肝细胞癌（HCC）是全球排名第二的致死性肿瘤。随着肥胖和糖尿病的流行，非酒精性脂肪性肝炎/非酒精性脂肪性肝病（NASH/NAFLD）已经逐渐发展成为西方发达国家HCC的主要病因之一［1］。NAFLD的疾病谱包括单纯性脂肪肝、NASH、肝纤维化、肝硬化和HCC。尽管在我国病毒性肝炎仍为当前HCC的首要病因，随着NAFLD患病率逐年增高，NAFLD相关HCC（NAFLD-HCC）的发病率也在悄然上升。相对于病毒性肝炎相关HCC，NAFLD-HCC病程更隐匿，其肿瘤往往更大，预后更差［2］。目前，临床上尚缺乏治疗NASH的特效药物，也无有效手段预防NAFLD-HCC的发生。因此，加强对NAFLD-HCC发病机制研究，寻找有效的预防及治疗NAFLD-HCC的药物和手段具有非常重要的现实意义。 1 临床特征 NAFLD是代谢综合征在肝脏的表现。目前，NAFLD在世界范围内的患病率为25%~30%，约4%~22%的HCC病例归因于NAFLD［3］。NAFLD已成为隐源性肝硬化和原因不明HCC的常见病因。一项大规模的回顾性队列研究［4］结果表明，采用超声诊断NAFLD患者发展为HCC的年发病率为0.043%。Bengtsson等［5］对2004年－2017年在瑞典卡罗琳斯卡大学医院就诊的1562例HCC患者分析发现，37%的NAFLD-HCC患者无肝硬化，且90%的非肝硬化NAFLD-HCC患者在就诊时年龄≥65岁，研究证实非肝硬化HCC在NAFLD中比在其他引起HCC的病因中更常见，尽管在诊断时年龄较大，肿瘤较大，但非肝硬化NAFLD-HCC与其他肝癌患者的生存率相似。Leung等［2］发现非肝硬化NAFLD-HCC的肿瘤体积比有纤维化基础的肿瘤更大，预后更差。由此可见，NAFLD-HCC疾病进展隐匿，更易被忽视，往往会错过治疗的最佳时机，深入发掘NAFLD-HCC的分子机制，制订合理有效的防治策略具有重要的临床意义。 2 NAFLD-HCC的分子机制 关于NASH的发病机制，目前比较公认的“二次打击”学说，认为第一次打击主要是脂肪摄入增加、肝脏合成增加、脂肪酸β氧化障碍以及极低密度脂蛋白分泌减少引起脂质蓄积，第二次打击是氧化应激进一步导致肝脏发生炎症、坏死和纤维化。但多重打击学说认为，肝脏炎症是NASH向纤维化进展的首要原因，而不是脂肪变性。NASH是多种因素同时作用的结果，包括遗传变异、脂代谢异常、氧化应激、内质网应激、线粒体功能障碍、免疫应答改变和肠道微生物群失衡等。虽然肥胖及NASH/NAFLD促进肝癌发生的机制目前尚不完全清楚，但多种肿瘤微环境因素，如促炎细胞因子升高、免疫细胞反应、脂肪代谢失调、肠道微生物群改变等，均可引起或协同促进肝癌的发生发展。 2.1 炎症因子及信号通路 90%以上的HCC发生在肝脏炎症的背景下，慢性炎症诱发免疫细胞分泌多种细胞因子，包括TNFα、IL-6、瘦素、脂联素、趋化因子等。TNFα会进一步激活NF-кB和c-Jun氨基末端激酶等信号分子，造成DNA损伤，增加基因突变率。IL-6可以激活致癌转录因子——信号传导与转录激活因子（STAT3），从而增加细胞增殖，促进细胞存活、血管生成、侵袭、迁移和肿瘤的生长。趋化素样因子1可以通过IL-6/STAT3信号通路诱发在原发性肝癌中的炎癌转化［6］。在单纯性脂肪肝和NASH患者血清中瘦素的水平往往较高，瘦素与HCC细胞中相应受体结合可激活JAK2/STAT、丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）和磷脂酰肌醇-3激酶信号通路，同时可以上调端粒酶逆转录酶，导致肿瘤细胞的永生化［7］。脂联素可抑制瘦素诱导的肝癌细胞增殖和侵袭。脂联素是一种抗炎细胞因子，由脂肪组织细胞分泌。许多实验数据显示脂联素可以激活AMP依赖蛋白激酶（AMPK），抑制哺乳动物雷帕霉素靶蛋白复合物和其他促癌信号分子，也可以通过激活AMPK增加胰岛素的敏感性，减轻炎症［8］。瘦素和脂联素在炎症导致的纤维化生成和血管生成中是相互拮抗的作用。 NAFLD-HCC的发生发展与炎症及肿瘤相关信号通路的突变有关。动物实验研究［9］发现，C57BL/6J小鼠长期暴露于高脂饮食可导致NASH和自发性HCC的高发生率，对HCC小鼠肿瘤组织和非肿瘤组织的mRNA表达谱分析发现，主要参与的两个信号通路分别以Myc和NF-кB为中心。对二乙基亚硝酸（DEN）合并高脂诱导的ob/ob肥胖小鼠和DEN合并普通饮食诱导的野生型小鼠的肿瘤组织和瘤旁组织进行全外显子组测序及KEGG富集分析发现，肥胖小鼠中有8个重要的通路存在明显的失调，分别为Calcium信号通路、间隙连接通路、黏着斑通路、细胞因子间的相互作用、促性腺激素释放激素信号通路、趋化因子信号通路、MAPK信号通路和肿瘤信号通路。在瘦小鼠中仅有MAPK信号通路和肿瘤信号通路两个通路改变［10］。对链脲佐菌素合并高脂高胆固醇饮食诱导的NASH-HCC小鼠肿瘤组织与非肿瘤组织转录组分析发现，主要涉及磷脂酰肌醇-3激酶/蛋白激酶B信号通路、MAPK信号通路、Calcium信号通路、血管内皮生长因子信号通路等［11］。 