转化生长因子―β在肝癌干细胞及肝癌作用中的研究进展

[摘要] 肝癌是我国高发的恶性肿瘤之一，其死亡率在全球居恶性肿瘤第3位，发现时大多属于晚期，手术治疗效果不佳。据报道，肝肿瘤干细胞的增殖可以导致肝癌的复发及转移，而转化生长因子（TGF）-β可以调控肝肿瘤干细胞中信号传导通路，抑制肝肿瘤干细胞的自我更新及分化，从而抑制肿瘤的进展，在肝癌中有重要的作用。TGF-β在肝癌早期可以抑制癌症细胞增殖，但在晚期会通过抑制免疫反应，刺激血管生成等促进肝癌的发展。鉴于TGF-β在肝肿瘤干细胞以及肝癌中的不同作用，研究调控TGF-β信号及抑制肝肿瘤干细胞的信号通路，有望成为治疗肝癌的新靶向治疗途径。

[关键词] 转化生长因子-β；肝肿瘤干细胞；肝癌；作用

[中图分类号] R73-37 [文献标识码] A [文章编号] 1674-4721（2016）01（a）-0020-04

肝癌是一种预后很差的恶性疾病，死亡率居全球恶性肿瘤的第3位[1]，目前有效的治疗方法为手术切除，但由于发现时大多患者已处于晚期甚至发生转移[2]，手术疗效不佳且易复发。Yamashita等[3]指出，肝癌的复发可能与肝组织中存在的一类干细胞或前体细胞相关。转化生长因子-β（transforming growth factor β，TGF-β）是一类调节细胞生长和分化的超家族，广泛参与各种病生过程，不仅在胚胎发育、创伤修复及免疫调节方面发挥作用，而且还可以通过信号传导干预干细胞的基因转录，诱导发生上皮间质转化（ECM）来抑制干细胞的增殖。此外TGF-β本身对肝癌也有双重调节作用：在肝癌早期可以抑制癌细胞的发展及侵袭，末期促进肿瘤的扩散及转移。本文就TGF-β在肝癌干细胞及肝癌中的作用进行综述。

1 TGF-β在肝癌干细胞中的作用

肿瘤组织中存在一群数量不多，具有自我更新和多向分化潜能及致瘤能力的细胞，即肿瘤起始细胞（tumor-initiating cells，TICs）或肿瘤干细胞（cancerstem cells，CSCs）。TICs通过激活抗凋亡途径等成功避免放化疗的杀伤作用，成为肿瘤复发的重要因素。同时TICs的信号通路如Wnt/β-catenin信号通路等在维持干细胞群及自我更新等方面具有举足轻重的作用。TGF-β是一种具有多功能的细胞因子，有促进胚胎发育、组织修复，细胞增殖、分化、免疫、凋亡以及纤维化等多种生物学功能[4-5]，同时还可能通过调节肝癌细胞内的某些产物（β-catenin）来影响β-catenin信号通路。陈聪[6]指出，在细胞分化中，β-catenin主要黏结于细胞膜形成黏合连接复合物，介导细胞间传导，而TGF-β激活后导致了TGF-βRⅡ不再与E-cadherin或β-carenin连接，黏合连接复合物从TGF-β1受体上解离，从而导致肿瘤的发生。Hoshida等[7]也有报道指出，TGF-β信号通路在TGF-β受体激酶抑制剂（LY2109761）作用下被阻断，减少了Smad2磷酸化，增加了E-Cadherin的表达，同时减少肝癌细胞的浸润转移。此外，刘兰兰等[8]发现，在鼠肝肿瘤细胞LPC-H12、LPC-H-ras以及人肝肿瘤细胞PLC/PRC/5中加入TGF-β1可以使CD133阳性细胞群的比例减小、多细胞球体的形成能力减弱、干细胞样基因的表达降低，表明TGF-β1可以抑制CSCs的增殖表达。TGF-β在CSCs中的作用日趋明显，因此找到针对TGF-β信号通路分子的抑制剂有望成为抗肿瘤药物的一大亮点。

