華支睪吸蟲與肝/膽癌發病機制

程艷潔(綜述),姚麗君(審校)

無論是機體自然發生的腫瘤,還是條件誘發的腫瘤,其病因有多因素、多步驟、多階段的特點,是一個漫長復雜的作用過程,寄生蟲感染致瘤也不例外,是多因素多階段發展的結果〔1〕。膽管癌也是在丙型肝炎病毒HCV感染、膽石癥等基礎上合并多種因素如癌癥相關基因 P16、環氧酶-2〔2〕作用、多階段〔3〕發展的結果。流行病學調查華支睪吸蟲流行疫區(四川、珠江三角洲及東南亞地區),發現膽管癌發生率較高,推測肝吸蟲感染可能是其病因之一,而且在華支睪吸蟲流行區,膽管癌變在肝細胞癌的演變中也起著很重要的作用〔4〕。

1 華支睪吸蟲致癌假說及理論依據

流行病學調查表明華支睪吸蟲終宿主貓、狗、豬等有不同的攜帶率〔5〕,而人感染后根據個體的情況將有不同的表現。早期或輕度感染可無明顯病理變化,感染較重時,膽管可發生囊狀或圓柱狀擴張,管壁增厚,周圍有纖維組織增生。嚴重感染時,管腔內充滿華支睪吸蟲和淤積的膽汁,鏡檢可見膽管上皮細胞增生重疊,形成腺瘤樣組織,向腔內突起,管壁內凹凸不平,并可有憩室形成。慢性感染可有大量的結締纖維組織增生,附近的肝實質可見明顯萎縮膽道分泌糖蛋白的增多并附著于蟲卵表面作為結石核心起支架和粘附劑作用促進膽紅素鈣的沉積最后導致色素類結石(即肝內多發性結石)的出現〔6〕。嚴重感染的病例,肝細胞可有變性壞死。華支睪吸蟲在人體膽管內最終能否引起癌變長期有爭議,但近年動物研究表明,在華支睪吸蟲感染而引起的上皮腺瘤樣增生的基礎上可以出現癌變,最后并發肝膽管癌〔7〕。

通過了解自然狀態下感染華支睪吸蟲的218只貓現狀及該病對肝臟/膽管及生理生化指標的影響,結果發現8只貓的肝臟表面有明顯的黃豆粒大小的腫瘤;205只貓肝臟質地變硬,結締組織增生;25只貓肝膿腫,肝色較黃,小葉結構模糊;118只貓膽管內上皮細胞增生,血清丙氨酸氨基轉移酶顯著升高(P＜0.05),華支睪吸蟲對肝臟/膽管及膽囊造成了嚴重傷害,很可能是肝癌/膽管癌的誘因之一。華支睪吸蟲對自然感染動物模型貓肝臟/膽管及生理生化指標的影響通過解剖及病理切片發現華支睪吸蟲病對肝臟/膽管和膽囊的損傷非常嚴重,除了上皮增生外,還發現有些組織已經結締化,并有癌變的趨勢。近年來也有學者推測,華支睪吸蟲和膽管癌/肝癌有密切關系的假說〔8〕。有關華支睪吸蟲誘發肝癌/膽管癌的機理,目前還沒有定論,可能是華支睪吸蟲在長期的進化過程中獲得了與宿主相近的一些功能基因,這些基因具有調控細胞生長發育的功能,它們作用于膽管上皮細胞和肝細胞,表現出與促癌或抑癌基因類似的調節宿主細胞生長發育的活性,從而誘導或調節膽管上皮細胞和肝細胞的惡性轉化〔9〕,這些假說還有待于進一步深入研究探討。在研究華支睪吸蟲病與原發性肝/膽管癌關系時,利用華支睪吸蟲誘發肝膽管癌成功,雖然沒有后人重復,但從自然感染的貓模型上進一步說明了華支睪吸蟲與肝癌/膽管癌的密切關系,一些尸檢及病例報道從另一方面證實了這種假說。