2.2 参与NAFLD-HCC的免疫细胞 NAFLD患者存在衰老现象，衰老细胞能分泌大量的炎症因子、趋化因子等衰老相关分泌表型 （SASP），SASP可改变组织局部微环境，从而促进炎和组织修复、血管生成、细胞增殖，参与肿瘤的发生发展。前列腺素E2及趋化因子CCL2可以影响自身抗肿瘤免疫功能而发挥促癌作用。SASP会影响周围实质细胞、基质细胞以及免疫细胞构成肿瘤微环境，从而促进肝癌的发生［12］。 骨髓来源的抑制细胞（MDSC）具有免疫抑制活性，可使癌症逃避免疫监测。MDSC可减少T淋巴细胞浸润肿瘤，从而大大降低免疫检查点治疗的临床疗效［13］。在肝癌患者肿瘤组织和血液中均发现MDSC升高，HCC中的MDSC能够抑制T淋巴细胞和NK细胞，激活调节性T淋巴细胞。一项研究［14］发现，肿瘤患者肝X受体激动剂GW3965耐药与MDSC的升高有关，升高的MDSC主要是粒细胞和单核细胞。MDSC还能产生高水平的基质金属蛋白酶9，从细胞外基质释放血管生成因子、血管内皮生长因子，促进血管的生长。 中性粒细胞是人体内最主要的固有免疫细胞之一，在炎症性应答过程中发挥重要作用。外周血中性粒细胞与淋巴细胞比值增高作为机体慢性炎症状态的标志，是HCC在内多种恶性肿瘤预后不良的预测因子［15］，且在多种肿瘤瘤体中发现中性粒细胞募集和浸润。可见中性粒细胞浸润这一慢性炎症状态是恶性肿瘤发生的重要因素。来自Hepatology的研究［16］发现，通过DNAase干预和PAD4-/-小鼠两种方法抑制中性粒细胞细胞外陷阱（NET）形成，并不会改善脂肪变，但是对炎症有减轻作用，最终降低NASH-HCC的发生，而游离脂肪酸可以促进NET的形成。通过绿色荧光蛋白标记骨髓细胞发现NASH-HCC小鼠在12周前表现出中性粒细胞浸润、NET形成，而在12周后主要为巨噬细胞浸润。Bijnen等［17］研究发现，肥胖小鼠的脂肪组织巨噬细胞可以募集中性粒细胞，从而诱导肝巨噬细胞积累，促进NASH的发展。中性粒细胞释放的弹性蛋白酶和脂质运载蛋白-2通过神经酰胺和CXC趋化因子受体2，介导中性粒细胞在肝内浸润同时激活Kupffer细胞，推动NASH进展［18-19］。 肝脏内的巨噬细胞在长期慢性炎症浸润刺激下可以促进HCC的发生和发展。Kupffer细胞是定居在肝内的固定巨噬细胞。定位于肝窦隙内，肝脏受到损伤时可激活Kupffer细胞，免疫激活后，其表面Toll样受体与免疫原膜表面配体结合，释放NO、花生四烯酸、水解酶等协助破坏抗原，同时释放各种细胞因子，如IL-1、IL-6、TNFα等，Kupffer细胞介导的慢性炎症反应在肝损伤修复及再生等方面有着非常重要的作用，与原发性肝癌的发生、发展关系密切。 2.3 脂质代谢失调 脂代谢失调是肿瘤发生发展的一个新标志。传统上认为瓦博格效应（Warburg effect）是肿瘤细胞代谢的主要特征，糖酵解产能是癌细胞能量的主要来源。然而近年来研究发现，肿瘤细胞之所以生长迅速且能快速适应各种逆境，与其代谢重编程密切相关。肿瘤微环境的改变如缺氧、谷氨酰胺和乳酸的含量等均会影响肿瘤细胞的代谢。脂肪酸合成酶（FASN）是一个代谢性癌基因，在多种肿瘤组织中被发现表达升高，FASN抑制剂对肿瘤的治疗有积极作用［20］。Beloribi-Djefaflia等［21］对HCC进行了全基因组表达谱和代谢谱分析，发现硬脂酰辅酶A去饱和酶1（SCD1）参与的脂质合成通路与HCC患者的进展和临床结局显著相关。胆固醇调节元件结合蛋白-1c参与调控FASN、SCD1、乙酰辅酶A羧化酶（ACC）的表达，也与肿瘤的生长密切相关。 在HCC患者中，侵袭性强的肿瘤组织中可以检测到脂质生成的异常激活。许多脂肪相关肿瘤在抗血管生成治疗方案中表现出很强的耐药属性。抗血管生成会引起缺氧致使肿瘤细胞代谢重编程，激活AMPK-ACC-肉碱酰基转移酶1（CPT1）信号通路，促进脂肪酸代谢供能［22］。ω-3多不饱和脂肪酸可以通过下调血管内皮生长因子和前列腺素E2的表达减轻血管新生从而抑制肝癌细胞的侵袭和转移［23］。因此，在脂肪性相关肿瘤中，同时靶向血管生成和脂质代谢治疗脂肪性相关肿瘤是一种理想有效的治疗模式。 胆固醇也参与了NAFLD-HCC的发生和发展。在饮食诱导的NASH及NAFLD-HCC动物模型中发现，单纯高脂饮食仅引起单纯的肝细胞脂肪变，而高脂高胆固醇喂养的小鼠发展为NASH。添加胆固醇会促进炎症因子MCP-1、IL-1β和TNFα的表达。胆固醇会引起Ras、蛋白激酶B、Src、钙信号的改变及代谢失调从而促进肿瘤的发生发展。此外，胆固醇可以调节不同受体的功能，参与囊泡的转运。同时胆固醇是类固醇激素的前体，对乳腺癌和前列腺癌具有公认的促进作用。 游离脂肪酸及其代谢产物通过诱导脂质过积累而成为脂毒性的重要介质，脂质过积累导致脂毒性肝细胞损伤和NAFLD的进展。研究发现游离脂肪酸可以上调肝脏MPST的表达，进而抑制胱硫醚-γ-裂解酶/H2S通路，导致NAFLD发生。HCC患者血清的代谢组学分析发现C24∶1(cis-15)神经酸和C24∶0二十四烷酸含量极低，几乎检测不到。