作用，其中HBx通過激活NF-κB/EGR1信號通路，下調miR-3928v以及抑癌基因VDAC3，從而加速HCC的進展[10]。此外，miRNA-15b以巖藻糖基轉移酶2和癌癥相關糖類抗原Globo-H為靶標來抑制肝癌細胞的增殖，而HBx通過抑制miRNA-15b的表達而對HCC起到促進作用[11]。

3.1.2?HBx和lncRNA

長鏈非編碼RNA（Long non-coding RNA，lncRNA）是長度大于200個核苷酸的非編碼RNA，具有調節染色體修復、轉錄后修飾及基因組印跡等功能[9]。lncRNA DREH在體內外起到抑制細胞增殖和遷移的作用，而HBx能夠下調DREH的表達，從而促進體內外HCC細胞的增殖[12]。另外，在HCC中lncRNA MALAT1的表達水平與HBx呈正相關，進一步研究證實，HBx通過上調MALAT1的表達而促進體內外肝癌細胞的侵襲和遷移[13]。

3.2?HBx和表觀遺傳學修飾

表觀遺傳學（epigenomics）修飾是指非基因序列改變所致基因表達水平變化，如DNA甲基化、組蛋白修飾、染色質構象變化等[14]。DNA甲基化是HCC發展過程中早期和普遍存在的事件。DNA甲基化指的是通過甲基轉移酶（DNMT）在CpG二核苷酸的胞嘧啶上接受甲基形成5-甲基胞嘧啶的過程。DNA甲基化通過構象改變影響DNA與蛋白質之間的相互作用[15]。HBx通過直接抑制DNMT啟動子誘導宿主基因中的CpG島異常甲基化而參與腫瘤的發生[16]。此外，HBx可以通過反式激活上調DNMT3A和DNMT3B的表達[15]。最近有研究指出，在HBV相關性HCC中，HBx通過組蛋白乙酰化使Delta-like 3（DLL3）沉默，從而影響細胞凋亡進程[17]。

3.3?HBx及相關信號通路

在肝細胞內，HBx低表達時主要分布在細胞核，高表達時多聚集在胞漿，HBx不具有直接結合DNA的能力，但可通過蛋白間相互作用發揮其反式轉錄活性[18]。

3.3.1?HBx和JAK-STAT信號通路

JAK-STAT信號通路是由細胞因子刺激的信號轉導通路，STAT為JAK的底物。已經證實，STAT3在HBV相關性HCC中高表達，目前認為HBx激活JAK-STAT通路的機制主要有：HBx與JAK1-酪氨酸激酶相互作用;HBx二聚化誘導的JAK交叉磷酸化和自激活;HBx激活Src激酶等[19～20]。另外有學者指出HBx通過與線粒體的關聯誘導氧化應激并激活STAT3[21]，進一步研究表明HBx通過激活STAT3促進肝細胞的上皮-間質轉化[22]。

3.3.2?HBx與Notch信號通路

Notch是跨膜受體，其受體與鄰近細胞中的配體相互作用后被激活[23]。研究表明HBx促進HCC中的miR-3188活化而激活HBx-miR-3188-ZHX2-Notch1信號通路，進而促進肝癌細胞的增殖和遷移[24]。Yang等[25]報道缺氧誘導因子-1α參與HCC中Notch的上調并與HBx共同激活Notch信號通路，同時Notch3的表達增加與HCC的血管轉移密切相關。此外，Notch3在轉錄后水平調節p53，并與NF-κB、Wnt協同作用，誘導HCC的發生[26～27]。

