Hippo信號通路與肝癌的研究進展

劉曉龍，許 洋，張雅敏

肝癌是臨床最常見惡性腫瘤之一，全世界每年約100萬人死于肝癌[1]，也是繼肺癌之后的癌癥死亡的第二大原因，其發(fā)病率和死亡率在惡性腫瘤中分別位居第5位和第2位[2]。我國是肝癌高發(fā)地區(qū)，男性患者多于女性，70%肝癌患者發(fā)現(xiàn)時已進入晚期[3]，和/或合并肝硬化，由于肝細胞癌對化療不敏感，導(dǎo)致患者的總體預(yù)后差。手術(shù)切除、局部消融以及肝移植治療是肝癌目前臨床主要使用的根治性治療方式，但絕大多數(shù)肝癌患者首診時已處于晚期，失去了根治性治療的機會，且術(shù)后易復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移[4]。臨床資料統(tǒng)計肝癌患者的5年生存率＜5%[5]。

目前肝癌的發(fā)病機制尚不十分清楚，近年細胞信號通路對其形成、發(fā)展的調(diào)節(jié)作用備受關(guān)注。Hippo信號通路在20世紀(jì)90年代由國外學(xué)者提出，首先在果蠅體內(nèi)發(fā)現(xiàn)，其組成、生物學(xué)功能以及分子作用機制在進化過程中高度保守[6]。Hippo信號通路的主要功能是限制細胞的生長增殖及誘導(dǎo)細胞凋亡，維護并調(diào)控機體的內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定和組織器官大小[7]。信號通路不能激活或作用下調(diào)利于腫瘤的發(fā)生，信號通路的組成成分中包括多種抑癌基因和候選癌基因，其中RASFF、MER等抑癌基因在一些人類腫瘤細胞系中突變失活或缺失，而候選癌基因YAP在多種腫瘤中表達異常增加[8]。同時Hippo信號通路與Wnt信號通路、Notch信號通路等相互作用，在腫瘤的形成、發(fā)展過程中發(fā)揮了關(guān)鍵調(diào)控作用[9]。隨著Hippo信號通路對肝癌的形成、發(fā)生機制的深入探索，有可能成為臨床防治肝癌的新靶點之一。本文綜述了Hippo信號通路相關(guān)信號分子在肝癌發(fā)生發(fā)展中所起到的作用。

1 Hippo信號通路的研究和作用概述

Hippo信號通路最初是在果蠅屬中發(fā)現(xiàn)，與細胞增殖生長、凋亡及器官大小等調(diào)控相關(guān)[7]。20世紀(jì)90年代Hippo通路的 4個核心組件 Warts（Wts）、Hippo（Hpo）、Salvador（Sav）以及 Mob as tumour suppressor（Mats）逐一被發(fā)現(xiàn)。21世紀(jì)以來科學(xué)家們對Hippo信號通路進行了深入探討陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了許多其他相關(guān)基因，認(rèn)識到該通路是一組激酶鏈，由一系列蛋白激酶以及轉(zhuǎn)錄共激活物等組成[10]。當(dāng)前認(rèn)為Hippo 信號通路由3大類分子結(jié)合而成，且這些分子具有類似功能：核心分子如Mstl/2、Savl、Mobl、Latsl/2，上游調(diào)節(jié)分子包括Kibra、Mer、Ex等，主要效應(yīng)分子有Yki/Yap；其中核心分子以及上游調(diào)節(jié)分子為抑癌基因，主要效應(yīng)分子屬于癌基因[3]。

生理情況下，Hippo信號通路利用細胞增殖與凋亡之間的動態(tài)平衡，對組織器官發(fā)育成熟和腫瘤的產(chǎn)進行了有效控制，并維持內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定[11]。Hippo信號通路的核心作用是失活主要效應(yīng)分子，進而使轉(zhuǎn)錄輔因子失去效應(yīng)，阻斷增殖相關(guān)基因cy clinE、CylinDl、CTGF等的表達[3]。研究證實，Hippo信號通路的相關(guān)基因突變或缺失，使通路的調(diào)節(jié)作用失活，導(dǎo)致細胞無限制增殖，同時抑制細胞凋亡，加快了腫瘤的惡性發(fā)展，對患者的預(yù)后產(chǎn)生嚴(yán)重不良影響[12]。Hippo信號通路中任一基因發(fā)生缺失、突變等異常，將打破細胞的增殖與凋亡間的動態(tài)平衡，為腫瘤的形成、發(fā)展提供了契機[13]。Hippo信號通路與其他信號通路存在不同程度的交聯(lián)作用，具有復(fù)雜多變等特點，因此通過對其他信號通絡(luò)的參與調(diào)節(jié)可能在癌細胞的形成中發(fā)揮了作用[9]。目前Hippo 信號通路已被證實參與包括肝臟在內(nèi)的多個器官腫瘤的發(fā)生。