C23∶0二十三烷酸在前列腺癌患者肿瘤与瘤旁组织的代谢组学分析中发现，在肿瘤组织中的含量明显高于非肿瘤组织。Lu等［24］采用超高效液相色谱-质谱联用技术，对80例肝癌组织及癌旁非癌组织进行酰基肉碱代谢谱分析，发现在HCC组织中饱和长链酰基肉碱增加，短链和中链肉碱减少。CPT2在HCC组织中表达下降。体外实验发现，CPT2的下调显著增强了肝癌细胞的致瘤活性和转移潜能。在DEN诱导的NASH-HCC小鼠肿瘤组织中CPT2的表达也显著下调。进一步研究发现，CPT2基因功能异常可造成代谢物酰基肉碱堆积，促进HCC发生。在动物实验［25］中，将肉碱加入高脂饮食饲料中诱导NASH-HCC模型，发现肉碱可以加重NASH-HCC。提示CPT2缺陷引起的脂肪酸代谢障碍可以促进NASH-HCC的发生，CPT2可以作为NASH-HCC监测和治疗的一个靶点。 2.4 肠道微生物 NAFLD患者肠道菌群结构和炎症有关，表现为拟杆菌和瘤胃球菌科增多，双歧杆菌属减少［26］。NAFLD患者肠道细菌的过度生长可促进胰岛素抵抗和胆碱缺乏等的出现，并且与脂肪肝严重程度相关。肥胖能引起肠道微生物构成和数量改变，增加肠道通透性和血浆内毒素水平，促使脂多糖从肠道转运至门静脉系统，依次激活Toll样受体和NF-кB，促进炎症及肿瘤的发生。给予抗生素和肠道灭菌可降低肥胖小鼠中的HCC患病率，提示菌群失调在HCC的发病机制中起着重要作用。 随着代谢组学广泛应用和发展，许多小分子代谢产物如胆汁酸、短链脂肪酸等均被发现与NAFLD-HCC的发生相关。肠道细菌代谢产物脱氧胆酸可以促进DNA损伤，是 SASP 的触发因子。Yoshimoto等［27］发现抑制脱氧胆酸生成可以抑制肥胖小鼠体内的肝癌生长。肠道菌群的代谢产物也可通过调节宿主免疫诱导NAFLD和NAFLD-HCC的炎症反应。肥胖诱导的小鼠肠道革兰阳性菌成分脂磷壁酸移位到肝，可与脱氧胆酸协同作用，促进前列腺素E2通过EP4受体抑制CD8+T淋巴细胞抗肿瘤免疫，促进HCC的发生［28］。从健康人群供体中分离的11个菌株联合体可以通过诱导IFNγ促进CD8+T淋巴细胞产生进而促进机体的抗肿瘤效应［29］。 多组学技术及生信分析在临床和基础研究上的联用，使NAFLD-HCC的机制研究也更加深入和精准。其中炎癌转化、脂质代谢重编程、肠道微生物及其代谢产物以及它们在免疫细胞中的相互作用均是NAFLD-HCC目前研究的热点。针对NAFLD及其相关HCC发病率逐年升高的趋势，剖析炎癌转化、代谢改变及肝肠轴在肿瘤发生中的内在机理，确定HCC的功能分子靶点，将有助于NAFLD-HCC的精准预防及开发新的治疗策略，以减轻未来的疾病负担。 参考文献: ［1］ANSTEE QM, REEVES HL, KOTSILITI E, et al. From NASH to HCC: Current concepts and future challenges［J］. Nat Rev Gastroenterol Hepatol, 2019, 16(7): 411-428. ［2］LEUNG C, YEOH SW, PATRICK D, et al. Characteristics of hepatocellular carcinoma in cirrhotic and non-cirrhotic non-alcoholic fatty liver disease［J］. World J Gastroenterol, 2015, 21(4): 1189-1196. ［3］YOUNOSSI ZM, KOENIG AB, ABDELATIF D, et al. Global epidemiology of nonalcoholic fatty liver disease-Meta-analytic assessment of prevalence, incidence, and outcomes［J］. Hepatology, 2016, 64(1): 73-84. ［4］KAWAMURA Y, ARASE Y, IKEDA K, et al. Large-scale long-term follow-up study of Japanese patients with non-alcoholic fatty liver disease for the onset of hepatocellular carcinoma［J］. Am J Gastroenterol, 2012, 107(2): 253-261. ［5］BENGTSSON B, STL P, WAHLIN S, et al. Characteristics and outcome of hepatocellular carcinoma in patients with NAFLD without cirrhosis［J］. Liver Int, 2019, 39(6): 1098-1108. ［6］LIU Y, LIU L, ZHOU Y, et al. CKLF1 enhances inflammation-mediated