與肝癌有關(guān)的生物信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

與肝癌有關(guān)的生物信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

0生理生化過(guò)程生物信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)是指細(xì)胞通過(guò)感覺細(xì)胞外刺激后，通過(guò)細(xì)胞內(nèi)信號(hào)分子的序列傳遞，最終誘導(dǎo)各種細(xì)胞、細(xì)胞內(nèi)事件和各種生理生化反應(yīng)的過(guò)程。與肝癌有關(guān)的細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路有酪氨酸激酶信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路、Notch信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路、核轉(zhuǎn)錄因子kappaB(NF-κB)通路、Hedgehog(Hh)信號(hào)通路等,現(xiàn)將近年來(lái)的研究進(jìn)展作一綜述,并重點(diǎn)闡述酪氨酸蛋白激酶體系在肝癌發(fā)病、轉(zhuǎn)移、治療與耐藥中的作用。1酚羥基磷酸化磷酸酪氨酸激酶(proteintyrosinekinase,PTKs)具有催化ATP的γ磷酸基,轉(zhuǎn)移到許多重要蛋白質(zhì)的酪氨酸殘基上,使酚羥基磷酸化而活化。PTKs包括受體型PTKs(receptortyrosinekinase,RTKs)和非受體型PTKs兩大類。1.1mapk通路RTKs通常具有一個(gè)可以與特定配體相結(jié)合的細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域、一個(gè)跨膜區(qū)及一個(gè)可以選擇性地與底物結(jié)合并將其磷酸化的細(xì)胞內(nèi)激酶域。配體與受體酪氨酸激酶的細(xì)胞外結(jié)構(gòu)區(qū)域結(jié)合,引起其結(jié)構(gòu)改變從而產(chǎn)生酶催化活性。1.1.1Ras/Raf/MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路絲裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activatedproteinkinases,MAPK)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,又稱細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(Extracellular-signalregulatedkinase,ERK)級(jí)聯(lián)途徑,存在于所有生物體內(nèi)的大多數(shù)細(xì)胞內(nèi),是真核生物細(xì)胞重要的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,可將細(xì)胞表面信號(hào)刺激轉(zhuǎn)導(dǎo)至細(xì)胞及其核內(nèi),與細(xì)胞增殖、分化、凋亡等生理過(guò)程密切相關(guān);也是多種生長(zhǎng)因子(包括EGF、PDGF、胰島素樣生長(zhǎng)因子)、細(xì)胞因子、整合素等所共有的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,并且MAPK通路磷酸化級(jí)聯(lián)反應(yīng)還是多種應(yīng)激原的共同信號(hào)通路,MAPK通路信號(hào)的傳送是通過(guò)MAPKKK、MAPKK和MAPK連續(xù)的磷酸化作用實(shí)現(xiàn)的。目前在人類已鑒定了4條MAPK途徑:細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)蛋白激酶途徑(ERK)、c-Jun氨基末端激酶(JNK)/應(yīng)激活化蛋白激酶(SAPK)途徑、ERK5/大絲裂素活化蛋白激酶1(BMK1)途徑和p38MAPK轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。MAPK通路Ras癌基因是目前所知最保守的一類癌基因,包括K-ras、H-ras、N-ras、R-ras、TC21等,編碼產(chǎn)物為一類結(jié)構(gòu)相似,相對(duì)分子量為21000的小G蛋白。所有細(xì)胞都具有一條高度保守的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,即RTK→Ras→Raf→MEK→ERK,又稱Ras通路。