2 Hippo信號通路與肝癌的發(fā)生及進程

2.1 Hippo信號通路對肝臟生長發(fā)育的影響 哺乳動物的肝臟具有強大的再生能力，切除70%的肝組織后也余下肝臟組織細胞能在幾天之內(nèi)通過增生以恢復(fù)。Grijalva等[14]檢測在已切除70%肝臟動物模型發(fā)現(xiàn)，細胞核內(nèi)YAP靶基因的表達和活化水平在肝臟切除24 h內(nèi)明顯升高，且在肝細胞再生啟動之前會持續(xù)升高72 h，而Hippo信號通路中的核心組件Mstl/2、LatSl/2及Mobl活化水平顯著降低，余下30%肝臟大概在7 d內(nèi)恢復(fù)時細胞核內(nèi)YAP及其靶基因水平又恢復(fù)至生理水平。文獻報道Hippo信號通路將上游的轉(zhuǎn)錄信號通過級聯(lián)反應(yīng)并使下游靶點或分子發(fā)生磷酸化，使細胞核剔除掉失去活性的YAP因子，轉(zhuǎn)變信息為抑制生長發(fā)育的信號，以對細胞數(shù)量和器官大小達到有效控制[15]。如在肝臟的生長發(fā)育過程中，Hippo信號通路可改變YAP因子的正常行程，對肝細胞的生長起到抑制效應(yīng)，同時促進肝細胞凋亡，達到控制肝臟大小及抑制肝臟腫瘤發(fā)生的效果[16]。

2.2 Hippo信號通路各組件表達水平對肝癌形成的作用 Hippo信號通路具有調(diào)節(jié)干細胞的自我更新和增殖的能力，維持肝臟細胞處于靜止?fàn)顟B(tài)，而Hippo信號通路中其他調(diào)節(jié)因子突變或缺失，可能引起組織器官發(fā)育異常以及腫瘤的形成[16]。

2.2.1 YAP是Hippo信號通路中關(guān)鍵的致癌調(diào)節(jié)因子 研究表明，多種腫瘤細胞中的YAP表達明顯增加，下調(diào)YAP mRNA高表達對抑制癌細胞生長起到關(guān)鍵作用[17]?；罨痀AP因子能夠上調(diào)H19、Ki267、2myc、AFP、SOX4等細胞增生基因以及Survivin、cIAP-1等凋亡抑制基因，進而打破機體內(nèi)的細胞動態(tài)平衡，為腫瘤的發(fā)生、發(fā)展提供內(nèi)環(huán)境[3,18]。Liu等[19]報道了YAP基因是一種肝癌預(yù)后的獨立危險因子，MicroRNA-375可通過抑制Hippo信號通路中的YAP，防止控性YAP蛋白增多，最終對肝癌細胞的增殖、侵襲起到抑制效果。Xu等[20]采取免疫組織化學(xué)、定量聚合酶鏈反應(yīng)、蛋白免疫印跡等方法測定177例癌組織及癌旁正常組織YAP的表達，發(fā)現(xiàn)62%肝癌病例中YAP都明顯升高，且YAP主要表達于腫瘤的核心位置，同時肝癌組織中YAP高表達與腫瘤的低分化程度和體內(nèi)高甲胎蛋白水平存在明顯相關(guān)。Li等[21]對105例行肝臟移植術(shù)的原發(fā)性肝癌患者分析證實，YAP表達陰性的肝癌患者肝移植術(shù)后的無病生存率顯著高于YAP表達陽性的肝癌患者，采取多因素COX回歸分析發(fā)現(xiàn)肝癌組織中YAP表達是肝癌患者肝移植術(shù)后無瘤生存率的獨立預(yù)測因子之一。Xu等[22]通過體外細胞培養(yǎng)移植實驗證實，提取鼠胚胎的肝癌干細胞，將其接種于實驗鼠，能夠誘發(fā)肝癌的發(fā)生，測定腫瘤細胞中YAP基因發(fā)現(xiàn)實驗鼠體內(nèi)表達明顯升高。這些研究均表明Hippo信號通路的YAP基因表達水平與肝癌形成有著密切聯(lián)系。

