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编号:10447842
HBx在HCC发病机制中的作用
http://www.100md.com 《中华现代临床医学杂志》 2004年第7A期
     【摘要】 乙型肝炎病毒X蛋白(HBx),在原发性肝癌(HCC)的发生发展过程中起关键作用。本文就其通过与P53、生长因子等之间的蛋白—蛋白相互作用,调节细胞生长增殖与凋亡等方面阐述HBx与HCC形成中的可能机制。

    关键词 HBx HCC TGF-beta P53

    【文献标识码】 A 【文章编号】 1726-7587(2004)07-0990-03

    原发性肝癌(HCC)是一种恶性程度极高的肿瘤,具有生长速度快、易转移和复发、广泛的耐药性等特征。慢性乙肝病毒(HBV)感染是HCC发生发展的一个主要的危险因素,HBV感染者发生HCC的危险性是无感染者的200多倍。虽然HBV介导恶性转化的发病机理仍未完全弄清楚,但越来越多的证据表明HBx在HBV相关HCC的发生过程中起十分关键的作用。HBx是由HBV的X开放阅读框架编码的具有反式激活作用的一种多功能蛋白质,它不与DNA直接结合,在侵染宿主细胞后,主要是通过与宿主细胞中的蛋白质发生相互作用,来发挥其功能。HBx在调节基因转录,蛋白质合成,细胞生长及凋亡中均表现出很大的活性。笔者根据几年来国内外对HBx与HCC关系的研究,就其在HCC发生发展过程中可能出现的生物学作用及作用机制作一综述。
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    1 HBx与细胞增殖和凋亡

    大量研究表明,HBx能促进细胞增殖,这对肿瘤的发生发展起着重要的作用,在HBV相关的HCC的发生过程中,HBx可能通过多种途径参与对细胞生长特性的调节。HBx能促进细胞有丝分裂,从而促进肝癌细胞增殖。Koie等[1]于1994年首先证明HBx基因具有丝裂原活性。他们将HBx基因导入小鼠成纤维细胞NIH3T3细胞中,然后用地塞米松诱导,结果发现细胞DNA合成增加,细胞周期进程加快。其后,Benn等人[2]发现,HBx基因可下调Chang氏肝细胞的G0/G1和G2/G1检测点(check point)状态,促进细胞增殖,并增强肝癌细胞的抗凋亡能力,这可能是肝癌细胞呈现较强恶性表型的机制之一。

    HBx还可能过多种细胞因子来调节肝细胞的生长与增殖,如PPARgamma,NF-kappaB途径等。已有报道,在各种癌(包括HCC)中,配体激活的PPARgamma能诱导细胞生长抑制和细胞凋亡。HBx通过与PPARgamma之间的蛋白之间相互作用,明显抑制了PPARgamma介导的反式激活,在HBV相关HCC细胞中抵消了PPARgamma配体引起的生长抑制[3],从而有利于肝癌细胞的增殖。Hu-suil(the human homology of suil)基因编码一种翻译起始因子,能抑制细胞生长。Lian等人[4]将Hu-Suil基因引入HepG2细胞中,它能抑制细胞在软琼脂中的生长,并能部分抑制裸鼠中肿瘤的形成。然而Hu-Suil可在非肿瘤肝细胞中表达,却不能在HCC病人的肝细胞中表达,可能是因为在HCC肝细胞中,HBx抑制了Hu-Suil的表达。因而消除了Hu-Suil对生长的负性调节,有助于HCC的发展。
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    Lian等人[5]还发现在HepG2细胞中,HBx对NF-kappaB的激活可能导致细胞内一种蛋白质的上调,这种上调蛋白能促进生长因子依赖的细胞生存,还能保护细胞免受抗Fas介导的细胞杀伤,有助于在HBV慢性感染中被感染的肝细胞持续存在,对以后发展为HCC有重要意义。

    普遍认为HBx能抑制细胞凋亡,有人认为它抑制p53介导的细胞凋亡,但也有人认为HBx抑制细胞凋亡的作用可能不依赖于p53。Lee等[6]认为,HBx可通过PI3K/Akt,Bad途径或使Caspase3失活而抑制细胞凋亡。Richardson等人发现SAPK/JNK路径是Fas介导凋亡的细胞中的生存信号[7],在表达或缺乏表达p53的细胞中,HBx均保护了细胞免受Fas介导的凋亡,并且HBx表达阳性的细胞中SAPK活性高度上调,说明HBx通过SAPK/JNK路径抑制Fas介导的凋亡,使细胞不能正常地转导凋亡信号,从而打破细胞正常的增殖与凋亡的平衡。
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    同时有人发现HBx也有促进凋亡的作用,这种作用可能是通过与v-FLIP相互作用和增强诱导细胞死亡途径来实现,HBx废除了C-FLIP抑制细胞凋亡的功能,传递着细胞对TNF-alpha诱导凋亡的高度敏感的信号,这为肝细胞的异常生长提供了一条新的机制[8]。另外,HBx的突变与否有可能影响到其对凋亡的促进作用。未突变的HBx能抑制细胞的生长,诱导P53依赖途径的凋亡的发生,还可促进G 1 细胞周期的阻滞。然而,HCC发展过程中出现的自然突变的HBx,却消除了HBx介导的细胞生长停滞和细胞凋亡[9]。Schuster等[10],认为HBx很有可能是特异的作用于凋亡抑制因子Bcl-2,ElB等敏感途径,从而导致细胞凋亡。有实验显示,在HBx基因上,反式激活功能结构域与细胞凋亡/生长停滞功能相关的结构域是重叠的。

