巨噬細(xì)胞移動抑制因子在肝細(xì)胞癌中的研究進(jìn)展

王麗菲, 羅龍龍, 鄭 英, 盧利霞, 李 斌,王俊科, 李初誼, 于曉輝, 張久聰

(1. 中國人民解放軍聯(lián)勤保障部隊(duì)第九四〇醫(yī)院 消化內(nèi)科, 甘肅 蘭州, 730050;2. 甘肅中醫(yī)藥大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院, 甘肅 蘭州, 730000)

肝細(xì)胞癌(HCC)是消化系統(tǒng)最常見的惡性腫瘤之一,嚴(yán)重威脅著全球居民生命健康。HCC的主要病因是慢性乙型肝炎病毒感染、黃曲霉毒素暴露等[1], 此外飲用受污染水源、大量飲酒、遺傳因素等也是HCC發(fā)生的危險(xiǎn)因素[2]。如果沒有及時(shí)干預(yù),肝炎患者特別是乙型肝炎患者,將發(fā)展為肝硬化,最終發(fā)展為肝癌[3-4]。目前HCC的治療以手術(shù)干預(yù)和綜合治療為主。然而,由于HCC的快速進(jìn)展,大多數(shù)患者就診時(shí)診斷為中晚期癌癥,只有少部分病例滿足手術(shù)要求[5], 此外,對放化療的低敏感性、介入治療的局限性以及較高的復(fù)發(fā)率都意味著HCC患者具有不良預(yù)后[6]。因此,尋找新的治療靶點(diǎn)開發(fā)新型抗HCC藥物是目前肝癌治療領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

BLOOM B R等[7]在1966年首次發(fā)現(xiàn)巨噬細(xì)胞移動抑制因子(MIF)是由活化T淋巴細(xì)胞產(chǎn)生的一種細(xì)胞因子,能夠抑制巨噬細(xì)胞的遷移。此外,作為一種多效細(xì)胞因子, MIF在細(xì)胞代謝、急性炎癥、自身免疫病以及腫瘤的發(fā)生及進(jìn)展中發(fā)揮重要作用,并且其異常表達(dá)與多種消化系統(tǒng)惡性腫瘤的不良預(yù)后顯著相關(guān),尤其是在HCC中[8]。

既往研究[9]在實(shí)驗(yàn)性肝纖維化小鼠模型中證實(shí), MIF具有抗纖維化作用, 最近WIRTZ T H等[10]進(jìn)一步在中毒性肝纖維化小鼠模型中驗(yàn)證了MIF在肝纖維化中的作用,研究表明MIF可通過CD74/AMPK信號通路直接干擾肝星狀細(xì)胞的激活,從而表現(xiàn)出抑制纖維化的保肝作用。此外, MIF可作為酒精性脂肪變性中趨化因子產(chǎn)生和免疫細(xì)胞浸潤的中介物,可通過介導(dǎo)細(xì)胞損傷、脂肪性肝炎和脂肪變性等過程參與酒精性肝損傷的發(fā)生[11]。已有研究[12]報(bào)道, HCC患者血漿MIF水平與患者的總生存率有顯著相關(guān)性。WANG D等[13]發(fā)現(xiàn), HCC患者組織中VEGF和MIF的表達(dá)水平均高于癌旁組織,在轉(zhuǎn)移性HCC患者癌組織中的表達(dá)高于非轉(zhuǎn)移性HCC組織,其表達(dá)與腫瘤大小、肝內(nèi)轉(zhuǎn)移和血管浸潤有關(guān)。在這種情況下, MIF在HCC中的作用越來越受到大家的關(guān)注。目前,已有多項(xiàng)研究表明,靶向MIF可能成為一種潛在的肝癌治療策略,本文就MIF誘導(dǎo)HCC發(fā)生及惡性進(jìn)展的具體作用機(jī)制及其作為HCC潛在治療靶點(diǎn)的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述,以期為HCC的治療提供參考。