2.2.2 Hippo信號通路其他因子對肝癌發(fā)生的作用 YAP是細胞惡性增殖和逃避凋亡的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，但Hippo信號通路可抑制YAP活性，研究顯示Hippo信號通路的其他核心因子或上游因子產(chǎn)生功能障礙或突變，可能通過對YAP相互作用參與腫瘤的形成相關(guān)[23]。Wang等[24]在研究人肝癌組織中YAP水平與腫瘤抑制基因1水平關(guān)系發(fā)現(xiàn)，肝癌組織中表達的YAP水平較癌旁正常組織顯著升高，且肝癌細胞系中過表達的YAP與腫瘤抑制基因1的表達呈負相關(guān)，推測肝癌的形成可能與Hippo信號通路下調(diào)YAP活性聯(lián)系密切。哺乳動物Hippo信號通路中，Mstl/2依賴于Savl的介導(dǎo)才可活化，在Savl功能失活動物模型中肝臟發(fā)生進行性增大，長期監(jiān)測可發(fā)現(xiàn)多個腫瘤病灶，而Mstl/2同時失活也可觀察到與上述類似的結(jié)果，提示了Mstl/2同時失活或Savl失活可能破壞了Hippo信號通路控制器官大小的功能，引起肝細胞的過度增殖，導(dǎo)致腫瘤形成[25]。

2.3 Hippo信號通路與卵圓細胞對肝癌發(fā)生的作用 在成年哺乳動物中干細胞以卵圓細胞形式存在于終末小膽管，具有多潛能分化能力，可分化為肝細胞和膽管上皮細胞[26]。生理狀況下成人肝臟中的卵圓細胞含量甚微或不存在，當(dāng)肝組織受遭受損害且殘存肝細胞再生能力障礙時，肝組織內(nèi)的肝卵圓細胞發(fā)生增殖、分化，對受損的肝臟起到修復(fù)作用[26]。然而，一些研究認(rèn)為卵圓細胞在肝癌形成過程中普遍、最早發(fā)生，其具有的多潛能分化能力與肝癌的形成聯(lián)系密切[27]。研究表明[25]，Hippo信號通路與卵圓細胞的增殖、分化聯(lián)系密切。Lee等[28]特異性敲除動物的WW45，發(fā)現(xiàn)動物肝臟較正常情況下明顯增大，同時肝臟內(nèi)卵圓細胞數(shù)量明顯增多及肝臟內(nèi)YAP呈超活化態(tài)式，YAP在內(nèi)的Hippo通路的核心因子主要聚集在WW45敲除動物肝臟卵圓細胞的豐富位置，最終檢測顯示動物腫大肝臟最終發(fā)展為具有肝細胞癌和膽管上皮癌混合表型的腫瘤，推測這些腫瘤起源于卵圓細胞。因此，哺乳動物Hippo信號通路可能抑制卵圓細胞增殖，控制肝臟大小，利于阻礙卵圓細胞衍生的腫瘤形成。

3 展望

總體而言，Hippo信號通路在果蠅研究中發(fā)現(xiàn)，可調(diào)節(jié)細胞增殖、凋亡以及器官大小，具有高度保守特點，其中Hippo信號通路中重要組件YAP 等作為癌基因在肝臟腫瘤中高表達，也是促進肝癌形成、發(fā)展以及轉(zhuǎn)移的重要調(diào)節(jié)因素，可能成為肝癌治療的新靶點。Hippo信號通路失活在肝癌形成過程中除了導(dǎo)致肝細胞過度增殖和凋亡障礙之外，也可誘發(fā)多分化潛能的與肝癌形成有關(guān)的卵圓細胞過度增殖。本課題組檢測原發(fā)性肝細胞肝癌患者外周血甲胎蛋白（AFP）mRNA 表達發(fā)現(xiàn)，AFP mRNA表達呈陽性，表達量為57～10 400 copy/μ g，臨床TNM分期為Ⅲ～Ⅳ期患者的AFP mRNA陽性表達率明顯高于Ⅰ～Ⅱ期患者，脈管浸潤患者AFP mRNA表達顯著高于無脈管浸潤者，肝移植術(shù)前AFP mRNA陰性組無瘤生存及總體生存明顯高于AFP mRNA陽性組，提示了AFP mRNA 表達水平是腫瘤復(fù)發(fā)的危險因素，也是術(shù)前可能存在肝外微轉(zhuǎn)移的有效指標(biāo)[29]。然而Hippo信號通路對原發(fā)性肝癌患者AFP表達有調(diào)節(jié)作用嗎？值得探討。此外，Hippo通路激活和調(diào)節(jié)的機制可能與其他肝癌形成相關(guān)信號通路如Notch、Wnt、UPR等相互作用，參與肝癌的發(fā)生發(fā)展過程。截止目前，Hippo信號通路與肝癌形成的機制仍需進一步探討，盡管如此，既往研究顯示抑制YAP/TAZ活化可能成為新的治療肝癌的手段。