肝細(xì)胞癌(HCC)門靜脈癌栓(PVTT)形成的分子機(jī)制研究進(jìn)展

伊陳禾(綜述) 楊 鑫 王翔宇 朱 迎 李建華 許 達(dá) 賈戶亮 陳進(jìn)宏△(審校)

(1復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院普外科 上海 200040; 2復(fù)旦大學(xué)腫瘤轉(zhuǎn)移研究所 上海 200040)

肝細(xì)胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)(以下簡(jiǎn)稱肝癌)是最常見(jiàn)的惡性腫瘤之一,發(fā)病率在惡性腫瘤中居第6位,死亡率居第3位,而每年近半數(shù)的新發(fā)和死亡病例在中國(guó)[1]。肝癌患者常常合并門靜脈癌栓(portal vein tumor thrombus,PVTT),據(jù)臨床資料顯示其發(fā)生率為31.4%～34.0%[2],在尸檢中更高,為44.0%～62.8%[3-4]。肝癌合并PVTT是影響肝癌患者預(yù)后的重要危險(xiǎn)因素之一[5-6]。肝癌患者一旦出現(xiàn)PVTT,病情發(fā)展迅速,短時(shí)間內(nèi)即可發(fā)生肝內(nèi)外轉(zhuǎn)移、門靜脈高壓癥、黃疸和腹水,如果不及時(shí)治療,患者中位生存期將小于6個(gè)月[7],預(yù)后極差。因此,尋找PVTT的有效干預(yù)措施對(duì)于改善預(yù)后具有重要意義。PVTT形成的分子機(jī)制目前仍不清楚,本文從HCC自身改變和腫瘤微環(huán)境對(duì)PVTT形成的分子機(jī)制進(jìn)行綜述。

腫瘤細(xì)胞自身改變對(duì)PVTT的影響

基因表達(dá)譜的改變 肝癌細(xì)胞中某些基因表達(dá)譜改變會(huì)影響腫瘤細(xì)胞的生物學(xué)行為而導(dǎo)致PVTT的發(fā)生。通過(guò)轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析發(fā)現(xiàn),僅在PVTT中發(fā)生突變的基因包括KDM6A、CUL9、FDG6、AKAP3和RNF139,這些基因可能有助于HCC侵襲[8]。HCC與PVTT之間差異表達(dá)基因主要和細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix,ECM)受體相互作用途徑(ECM-receptor interaction pathway)相關(guān),如PVTT組織中膠原型基因(如COL3A1、COL4A4、COL5A1、COL5A2、COL6A2和COL11A1)下調(diào)2～60倍。在PVTT樣本中,ARID1A-GPATCH3、MDM1-NUP107、PTGES3-RARG、PRLR-TERT和C9orf3-TMC1發(fā)生基因融合,RPS24基因發(fā)生外顯子跳躍的概率較高[9]。此外,CDK16在肝癌細(xì)胞中促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖、抑制細(xì)胞凋亡及誘導(dǎo)上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)的過(guò)程中,其表達(dá)上調(diào)與PVTT有關(guān)[10]。神經(jīng)氨酸酶-1(neuraminidase 1,NEU1)基因在HCC中高表達(dá),通過(guò)影響剪接體的功能來(lái)促進(jìn)HCC細(xì)胞的增殖和遷移,從而易形成PVTT[11]。此外,在肝癌細(xì)胞中染色體8p22-p23區(qū)域的ZDHHC2基因出現(xiàn)雜合性丟失,其表達(dá)降低會(huì)增加細(xì)胞增殖和侵襲能力,臨床病理顯示ZDHHC2的雜合性丟失與PVTT形成有關(guān)[12]。FOXP3不僅是Treg細(xì)胞的特征性標(biāo)志物,其在腫瘤細(xì)胞中也有表達(dá),表達(dá)程度和功能可能代表了一種新的腫瘤免疫逃避機(jī)制[13-14]。FOXP3基因的單核苷酸多態(tài)性與乙肝相關(guān)性HCC相關(guān),且在rs3761549處CC基因型與PVTT形成有關(guān)[15]。