    2 HBx与生长因子

    生长因子在肝脏的各种疾病中起到了不可忽视的作用。转化生长因子(TGF-β)与肝病的关系十分密切,在人HCC中存在TGF-beta血清浓度的升高,并伴随有对生长抑制的抵抗,又因为HBx在HCC肝细胞中的高频率检出,人们设想HBx与TGF-beta之间可能存在某种关联。近年来,对于HBx通过TGF-beta信号转导途径与HCC之间的联系已受到关注,但在这方面的研究仍鲜见报道。
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    最早,Yoo等[11]通过实验证实了HBx与TGF-beta之间确实存在着联系,他们在X转基因鼠中观察TGF-beta的表达情况,发现在转染的肝细胞中,HBx激活了TGF-beˉta基因的转录,诱导了TGF-beta的表达。TGF-beta基因上的顺式作用元件是转录因子Egr家族蛋白的结合位点,而HBx通过与Egr-1之间的蛋白-蛋白相互作用来参与对TGF-beta转录的调节。

    TGF-beta是一种细胞增殖抑制剂和有效的凋亡诱导剂,TGF-betaⅠ调节细胞增殖,它的表达与TGF-betaⅡ型受体(T beta RⅡ)有着紧密地联系。有研究发现,在HCC的发生过程中,出现了TGF-betal转录产物的增高以及T beta RⅡ转录的下降,这一现象可能与HBx的表达有关。Osˉhikawa等发现,在Mv1Lu细胞中,HBx阳性的细胞表面的T-beta RⅡ数量只有HBx阳性的细胞表面的T-beta RⅡ数量的一半[12]。HBx有可能改变TGF-beta1生长抑制信号途径中的多个环节,低水平的T beta RⅡ,及相对高水平的TGF-beta1,使TGF-beta1I不能发挥正常的生长抑制作用,促进了HCC的恶性生长。
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    HBx也可能阻碍TGF-beta诱导的凋亡,Shil等人认为HBx的这一作用可能是通过激活磷脂酰肌醇3-激酶(PI3-kinase)/Akt信号途径来实现的[13]。他们发现在PI3-kinase抑制剂存在的情况下,HBx抑制TGF-beta诱导凋亡的能力降低了。在有HBx表达的克隆中,PI3-kinase的P85亚单位的酪氨酸磷酸化水平升高了,但在缺乏反式激活能力的突变的HBx表达的克隆中,却没有发现PI3-kinase中P85亚单位及Akt的磷酸化,同时TGF-beta诱导的细胞凋亡也未被抑制,这说明在这一抗凋亡的机制中,HBx的反式激活功能是必需的条件。Shil等人[14]在对HBx如何刺激PI3-激酶的进一步研究中,发现HBx通过Src与PI3-激酶的连接,来激活PI3-激酶,从而激活生存信号途径,导致HCC。但他们认为HBx并没有改变TGF-beta受体(Tbeta RⅠ和Tbeta RⅡ)的表达。

    TGF-beta的另一重要细胞活性,就是增强基质蛋白如PAI-I的转录活性,HBx能增强它的这一功能,因此HBx的大量表达,使得细胞间基质的大量积累,成为肝硬化发病中分子机制的基础。在HepG2细胞中,HBx通过直接与Smad4作用来加强了TGF-beta诱导的转录激活,从而增强TGF-beta家族信号转录,作为HBV诱导肝硬化的潜在机制[15]
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    HCC是一高度血管化的肿瘤,在供养正常和缺氧的情况下,HBx均能增加缺氧诱导分子(HIF-lalpha)的转录活性和蛋白水平,增强HIF-lalpha的稳定性,刺激血管生成。MOON等,在HBx转基因鼠的肝组织的病变区域中,大量检测到HIF-lalpha和血管内皮生长因子(VEGF)跟周围正常组织相比,HBx的表达也要高得多。HBx直接与HIF-lal-pha上的Bhlh/pas结构域相互作用,从而降低HIF-lalpah与pVHL的结合,阻止了HIF-lalpha的降解[16],有利于HCC中血管的生成。陶小红等[17]自行构建了表达HBx的细胞,并选择胰岛素样生长因子Ⅰ受体(IGF IR)和血管内皮生长因子(VEGF)作为检测指标,排除缺氧因素,发现HBx可明显激活IGF IR和VEGF,参与了HCC的侵袭和转移。

