转化生长因子β在肝癌中的作用研究进展

胡笑蓉 蔡挺 郭莳雨 林静 黄丹丹 付丽云 舒明 张顺

肝细胞肝癌（以下简称肝癌）是一种恶性程度较高的肿瘤。我国是肝癌高发区，国人肝癌发病率位于肿瘤发病率的第2位，病死人数占全球肝癌病死人数的一半以上。肝癌患者的5年生存率约为54.1%～61.5%，控制肝癌的复发转移是提高患者生存率的关键，也是目前临床研究的瓶颈。我国多数肝癌患者有HBV感染史，一般患者前期都有肝纤维化及肝硬化的病史。转化生长因子β（TGF-β）是激活肝星状细胞（HSC）、促使 HSC 表达细胞外基质（ECM）并使ECM沉积增多的关键因子。在肝脏组织中，肝癌细胞生长在包被ECM及TGF-β、结缔组织生长因子（CTGF）的微环境中，其中TGF-β在肝癌早期对肝癌细胞起抑制作用，在肝癌发展中后期则促进肝癌细胞增殖、侵袭和转移，对肝癌起双向调节作用；另外TGF-β在诱导机体免疫抑制、肝癌干细胞样细胞扩增等方面也发挥重要作用，是目前肝癌研究中的热点。本文就TGF-β在肝癌中的作用研究进展作一综述。

1 TGF-β信号通路

目前发现，在哺乳动物中TGF-β共有3种：TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3，在肝脏组织中含量最高的是TGF-β1，本文中论述的 TGF-β 主要是指 TGF-β1。TGF-β是一个多功能蛋白，在调节肿瘤细胞增殖、分化、凋亡能力以及ECM形成，血管生成，肿瘤微环境免疫抑制等方面起重要作用，与TGF-β相关的信号通路研究越来越引发关注[1]。

TGF-β/Smad信号通路是TGF-β促进肝癌侵袭转移的经典信号通路。TGF-β可刺激TGF-β受体Ⅰ（TGF-βRⅠ）与TGF-βRⅡ二聚化，或直接结合TGF-βRⅡ，使受体丝/苏氨酸激酶活化，招募Smad2和Smad3，并使Smad2和Smad3磷酸化，与Smad4结合后移位至细胞核中，将信号传递到细胞核内，调节多种细胞因子表达来调控靶基因的表达水平[2]。 研究发现，TGF-β的抑制剂LY2109761可以抑制FAK、β1-integrin、MEK、ERK、AKT、mTOR、PTEN 等蛋白磷酸化[3]，提示TGF-β可介导PI3K/AKT、Ras/Raf/Erk等多个信号通路，说明TGF-β也可通过非Smad依赖性信号通路发挥作用。

2 TGF-β在肝癌中的作用

一般认为，TGF-β在肝癌早期起抑制肿瘤细胞生长的作用，但在晚期则促进肿瘤细胞侵袭转移，在肝癌发展过程中扮演双重角色[4]。TGF-β诱导肝癌细胞凋亡的同时使表皮生长因子受体（EGFR）表达上调，随后EGF/EGFR信号通路的活跃使得肝癌细胞增殖活跃，抵消TGF-β诱导的凋亡作用[5]。TGF-β上调肝癌细胞分泌干细胞因子（SCF），SCF又可诱导TGF-β表达上调，形成一个TGF-β/SCF自分泌环，SCF/c-KIT信号通路活化中和TGF-β早期的细胞凋亡作用，促进肝癌侵袭转移[6]。TGF-β能促进肝癌细胞金属蛋白酶（MMPs）表达量增高[7]，而MMPs可降解细胞间基质及Ⅳ型胶原，促进肿瘤的扩散。