carcinogenesis and prevents doxorubicin-induced apoptosis via IL6/STAT3 signaling in HCC［J］. Clin Cancer Res, 2019, 25(13): 4141-4154. ［7］SHARMA D, WANG J, FU PP, et al. Adiponectin antagonizes the oncogenic actions of leptin in hepatocellular carcinogenesis［J］. Hepatology, 2010, 52(5): 1713-1722. ［8］DALAMAGA M, DIAKOPOULOS KN, MANTZOROS CS. The role of adiponectin in cancer: A review of current evidence［J］. Endocr Rev, 2012, 33(4): 547-594. ［9］HILL-BASKIN AE, MARKIEWSKI MM, BUCHNER DA, et al. Diet-induced hepatocellular carcinoma in genetically predisposed mice［J］. Hum Mol Genet, 2009, 18(16): 2975-2988. ［10］SHEN J, TSOI H, LIANG Q, et al. Oncogenic mutations and dysregulated pathways in obesity-associated hepatocellular carcinoma［J］. Oncogene, 2016, 35(49): 6271-6280. ［11］LUO Y, TIAN G, ZHUANG Z, et al. Berberine prevents non-alcoholic steatohepatitis-derived hepatocellular carcinoma by inhibiting inflammation and angiogenesis in mice［J］. Am J Transl Res, 2019, 11(5): 2668-2682. ［12］GRETEN TF, EGGERT T. Cellular senescence associated immune responses in liver cancer［J］. Hepat Oncol, 2017, 4(4): 123-127. ［13］HIGHFILL SL, CUI Y, GILES AJ, et al. Disruption of CXCR2-mediated MDSC tumor trafficking enhances anti-PD1 efficacy［J］. Sci Transl Med, 2014, 6(237): 237ra67. ［14］TAVAZOIE MF, POLLACK I, TANQUECO R, et al. LXR/ApoE activation restricts innate immune suppression in cancer［J］. Cell, 2018, 172(4): 825-840.e18. ［15］ZHENG J, CAI J, LI H, et al. Neutrophil to lymphocyte ratio and platelet to lymphocyte ratio as prognostic predictors for hepatocellular carcinoma patients with various treatments: A Meta-analysis and systematic review［J］. Cell Physiol Biochem, 2017, 44(3): 967-981. ［16］van der WINDT DJ, SUD V, ZHANG H, et al. Neutrophil extracellular traps promote inflammation and development of hepatocellular carcinoma in nonalcoholic steatohepatitis［J］. Hepatology, 2018, 68(4): 1347-1360. ［17］BIJNEN M, JOSEFS T, CUIJPERS I, et al. Adipose tissue macrophages induce hepatic neutrophil recruitment and macrophage accumulation in mice［J］. Gut, 2018, 67(7): 1317-1327. ［18］YE D, YANG K, ZANG S, et al. Lipocalin-2 mediates non-alcoholic