腫瘤細(xì)胞表觀遺傳學(xué)改變對(duì)PVTT的影響 表觀遺傳學(xué)(epigenetics)是在基因的核苷酸序列不發(fā)生改變的情況下研究基因表達(dá)的可遺傳的變化,包括DNA的甲基化、組蛋白的轉(zhuǎn)錄后修飾、染色質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的改變和非編碼RNA的調(diào)控[16-17]。表觀遺傳的失調(diào)不僅在HCC發(fā)生中扮演重要角色[8,18-19],而且DNA甲基化與去甲基化和非編碼RNA調(diào)控對(duì)PVTT的形成起到重要作用。

DNA甲基化修飾被認(rèn)為是一種重要的表觀遺傳沉默機(jī)制[20],在PVTT發(fā)展過(guò)程中起著重要作用。研究發(fā)現(xiàn)在HCC細(xì)胞中N-myc下游調(diào)節(jié)基因2(NDRG2)表達(dá)水平降低與啟動(dòng)子高甲基化有關(guān),NDRG2低表達(dá)易形成PVTT[21]。抑癌基因XAF1[22]和FAM83D[23]同樣在HCC中被高度甲基化,且臨床病理分析顯示其與PVTT的形成有關(guān)。在HBV感染相關(guān)的HCC中,HBV編碼的蛋白質(zhì)X(HBx蛋白)被發(fā)現(xiàn)通過(guò)其轉(zhuǎn)錄激活特性上調(diào)DNA甲基轉(zhuǎn)移酶的表達(dá)[24],后者可介導(dǎo)某些抑癌基因甲基化,從而影響PVTT的發(fā)生[25]。原癌基因去甲基化會(huì)促進(jìn)腫瘤的進(jìn)展[20]。蛋白激酶人單極紡錘體1(human monopolar spindle 1,hMps1/TTK)基因啟動(dòng)子的去甲基化會(huì)增加HCC中TTK的表達(dá),TTK表達(dá)升高與PVTT呈正相關(guān)。進(jìn)一步研究顯示TTK以p53依賴性方式激活A(yù)kt/mTOR和MDM2/p53途徑促進(jìn)細(xì)胞增殖、遷移和生長(zhǎng),進(jìn)一步促成HCC腫瘤和PVTT的發(fā)生[26]。

微RNA(microRNA,miRNA)是一類長(zhǎng)17～25 nt的內(nèi)源性單鏈非編碼RNA,是在細(xì)胞正常和病理狀態(tài)下重要的調(diào)控分子[27]。許多研究證實(shí)miRNA通過(guò)抑制其靶mRNA的表達(dá)來(lái)促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)、侵入、血管生成和免疫逃避,從而證明miRNA在腫瘤生物學(xué)中的重要性[28-29]。最近的研究發(fā)現(xiàn)某些miRNA與PVTT的形成密切相關(guān)。miR-135a在PVTT中顯著上調(diào),同時(shí)體外和體內(nèi)研究證實(shí)FOXM1轉(zhuǎn)錄調(diào)控miR-135a表達(dá),并通過(guò)抑制轉(zhuǎn)移抑制因子Ⅰ的表達(dá)來(lái)促進(jìn)肝癌細(xì)胞的侵襲,促進(jìn)PVTT的形成[30]。乙型肝炎病毒(hepatitis B virus,HBV)可通過(guò)影響miRNA來(lái)促進(jìn)PVTT的形成[31]。HBV通過(guò)上調(diào)TGF-β活性,抑制microRNA-34a轉(zhuǎn)錄,從而促進(jìn)CCL-22的表達(dá),后者可募集Treg細(xì)胞誘導(dǎo)免疫逃逸,進(jìn)一步促進(jìn)肝癌細(xì)胞在門靜脈系統(tǒng)中的定植。EMT是上皮細(xì)胞通過(guò)特定程序轉(zhuǎn)化為具有間質(zhì)表型細(xì)胞的生物學(xué)過(guò)程,也是癌癥轉(zhuǎn)移過(guò)程中重要的環(huán)節(jié)。miR-449a在PVTT組織中表達(dá)明顯減少,機(jī)制研究顯示miR-449a通過(guò)直接靶向抑制FOS和Met的表達(dá)來(lái)減弱EMT過(guò)程,從而抑制PVTT形成[32]。