越來(lái)越多的證據(jù)表明,MAPK通路的激活與人類肝癌發(fā)病機(jī)制、演進(jìn)及其生物學(xué)行為關(guān)系密切,與該通路相關(guān)的激酶可作為肝癌治療中潛在的有用靶點(diǎn)。其中ERK、JNK、p38MAPK三條通路與腫瘤細(xì)胞凋亡關(guān)系密切,且在HCC發(fā)生、發(fā)展的各個(gè)階段及治療中都具有重要的意義。肝癌組織中p38、ERK1/2蛋白均有不同程度的高表達(dá),且肝癌的分化程度越低,兩者的表達(dá)越高。p38主要是通過(guò)介導(dǎo)凋亡信號(hào)而在肝癌的發(fā)病中起重要作用的,p38MAPK通路參與了肝癌的侵襲與轉(zhuǎn)移,可能與p38引起肝癌細(xì)胞的VEGF分泌增加、促進(jìn)腫瘤血管生成有關(guān),抑制p38MAPK通路可以延緩肝癌進(jìn)展,因此p38MAPK有可能成為治療肝癌的新靶標(biāo)。而ERK1/2MAPK通路同樣與肝癌的侵襲轉(zhuǎn)移有關(guān),有報(bào)道HBX誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞HepG2的侵襲性正是通過(guò)ERKMAPK通路,該通路的抑制劑U0126可抑制c-met的表達(dá),而高表達(dá)的c-met可導(dǎo)致腫瘤的無(wú)限生長(zhǎng)和侵襲行為,且HepG2的相關(guān)耐藥蛋白及基因mdr1、MRP1、LRP亦有不同程度降低,抑制此通路可以逆轉(zhuǎn)肝癌耐藥,ERK1或ERK2可能是肝癌治療的潛在靶點(diǎn)。有些化合物可特異性抑制Ras-MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中的某些分子,如PD98059可特異性地抑制MAPK的磷酸化而阻斷細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),將PD98059作用于SMMC-7721細(xì)胞,發(fā)現(xiàn)細(xì)胞活力、DNA合成均受到明顯抑制,細(xì)胞惡性表型得到逆轉(zhuǎn),且MAPK活性和MAPK含量呈濃度依賴性抑制,但是繼續(xù)增加其濃度,細(xì)胞的惡性表型仍然存在,說(shuō)明SMMC-7721細(xì)胞的生長(zhǎng)除與Ras-MAPK途徑密切相關(guān)外,還可能存在其他的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。索拉非尼(sorafenib)是一種多靶點(diǎn)的生物靶向藥物,目前已被NCCN指南推薦為晚期肝細(xì)胞癌的一線標(biāo)準(zhǔn)用藥,其抗肝癌重要機(jī)制就是通過(guò)抑制Raf/MEK/ERK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中Raf-1、B-Raf的絲氨酸/蘇氨酸激酶活性來(lái)抑制肝癌細(xì)胞生長(zhǎng),同時(shí)通過(guò)抑制多種受體酪氨酸激酶,如VEGFR-1、VEGFR-2、VEGFR-3和血小板衍生生長(zhǎng)因子受體-β等,抑制血管生成,從而發(fā)揮抗腫瘤的作用。1.1.2PI3K/Akt、PI3K/Akt/mTOR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路PI3K/Akt通路廣泛存在于細(xì)胞中,是參與細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖、分化調(diào)節(jié)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。PI3K是該信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中的關(guān)鍵激酶,既具有絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶的活性,又具有磷脂酰肌醇激酶的活性?？杀籊蛋白偶聯(lián)受體、受體蛋白酪氨酸激酶激活,也可被Ras蛋白激活。Akt是PI3K的主要下游靶蛋白,對(duì)于血管的形成具有重要作用。研究表明,Akt可以在細(xì)胞核內(nèi)發(fā)生活化,進(jìn)而對(duì)其靶分子實(shí)施調(diào)控。Akt在肝癌組織中的表達(dá)明顯高于癌旁組織,且與臨床分級(jí)呈正相關(guān)。PIK3CA基因是位于3q26.3的癌基因,其編碼磷脂酰肌醇-3激酶(phosphatidylino-sitol3-kinases,PI3Ks)的p110催化亞單位,即PI3Kp110a。