1 MIF概述

1.1 MIF結(jié)構(gòu)與功能

MIF是一種分子量為12.5 kDa,具有高度保守性的蛋白質(zhì),由115個(gè)氨基酸、3個(gè)單體組成,其中每個(gè)單體又包含2個(gè)反平行的α螺旋和6個(gè)β片層,從而形成一端對外開放的中空結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)可與小分子配體結(jié)合[14-15],MIF基因位于22號染色體長臂上,由3個(gè)外顯子2個(gè)內(nèi)含子組成。MIF的產(chǎn)生在很大程度上是對缺氧、過氧化氫、脂多糖、TNF-α、凝血酶和血管緊張素Ⅱ等一系列刺激所作出的應(yīng)答[16]。MIF在嗜酸性粒細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞/巨噬細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞,以及不同組織來源的內(nèi)分泌、內(nèi)皮、上皮和神經(jīng)元細(xì)胞等各種免疫和非免疫細(xì)胞中均可表達(dá)[17], 并是宿主防御的獨(dú)特細(xì)胞因子和關(guān)鍵介質(zhì), MIF在急性和慢性炎癥性疾病以及自身免疫性疾病中起著核心作用[18]。多項(xiàng)研究[19-21]表明, MIF與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。

1.2 MIF受體及其主要相關(guān)信號通路

MIF作為一種三聚體蛋白,其相關(guān)受體包括CD74和趨化因子受體CXCR2、CXCR4、CXCR7,并通過與這些受體的結(jié)合,發(fā)揮多種生物學(xué)功能,包括白細(xì)胞募集、炎癥反應(yīng)、免疫反應(yīng)、細(xì)胞增殖、腫瘤發(fā)生以及與生理或病理過程有關(guān)的糖皮質(zhì)激素的反調(diào)節(jié)等[22]。其中CD74是主要受體,當(dāng)其與細(xì)胞外MIF結(jié)合時(shí),還需要包括CD44或趨化因子受體CXCRS、CXCR2、CXCR4和CXCR7等在內(nèi)的共受體來激活下游信號通路[23]。既往研究[14]表明, MIF 可通過與 CD74結(jié)合,參與 PI3K/AKT、MAPK、NF-κB、HIF-1α 等系列信號通路,從而影響腫瘤細(xì)胞的生物學(xué)行為,MIF與CD74/CD44的相互作用使非受體酪氨酸激酶Src家族蛋白磷酸化,磷酸化的Src蛋白可通過磷酸化激活ERK1/2MAPK等信號通路。研究[24]表明, MIF/CD74軸可通過激活A(yù)KT和AMPK蛋白調(diào)節(jié)葡萄糖的攝取和代謝,從而促進(jìn)癌細(xì)胞存活。

2 MIF與HCC

2.1 MIF在HCC中的調(diào)控作用

MIF能夠促進(jìn)HCC細(xì)胞的增殖、侵襲、遷移以及腫瘤微血管的形成等多種惡性生物學(xué)行為。WIRTZ T H等[25]發(fā)現(xiàn)MIF以CD74依賴的方式促進(jìn)HCC細(xì)胞發(fā)生ERK磷酸化,進(jìn)而導(dǎo)致HCC細(xì)胞的過度增殖并抑制其凋亡,該課題組通過構(gòu)建人HCC細(xì)胞系異種移植模型(CDX)發(fā)現(xiàn),MIF高表達(dá)對CDX模型小鼠的增殖具有抑制作用。紀(jì)世博等[26]通過轉(zhuǎn)染MIFsiRNA重組慢病毒后發(fā)現(xiàn), MIF在HCC細(xì)胞中呈低表達(dá),與對照組相比,抑制MIF表達(dá)水平后HCC細(xì)胞增殖活性顯著下降,同時(shí)NF-κB、Bcl-2蛋白表達(dá)降低。因此, MIF可能通過調(diào)控NF-κB及其下游凋亡抑制基因Bcl-2的表達(dá),進(jìn)而影響HCC細(xì)胞的凋亡與增殖。此外,有研究[27]報(bào)道,低氧也能夠促進(jìn)HCC細(xì)胞中 MIF 的表達(dá),敲低 HCC細(xì)胞中 MIF 表達(dá)水平可以抑制HCC細(xì)胞的增殖與保護(hù)性自噬,促進(jìn)其發(fā)生凋亡,同時(shí)提高HCC細(xì)胞對5-氟尿嘧啶的敏感性。