長(zhǎng)非編碼RNA(lncRNA)是一種由200到幾千個(gè)核苷酸組成的非編碼蛋白質(zhì)的RNA[33]。lncRNA在不同的生物細(xì)胞過(guò)程(包括腫瘤發(fā)生發(fā)展)中發(fā)揮重要的調(diào)控作用[34-35]。比較PVTT和原發(fā)腫瘤的lncRNA表達(dá)譜,發(fā)現(xiàn)約有100個(gè)lncRNA的表達(dá)水平存在顯著差異,這些lncRNA可能在腫瘤轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用[36]。研究發(fā)現(xiàn)低表達(dá)lncRNA GAS5(grow arrest-specific 5)通過(guò)調(diào)節(jié)波形蛋白(vimentin)促進(jìn)PVTT形成[37],此外,在表達(dá)細(xì)胞間黏附因子1(intercellular adhesion molecule 1,ICAM-1)的腫瘤干細(xì)胞(tumor stem cell,CSC)中發(fā)現(xiàn)了一種新的高表達(dá)的lncRNA(ICAM-1相關(guān)的ICR)。ICR可以通過(guò)形成RNA雙鏈體來(lái)增加ICAM-1的mRNA的穩(wěn)定性,從而上調(diào)ICAM-1的表達(dá),進(jìn)而調(diào)節(jié)ICAM-1陽(yáng)性 HCC細(xì)胞的CSC的黏附能力來(lái)促進(jìn)PVTT的形成[38]。

肝癌細(xì)胞表面黏附分子對(duì)PVTT的影響 細(xì)胞表面存在一些細(xì)胞黏附分子(cell adhesion molecules,CAM),介導(dǎo)了細(xì)胞間或細(xì)胞與ECM間互相接觸和結(jié)合,在癌細(xì)胞脫離原發(fā)灶、移動(dòng)并附著浸潤(rùn)形成PVTT的過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。這些CAMs包括鈣黏蛋白、免疫球蛋白超家族、選凝素及整合蛋白[39]。

鈣黏蛋白E-cadherin可維持細(xì)胞黏附性和極性,亦可在細(xì)胞間傳遞信息[40]。研究發(fā)現(xiàn)E-cadherin在形成PVTT的肝癌組織中表達(dá)量較未形成PVTT的癌組織中表達(dá)量顯著降低,E-cadherin使得肝癌細(xì)胞間黏附能力下降,易于從原發(fā)灶脫落,侵襲門靜脈分支,從而形成癌栓[41]。

免疫球蛋白超家族中ICAM-1在伴PVTT的HCC組織中顯著高表達(dá)[42],其可通過(guò)增加腫瘤細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞之間的黏附力來(lái)促進(jìn)肝癌細(xì)胞在門靜脈的轉(zhuǎn)移[43-44]。另一種免疫球蛋白超家族CD155是一種Ⅰ型跨膜糖蛋白[45],是免疫細(xì)胞引發(fā)腫瘤排斥反應(yīng)的重要配體[46]。PVTT的形成可能與CD155表達(dá)的喪失而導(dǎo)致HCC細(xì)胞的免疫逃逸有關(guān)[47]。

選凝素中E-選凝素(E-selectin)及其配體sLeX和sLeA在肝癌組織中高表達(dá)和PVTT的形成明顯相關(guān),推測(cè)E-selectin結(jié)合肝癌組織表面sLeX和sLeA配體是PVTT形成的途徑之一[48]。