steatohepatitis by promoting neutrophil-macrophage crosstalk via the induction of CXCR2［J］. J Hepatol, 2016, 65(5): 988-997. ［19］CHEN J, LIANG B, BIAN D, et al. Knockout of neutrophil elastase protects against western diet induced nonalcoholic steatohepatitis in mice by regulating hepatic ceramides metabolism［J］. Biochem Biophys Res Commun, 2019, 518(4): 691-697. ［20］PUIG T, TURRADO C, BENHAMU＇ B, et al. Novel inhibitors of fatty acid synthase with anticancer activity［J］. Clin Cancer Res, 2009, 15(24): 7608-7615. ［21］BELORIBI-DJEFAFLIA S, VASSEUR S, GUILLAUMOND F. Lipid metabolic reprogramming in cancer cells［J］. Oncogenesis, 2016, 5: e189. ［22］IWAMOTO H, ABE M, YANG Y, et al. Cancer lipid metabolism confers antiangiogenic drug resistance［J］. Cell Metab, 2018, 28(1): 104-117.e5. ［23］JHO D, BABCOCK TA, HELTON WS, et al. Omega-3 fatty acids: Implications for the treatment of tumor-associated inflammation［J］. Am Surg, 2003, 69(1): 32-36. ［24］LU X, ZHANG X, ZHANG Y, et al. Metabolic profiling analysis upon acylcarnitines in tissues of hepatocellular carcinoma revealed the inhibited carnitine shuttle system caused by the downregulated carnitine palmitoyltransferase 2［J］. Mol Carcinog, 2019, 58(5): 749-759. ［25］FUJIWARA N, NAKAGAWA H, ENOOKU K, et al. CPT2 downregulation adapts HCC to lipid-rich environment and promotes carcinogenesis via acylcarnitine accumulation in obesity［J］. Gut, 2018, 67(8): 1493-1504. ［26］PONZIANI FR, BHOORI S, CASTELLI C, et al. Hepatocellular carcinoma is associated with gut microbiota profile and inflammation in nonalcoholic fatty liver disease［J］. Hepatology, 2019, 69(1): 107-120. ［27］YOSHIMOTO S, LOO TM, ATARASHI K, et al. Obesity-induced gut microbial metabolite promotes liver cancer through senescence secretome［J］. Nature, 2013, 499(7456): 97-101. ［28］LOO TM, KAMACHI F, WATANABE Y, et al. Gut microbiota promotes obesity-associated liver cancer through PGE2-mediated suppression of antitumor immunity［J］. Cancer Discov, 2017, 7(5): 522-538. ［29］TANOUE T, MORITA S, PLICHTA DR, et al. A defined commensal consortium elicits CD8 T cells and anti-cancer immunity［J］. Nature, 2019, 565(7741): 600-605.
联系客服
