射頻消融治療肝細胞癌的機制

王 鵬，任衛(wèi)東

(中國醫(yī)科大學附屬盛京醫(yī)院 超聲科，沈陽 110004)

射頻消融治療肝細胞癌的機制

王 鵬，任衛(wèi)東

(中國醫(yī)科大學附屬盛京醫(yī)院 超聲科，沈陽 110004)

肝細胞癌(HCC)是一種世界范圍內發(fā)病率和病死率均較高的惡性腫瘤，射頻消融(RFA)是一種良好的治療HCC的方法，尤其適用于肝癌術后復發(fā)患者、伴有肝功能不全且不能手術切除和某些多發(fā)肝癌患者姑息治療等，可以明顯提高患者的生存時間和生存質量，從直接損傷和間接損傷兩個方面綜述了RFA治療HCC的機制，從而進一步理解RFA對腫瘤局部及全身的治療作用，對今后HCC的多學科聯(lián)合治療有潛在價值。

肝腫瘤； 癌，肝細胞； 導管消融術； 綜述

原發(fā)性肝癌是世界范圍內發(fā)病率位居第六的常見惡性腫瘤，在腫瘤相關死因中排名第二[1]。原發(fā)性肝癌在亞洲和非洲的發(fā)病率最高，而在西方國家也逐年上升，患者通常有慢性肝炎或肝硬化等疾病背景[2]，其中肝細胞癌(HCC)是最常見的原發(fā)性肝癌，約占80%以上[3]。

HCC的治療應根據疾病的分期來仔細選擇治療方法。目前，根據廣泛接受的巴塞羅那臨床肝癌分期(BCLC)及治療方法[4-5]和我國制訂的《原發(fā)性肝癌診療規(guī)范(2011版)》[6]，射頻消融(radio frequency ablation,RFA)已成為國內外公認的HCC的治療方法之一，其通常適用于無血管、膽管和鄰近器官侵犯以及遠處轉移，單發(fā)最大直徑≤5 cm的腫瘤，或腫瘤最大直徑≤3 cm，且數(shù)目≤3個的患者。同時要求肝功能分級為Child-Pugh A或B級，或經保肝治療肝功能達到上述標準。局部消融可以作為不能手術切除的最大直徑>5 cm的單發(fā)腫瘤，或最大直徑>3 cm的多發(fā)腫瘤的姑息性綜合治療方法之一[4-6]，RFA已成為臨床上一種重要的治療方法，本文對HCC的RFA腫瘤局部及全身治療機制作一綜述。

自從1993年第1例報道以來[7]，RFA已經廣泛應用于HCC的治療，RFA通過插入組織的電極發(fā)射375～500 kHz高頻交變電流，使腫瘤內離子劇烈運動、相互摩擦產生熱量，進而導致腫瘤組織消融[8]。肝硬化可以為HCC的RFA治療提供更好的條件，因為腫瘤周圍的硬化組織能有效地防止熱量散失，從而增強熱效應，這種現(xiàn)象被稱為“烤箱效應”[9]。

RFA治療HCC主要是通過局部過熱導致的組織損傷，包括兩個過程，第一個過程是直接損傷，主要造成腫瘤凝固性壞死的病理生理變化[10]，第二個過程是局部過熱造成的間接損傷，主要包括熱休克蛋白(heat shock protein,HSP)的釋放、腫瘤抗原的免疫反應和細胞因子表達等機制。

1 RFA直接熱損傷

在RFA過程中和消融后都會發(fā)生復雜的生化反應，病理學將熱消融后的腫瘤分為3個區(qū)域：(1)細針電極周圍的中心壞死區(qū)，該區(qū)域的蛋白質快速變性；(2)亞致死熱量的過渡區(qū)，由未受損傷的細胞組成，伴有亞急性出血癥狀;(3)不受RFA影響的外周區(qū)，為正常肝組織。當加熱到大約50 ℃持續(xù)4～6 min時組織內細胞就會發(fā)生不可逆性的破壞，因此認為50 ℃是RFA的最低溫度臨界值[11]。在負荷溫度小于50 ℃的周圍區(qū)發(fā)生間接或延遲性損傷，主要與RFA誘導的細胞凋亡、血管損傷和免疫反應相關，而且周圍區(qū)的腫瘤細胞對化療和放療更加敏感[12-15]。