    3 HBx与P53

    P53是一种抑癌基因,它参与调节基因的转录,DNA的合成与修复,以及细胞凋亡等过程。P53蛋白是一种转录因子,必须位于细胞核内才能发挥正常作用,核内低水平的P53可以支持G 1 阻滞,而高水平则诱导凋亡。HBx能够与P53在胞浆结合形成复合体,使P53的核定位改变为胞浆定位,导致P53蛋白胞浆滞留,从而抑制P53的转录活性和介导凋亡和活性。
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    在HCC中HBx蛋白与P53蛋白的表达强度具有较好 的一致性,而且随着HBx和P53蛋白表达的增强,细胞凋亡密度逐渐降低,进一步支持HBx蛋白可能通过抑制P53的功能阻止细胞凋亡和促进细胞增殖,导致细胞生长失控和表现更高的恶性表型[18]

    X蛋白与P53形成复合物能够有效的抑制P53介导的凋亡,有人认为可能是因为X蛋白使P53对Fas诱导凋亡的正调控失效,使应凋亡的细胞不凋亡,扰乱机体正常的清除受损细胞的监控机制,或通过扰乱P53与其他介导细胞凋亡的因子之间的相互作用而抑制P53介导的细胞凋亡。有研究认为P53与ERCC3结合可以诱导细胞凋亡HBx阻断P53与ERCC3的相互作用是HBx诱导HCC的可能途径之一。

    P53是一种肿瘤抑制蛋白,AFP是肝脏的肿瘤标志基因,AFP的分泌刺激了肝癌细胞的生长与增生,因此AFP再活化的机制可能是HBV促进HCC的发生、发展的一个因素。P53能抑制AFP基因的转录。HBx通过与P53之间的蛋白相互作用,破坏P53与其他可能的肝脏特异的转录共遏因子之间的相互作用,从而抵消了P53介导的对AFP表达的抑制。HBx对P53和其他蛋白质之间相互作用的修饰调节,很可能成为一种普遍机制,来解释HCC发展过程中,HBx对P53调节多基因能力的影响[19]
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    WANG等人认为,HCC中发生的HBx的突变,虽然降低了HBx作为反式激活因子的能力,但是仍然保留了它与P53结合,以及废除P53介导细胞凋亡的能力[20]。P53功能失活或结构变异均可能导致HCC的发生野生型P53蛋白具有诱导DNA损伤的细胞发生凋亡,除去有基因损伤的细胞,阻止其恶性转化,而该基因突变后则具有抗凋亡效用。但有人认为在原发性肝细胞癌中P53的变异与HBx的存在与否似乎无关,所以认为HBx对P53功能的调节可能在肝癌的发生中是支持肝细胞增生的早期事件,到肿瘤的后期才发生P53基因突变。HBx抑制P53基因的启动子,而E2F1则通过E2F1结合位点而激活P53基因启动子,体外试验中,在共转染P53和E2F1的细胞中发现HBx与E2F1彼此相互结合,E2F1能激活P53的启动子,克服HBx对P53的抑制作用,提示我们功能正常或增强的E2F1基因在控制HBx对HCC的影响中可能起到很重要的作用[21]

    HBx与P53的相互作用可以从不同的方面影响肝细胞的生长特性,破坏二者的结合及相互作用,对于抗癌、抑癌不失为一种不容忽视的有效措施。
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    4 其他

    HBx能增加肝脏对致癌物质,如二乙基亚硝胺(DEN)的敏感性。Charles等人[22]实验证明,HBx在细胞内的表达导致了DEN介导的肝脏损伤的显著增加。ZHU等人[23]认为单独的HBx表达并不是HCC发生的充分条件,但很可能作为恶性转化的一个促进因子,增加对致癌物质的敏感性。

    X蛋白的表达既受自身的调控,同时也受HBV侵染宿主细胞时所引发的炎症反应和肿瘤生成过程中各种不同的信号转导通路的调节。

    综上所述,虽然HBx的众多功能的机制尚不明确,但其生物学功能与HBV相关HCC之间的关系毋庸置疑。尽管对各种说法仍存在争论,但在HBx在HBV相关HCC中所发挥的作用,提示我们可望从HBx角度获得预防和治疗HCC的切入点。同时也提示在对这种与病毒相关的癌症的研究中重视病毒蛋白的作用,为我们防治肿瘤提供了新的突破口。
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    作者单位:410008湖南长沙中南大学湘雅医院感染科

    (收稿日期:2004-03-17) (编辑 李阳), http://www.100md.com