整合蛋白是細(xì)胞與ECM相互作用的關(guān)鍵介質(zhì),在存在ECM配體(例如膠原蛋白和層粘連蛋白)的情況下向細(xì)胞發(fā)送存活信號(hào),并在其未結(jié)合狀態(tài)下誘導(dǎo)細(xì)胞的失巢凋亡[49]。EDIL3是一種肝癌細(xì)胞自分泌蛋白,在肝癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移形成PVTT過(guò)程中與癌細(xì)胞表面整合蛋白αV結(jié)合通過(guò)FAK-Src-AKT信號(hào)通路抑制其失巢凋亡[50]。

肝癌細(xì)胞其他蛋白對(duì)PVTT形成的影響 肝癌細(xì)胞某些蛋白分子調(diào)節(jié)細(xì)胞的生物學(xué)特性可促進(jìn)PVTT的形成。由神經(jīng)纖維瘤病Ⅱ型腫瘤抑制基因(Nf2)編碼的merlin蛋白能夠調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、運(yùn)動(dòng)、存活和信號(hào)通路[51]。野生型Merlin(wtMerlin)通過(guò)限制HCC細(xì)胞的遷移和侵襲能力抑制PVTT形成,而缺乏外顯子2、3、4編碼序列的D2-4Merlin則通過(guò)誘導(dǎo)EMT過(guò)程和激活細(xì)胞干性基因來(lái)促進(jìn)PVTT形成[52]。另外RPB結(jié)合蛋白(RPB-mediating protein,RMP)是RNA聚合酶Ⅱ(RNA polymerase Ⅱ,RNAP)第五亞基的調(diào)節(jié)蛋白,RMP可通過(guò)調(diào)節(jié)IL-6的轉(zhuǎn)錄來(lái)增強(qiáng)腫瘤起始細(xì)胞(tumor-initiating cell,T-IC)的自我更新能力,從而誘導(dǎo)EMT過(guò)程,促進(jìn)PVTT的形成[53]。

腫瘤微環(huán)境對(duì)PVTT的影響HCC腫瘤微環(huán)境的改變?yōu)镻VTT的形成提供不可缺少的條件,腫瘤微環(huán)境中的基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP)、趨化因子、低氧、Treg細(xì)胞、血管生長(zhǎng)因子、凝血酶調(diào)節(jié)素(thrombomodulin,TM)以及載脂蛋白等與PVTT形成有關(guān)。

基質(zhì)金屬蛋白酶 ECM是腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移的組織學(xué)屏障[54]。MMP幾乎能降解ECM中的各種蛋白質(zhì)成分,在腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移中起到關(guān)鍵作用[55]。MMP-2和MMP-9在伴PVTT的HCC組織中明顯高于無(wú)PVTT者,推測(cè)PVTT形成與MMP-2和MMP-9降解ECM有關(guān)[56]。

趨化因子 趨化因子是一類能驅(qū)化細(xì)胞定向移動(dòng)的小分子分泌蛋白質(zhì),由70～100個(gè)氨基酸組成,除了對(duì)免疫細(xì)胞有定向驅(qū)化作用外,還介導(dǎo)細(xì)胞的定向遷移,可能解釋肝癌細(xì)胞容易侵犯門靜脈的機(jī)制[57]。CXCR4是趨化因子CXCL12的受體,主要在細(xì)胞膜和細(xì)胞質(zhì)中表達(dá)。在PVTT中CXCR4的表達(dá)水平顯著高于原發(fā)性肝癌組織。低表達(dá)CXCR4可以抑制PVTT細(xì)胞的轉(zhuǎn)移,推測(cè)CXCR4在PVTT形成過(guò)程中發(fā)揮重要作用[58]。趨化因子CCL15在肝癌樣本中過(guò)度表達(dá),比較臨床病理結(jié)果發(fā)現(xiàn)其表達(dá)水平和腫瘤大小、PVTT形成和TNM分期有關(guān),CCL15可能通過(guò)促進(jìn)白細(xì)胞浸潤(rùn)和調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞運(yùn)動(dòng)促進(jìn)癌癥的進(jìn)展[59]。

