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肝癌发生的分子机制研究进展_邱正良

2006年12月第16卷 第12期

中国比较医学杂志

CHINESE J OURNA L OF COMPAR ATIVE MEDICINE December,2006Vol.16 No.12

综述与专论

肝癌发生的分子机制研究进展

邱正良,孙岩松,赵太云,胡娟峰,曾 林

(军事医学科学院实验动物中心,北京 100071)

=摘要> 原发性肝癌是我国最常见的恶性肿瘤之一,它的发生与乙肝病毒的感染密切相关。肝癌的发生是一个多因素协同作用的过程,这个过程中包括病毒感染、致癌物的作用、癌基因的激活和抑癌基因的失活、肝细胞的凋亡和增殖调节失控等多因素多环节。

=关键词> 肝肿瘤发生;分子机制

=中图分类号>R73517 =文献标识码>A =文章编号>1671-7856(2006)12-0776-3

Progresses in Research of Molecular Mechanisms for Hepatocarcinogenesis

QIU Zheng -liang,SUN Yan -song ,ZHAO Ta-i yun ,HU Juan -fang ,ZENG Lin

(Laboratory Ani mal Center of the Academy of M ilitary Medical Sciences,Beijing 100071,Chi na )

=Abstract > Pri mary hepatocellar carcinoma i s one of freq uent malignant tumors,which is related to Hepatitis B virus infection.Occurrence of liver carcinoma is a synergistic action by multiple factors which include virus infection,carcinogen,oncogene activation,ant-i oncogene inactivation,liver cell apop tosis,failure of proliferation regulation and so on.

=Key w ords > Liver carcinogenesis;Molecular mechanism

[基金项目]国家高技术研究发展(863)计划(No.2002BA711A02-5)。

[作者简介]邱正良(1971-)男,主要研究方向:实验动物临床医学E -mail:qz l6688@s http://www.wendangku.net/doc/8ab7e97c69eae009581becf2.html 。[通讯作者]曾林(1965-),男,博士,副研究员,E -mail:Zengli n1965@.com 。

肝癌的发生、发展是多因素、多阶段、多基因相互作用的结果,包括病毒感染、致癌物的作用、癌基因的激活和抑癌基因的失活、细胞的凋亡和增殖调节失控等。本文从分子水平对肝癌的发生机制作一综述。

1 肝炎病毒感染与肝细胞癌

乙型肝炎病毒感染是肝癌病因学的主要因素。近年来,人们发现了HBV 基因编码17kDa 的多功能蛋白,命名为x 蛋白,也称HbxAg,是病毒基因组转录所必需,能影响HCC 形成和发展的多个环节,与慢性HBV 感染者发展为肝癌密切相关。魏志坚等[1]

研究了47例肝癌患者,HB V 感染者43例,感染阳性率为91.5%,而其中HBsAg 阳性者28例,占感染阳性例数的65.1%,抗-HBc 阳性34例,占感染阳

性例数的79.1%。靳光娴等[2]

研究发现,肝癌患者乙型肝炎标志物阳性为95%,HBsAg 、抗-HBe 阳性组占55%,认为肝癌的发生与HB V 感染密切相关。

2 肝细胞增殖与肝癌发生

肝癌发生与肝细胞的增殖调节失控有关,肝细胞增殖活性的持续升高是导致肝脏损害并最终发生肝癌的重要危险因素之一。Park 等[3]

对肝癌发生不同时期肝细胞增殖和凋亡进行了研究,发现在肝癌形成的各个阶段,凋亡和增殖均有不同程度的增加,但其增加程度不同,细胞的增殖速度高于凋亡速度,

细胞数量净增加,增殖和凋亡的平衡打破最终导致肝癌的发生。在肝硬化和慢性肝炎等肝脏疾病中,肝脏损伤后伴有持续的肝细胞增殖,细胞增殖导致的DNA 突变得以保留,并迅速克隆性扩张,最后导致肝癌的发生。Paiva 等[4]

通过对肝癌患者肝组织细胞凋亡、增殖及肿瘤抑制基因p53的研究,发现肝癌的发生、发展,细胞分裂失控,细胞增殖活性的升高是主要的因素。大多数肝癌早期首先出现细胞分化良好的结节,此种结节与周围正常组织界限不明显,直至内部发生具有较高增殖活力的分化较差的

组织,即病理上描述的结节内结节现象。中度至高度分化不良组织逐步取代早期分化良好的组织,至直径2c m~3c m时,最初分化良好的组织被完全替代,呈现典型肝细胞肝癌的生物学特点。

3细胞凋亡与肝细胞癌

细胞凋亡(Apotopsis)又称细胞程序性死亡,是在细胞内和细胞外因子的严格控制下,经过多种途径的信号传递,导致体细胞产生一系列形态和生物化学方面的改变而引起的细胞死亡。HCC的发生具有多因素和多阶段的特点,其中凋亡机制失活是其重要的发病机制之一。