癌細胞比正常細胞對熱量更加敏感，在體和離體[16-17]實驗都證明在較高的溫度下腫瘤細胞比正常細胞更容易損傷，直接損傷的機制是腫瘤生理學和腫瘤微環(huán)境在腫瘤組織內產生的細胞水平和亞細胞水平復雜的相互作用。

局部組織溫度損傷效應取決于施加于的組織溫度，當組織溫度為42～45 ℃，時間為30～60 min時，就會產生不可逆性的細胞破壞[18-20]，該溫度下的組織特征為關鍵酶失活。當組織溫度升高到60 ℃時，將明顯縮短細胞達到不可逆性損傷的時間。在60～140 ℃時，細胞立即死亡，發(fā)生蛋白質變性，肝臟內發(fā)現(xiàn)凝固性壞死區(qū)。當溫度繼續(xù)升高到100～300 ℃時，組織內水分氣化。在300～1000 ℃時，會產生碳化和煙霧，碳化會使組織迅速升溫，限制熱傳導擴散從而減少組織損傷程度，增加組織間隙壓力，這可能會導致癌細胞擴散入肝臟及血管[21]。熱損傷后如果立即對中心壞死區(qū)的細胞進行評估時，發(fā)現(xiàn)其形態(tài)上正常，但采用電鏡觀測發(fā)現(xiàn)細胞己經受到不可逆的損傷。對肝進行熱消融試驗時，發(fā)現(xiàn)盡管細胞形態(tài)學和組織學特征正常，但新陳代謝功能己經喪失，細胞酶活性損失，并最終死亡。中心壞死區(qū)的直接熱損傷機制非常復雜，主要有以下幾條生物學途徑：細胞膜和細胞骨架的功能損傷；線粒體和高爾基體的機能障礙；DNA復制和RNA合成受到抑制以及溶酶體酶的釋放[12]。

在RFA過程中，形成從消融中心向周圍逐漸降低的溫度梯度差。當溫度達到40～45 ℃時，會引起細胞酶類活性變化而引起細胞凋亡。細胞凋亡時caspase-3活性增加，可在2 h達到高峰，并可持續(xù)12 h左右。除此之外，組織微環(huán)境的改變和細胞因子的釋放也可以引起細胞凋亡。目前RFA治療HCC是利用RFA的熱量完全滅活腫瘤細胞，而熱量引起的凋亡多發(fā)生于腫瘤周圍正常肝細胞或由于技術原因未完全滅活的腫瘤細胞，有研究[22]利用藥物來保護正常肝細胞而減少RFA后肝損傷。

2 RFA間接熱損傷

2.1 熱休克蛋白(HSP) HSP是一種高度保守的分子伴侶，在各種應激狀態(tài)下參與各種蛋白的修復和消除。氧化應激、放療和化療都可以導致細胞內HSP的轉錄和翻譯。HSP通常表達于細胞液和細胞器中，但是一些誘導性HSP(如HSP70和HSP90)可通過細胞膜，在氧化應激條件下參與腫瘤細胞的生存機制，所以HSP的表達與腫瘤的預后相關[23-25]。而細胞外的HSP表達于細胞表面和腫瘤外泌體，決定著凋亡細胞的免疫源性，與抗原遞呈細胞的受體(如 CD40,Toll樣受體,LOX1和CD91)相結合來增強抗原遞呈細胞的功能[26-27]。Schueller等[28]在小鼠HCC模型中發(fā)現(xiàn)HSP70和HSP90在消融前分別表達0和0～30%，而消融后HSP70和HSP90表達水平明顯增加，HSP70最大表達水平為60%，HSP90最大表達水平為100%[28]。Schueller等[29]研究還發(fā)現(xiàn)人HCC經消融治療后細胞質內和細胞表面HSP70和HSP90均增加，而HSP90在細胞核的表達從RFA前的10%下降到RFA后的0[29]。Haen等[30]在人肝臟、腎臟和肺的惡性腫瘤RFA的研究中發(fā)現(xiàn)消融后患者的血清HSP70明顯增加，同時發(fā)現(xiàn)在HSP低表達組61%以上的患者腫瘤繼續(xù)進展，而HSP高表達組僅有11%的患者腫瘤繼續(xù)進展。Tsan等[31]研究認為HSP能夠激活樹突狀細胞(DC)并在RFA后誘發(fā)強烈的免疫反應[31]，由于該研究樣本量小且變異較大，所以需要更多的研究來確認HSP與腫瘤預后的相關性。在VX2兔肝癌模型中發(fā)現(xiàn)[32]，RFA+經導管動脈栓塞術聯(lián)合治療組可以達到最佳療效的同時，腫瘤邊緣的HSP70表達水平和CD8+T淋巴細胞浸潤明顯增加，這表明RFA可誘導HSP的生成并對腫瘤的治療有一定的正向促進效應。

