膽固醇在肝癌中的作用機(jī)制研究進(jìn)展

張嬌弟 綜述，劉欣躍,2△ 審校

蘭州大學(xué)第二醫(yī)院：1.藥物基因組學(xué)實(shí)驗(yàn)室；2.檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)中心，甘肅蘭州 730000

膽固醇是維持細(xì)胞結(jié)構(gòu)所必需的基本分子，對(duì)各種正常的生物功能至關(guān)重要，其代謝異常除增加肥胖、心血管疾病等發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)外，也與肝細(xì)胞癌(HCC)的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)[1-2]。HCC是最常見(jiàn)的原發(fā)性肝癌類型，與慢性肝病尤其是病毒性肝炎和代謝性脂肪性肝炎密切相關(guān)，是全球第六大常見(jiàn)的癌癥，也是全球癌癥死亡的第四大原因[3]。盡管近年來(lái)肝癌的治療已有所突破,但預(yù)后仍較差，治療效果不理想[4]。因此，尋找新的生物標(biāo)志物或進(jìn)一步開(kāi)發(fā)新的預(yù)測(cè)模型對(duì)肝癌的預(yù)防、治療及干預(yù)具有重要的臨床意義。最近的研究顯示膽固醇在HCC的發(fā)生、發(fā)展、耐藥性及預(yù)后判斷等方面發(fā)揮著重要的作用[5-7]。因此深入研究膽固醇在肝癌中的作用，并闡明其關(guān)鍵的分子機(jī)制，進(jìn)而對(duì)患者采取有效干預(yù)措施，將有可能進(jìn)一步提高肝癌的診治水平及改善患者整體生存預(yù)后。本文對(duì)近年來(lái)膽固醇在肝癌中的作用機(jī)制與潛在的藥物靶點(diǎn)做一綜述。

1 膽固醇在肝癌中的作用

1.1膳食中膽固醇在肝癌中的作用 肝臟是維持體內(nèi)膽固醇穩(wěn)態(tài)的主要器官，通過(guò)血液循環(huán)合成、儲(chǔ)存、攝取和分泌膽固醇。研究表明高膽固醇攝入與肝癌發(fā)生、發(fā)展之間存在聯(lián)系，高膳食膽固醇可促進(jìn)非酒精性脂肪性肝炎(NASH)，并使小鼠易于罹患NASH相關(guān)的肝癌[8],然而，過(guò)量膽固醇攝入引起的肝毒性和肝癌發(fā)生的確切機(jī)制仍不清楚。有研究發(fā)現(xiàn)給予轉(zhuǎn)基因丙型肝炎病毒核心基因(HCVcpTg)小鼠高膽固醇飲食可誘導(dǎo)肝細(xì)胞增殖增強(qiáng)，肝內(nèi)氧化和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激增強(qiáng)，并且長(zhǎng)期食用富含膽固醇的飲食可激活核轉(zhuǎn)錄因子(NF-κB)和p62/Sqstm1-NRF2軸，增強(qiáng)肝纖維化，從而加速肝癌的發(fā)生[9]。因此，丙型肝炎病毒感染患者應(yīng)避免高膽固醇飲食，以防止脂肪性肝炎、肝纖維化和肝癌的發(fā)展。此外，ZHANG等[10]研究發(fā)現(xiàn)，高膽固醇膳食可通過(guò)誘導(dǎo)小鼠腸道菌群和代謝物的改變，促進(jìn)非酒精性脂肪性HCC(NAFLD-HCC)的形成，長(zhǎng)期高膽固醇膳食引起腸道細(xì)菌代謝產(chǎn)物改變，導(dǎo)致小鼠肝脂肪變性、脂肪性肝炎、肝纖維化，最終導(dǎo)致NAFLD-HCC。LIANG等[11]也發(fā)現(xiàn)在二乙基亞硝胺處理的小鼠中，膽固醇膳食誘導(dǎo)的NASH-HCC細(xì)胞比非膽固醇膳食誘導(dǎo)的脂肪變性-HCC細(xì)胞更大、數(shù)量更多，與脂肪變性-HCC細(xì)胞相比，NASH-HCC細(xì)胞表現(xiàn)出更多的異?；虮磉_(dá)信號(hào)通路和更多的非同義體細(xì)胞突變，在高膽固醇膳食小鼠相關(guān)的NASH-HCC細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了一些新的異?；虮磉_(dá)、突變和核心致癌途徑，其中包括代謝相關(guān)基因和復(fù)發(fā)突變基因。這些發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步深入了解了膳食中膽固醇與NASH和NASH-HCC之間的聯(lián)系，并提供了潛在的治療靶點(diǎn)。