2 TGF-β在肝癌中的作用

2.1 TGF-β信号通路在肝癌中的影响

TGF-β是一个具有多种生物学功能的超家族，在哺乳动物体内含有3种：TGF-β1，TGF-β2和TGF-β3，其中TGF-β1在肝脏中含量高，生物活性强，并参与肝癌的发生与发展。TGF-β1可以通过Smad依赖通路和非Smad依赖通路发挥作用。规范的TGF-β途径：Ⅱ型受体（TβRⅡ）与TGF-β结合后被磷酸化，随后复合物激活Ⅰ型受体，Ⅰ型受体继续磷酸化，受体型Smad2和Smad3蛋白，Smad2/3与Smad4结合形成Smad2/3/4复合物，此复合物随之转移至细胞核，通过与某些特定转录基因的结合，完成信号的传导[9]。一般认为此通路的激活与TGF-β抑制肿瘤的作用有关。而抑制性Smad（I-Smad）蛋白则可以阻断受体激活Smad蛋白（R-Smad）的磷酸化，启动泛素化作用，从而降解受体复合物，达到信号的抑制。此外还有非Smad依赖性通路，虽然机制目前尚未明确，但一般认为，在Smad依赖性通路被阻断，肿瘤抑制作用的缺失下，这些通路的激活可以发挥促进肿瘤发展的作用[1]。虽然目前TGF-β/Smad信号通路的研究取得了长足的发展，但是对于TGF-β在肝癌中的转导机制尚未有一致的看法。Marino等[10]认为，TGF-β通过抑制cmy-c基因的表达，激活细胞周期蛋白依赖性激酶的抑制剂P15，从而使细胞周期受阻，停滞在G1期，进而抑制肿瘤细胞增殖；而Oshima等[11]发现，在靶向敲除TGF-β或TGF-βR11基因后，肿瘤进展过程中血管的生成明显减少，肿瘤发展延缓。

2.2 TGF-β与肝癌的关系

TGF-β是控制肝细胞生长与增殖的重要细胞因子，但在肝癌组织中也发现了它的高表达，且TGF-β的表达水平随着癌症分化程度的降低而增高，提示TGF-β可能会作为肝癌早期诊断的指标[12]。TGF-β在肝癌的发展过程中扮演着双重角色，癌变初期可以作为抑癌因子抑制癌症的进展，但是在晚期则通过促进血管的生成，阻断免疫反应，促进细胞外基质（extracellular matrix，ECM），进而为肝癌的进展与扩散提供良好的环境基础，成为促进因子[13]。针对此现象，国内外学者目前公认的解释是，肿瘤细胞通过选择性的切除传导通路中抑制肿瘤的相关成分，选择性逃避TGF-β的细胞抗增殖作用，保留TGF-β促侵袭与转移的能力，将TGF-β作为自身优势达到自我发展的目的[14]。此外，部分学者发现，变异或意外删除造成Smad4基因缺失可导致结肠癌或胰腺癌的发生，故其认为这可能是TGF-β丧失抑癌作用的原因。Datta等曾在Smad4缺失的细胞系中发现，TGF-β确实丧失了抑癌作用，并促进肿瘤的侵袭与转移，而加入Smad4蛋白后，其抑制作用也得到恢复[15]。当然此结论仍需进一步证实。还有学者发现TGF-β的其他效用：在培养的肝细胞株bel7402中加入TGF-β1后发现，与对照组比较，此细胞株中自噬相关基因（beclin 1）表达明显增加，bel7402增殖受到抑制，同时这两种作用均可被TGF-β1受体阻断剂LY 364947解除，说明TGF-β1抑制肝细胞癌的增殖，可能与促进beclin 1表达有关[16]。