311参与肝癌凋亡信号传导系统

肝细胞凋亡信号传导途径与已发现的介导细胞凋亡的受体家族基本相同,属于肿瘤坏死因子( TNF)受体家族。启动凋亡的三种主要受体-配体依赖性机制是:1Fas介导的通路,Fas较广泛地分布于多种类型的细胞表面,其配体为Fas-L,主要由活化的T淋巴细胞表达。Fas介导的肝细胞凋亡是CTL发挥溶细胞活性的途径之一。oTGF-B1受体和Activin(苯丙酸诺龙)受体介导的通路,TGF-B1是一种广泛存在的生长抑制因子,Ac tivin是TGF-B1超家族成员。两者均可在体内、外诱导肝细胞凋亡。?TNF-A受体介导的通路,TNF-A是一种主要由单核-巨噬细胞分泌的具有多种生物学活性的多肽调节因子,TNF-A和受体TNF-R1结合后通过诱导肝细胞凋亡参与肝脏疾病的发病过程。

312参与调控肝细胞凋亡的基因

细胞凋亡的相关调控基因包括促进细胞凋亡的基因和抑制细胞凋亡的基因两大类[5]。凋亡促进基因包括野生型P53、IC E、TGFB、Fas、c-myc、Ced-3、Ced-4、Bax等,凋亡抑制基因包括bc-l2、Rb、ced-9、突变型P53等。野生型P53基因是一种抑癌基因,具有转录激活、诱导细胞凋亡和调节细胞周期等功能,可使DNA损伤的细胞发生凋亡。bc-l2基因是从滤过性淋巴细胞瘤中分离出来的,作为细胞凋亡的一个潜在抑制剂,调节细胞的死亡,使活下来的细胞有机会发生基因突变,致使c-myc原癌基因等激活,产生恶性细胞克隆[6],有资料表明,bc-l2是通过对抗氧化剂的作用而阻止细胞凋亡[7]。癌基因c-m yc 是调控细胞周期的主要基因,c-myc基因对细胞凋亡具有双向调节作用。

4癌基因和抑癌基因与肝细胞癌

目前已经发现与人类肝癌的发生有关的基因有:N-ras、c-fms、p53、c-myc、IGF-ò、IGF-òR、p16、p21、DCC、nm-23、c-erb-2、TGF-A、CSF-IR、raf等,癌基因和抑癌基因的突变是肝癌发生的分子基础,肝癌不仅仅是单基因表达,而是多个基因共同表达,癌症的发生是癌基因协同作用的结果,肝细胞的癌变是一个多基因参与多阶段的过程[8]。

411N-ras(转化基因)

N-ras是肝癌中最早发现的转化基因,其产物为分子量21KDa的内膜结合蛋白,具有酶结合活性, N-ras基因的点突变可降低P21-GTF的活性使其水解GTP的速率大大降底,ras蛋白维持活化状态不断激活靶分子,引起信号传导的持续流动,导致细胞不断增殖,终使细胞发生癌变。

412C-myc(增殖相关基因)

C-myc是核癌基因,当其与N-ras基因协同作用时,能导致细胞恶性转化。郑杰等[9]的实验发现,从早期异常增生小肝细胞和嗜碱性肝细胞增生灶,直到增生结节和肿瘤均有C-myc和N-ras的过度表达,且两者随着病变的进展呈现表达增加趋势,表明C-myc、N-ras的活化与大量肝细胞癌变有关,并直接参与诱导癌前病变的形成。

413IFG-2(生长因子基因)

IFG-2基因产物为机体生长发育的主要调节多肽,是一种强烈的致有丝分裂物,能促进细胞的增殖和分化,是肝癌细胞维持自身生长的自分泌生长因子之一,IGF-2与肝癌前期肝细胞异常增殖分化有关,可作为肝细胞异常状态的标志,它的过度表达,在肝癌癌前病变的形成及促进癌前病变向肝癌的发展过程中,起非常关键的作用[10]。

414p53(抑癌基因)以下4个方面的研究中不断深入

p53基因是迄今发现与人类肿瘤相关性最高的基因,p53基因突变也是人类肿瘤最常见的基因突变。它在p53基因特定突变的功能意义、p53基因与p33基因的协同作用、p53基因与mdm2的关系和p53蛋白的激活等方面得到了不断地深入研究。415MXR7(mitoxantrane-resistant7,米托蒽醌抗性基因)

MXR基因是通过差异杂交方法,从抗mitoxantrane的人胃癌细胞系构建的K cDNA表达文库中筛选出的c DNA克隆[11]。MXR7基因是至今发现的在肝癌中敏感性和特异性均较好的生物学标志物,其与肝癌发生发展的关系十分密切。

5肿瘤相关抗原与肝细胞癌

肿瘤抗原可分为肿瘤特异性抗原和肿瘤相关抗原,但目前的肿瘤抗原主要是肿瘤相关抗原。

511甲胎蛋白(A-fetoprotein,AFP)