研究[4]報(bào)道,內(nèi)源性MIF是mTOR通路的上游調(diào)節(jié)因子, ZHANG Y Y等[28]發(fā)現(xiàn)同型半胱氨酸可通過促進(jìn)MIF分泌和降低mTOR表達(dá)進(jìn)而誘導(dǎo)自噬,最近LIN S等[4]同樣發(fā)現(xiàn),經(jīng)藤麻(MTE)處理MHCC-97H和HepG2細(xì)胞可促進(jìn)MIF的表達(dá),進(jìn)而降低Akt和mTOR的表達(dá),表明MTE可能通過抑制mTOR信號通路,誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞自噬,但是MIF和mTOR通路之間的相關(guān)性還需要后續(xù)研究來驗(yàn)證。

此外, WANG D等[13]研究發(fā)現(xiàn), HCC組織中VEGF、MIF mRNA水平顯著高于配對癌旁組織,并且在轉(zhuǎn)移性HCC組織中表達(dá)水平更高。提示MIF可誘導(dǎo)VEGF的表達(dá)水平增加,進(jìn)而刺激腫瘤微血管的生成。梁輝[29]通過對45 例HCC患者癌組織及配對癌旁組織分析發(fā)現(xiàn),MIF與波形纖維蛋白(Vimentin)在HCC組織中高表達(dá),鈣黏附蛋白E(E-cadherin)的表達(dá)水平則低于癌旁組織,而MIF 和 Vimentin的高表達(dá)以及E-cadherin 的低表達(dá)與肝癌細(xì)胞的侵襲、新生血管生成、淋巴結(jié)和遠(yuǎn)處器官轉(zhuǎn)移等高度相關(guān),不利于HCC患者的預(yù)后,這可能與 MIF 蛋白對上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)的調(diào)控作用有關(guān)。YU H P等[30]分析了52例乙型肝炎、肝硬化相關(guān)的HCC患者組織中MIF、ERK1/2等蛋白的表達(dá)情況,發(fā)現(xiàn)MIF在HCC中的表達(dá)高于其在癌旁組織中的表達(dá),同時(shí),HCC組織中ERK1/2的表達(dá)也高于其在癌旁組織中的表達(dá),這提示MIF通過ERK1/2信號通路促進(jìn)肝細(xì)胞癌的發(fā)生發(fā)展。此外,魏敏等[31]分析了52 例HCC 患者癌組織及癌旁組織中MIF及JNK1的表達(dá)情況,發(fā)現(xiàn)MIF、JNK1在HCC患者組織中高表達(dá),這表明MIF可能是通過JNK1信號通路促進(jìn)HCC的發(fā)生。

另有研究[32]發(fā)現(xiàn)MIF基因的多態(tài)性和MIF的表達(dá)水平與許多疾病的易感性、進(jìn)展、預(yù)后和耐藥性密切相關(guān)。WIRTZ T H等[10]研究顯示,MIF啟動子區(qū)的2個(gè)多態(tài)性的基因型RS755622和RS5844572在肝硬化和肝癌的發(fā)生過程中對肝微環(huán)境和肝細(xì)胞功能均產(chǎn)生了不利影響。QIN L F等[33]通過采集202例HCC患者、242例慢性乙型肝炎患者、215例肝硬化患者和227名健康志愿者的外周血,檢測MIF蛋白表達(dá)水平,發(fā)現(xiàn)HCC患者外周血MIF表達(dá)明顯升高,且高表達(dá)與預(yù)后不良有關(guān),這可能是由于MIF RS755622的多態(tài)性會增加外周血MIF蛋白的表達(dá)。