PIK3CA的突變約4/5發(fā)生在螺旋區(qū)(exon9)和激酶區(qū)(exon20)這兩個(gè)熱點(diǎn)區(qū)域,其突變不僅可以減少細(xì)胞凋亡,還可以促進(jìn)腫瘤的浸潤(rùn)、提高其下游激酶PI3Ks的活性。但PIK3CA在中國(guó)肝癌患者中低表達(dá)(1.11%),提示在此通路中有其他蛋白影響著肝癌的發(fā)展。PI3K/Akt通路同樣與肝癌的侵襲、轉(zhuǎn)移有關(guān),在肝細(xì)胞癌中,乙肝病毒X蛋白(HBX)可通過(guò)刺激PI3K/Akt通路活化,調(diào)節(jié)MMP-9的轉(zhuǎn)錄,從而增加細(xì)胞的侵襲力。雷海鳴等使用PI3K特異性抑制劑LY294002作用于高轉(zhuǎn)移性人肝癌細(xì)胞株HCCLM3,發(fā)現(xiàn)抑制PI3K的活性可抑制VEGF的產(chǎn)生,抑制腫瘤的血道轉(zhuǎn)移,降低腫瘤細(xì)胞的黏附能力,從而抑制肝癌細(xì)胞的生長(zhǎng)和侵襲轉(zhuǎn)移。該通路與肝癌細(xì)胞的耐藥機(jī)制亦密切相關(guān),通過(guò)對(duì)索拉非尼耐藥細(xì)胞株Huh7-R1和Huh7-R2的研究發(fā)現(xiàn),PI3K/Akt通路可調(diào)節(jié)肝癌細(xì)胞的獲得性耐藥,Akt抑制劑MK-2206可逆轉(zhuǎn)肝癌細(xì)胞對(duì)索拉非尼的耐藥。另有研究顯示,低氧誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞的上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)和藥物抵抗與PI3K/Akt通路有關(guān),并可被該通路抑制劑LY294002阻斷,這為低氧環(huán)境誘導(dǎo)的肝癌治療提供了新的治療靶點(diǎn)。哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mammaliantargetofrapamycin,mTOR)屬PI3K蛋白激酶類家族,是蛋白激酶B(ProteninkinaseB,PI3K/PKB)信號(hào)通路下游的一個(gè)效應(yīng)蛋白。PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路在進(jìn)化上高度保守,是最近成為研究熱點(diǎn)的細(xì)胞內(nèi)重要信號(hào)途徑,主要通過(guò)PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路磷酸化激活來(lái)調(diào)控細(xì)胞分裂、促進(jìn)轉(zhuǎn)錄、信號(hào)翻譯等,從而控制蛋白合成,調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)。肝癌中存在異?；罨膍TOR信號(hào)通路,mTOR在肝癌組織中的表達(dá)水平顯著高于癌旁肝組織和正常肝組織,已成為治療肝癌的靶點(diǎn)之一。在這條通路中的另一個(gè)關(guān)注熱點(diǎn)是PTEN,作為一種腫瘤抑制基因,PTEN對(duì)PI3K/Akt/mTOR的調(diào)控起著負(fù)調(diào)控作用,PTEN功能的喪失引起第二信使PIP3的大量聚集,過(guò)度激活下游通路,賦予細(xì)胞癌的特性。PTEN的缺失會(huì)導(dǎo)致Akt通路的激活,反之PTEN的表達(dá)能夠抑制Akt通路的活化,抑制腫瘤的生長(zhǎng)和增殖,促進(jìn)腫瘤的凋亡。在肝癌細(xì)胞和組織中,PTEN基因突變或缺失,Akt和pAkt表達(dá)增高,因此通過(guò)調(diào)節(jié)PTEN與Akt的平衡,可以起到治療肝癌的效果。雷帕霉素是mTOR通路的抑制劑,能夠抑制由于PI3K或Akt異常引起的癌基因的轉(zhuǎn)化、抑制腫瘤的轉(zhuǎn)移生長(zhǎng)和腫瘤血管生成。其衍生物RAD001(Afinito,依維莫司)已被批準(zhǔn)為晚期腎癌的二線治療藥物。臨床前研究表明,該藥對(duì)多種肝癌細(xì)胞株和移植瘤有抑制作用,能減慢腫瘤生長(zhǎng),提高生存率。多項(xiàng)Ⅱ期臨床研究初步顯示對(duì)肝癌有較好的療效,一項(xiàng)索拉非尼治療失敗后應(yīng)用依維莫司對(duì)照安慰劑治療晚期肝癌的全球多中心隨機(jī)對(duì)照Ⅲ期臨床研究正在進(jìn)行之中,結(jié)果值得關(guān)注。1.1.3EGFR家族介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路表皮生長(zhǎng)因子受體(epidermalgrowthfactorreceptor,EGFR)家族屬于I型跨膜酪氨酸激酶生長(zhǎng)因子受體,包括EGFR(Her-1/erbB-1)、erbB-2(Her-2)/neu、erbB-3(Her-3)、erbB-4(Her-4)四個(gè)成員,分別是原癌基因C-erbB-1~4的表達(dá)產(chǎn)物。