朱師晦〔10〕等(1982)報道經尸檢證實的8例膽管癌中有華支睪吸蟲感染,而108例肝細胞癌中有華支睪吸蟲感染。其誘因是因為蟲體和蟲卵的機械刺激、代謝產物的作用、所致膽管上皮細胞呈腺瘤樣增生,以致間變成癌,這一病理變化在動物實驗體內也得到證實〔11〕。丘福禧〔12〕等報道廣州市華支睪吸蟲共存病中,有本蟲感染的10480例中患原發性肝癌者為0.35%;而對照組87 639例中患肝癌者僅有0.05%。侯寶璋報道香港200例原發性肝癌中有華支睪吸蟲感染者46例(23%),進一步證實華支睪吸蟲與原發性肝癌有密切關系的假說。

泰國Thamavit〔13〕等早在 20世紀80年代的三次實驗報告中證實華支睪吸蟲感染基礎上藥物干預更易誘發癌變。國外 Koo〔14〕報道3例少見的粘液表皮樣膽管癌同時存在肝吸蟲,指出該類膽管癌的發生可能與肝吸蟲病有關。韓國學者LeeWJ〔15〕、美國 Thuluvath〔16〕也研究認為肝吸蟲是膽管癌的重要誘因,國內王友順報道肝吸蟲病合并膽管癌發生率明顯高于非感染人群〔17〕。

2 華支睪吸蟲感染引起的肝/膽病理生理學變化

原發性肝癌/膽管癌的病因和機制尚未完全肯定,可能與病毒感染等多種因素綜合作用相關,我國膽管癌多有結石病變基礎。但就華支睪吸蟲感染后作用而言其主要可能與長期刺激膽管上皮增生而產生膽管細胞癌。研究表明,華支睪吸蟲寄生在膽管內,蟲體及代謝物,感染等引起膽管機械和化學刺激,誘發膽管上皮增生和腺瘤的發生。肝吸蟲感染后誘發膽管癌是一個長期慢性的病程,從膽道肝吸蟲感染到膽管癌確診,平均潛伏期長達15年,其作用機制可能與提高機體對致癌因素的敏感閾有關,Tesana〔18〕發現敘利亞金田鼠經麝貓后睪吸蟲注射后,誘變劑亞劑量作用就可癌變,可能是吸蟲的初級抗原誘發機體免疫反應而加速了腫瘤的生長。華支睪成蟲主要寄生終宿主肝內二級以上分支膽管內,成蟲的機械刺激和代謝產物是致病主要因素。人體感染后由于華支睪吸蟲抗原的刺激,機體免疫系統產生特異性IgG作用于肝內膽管的同時也使鄰近肝細胞發生脂質過氧化反應,不斷產生脂質過氧化物(Lipoxygenase LPO),脂質過氧化物LPO的分解產物引起肝細胞損傷,導致肝功能改變,隨著肝細胞的損傷,外周血中LPO的含量逐漸增多,超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase,SOD)、過氧化氫酶(Catalase,CAT)活性降低,肝清除過氧化氫H2O2的能力下降,加重了脂質過氧化作用,形成惡性循環。

3 華支睪吸蟲感染引起免疫病理及刺激分泌細胞因子的作用

寄生蟲與宿主之間共進化過程逐漸建立二者之間免疫學平衡,寄生蟲的致病性與宿主的易感性和抵抗力有密切的關系,寄生蟲的多樣性導致免疫應答的多樣性,蟲體感染激活Th1同時也激活Th2,而后者產生的細胞因子IL-4、IL-5及 IL-6可抑制IFN激活巨噬細胞的免疫活性,加重感染擴散,加重機體損害。吸蟲感染中,細胞因子IL-2、IL-5參與介導結節形成和纖維化,細胞因子可在局部介導免疫病理損害,過量的TNF、IL-1對血管內皮也造成損害,促進內皮細胞粘附,使感染惡化,機體損害加重。同時INF-γ可導致NO產生,引起另一途徑機體損害。吸蟲感染后持續的幼蟲移行,可引起持續的高度嗜酸性粒細胞反應,短暫移行可引起短暫的嗜酸性粒細胞增多,而慢性嗜酸性粒細胞增多可引起宿主持續的組織炎癥反應。而這些免疫病理反應將可能參與癌變途徑,分泌的細胞因子也可能參與癌變機制的調節。