1.2血清膽固醇在肝癌中的作用

1.2.1血清膽固醇促進(jìn)肝癌發(fā)生 雖然多項(xiàng)研究表明高膽固醇飲食與肝癌發(fā)生呈正相關(guān)[9-11]，但血清膽固醇與肝癌風(fēng)險(xiǎn)之間的關(guān)系存在爭(zhēng)議。韓國(guó)一項(xiàng)大規(guī)模研究顯示，隨著血清膽固醇水平的升高，肝癌的發(fā)病率降低[12]。國(guó)內(nèi)學(xué)者溫艷等[13]也發(fā)現(xiàn)隨著總膽固醇水平的升高，原發(fā)性肝癌的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)逐漸降低，但高血清膽固醇不太可能抑制原發(fā)性肝癌的發(fā)生和進(jìn)展，因?yàn)樵l(fā)性肝癌本身的后果也會(huì)導(dǎo)致高血清膽固醇。此外，有研究報(bào)道了HCC發(fā)生與高膽固醇血癥呈正相關(guān)，可能原因?yàn)镠CC影響脂質(zhì)代謝和生物合成[14]。因此，需要對(duì)膽固醇在HCC發(fā)生過(guò)程中的關(guān)鍵分子或細(xì)胞調(diào)控因子進(jìn)行更深入的研究。有研究發(fā)現(xiàn)脂肪酸合酶(FASN)異常激活和相關(guān)的新生脂肪生成在HCC發(fā)生過(guò)程中發(fā)揮重要作用，靶向FASN介導(dǎo)的從頭脂肪生成能夠在體內(nèi)和體外抑制HCC細(xì)胞生長(zhǎng)，然而FASN的缺失雖延遲了HCC細(xì)胞的體外生長(zhǎng)，但并不能完全抑制HCC的發(fā)生，因此在沒(méi)有從頭脂肪生成的情況下，存在其他支持HCC細(xì)胞增殖和存活的機(jī)制[15]。CHE等[16]的研究發(fā)現(xiàn)FASN的缺失促進(jìn)了固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白2 (Srebp2)的激活，從而觸發(fā)了膽固醇的生成，通過(guò)Srebp2顯性失活的形式(dnSrebp2)阻斷膽固醇合成，可完全阻止FASN敲除小鼠中sgPten/c-met驅(qū)動(dòng)的HCC發(fā)生，可能是因?yàn)镕ASN的缺失引發(fā)了體外和體內(nèi)3-羥基-3-甲基戊酰輔酶A(HMG-CoA)還原酶(HMGCR) 的代償性上調(diào)和膽固醇生物合成，同時(shí)抑制FASN和HMGCR可能會(huì)阻止這種代謝適應(yīng)，導(dǎo)致肝癌患者腫瘤生長(zhǎng)的速度快速下降。因此，同時(shí)靶向從頭脂肪生成和膽固醇生物合成可能是治療和預(yù)防肝癌的一種非常有效的策略，并且同樣的分子機(jī)制也可能發(fā)生在其他類型的腫瘤中，但肝癌細(xì)胞內(nèi)膽固醇生物合成增加的生物學(xué)后果是否直接等同于全身膽固醇水平的升高仍然未知[17]。