該家族成員在多種腫瘤中過(guò)度表達(dá),EGFR在肝癌細(xì)胞中的陽(yáng)性表達(dá)高達(dá)68%,且腫瘤體積越大、腫瘤分化程度越低,其陽(yáng)性率越高,可能與腫瘤進(jìn)展及預(yù)后不良相關(guān)。EGFR的激活主要通過(guò)受體酪氨酸激酶磷酸化完成,活化的p-EGFR能通過(guò)ERK/MAPK下游信號(hào)通路傳遞信息,調(diào)控肝癌的發(fā)生發(fā)展。PI3K/AKT/mTOR信號(hào)通路亦是EGFR重要的下游信號(hào)通路之一,EGFR等多個(gè)受體家族都能夠激活此通路,從而促進(jìn)肝癌細(xì)胞的生長(zhǎng),阻斷此通路有可能抑制肝癌的進(jìn)展。EGFR還與肝癌的耐藥有關(guān),EGFR可上調(diào)三磷酸腺苷結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(ATP-bindingcassetteprotein:ABC-transportprotein,ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白)的表達(dá)而增加肝癌細(xì)胞的耐藥性,而靶向EGFR家族的小分子酪氨酸激酶抑制劑吉非替尼則可恢復(fù)肝癌細(xì)胞對(duì)化療藥物的敏感度。EGFR靶向藥物分為小分子的化合物(Iressa、Erlotinib等)和單克隆抗體(Cetuximab、ABX-EGF、EMD55900等)兩類,其中厄洛替尼(Erlotinib)是一種口服的選擇性EGFR-TKI小分子藥物,用于有EGFR突變的非小細(xì)胞肺癌患者有較好的療效。多項(xiàng)Ⅱ期臨床研究證實(shí)此藥單用或與其他藥物聯(lián)合運(yùn)用對(duì)肝癌有一定效果。一項(xiàng)比較厄洛替尼聯(lián)合索拉非尼與單用索拉非尼治療不可手術(shù)的晚期或轉(zhuǎn)移性肝細(xì)胞肝癌的Ⅲ期臨床研究已在全球完成入組,結(jié)果令人期待。1.2jak-stat的結(jié)構(gòu)及表達(dá)NRTKs不是跨膜受體,一般沒(méi)有細(xì)胞外結(jié)構(gòu),它們通常持續(xù)或暫時(shí)位于胞質(zhì),或在細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)與跨膜受體結(jié)合,所以又稱為胞質(zhì)型酪氨酸激酶。Janus蛋白酪氨酸激酶(Janusproteintyrosinekinase,JAK)/信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄活化蛋白(signaltransducerandactivatoroftranscription,STAT)是非受體酪氨酸蛋白激酶途徑的代表,廣泛參與細(xì)胞增殖、分化、凋亡以及免疫調(diào)節(jié)等過(guò)程,是眾多細(xì)胞因子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的重要途徑。促進(jìn)細(xì)胞增殖并調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄的Ras-MAPK途徑和調(diào)節(jié)效應(yīng)基因轉(zhuǎn)錄的JAK-STAT途徑在肝癌細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)鏈中起主要作用,其中MAPK級(jí)聯(lián)反應(yīng)是這兩條信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的最后共同通路。JAK有4個(gè)家族成員,即JAK1~3及Tyk2,STATs是JAKs的直接底物,其自身磷酸化后能將信號(hào)直接傳遞到核內(nèi),調(diào)節(jié)特定基因的表達(dá),其家族共有6個(gè)成員,即STAT1~6,其中最具生物學(xué)效應(yīng)的是STAT3。JAK能通過(guò)使c-jun激活區(qū)域的絲氨酸63和73位點(diǎn)雙磷酸化而提高其轉(zhuǎn)錄活性,在包括細(xì)胞增殖、分化和腫瘤轉(zhuǎn)化等過(guò)程中起著重要作用,該通路異常活化可導(dǎo)致細(xì)胞異常增殖和惡性轉(zhuǎn)化。張斌等檢測(cè)了196例肝細(xì)胞癌組織及20例正常肝臟組織標(biāo)本中JAK-1蛋白和STAT-3蛋白的表達(dá),結(jié)果表明JAK-1蛋白和STAT-3蛋白在正常肝臟組織中的陽(yáng)性表達(dá)率分別為5%和10%,而肝癌組織中兩者的表達(dá)率分別為65.3%和67.3%,且隨著肝癌發(fā)展或侵襲轉(zhuǎn)移,兩者的表達(dá)陽(yáng)性率進(jìn)一步增高,說(shuō)明它們與肝癌的病情進(jìn)展關(guān)系密切。