2.1 TGF-β与肝癌上皮细胞间质化（EMT）过程 在肝癌晚期，EMT过程是TGF-β促进肝癌转移复发的重要途径。EMT过程是指上皮细胞失去细胞间的紧密连接及细胞极性，形成具有间质细胞特征的梭形细胞形态的过程。上皮来源的肿瘤细胞发生EMT过程是促进肿瘤细胞转移的重要因素。TGF-β、肝细胞生长因子（HGF）、IL-6等细胞因子能刺激肝癌细胞发生EMT过程，其中TGF-β是肝癌细胞最重要的EMT激活剂[8-9]。

Snail家族成员以及ZEB、Twist家族成员是E-cadherin的转录抑制因子。体外细胞实验表明，用重组TGF-β处理肝癌细胞株可诱导上皮细胞标识物E-cadherin减少，间质细胞标志物如Vimentin、N-cadherin表达上升，并伴随着E-cadherin转录抑制因子Snail表达增高，TGF-β刺激脂质运载蛋白lipocalin（Lcn-2）表达，使Twist表达增加，诱导肝癌EMT过程[10]。lncRNA-ATB是TGF-β/Smad信号通路下游的目的基因之一，TGF-β/Smad信号通路激活后，lncRNA-ATB表达上升[11]，lncRNA-ATB通过竞争性结合miR-200上调ZEB1和ZEB2，引发EMT过程及肝癌侵袭，lncRNA-ATB与IL-11 mRNA结合，增加IL-11mRNA稳定性，使IL-11自分泌量增加，激活STAT3信号通路，促进肝癌细胞转移后形成克隆及分散[11]。

2.2 TGF-β与肝癌干细胞的关系 肝癌干细胞由于具有自我更新及多向分化能力，与肿瘤的发展转移密切相关。在TGF-β诱导的肝癌EMT过程中，TGF-β还可使肝癌细胞获得肿瘤干细胞的特性，这可能是TGF-β促进肝癌复发转移的另一重要机制。K19+是新发现的肝癌干细胞标志物[12]，与K19-肝癌组织及肝癌细胞相比，K19+肝癌干细胞及K19+肝癌组织中TGF-β/Smad信号通路异常活跃，用TGF-β1抑制剂阻断TGF-β/Smad信号通路可减弱K19+肝癌干细胞增殖能力及5-氟尿嘧啶抗性[12]。miR-125b可特异性降低SMAD2和SMAD4表达而干扰TGF-β诱导的肝癌EMT过程，使肝癌细胞耐药性、迁移率等肿瘤干细胞样特性减弱[13]。

2.3 TGF-β与肝癌微环境的关系 肿瘤细胞一般处于由免疫细胞、基质细胞、血管内皮细胞、细胞因子以及趋化因子等组成的复杂环境中，这些细胞及因子共同组成肿瘤微环境。肿瘤微环境是促进肿瘤细胞侵袭转移的一个重要因素，TGF-β是肝癌肿瘤微环境中重要的细胞因子，对肝癌微环境中其他细胞的生长及功能产生影响。

肿瘤相关巨噬细胞是肿瘤微环境中含量丰富的免疫细胞，是导致机体免疫抑制，促进肝癌生长转移的因素之一[14]。TGF-β对肝癌微环境中巨噬细胞表型及功能影响显著。TGF-β能刺激肝癌肿瘤微环境中巨噬细胞向M2型转化，并分泌高水平的促炎因子如IL-6，促进肝癌侵袭转移[15]。肝癌组织中CD169+巨噬细胞能激活细胞毒性T细胞，发挥抗肿瘤作用，而TGF-β能使该型巨噬细胞CD169表达下降，影响其抗肿瘤作用的发挥[16]。

TGF-β参与了CD4+T细胞分化成为Treg细胞的过程。在DEN诱导的大鼠肝癌组织及人肝癌组织中，Treg细胞数量与TGF-β正相关[17-18]，用TGF-β受体抑制剂SM-16阻断TGF-β相关信号通路，可减少肝癌组织中Treg细胞浸润程度[17]。研究发现，用TGF-β抗体阻断TGF-β信号通路可部分恢复γδT细胞毒反应及IFN-γ 分泌水平[19]。