2.2 腫瘤相關性抗原(tumor associated antigen,TAA)

研究[33]發(fā)現(xiàn)在HCC患者的外周血中可以檢測到多種TAA，臨床上最常用的指標是AFP。腫瘤的局部消融可以導致原位腫瘤細胞的大量死亡，腫瘤死亡后產生許多碎片進入血液、淋巴系統(tǒng)，這些碎片作為TAA被免疫系統(tǒng)識別利用而增強機體的免疫反應。RFA治療HCC后患者外周血中可以發(fā)現(xiàn)多種TAA[34]，是由于腫瘤原位破壞后發(fā)生細胞壞死和凋亡，釋放出的TAA可以激活腫瘤免疫相關的T淋巴細胞，增強機體的腫瘤細胞免疫功能可能對抑制腫瘤復發(fā)發(fā)揮作用。Behm 等[35]在VX2兔肝癌模型中發(fā)現(xiàn)RFA治療后可以介導抗腫瘤免疫反應并產生治療效應，與未治療組相比，RFA將T淋巴細胞提高了26倍。還有研究[36]發(fā)現(xiàn)RFA能夠導致CD4+T淋巴細胞、細胞毒性T淋巴細胞和IFNγ明顯增加，這種強烈的抗腫瘤反應主要是由CD4+T淋巴細胞介導的。事實上，由復發(fā)腫瘤產生的抗原并沒有激發(fā)由消融腫瘤產生的DC和T淋巴細胞的強烈免疫反應[37]。最近又有研究[38]進一步證實RFA后促進細胞毒性T淋巴細胞分化，RFA后5/9的患者glypican-3特異性細胞毒性T淋巴細胞水平上升，相反僅有1/9的外科手術患者發(fā)生該特異性T淋巴細胞水平上升。

另外還有研究[39]發(fā)現(xiàn)RFA后TAA特異性T淋巴細胞的數(shù)量與腫瘤的復發(fā)相關，該研究結果表明TAA特異性T淋巴細胞的數(shù)量與HCC未復發(fā)患者的生存期呈正相關。然而這種RFA后產生的TAA特異性T淋巴細胞不足以完全預防HCC復發(fā)，在雙側背部荷瘤的HCC小鼠模型中僅單獨消融左側腫瘤并觀察右側腫瘤的生長情況，結果表明右側未消融腫瘤周圍的T淋巴細胞比例升高，與未消融組相比腫瘤的生長有抑制作用[39]。Shi等[40]在與上述相似的小鼠模型中研究發(fā)現(xiàn)，與未消融組相比，消融組腫瘤先表現(xiàn)為短時間生長抑制，而后又繼續(xù)生長，而腫瘤周圍淋巴細胞的數(shù)量一直未發(fā)生變化，但淋巴細胞的功能早期呈激活狀態(tài)，而后期變?yōu)橐种茽顟B(tài)。這說明TAA誘導的特異性T淋巴細胞免疫不僅與腫瘤周圍的數(shù)量相關，也與淋巴細胞的功能相關。RFA治療后1個月可在外周血中發(fā)現(xiàn)CD56抗原分化T淋巴細胞和自然殺傷細胞，表明RFA可提升循環(huán)系統(tǒng)的細胞毒性T淋巴細胞，但免疫反應的強度還不足以阻止腫瘤復發(fā)[37]。