JAK/STAT信號(hào)通路有可能是肝癌治療的潛在靶點(diǎn),阻斷此通路可以起到控制肝癌的作用,STAT3抑制劑Picetannol能通過(guò)抑制JAK-STAT3信號(hào)通路途徑抑制肝癌細(xì)胞Huh7的增殖和誘導(dǎo)HepG2細(xì)胞凋亡,且能阻斷JAK1激酶的活性和抑制STAT3的磷酸化和二聚化,增加化療藥物的敏感度。2顯色劑質(zhì)細(xì)胞機(jī)Notch信號(hào)通路(notchsignaling,以下簡(jiǎn)稱N-S)由一組在進(jìn)化上相對(duì)保守的細(xì)胞膜配體、受體及下游分子組成,是許多重要信號(hào)通路的交點(diǎn),許多腫瘤的發(fā)生均與此信號(hào)通路的異常有關(guān)。N-S在腫瘤發(fā)生發(fā)展中作用十分復(fù)雜,在不同組織細(xì)胞中作用不同,在同一組織細(xì)胞的不同發(fā)展階段作用也可能不同。有文獻(xiàn)報(bào)道,Notch在肝癌中作為抑癌基因抑制腫瘤的生長(zhǎng),其機(jī)制初步認(rèn)為是Notch1使JNK活化、p53高表達(dá)以及Bcl-2表達(dá)下調(diào),從而誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞凋亡,提示Notch基因通過(guò)作用于細(xì)胞內(nèi)的多條信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路而抑制肝癌細(xì)胞的增殖和促進(jìn)凋亡。但也有報(bào)道認(rèn)為Notch信號(hào)在肝癌中起著促進(jìn)的作用,肝癌組織中Notch1、Notch3、Jagged1以及Notch下游靶基因HES-1的表達(dá)高于相應(yīng)癌旁組織,提示這些分子可能有利于肝癌的發(fā)病和播散。還有研究表明,肝癌中N-S位于HBx的下游,活化后參與了HBx的致癌通路。目前關(guān)于N-S與肝癌的相關(guān)性還不十分清楚,Notch的作用可能與細(xì)胞的種類有關(guān),即同一種Notch受體在相同組織但不同類型細(xì)胞中的作用不同,對(duì)其進(jìn)行深入研究,將為肝癌的分子發(fā)生機(jī)制研究提供新的線索,為肝癌的治療提供新的靶點(diǎn)。3肝胰腺組織中nf-b的表達(dá)NF-κB是一種廣泛存在于細(xì)胞中的具有多向調(diào)節(jié)作用的蛋白質(zhì)分子,參與細(xì)胞激酶、生長(zhǎng)因子、細(xì)胞黏附因子及早期反應(yīng)的蛋白質(zhì)分子基因的轉(zhuǎn)錄。古巧燕等檢測(cè)41例肝癌組織中NF-κB的表達(dá),結(jié)果陽(yáng)性表達(dá)率73.17%,而正常肝組織中無(wú)NF-κB表達(dá),且與肝癌的臨床分期、病理分級(jí)、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、血中AFP水平有關(guān)。張克君等研究發(fā)現(xiàn),NF-κB表達(dá)水平與肝癌細(xì)胞的浸潤(rùn)轉(zhuǎn)移能力有關(guān),抑制NF-κB的活性,細(xì)胞浸潤(rùn)轉(zhuǎn)移能力就會(huì)下降。還有研究表明,HBV、HCV感染患者發(fā)展成為肝癌亦與此通路有關(guān)。沙利度胺是一種抗血管生成藥物,在大鼠模型中,沙利度胺可以通過(guò)降低此通路中NF-κB的表達(dá)而延遲肝癌發(fā)生。4hh信號(hào)通路Hh信號(hào)通路是一經(jīng)典的胚胎發(fā)育和分化信號(hào)系統(tǒng),近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)該信號(hào)的異常激活在多種腫瘤的發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮著重要作用,Hh信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑與肝癌的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。成熟的正常肝細(xì)胞中Hh信號(hào)通路處于抑制狀態(tài),而在肝癌細(xì)胞中,Hh信號(hào)通路活性增強(qiáng),通路中Shh、Ptch、Smo、Gli-1、Gli-2等相關(guān)基因蛋白的表達(dá)顯著上調(diào)。成薇婷等研究認(rèn)為,Hh信號(hào)通路可能通過(guò)Gli-2上調(diào)Snail的表達(dá),增強(qiáng)肝癌細(xì)胞增殖力和侵襲力,促進(jìn)肝癌的發(fā)生和發(fā)展。Eichenmüller等研究