肝癌的典型特征之一是高度血管化，肝癌患者血清及组织中血管内皮生长因子（VEGF）表达水平处于较高水平，TGF-β可促进肝癌血管生成从而促进肝癌发展。研究显示，肝癌组织中TGF-β与微血管密度呈正相关，TGF-β可刺激肝癌细胞分泌VEGF，TGF-β受体抑制剂LY2190761可通过抑制TGF-β/Smad信号通路阻碍肝癌细胞VEGF分泌水平，除诱导肝癌血管生成外，TGF-β也是刺激肝癌细胞形成血管拟态的重要因素[20]。

3 TGF-β抑制剂在肝癌治疗中的应用

由于TGF-β在肝癌发生、发展过程中扮演重要角色，抑制TGF-β信号通路是治疗肝癌的重要途径。TGF-β 受体抑制剂 LY2109761、Galunisertib（LY2157299）对胶质母细胞瘤和肝癌有抗肿瘤作用，目前已进入临床试验阶段[21]。TGF-β是刺激肝癌细胞表达高水平CTGF及产生较多基质的重要因素，LY2109761抑制TGF-β信号通路后可减少CTGF，抑制肝癌转移[22]。除此之外，LY2109761可减少VEGF生成，抑制肝癌血管生成[23]。索拉菲尼是目前唯一经美国FDA批准的用于晚期肝癌靶向治疗的药物，但是Sorafenib对不同的肝癌患者药效反应不一，TGF-β可能与肝癌索拉菲尼耐药有关。高表达TGF-β的肝癌细胞对Sorafenib的灵敏度下降[24]，在TGF-β诱导的EMT肝癌细胞中，CD44表达上升，并对索拉菲尼诱导的细胞凋亡出现抗性[25]，TGF-β诱导肝癌细胞EGFR、FGFR1、胰岛素样生长因子 1受体(IGF1R)等酪氨酸激酶受体（RTKs）表达上升可能是肝癌产生Sorafenib耐药的机制之一[26]。TGF-β受体抑制剂Galunisertib可以加强Sorafenib疗效[27]。用TGF-βRⅠ抑制剂LY2157299使TGF-β/Smad信号通路减弱后可提高Sorafenib诱导的肝癌细胞凋亡效率[26]。因此，阻断TGF-β相关信号通路或减少肝癌TGF-β的表达水平可能克服Sorafenib耐药性问题，提高晚期肝癌患者生存率。以上研究结果显示，TGF-β抑制剂在肝癌治疗中具有一定的应用前景，但其确切的疗效及可能产生的不良反应、与其他药物联合应用的疗效还需更大样本研究。

Axl/14-3-3ζ信号通路活化是使Smad3蛋白linker区磷酸化的关键因素，并促进TGF-β/Smad通路目的基因如PAI1、MMP-9、Snail等基因表达以及间质样肝癌细胞TGF-β分泌水平[28]。Axl/14-3-3ζ信号通路活化可能是TGF-β从抑癌角色向促癌因子转化的因素之一，因此抑制Axl/14-3-3ζ信号通路可作为肝癌药物研发的思路之一[29]。Axl抑制剂SGI-7079、BGB324、DP3975、NA80x1已经进入临床研究阶段，并在其他肿瘤中取得良好疗效[30]，但对肝癌的治疗效果如何尚需进一步研究。

4 小结

肝癌细胞处于TGF-β含量丰富的微环境中，TGF-β对肝癌细胞增殖、分化，肿瘤微环境及诱导机体免疫抑制等方面均发挥重要作用，对TGF-β在肝癌发生、发展过程中扮演的角色及相关机制进行深入研究不仅可为肝癌诊断、疗效和预后判断提供新的评价指标，还可为肝癌靶向治疗提供新靶点。