盡管目前還不能完全清楚RFA介導的細胞免疫反應與腫瘤預后的確切機制，但是現(xiàn)有的研究結果都表明RFA后的免疫反應可以抑制腫瘤生長并決定著HCC患者與荷瘤小鼠的預后。

2.3 細胞因子 RFA導致肝臟組織局部熱損傷通過激活炎癥反應細胞而釋放細胞因子，這種炎癥反應可以作用于局部和全身系統(tǒng)。Behm等[35]發(fā)現(xiàn)RFA治療VX2兔肝癌模型后IL-2、IL-6、IL-8、IL-10、IL-12、IFNγ、TNFα和VEGF等細胞因子均有不同程度的升高。RFA也可導致其他細胞因子如缺氧誘導因子1的釋放，但是缺氧誘導因子1可能會導致HCC腫瘤的復發(fā)[41]。Erinjeri等[42]在影像學引導下對人肝癌等多種腫瘤進行消融，發(fā)現(xiàn)IL-6、IL-10在消融后明顯升高。HCC消融后可以通過IL-12誘導的輔助性T淋巴細胞1型細胞反應來激活DC，而HCC在沒有RFA時，主要是通過IL-10誘導的輔助性T淋巴細胞2型細胞反應來激活DC，同時還發(fā)現(xiàn)HCC經RFA后激活的DC可以分泌大量的IL-1和TNFα[35]。Rozenblum等[43]在小鼠正常肝臟模型中進行消融研究發(fā)現(xiàn)RFA不僅能夠誘導消融區(qū)周圍的炎癥細胞浸潤和細胞增生，也能夠提高所有肝臟細胞的增殖作用，而這一過程可能與由IL-6和c-met介導的機體的炎癥細胞因子相關[44]，而這個過程也可能與HCC局部復發(fā)和遠端轉移相關。因此，目前認為RFA后釋放的各種細胞因子具有不同的作用，一部分細胞因子可以通過激活機體的免疫反應來增強消除腫瘤的作用，而另一部分細胞因子也可能通過機體的炎癥修復反應而促進腫瘤的復發(fā)。

3 展望

RFA作為一種有效的治療方法已經廣泛應用于HCC的臨床治療，但是腫瘤的復發(fā)、轉移以及患者的生存時間還不能令人完全滿意，理解RFA對腫瘤及全身的作用機理，根據腫瘤臨床和病理分期結合其他的治療方法對HCC進行聯(lián)合治療有助于提升HCC的治療效果[45-46]，從而降低HCC患者的病死率，延長生存時間，提高生存質量。

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引證本文：WANG P,REN WD.Mechanism of radiofrequency ablation in treatment of hepatocellular carcinoma[J].J Clin Hepatol,2017,33(2):359-363.(in Chinese)

王鵬，任衛(wèi)東.射頻消融治療肝細胞癌的機制[J].臨床肝膽病雜志,2017,33(2):359-363.

(本文編輯：王 瑩)

Mechanism of radiofrequency ablation in treatment of hepatocellular carcinoma

WANGPeng,RENWeidong.

(DepartmentofUltrasound,ShengjingHospitalofChinaMedicalUniversity,Shenyang110004,China)

Hepatocellular carcinoma (HCC) is a malignant tumor with high incidence and mortality rates around the world.Radiofrequency ablation (RFA) is an effective therapy for HCC,especially in patients who experience recurrence after surgery for liver cancer,who are complicated by liver dysfunction and unable to undergo surgical resection,and who have multiple liver tumors and undergo palliative treatment.RFA can significantly improve patients′ survival time and quality of life.This article reviews the mechanism of RFA in the treatment of HCC from the aspects of direct and indirect injuries and helps to further understand the role of RFA in local and systemic treatment of HCC,which has a potential value for multidisciplinary treatment of HCC in future.

liver neoplasms; carcinoma,hepatocellular; catheter ablation; review

10.3969/j.issn.1001-5256.2017.02.035

2016-09-18；

2016-10-24。

王鵬(1981- ),男,在讀博士,主治醫(yī)師，主要從事腹部超聲診斷及介入性超聲研究。

任衛(wèi)東，電子信箱:renwdcmu@163.com。

R735.7

A

1001-5256(2017)02-0359-05