2.2 MIF在HCC診斷中的臨床意義

HCC是一種由多種危險(xiǎn)因素引起的具有多種潛在致病機(jī)制的復(fù)雜疾病,這意味著很難用單一的生物標(biāo)志物來表征HCC, 因此就需要尋找多種生物標(biāo)志物為早期HCC的診斷提供更多幫助。研究[34]表明, MIF在各種炎性疾病和癌癥中的特異性表達(dá)使得MIF有望成為肝癌篩查和預(yù)后評估的診斷標(biāo)志物,例如,MIF濃度雖然與患者年齡或體質(zhì)量指數(shù)無關(guān),但與血清炎癥標(biāo)志物如白細(xì)胞、腫瘤壞死因子-α以及抗炎標(biāo)志物如白細(xì)胞介素-10的濃度呈強(qiáng)正相關(guān),基線MIF血清濃度與肝功能指標(biāo)無相關(guān)性,而與乳酸脫氫酶呈強(qiáng)相關(guān)性。此外, HCC患者血清中VEGF的表達(dá)與MIF的表達(dá)呈正相關(guān), VEGF和MIF可能是HCC侵襲性較強(qiáng)的標(biāo)志物,也可能是HCC患者的治療靶點(diǎn)[13], MIF和EMT標(biāo)記蛋白可作為預(yù)測HCC患者預(yù)后的重要生物標(biāo)志物[29]。

另外, WIRTZ T H等[35]通過測定292例肝硬化急性失代償期患者血清中MIF及其可溶性受體CD74 (sCD74)的循環(huán)濃度,首次發(fā)現(xiàn)MIF在失代償肝硬化患者血清中濃度較高,但sCD74的濃度較低,而高濃度的MIF和較低濃度的sCD74與患者短期無進(jìn)展生存期降低相關(guān),因此, MIF和sCD74有望成為肝硬化失代償期患者的預(yù)后標(biāo)志物。WIRTZ T H等[34]采用多重免疫分析法測定50例HCC患者 (39例HCC患者, 11例肝轉(zhuǎn)移患者)經(jīng)肝動脈化療栓塞術(shù)(TACE)術(shù)前和術(shù)后血清MIF濃度和51名健康對照者血清MIF濃度,發(fā)現(xiàn)肝內(nèi)惡性腫瘤患者的血清MIF濃度與健康對照組幾乎相同,這可能與研究樣本量小有關(guān)。胡迎超[36]分析了86例原發(fā)性HCC患者TACE治療前后血清AFP、MIF水平,發(fā)現(xiàn)相比于治療前低表達(dá)AFP、MIF的患者,高表達(dá)者出現(xiàn)預(yù)后不良的風(fēng)險(xiǎn)更高。因此,可在治療前檢測原發(fā)性HCC患者血清AFP、MIF的表達(dá)水平,以評估患者經(jīng)TACE術(shù)后的療效及預(yù)后情況。

KAMEL M M等[37]評價(jià)了維生素K缺失-Ⅱ誘導(dǎo)的凝血酶原(PIVKA-Ⅱ)和MIF作為HCC患者早期診斷和預(yù)后標(biāo)志物的價(jià)值,發(fā)現(xiàn)雖然MIF在HCC患者血漿中也高表達(dá),但與AFP、PIVKA-Ⅱ等生物標(biāo)志物相比,其特異性、敏感性和相關(guān)性較低。與此不同的是, ISMAIL M M等[38]研究表明, MIF對肝癌診斷的特異性幾乎與甲胎蛋白相同,且陽性預(yù)測值低于甲胎蛋白,這可能降低了診斷價(jià)值,但其具有較高的敏感性,仍然有望成為胃腸道惡性腫瘤篩查的一種有用的腫瘤標(biāo)志物,但在其他實(shí)體腫瘤和血液腫瘤中的應(yīng)用價(jià)值仍需進(jìn)一步探究。