3.3.3?HBx與凋亡信號通路

HBx本身不激活凋亡信號通路，但體內外研究證實：HBx誘導內質網應激CREBH信號通路，該信號通路調節AP-1，AP-1通過結合PPP2R5C啟動子反式激活PPP2R5C，PPP2R5C的表達產物B56γ誘導細胞周期停滯和細胞凋亡[3]。體外研究發現：HBx抑制胰島素樣生長因子結合蛋白1的分泌，使毒胡蘿卜素和星形孢菌素誘導的caspase-3/7活性降低，最終抑制肝癌細胞凋亡[28]。HBx通過多種機制調控細胞凋亡，包括使Fas/FasL、Bax/Bcl-2等信號通路功能失調，caspase家族表達水平的調節等[29～30]。有趣的是，在不同的研究中或不同細胞系中，HBx通過不同的凋亡通路分別對細胞凋亡起到促進和抑制作用，而這些機制多與線粒體關聯，這也印證了內源性細胞色素C從線粒體釋放的調節是細胞凋亡分子機理研究的關鍵問題。

3.4?HBx基因突變

特定基因的遺傳改變是HCC進展中的關鍵事件，已經證實HCC患者的血清和肝組織中存在HBx的天然變異。現有研究報道最多的是HBx截短造成的缺失突變。HCC組織中HBx的C末端缺失較癌旁組織頻發，與全長HBx相比，HBx缺失突變表現出許多不同特性：HBx缺失60AA后，HBx的致癌作用降低80%～90%;HBx抑制抑癌基因p53的表達，而N端和C端截短的HBx（61～124AA）下調p53表達的作用更強[31]。此外，HBx基因中的某些點突變，特別是K130M和V131I雙突變導致HCC發生的風險增加4～5倍[32]。近年來許多研究證明了HBx基因突變通過影響蛋白質之間相互作用、轉錄反式激活、DNA修復、細胞信號傳導等途徑調控著HCC的細胞增殖、細胞凋亡、細胞周期和遷移等生物學進程。

3.5?HBx和基因修復

DNA修復系統可識別和修復損傷的DNA，對維持基因組完整性至關重要。在HCC細胞中，HBx通過影響DNA損傷相關基因的表達譜抑制DNA合成，從而誘導核酸代謝異常導致基因組不穩定，進一步研究發現HBx通過促使H2AX磷酸化誘導DNA損傷，與此同時，HBx誘導G2/M期阻滯而阻止基因修復，由DNA損傷激活的G2/M檢查點在真核生物基因損傷修復中具有重要作用，DNA損傷時可以防止有絲分裂，為基因修復提供機會[33～34]。PARP1是DNA修復中的關鍵酶，內質網中的HBx通過調控eIF2α/ATF4途徑抑制PARP1的表達并進而抑制基因修復和細胞凋亡[35]。此外，HBx還可以作用于胸腺嘧啶DNA糖基化酶[36]、轉錄因子TFIIH[37]等影響基因修復過程。

3.6?HBx和自噬

自噬是細胞將胞內蛋白、細胞器等物質遞送至溶酶體降解并自我更新的過程。細胞自噬與腫瘤的關系尚未完全闡明。一方面，在HCC中HBx通過各種機制誘導細胞自噬及自噬體的形成：研究表明HBx和高遷移率族蛋白盒1之間的相互作用可以促進HCC自噬[38];Zhang等[39]報道HBx通過激活死亡相關蛋白激酶誘導自噬;Zhong等[40]認為JNK信號通路對HBx誘導的自噬至關重要。另一方面，HBV存活和復制需要自噬過程的參與，自噬的降解過程需要成熟溶酶體的參與，而HBx通過抑制溶酶體酸化阻礙溶酶體成熟，導致未成熟的溶酶體積聚并降低溶酶體的降解能力，最終抑制自噬降解[41]。目前而言，自噬在HCC進展過程中具有雙重作用，而在靶向治療過程中也被認為是一把雙刃劍[42]。

4?小結與展望

HBV相關性HCC的發生發展一直被視為多因素過程，包括很多直接或間接可以協同作用的機制。HBx誘發HCC的確切機制仍不明朗，仍有待深入研究和闡明。當前的研究進展提示我們，從分子生物學層面闡明HBx基因和HBx蛋白可以進一步確切了解HBx在HCC中的作用，并為預防HBV相關性HCC和臨床治療HCC的新型治療策略提供重要依據。

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（收稿日期：2018-12-18?修回日期：2019-01-19）

（編輯：潘明志）