AFP是哺乳动物胚胎期由肝及卵黄囊合成的胚胎性血清蛋白,成年主要来源于内胚层恶性肿瘤。Bei等[12]通过蛋白质印迹法及免疫沉淀法观察HCC 患者血清AFP抗体,发现其对自身的AFP不应答,但对变性及去糖基化的自身AFP抗原反应强烈,推测这些变性或去糖基化的AFP可能为天然AFP的隐匿性抗原决定部位,这些表位多肽完全可以避开机体对自身抗原的免疫耐受而激活特异性CTL,达到杀伤HCC的目的。

512乙肝病毒表面抗原(HBsAg)

HBsAg是乙型肝炎病毒包膜蛋白中的主要蛋白,血液HBsAg阳性者比HBsAg阴性者其肝癌发病率高100倍,在某种意上可称之为肝癌的0肿瘤相关抗原0。Ilan等[13]用重组HBsAg免疫过的小鼠骨髓细胞,输入到预先皮下种植过Hep3B肝癌细胞的BALB P c裸小鼠,可抑制表达HBsAg的人类HCC细胞的生长,即针对HBsAg的免疫可抑制裸鼠上的肝肿瘤的生长。

513黑色素瘤抗原(melanoma antigen,MAGE)在恶性黑色素瘤中发现黑色素瘤抗原-1基因以来[14],现知MAGE家族有12个基因成员,它们编码的蛋白在多种肿瘤中有较高程度的表达,其中MAGE-1基因是研究得最多的一种。此后国内外多位学者进行了类似研究,其阳性率30%~80%不等,并证实了MAGE-1在HCC的癌旁组织、肝硬变和非肝疾病的组织中均不表达[15]。

6生长因子与肝细胞癌

611肝细胞生长因子(hepatocyte growth factor, HGF)

肝细胞生长因子是目前已知最强烈的肝细胞增殖刺激因子,HGF可由肝外组织(主要是肺、肾)产生,在肝脏则由间质细胞分泌,肝实质细胞不产生HGF,因此HGF可通过内分泌和旁分泌两种方式对肝增殖进行调控[16]。

612表皮生长因子(epidemal growth factor,EGF) EGF是一种能刺激上皮细胞和其它类型细胞生长的多肽,与其细胞膜上的受体(E GFR)结合后,使胞体的酪氨酸部分磷酸化,进而激活酪氨酸激酶(TPK)的活性,使细胞内某些蛋白质磷酸化,促进细胞生长,EGF有明显促进肝细胞的DNA合成的作用[17]。

613血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)

VEGF是具有强大的刺激血管生成能力的一种生长因子,它通过旁分泌和自分泌的方式而发挥作用。检测HCC患者血清VE GF的含量,发现有高水平的表达,而VEGF的基因含量却没有明显改变。因此VE GF水平升高主要是mRNA VEGF的转录水平的升高[18]。正是由于HCC患者VE GF有高水平的表达,才使HCC有了浸润、扩散和转移的基础。614转化生长因子(transfoming growth factor, TGF)

TGF是指具有刺激细胞从贴壁依赖性生长转变为贴壁非依赖性生长的一类具有转化作用的生长因子。研究较为清楚的有TGF-A和TGF-B。它们的含量发生异常增多时就有可能发生肝癌。TGF-A是由50个氨基酸残基组成的相对分子质量为516kb的一条单链,可与EGF竟争结合到共同的细胞表面受体EGFR上,可促进癌细胞的生长,对许多正常细胞具有转化作用[19]。

615胰岛素样生长因子(insulin-like growth factor, IGF)

胰岛素样生长因子是一种多肽,在肝脏和其它不同组织产生,具有胰岛素样作用和促进生长的活性。它包括IGF-1和IGF-2两种,其中IGF-2与肝癌的关系更为密切。Yamada等[20]发现在伴有肝炎病毒感染和肝硬化的肝癌患者中,有63%的6-磷酸甘乳糖与I GF-2受体杂和性丢失,余下的杂和性有55%发生等位基因的突变,从而导致肝癌发生。

7小结

肝细胞癌是临床最常见的恶性肿瘤之一,全世界每年新发肝癌26万例,其中42.5%在中国,中国肝癌死亡率为20.4P10万。在高危人群中,早期监测和发现肝癌,可赢得手术治疗的时间,提高生存率。在肝细胞癌变过程中,某些癌变相关的基因表达异常,合成并分泌一些微量蛋白进入外周血,但大部分在正常肝细胞中难以检测到。临床上现有肝癌标志物众多,尚无单一标志能够诊断所有肝癌,这些标志物的进一步研究有助于肝癌早期诊断、治疗及复发或转移监测。

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1收稿日期22006-08-21

(上接第778页)

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1收稿日期22006-07-24