1.2.2血清膽固醇影響肝癌預(yù)后 血清膽固醇在肝癌進(jìn)展及預(yù)后中的潛在作用仍存在爭(zhēng)議。日本的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)體質(zhì)量指數(shù)(BMI)高(≥25.0 kg/m2)和低膽固醇(<160 mg/dL)的個(gè)體肝癌相關(guān)的死亡風(fēng)險(xiǎn)明顯增加，在將隨訪時(shí)間限制在>5年后，這些關(guān)聯(lián)仍然存在，超重/肥胖、低血清膽固醇水平與肝癌相關(guān)病死率升高關(guān)系密切[18]。另外有研究發(fā)現(xiàn)，與術(shù)前血清膽固醇水平(>100 mg/dL)較高的患者相比，術(shù)前血清膽固醇水平較低的患者(<100 mg/dL)的肝癌復(fù)發(fā)率更高[19]，這可能是因?yàn)榍罢咝g(shù)前肝功能儲(chǔ)備較差。然而，膽固醇與肝癌預(yù)后關(guān)系背后的機(jī)制尚未完全闡明。肝癌的發(fā)展主要是由腫瘤抑制基因的功能缺失突變驅(qū)動(dòng)的。CHAN等[17]發(fā)現(xiàn)，p90核糖體S6激酶2(RSK2)失活突變與人肝癌的侵襲性有關(guān)，從功能上恢復(fù)RSK2在天然RSK2缺失的乙型肝炎病毒(HBV)陽(yáng)性Hep3B細(xì)胞中的表達(dá)在體外抑制了癌細(xì)胞的增殖和遷移，在體內(nèi)抑制了致瘤性，可能的機(jī)制是RSK2失活突變減弱了依賴sos1/2的負(fù)反饋環(huán)，導(dǎo)致MAPK信號(hào)的激活，MAPK信號(hào)的激活可增強(qiáng)膽固醇生物合成相關(guān)基因的表達(dá)。另外，該研究發(fā)現(xiàn)脂質(zhì)代謝重編程也在肝癌的發(fā)展中起著關(guān)鍵作用，但其潛在機(jī)制尚不完全清楚。LIU等[20]的研究顯示microRNA-612 (miR-612)通過(guò)PI3K/AKT2和Sp1/Nanog信號(hào)通路抑制HCC的上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)、干細(xì)胞特性和腫瘤轉(zhuǎn)移，miR-612水平低、線粒體三功能酶α亞基(HADHA)水平高的患者預(yù)后差，總生存期短，miR-612通過(guò)HADHA介導(dǎo)的脂質(zhì)代謝編程抑制侵襲性腫瘤、EMT和HCC轉(zhuǎn)移的形成。另外ACSL4是acyl-CoA合成酶(ACS)家族中的一員，已被鑒定為甲胎蛋白高表達(dá)HCC的新標(biāo)志物，ACSL4可以通過(guò)積累在HCC細(xì)胞內(nèi)的甘油三酯、膽固醇和脂滴來(lái)調(diào)節(jié)脂肪生成。在機(jī)制上，ACSL4通過(guò)c-Myc上調(diào)HCC細(xì)胞中的主要脂肪生成調(diào)節(jié)因子固醇調(diào)控元件結(jié)合蛋白1(Srebp1)及其下游的脂肪生成酶，而Srebp1在ACSL4介導(dǎo)的脂肪生成調(diào)控及肝癌細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移中至關(guān)重要，臨床數(shù)據(jù)顯示ACSL4與Srebp1在HCC患者中的表達(dá)呈正相關(guān)，聯(lián)合其他生物標(biāo)志物可對(duì)HCC預(yù)后進(jìn)行較好的預(yù)測(cè)，總之，該研究揭示了ACSL4調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝并促進(jìn)HCC進(jìn)展的新機(jī)制[21]。