2.3 MIF作為HCC治療的潛在靶點(diǎn)

國內(nèi)外研究[26]發(fā)現(xiàn),抑制MIF可能會成為乙型肝炎病毒感染相關(guān)性HCC治療的新靶點(diǎn)。HCC作為致死率最高的惡性腫瘤之一,其發(fā)病機(jī)制中的關(guān)鍵調(diào)控因子及其相互作用在HCC的發(fā)生發(fā)展中具有重要作用?；蛲蛔?表觀遺傳模式的異常改變,包括微小RNA(miRNA) 的失調(diào),都對肝細(xì)胞轉(zhuǎn)化和腫瘤微環(huán)境重塑產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響[39]。miRNA是一種短的非編碼RNAs, 可以通過促進(jìn)信使RNA降解或在目的基因的3′-非翻譯區(qū)(3′-UTR)處抑制翻譯從而調(diào)節(jié)靶基因的表達(dá)[22], 現(xiàn)已有文獻(xiàn)報(bào)道, miRNAs也與MIF促進(jìn)HCC的發(fā)生存在一定關(guān)系。ZHAO J L等[39]研究表明, miR-144/miR-451a是HCC中的一種腫瘤抑制因子,其通過旁分泌途徑靶向肝細(xì)胞生長因子和 MIF促進(jìn)巨噬細(xì)胞M1極化和抗腫瘤活性。

董輝等[40]采用雙熒光素酶報(bào)告基因系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)直接證實(shí)miR-451a和MIF的靶向關(guān)系,并通過分析臨床HCC組織和癌旁組織中 miR-451a 的表達(dá),發(fā)現(xiàn)miR-451a在HCC組織中低表達(dá),在體外HCC細(xì)胞中過表達(dá)的miR-451a可通過靶向MIF從而顯著抑制HCC細(xì)胞的增殖。WANG K J等[41]研究證實(shí)了MIF是miR-608的直接下游靶點(diǎn),且與肝癌中miR-608的表達(dá)呈負(fù)相關(guān),而miR-608可以誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞在G1期發(fā)生阻滯及直接靶向HCC中的MIF表達(dá),從而抑制HCC的細(xì)胞增殖而發(fā)揮其抗癌作用,因此該靶點(diǎn)可能會成為肝癌患者的預(yù)后標(biāo)志和治療潛在靶點(diǎn)。

3 總結(jié)與展望

綜上所述, MIF與HCC的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān),其主要通過與不同受體結(jié)合從而參與多種信號通路的傳導(dǎo)進(jìn)而介導(dǎo)HCC細(xì)胞增殖與轉(zhuǎn)移、新生血管形成、凋亡以及自噬等行為。此外,隨著MIF在腫瘤、炎癥以及自身免疫性疾病中的發(fā)病機(jī)制被深入研究, MIF已成為一個(gè)潛在的疾病治療靶點(diǎn),國內(nèi)外多項(xiàng)研究均證實(shí)MIF作為HCC潛在治療靶點(diǎn)以及肝癌篩查和預(yù)后評估指標(biāo)的潛力。但是,當(dāng)前針對MIF在肝癌中的靶向治療藥物仍缺乏,因此,就需要更多動物模型的體外實(shí)驗(yàn)甚至臨床前期試驗(yàn)來揭示MIF與各種受體及其下游信號通路的復(fù)雜關(guān)系以及MIF對HCC患者的作用,進(jìn)一步了解HCC中相關(guān)的MIF信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制,從而為靶向MIF治療 HCC提供一種新的選擇。