低氧 低氧促進(jìn)PVTT的形成[60]。低氧使腫瘤細(xì)胞14-3-3ζ和缺氧誘導(dǎo)因子-1α(hypoxia inducible factor-1α,HIF-1α)增加:14-3-3ζ可以通過(guò)招募HDCA4來(lái)增強(qiáng)HIF-1α蛋白的穩(wěn)定性,抑制HIF-1α乙?；痆61];而HIF-1α增加腫瘤細(xì)胞CCL20的分泌,后者招募單核細(xì)胞來(lái)源的巨噬細(xì)胞以CCL20依賴性方式誘導(dǎo)吲哚胺-2,3-雙加氧酶的表達(dá),抑制T細(xì)胞增殖并促進(jìn)免疫抑制性Treg細(xì)胞的擴(kuò)增,形成一個(gè)免疫抑制的腫瘤微環(huán)境,促進(jìn)PVTT的形成[60,62]。

血管生長(zhǎng)因子 血管生長(zhǎng)因子對(duì)腫瘤血管生成起到關(guān)鍵作用[63]。在對(duì)抗堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)、血小板衍化內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子與肝癌微血管密度及PVTT形成的研究中發(fā)現(xiàn),bFGF、VEGF、PD-ECGF對(duì)腫瘤血管形成具有協(xié)同作用,組織血管生長(zhǎng)因子陽(yáng)性表達(dá)數(shù)目越多,PVTT形成概率越高[64]。

凝血酶調(diào)節(jié)素 TM存在于癌細(xì)胞胞質(zhì)及細(xì)胞表面,與PVTT密切相關(guān),單發(fā)性腫瘤或無(wú)PVTT患者術(shù)前血漿TM水平明顯高于多發(fā)性肝癌患者或PVTT,提示低TM可能與肝內(nèi)轉(zhuǎn)移和PVTT的形成有關(guān)[65]。TM陽(yáng)性患者的肝內(nèi)轉(zhuǎn)移頻率、PVTT發(fā)生率和包膜浸潤(rùn)率均顯著低于TM陰性的患者。產(chǎn)生TM的HCC肝內(nèi)擴(kuò)散較慢,表明TM可能因抗凝血活性而抑制腫瘤細(xì)胞對(duì)門靜脈的黏附,從而減少肝內(nèi)外轉(zhuǎn)移[66]。

載脂蛋白A1 載脂蛋白A1(apolipoprotein A-1,ApoA-1)作為高密度脂蛋白的主要蛋白成分,可抑制腫瘤血管生成[67],誘導(dǎo)抗腫瘤免疫微環(huán)境,限制腫瘤的進(jìn)展[68]。在HCC患者血清中ApoA-1水平顯著降低[69-70],而在伴PVTT的HCC患者血清中ApoA-1水平更低[71]。ApoA-1可通過(guò)促進(jìn)細(xì)胞周期停滯來(lái)抑制增殖和下調(diào)MAPK通路促進(jìn)細(xì)胞凋亡;ApoA-1可能通過(guò)減弱腫瘤細(xì)胞降解ECM的能力來(lái)抑制PVTT的形成[72]。

結(jié)語(yǔ)肝癌合并PVTT是臨床治療中面臨的難點(diǎn),嚴(yán)重影響患者預(yù)后。雖已證實(shí)腫瘤細(xì)胞自身改變(如基因表達(dá)譜、表觀遺傳和細(xì)胞分子等)和腫瘤微環(huán)境(MMP、趨化因子、低氧、Treg細(xì)胞、血管生長(zhǎng)因子、TM和ApoA-1等)與PVTT的形成相關(guān),但PVTT形成的機(jī)制尚不明確,需要進(jìn)一步深入探索,以改善患者預(yù)后。