2 靶向膽固醇對(duì)肝癌的治療

2.1以膽固醇代謝為靶點(diǎn)治療肝癌 晚期肝癌的標(biāo)準(zhǔn)治療藥物是多激酶抑制劑索拉非尼和瑞格拉非尼，但它們的療效有限[22]。因此，急需尋找肝癌治療的新的藥物靶點(diǎn)。膽固醇生物合成異常是在HCC中經(jīng)常觀察到的一種代謝改變，基礎(chǔ)研究和臨床研究強(qiáng)調(diào)靶向膽固醇代謝結(jié)合已批準(zhǔn)的化療藥物，以更好地治療各種癌癥。HMGCR是膽固醇生物合成中的限速酶，是他汀類降膽固醇藥物的靶標(biāo)，在大型流行病學(xué)研究中，他汀類藥物的使用可降低HCC發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)，表明膽固醇生物合成途徑具有潛在的腫瘤形成支持作用[23]。他汀類藥物也被證明可以抑制培養(yǎng)的人HCC細(xì)胞增殖及小鼠c-Myc驅(qū)動(dòng)的HCC發(fā)展[16]。也有研究發(fā)現(xiàn)在肝癌中，洛伐他汀聯(lián)合二十碳五烯酸(EPA)可調(diào)節(jié)HMG-CoA和低密度脂蛋白受體(LDLR)的表達(dá)，從而抑制HepG2細(xì)胞的增殖[24]。在ZHAO等[25]的研究中，通過(guò)給小鼠高膽固醇飲食和用阿托伐他汀(一種廣泛使用的甲羥戊酸途徑抑制劑)降低膽固醇來(lái)測(cè)試膽固醇對(duì)二乙基亞硝胺誘導(dǎo)的HCC進(jìn)展的影響，發(fā)現(xiàn)在注射二乙基亞硝胺的小鼠中，高膽固醇飲食誘導(dǎo)了更多、更大的肝臟腫瘤，并增加了肺轉(zhuǎn)移的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，采用阿托伐他汀降低膽固醇可以減少這些影響。然而，HMGCR抑制劑(他汀類藥物)常用于心血管疾病的治療，但關(guān)于其作為抗癌藥物的作用仍有爭(zhēng)議。 越來(lái)越多的證據(jù)顯示降膽固醇藥物對(duì)肝癌具有預(yù)防和治療的作用[24-25]，因此，開(kāi)發(fā)降膽固醇藥物對(duì)于肝癌及代謝相關(guān)的慢性疾病的治療是必要的。熊果酸(UA)是一種天然的五環(huán)萜類化合物，研究發(fā)現(xiàn)UA增加了HCC細(xì)胞的周期阻滯和凋亡，并降低了致癌生長(zhǎng)信號(hào)因子的激活，且所有這些作用都在補(bǔ)充膽固醇后被明顯逆轉(zhuǎn)，這表明UA可通過(guò)降低膽固醇作用抑制HCC細(xì)胞生長(zhǎng)[26]。總之，這些結(jié)果表明，UA是一種潛在的降膽固醇藥物，可用于預(yù)防和治療HCC患者和膽固醇相關(guān)的慢性疾病。此外，Genkwadaphnin (GD)是從芫花(百里香科)的花蕾中分離得到的一種瑞香烷二萜，脫氫膽固醇還原酶(DHCR24)是膽固醇生物合成途徑的關(guān)鍵酶，參與脂筏的形成。研究發(fā)現(xiàn)干擾DHCR24可改變肝癌細(xì)胞的生長(zhǎng)和遷移，GD可抑制DHCR24的表達(dá)和活性，以及DHCR24介導(dǎo)的膽固醇生物合成和脂筏形成，進(jìn)一步抑制肝癌細(xì)胞的侵襲和遷移，因此，通過(guò)影響HCR24介導(dǎo)的膽固醇代謝可能是一種有效的肝癌治療策略，GD可能是一種有前景的肝癌治療藥物[27]。