2.3 TGF-β在肝癌中的免疫调节作用

肿瘤在其发生、发展及转移侵袭过程中，必不可少地要应用一些细胞及因子，即肿瘤微环境。肝癌中则包括肝星状细胞、成纤维细胞、免疫细胞等及上述细胞分泌的各种因子[17]，而树突状细胞（DC）又是最强大的抗原递呈细胞，在调节T细胞介导的抗肿瘤免疫应答中具有重要作用。成熟的DC将抗原递呈给T细胞，使T细胞成为细胞毒性T细胞而发挥免疫抑制作用。T细胞在机体内主要参与抗原递呈和特异性的免疫应答，被特异性的抗原物质激活后，进行增殖分化，分别被MHCⅠ类、MHCⅡ类分子复合物识别成为CD8 T细胞与CD4 T细胞。在应对抗原、抗原递呈细胞及一些特定的细胞因子过程中，原始CD4 T细胞又分化成不同的效应器及亚型，T细胞分裂为调解促炎反应和抗炎反应的子细胞，Th17和Th9细胞属于前者，而Th1、Th2及Tregs细胞则属于后者[18]。Th17细胞在免疫应答中对于细胞外的细菌和相关的自身炎症反应起重要的作用[19]。此外，有报道称Th17细胞还可以在体外促进B细胞增殖和释放产生与体内相互转换的抗体[20]。尽管TGF-β在Th17的分化中对Smad蛋白信号通路的基本作用还未被明确证明，但已经确定的是，在缺乏Smad2和Smad3的T细胞中并不改变由TGF-β对RORγt受体的诱导[21]以及在幼稚Th细胞一个Smad4的缺失不影响由TGF-β刺激产生的Th17细胞的数目[22]。TGF-β在肿瘤的发展中表现为双重作用，其主要通过调节免疫系统和肿瘤微环境来促进肿瘤细胞的侵袭和转移[23-24]。TGF-β1对肿瘤免疫抑制作用体现在：①影响免疫细胞抗癌作用的发挥，TGF-β1可以抑制中性粒细胞等免疫细胞在肿瘤中的浸润，拮抗白细胞介素2（IL-2）、表皮生长因子、TGF-α对免疫细胞的粗增殖作用[25]；②通过封闭由细胞因子启动的信号传导通路来阻断免疫活性细胞的信号传导通路[26]；③抑制肿瘤细胞表面靶细胞识别抗原的表达，从而使机体无法有效识别而影响肿瘤抗原的有效递呈。

3 TGF-β在肝癌中的相关治疗

目前有效治疗肝癌的方法并不多，除了手术外，临床旨在研究新的靶向药物，当TGF-β的肿瘤抑制途径失活时使之激活，甚至当TGF-β促肿瘤时研究靶向TGF-β信号本身[27-28]。许多晚期肿瘤产生过量的TGF，与患者的生存期及不良的预后均存在密切关系[25]。Mishra等[23]证实，在菝葜[又名土茯苓根（SGR），一种可以调节免疫的药物]的治疗下可以抑制TGF-β1的信号，从而抑制肿瘤，同时还具有拮抗TGF-β1、促进细胞迁移的作用。马玉磊等[29]描述了临床前和临床实践存在的4大类TGF-β抑制剂：①配体陷阱，通过抗配体的中和抗体及可溶性的诱饵蛋白与胞外TβRⅡ和TβRⅢ蛋白结合阻止TGF-β信号的传递；②反义寡核苷酸疗法，反义寡核苷酸通过抑制蛋白翻译水平来阻断TGF-β的表达，如AP-12009；③小分子受体激酶抑制剂，如LY2157299选择性地抑制TGF-β1受体[23]；④肽核酸适配体，即通过干扰TGF-β信号的传导分子（Ⅰ型受体下游起作用的Smads）来阻断TGF-β信号传导。但是由于TGF-β1受体抑制剂具有潜在的高度多效性的活性，不宜长期应用，目前治疗选择使用TGF-β抑制剂组合疗法和短期给药，期望有好的效果。

4 小结

随着肝癌发病率逐年升高，手术切除已不能完全根治肝癌患者。对于不能切除的肝癌患者，所供选择的临床药物较少，大多是血管生成抑制剂，且其疗效差强人意。由于TGF-β1与肝脏的多种病变及癌症的发生密切相关，同时TGF-β可以提高肿瘤细胞中CSC的比例，导致肿瘤侵袭能力和耐药能力增强，开发TGF-β靶向药物成为最新的研究方向。对此国内外学者进行了很多研究，如Mishra等[23]揭示了菝葜新的抗肿瘤作用，Erin Connolly设计的TGF-β抑制剂，以及进入临床研究的TGF-β1的抑制剂LY2157299等。TGF-β目前已成为研究治疗肝癌的热门课题。鉴于TGF-β在CSCs的作用及在肝癌发生发展中的双重作用，推测有效调控TGF-β信号及抑制CSCs的信号通路有望成为抑制肝癌的新治疗策略。

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（收稿日期：2015-09-28 本文编辑：王红双）