2.2膽固醇與肝癌治療的耐藥 對(duì)化療或放療有很強(qiáng)的耐藥性是肝癌患者在常規(guī)治療中面臨的主要障礙之一。膽固醇代謝的改變與抗癌藥物的耐藥有關(guān)。WANG等[28]發(fā)現(xiàn)在肝癌細(xì)胞中，7-酮基膽固醇(7-KC)通過(guò)PI3K/mTOR信號(hào)通路上調(diào)p-糖蛋白(P-gp)的表達(dá)，從而降低阿霉素的療效。SUK等[29]也發(fā)現(xiàn)NPC2(一種分泌性糖蛋白)下調(diào)和游離膽固醇積累通過(guò)增強(qiáng)肝癌細(xì)胞中MAPK/AKT信號(hào)通路作用而削弱索拉非尼的療效。因此，NPC2介導(dǎo)的游離膽固醇分泌可能是肝癌細(xì)胞對(duì)索拉非尼耐藥的標(biāo)志。ATHAVALE等[30]在體外研究中發(fā)現(xiàn)，用低密度脂蛋白膽固醇(LDLC)預(yù)處理HCC細(xì)胞可降低索拉非尼在HCC細(xì)胞中的細(xì)胞毒性。因此，膽固醇在對(duì)各種治療藥物的耐藥性產(chǎn)生方面具有重要作用，需開(kāi)展更多的臨床研究，以了解高膽固醇與肝癌治療反應(yīng)的相關(guān)性，以及膽固醇或其代謝直接或間接干擾多種藥物療效的作用方式。

3 膽固醇調(diào)節(jié)肝癌相關(guān)的免疫細(xì)胞功能

膽固醇是細(xì)胞膜的重要組成部分，對(duì)受體介導(dǎo)的信號(hào)傳導(dǎo)至關(guān)重要，因此可能影響免疫細(xì)胞的功能。有報(bào)道稱，高膽固醇血癥誘導(dǎo)造血干細(xì)胞(HSC)表觀遺傳改變，進(jìn)而干擾自然殺傷T細(xì)胞(NKT)和γδ T細(xì)胞的發(fā)育，此外，膽固醇還能影響樹(shù)突狀細(xì)胞(DCs)的抗原呈遞[30]。最近的研究表明，膽固醇可以影響基于T細(xì)胞的癌癥免疫治療的療效[31]，CD8+T細(xì)胞存在于富含膽固醇的腫瘤微環(huán)境中，積聚膽固醇增強(qiáng)了T細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，可導(dǎo)致T細(xì)胞衰竭，因此，免疫治療的效果下降，然而，T細(xì)胞中膽固醇的減少恢復(fù)了這些細(xì)胞的抗腫瘤活性[31]。QIN等[32]的研究發(fā)現(xiàn)血清膽固醇水平與人肝癌自然殺傷(NK)細(xì)胞的數(shù)量和活性相關(guān)，膽固醇在NK細(xì)胞中積累并激活其對(duì)肝癌細(xì)胞的效應(yīng)功能。此外，膽固醇對(duì)癌癥相關(guān)免疫系統(tǒng)的影響是多方面的，并不局限于特定的細(xì)胞類型，如YANG等[33]發(fā)現(xiàn)高水平的膽固醇通過(guò)促進(jìn)CD44轉(zhuǎn)位到脂筏和阻斷脂筏外的CD44-上皮型鈣黏附素相互作用來(lái)抑制肝癌細(xì)胞的侵襲潛能，更重要的是下調(diào)CD44或促進(jìn)其在脂筏內(nèi)的滯留可能是治療HCC的新策略。

4 小 結(jié)

綜上所述，阻斷膽固醇的合成和攝取對(duì)腫瘤的形成和生長(zhǎng)具有抑制作用，但膽固醇在肝癌的發(fā)生、發(fā)展、預(yù)后及治療中的作用仍有爭(zhēng)議。雖然大多數(shù)研究表明，控制膽固醇水平可以防止肝癌的發(fā)生、發(fā)展，這促使一些研究者提倡在肝癌治療中使用一些藥物來(lái)降低膽固醇，但膽固醇是否是最合適的預(yù)測(cè)肝癌發(fā)生及預(yù)后的生物標(biāo)志物尚不確定。因此，膽固醇在致癌信號(hào)通路及腫瘤微環(huán)境中的作用等問(wèn)題有待更深入的研究，從而為肝癌的診斷、治療及預(yù)后判斷提供理論基礎(chǔ),為相關(guān)藥物研發(fā)提供新的分子靶點(diǎn)及思路。