4 多種因素結合的復雜致癌機制

在動物實驗中,華支睪吸蟲感染作為肝膽致癌的機制可能有兩個方面:①致癌物質投予時已有寄生蟲所致細胞壞死以及細胞增生,后者起了啟動作用。致癌物質使細胞DNA發生損傷而發生癌的機制中,只有DNA損傷固定于細胞內才能發生基因變異、重組和轉位而引起癌基因被激活。在DNA損傷固定中,細胞增生是絕對必要的。由于生理條件下幾乎無肝細胞增生,但采取適當方法,例如肝部分切除或予致肝壞死物質以誘發肝再生,即在發生肝細胞增生的條件下投予哪怕是小量的致癌物質,也可以發揮啟動作用。②寄生蟲引起慢性細胞壞死和再生,從而對腫瘤發生具有促進作用。慢性持續的炎癥壞死反應以及繼之而來的細胞增生,也可能非特異性地對肝癌發生起促進作用〔19〕。華支睪吸蟲感染相關性膽管癌的發病機制是一個復雜的過程,包括多種可能機制,根據已有的證據可能的發病機理概括如下:

4.1 膽管上皮細胞的超常增生和長期暴露于致癌物中 華支睪吸蟲成蟲主要寄生在肝膽管內,蟲體和蟲卵長期慢性機械刺激及代謝產物作用引起膽管上皮細胞脫落,膽管壁及周圍組織淋巴細胞、嗜酸性粒細胞和中性粒細胞浸潤,膽管上皮腺瘤樣增生,管壁結締組織增生。增生的細胞對致癌物敏感,在活躍的細胞增殖過程中,致癌物容易導致DNA的損傷。若損傷的DNA包括細胞周期控制因子,就會形成腫瘤,而華支睪吸蟲感染也會增加內源性的亞硝基化作用,而后者也從另一方面參與癌變進程。

4.2 內源性致癌物形成增加 動物和人體感染華支睪吸蟲可引起內源性的亞硝基化作用〔20〕。有研究報道感染華支睪吸蟲的倉鼠,該吸蟲寄生的膽管周圍炎癥區域巨噬細胞、肥大細胞和嗜酸性粒細胞內的一氧化氮合酶被活化,與對照組相比被感染的倉鼠體內一氧化氮合酶的活性增加了2倍。該酶隨后會增加硫代脯氨酸的內源性亞硝基化。從理論上講,高濃度的NO可產生細胞毒作用以及誘變效應。此外,過多的NO在膽管癌的起始及發展過程中也發揮作用。在一項控制飲食(低亞硝酸鹽)的研究中,華支睪吸蟲病患者與對照組相比,華支睪吸蟲感染者增加了內源性NO和亞硝基化合物的產生,表現為血漿和尿液中的硝酸鹽、唾液中的亞硝酸鹽濃度增加,脯氨酸和硫代脯氨酸的亞硝基化。腸胃外NO的氧化形成亞硝基化因子與胺反應,產生亞硝基化合物。此外,膽管周圍的慢性炎癥區域的炎性細胞產生NO也可導致該區域形成亞硝基化合物。膽管上皮細胞持續暴露于高濃度的亞硝基化合物,導致細胞的惡性轉化。

4.3 致癌代謝酶活化 感染華支睪吸蟲的雄倉鼠體內,肝細胞色素P450(cYP)的同工酶(特別是CYP2E1和CYP2A6)比對照組表現出更高的活性。緊鄰炎癥區域的肝細胞內這兩種酶的活性最高。已證實伴有肝內膽管纖維化的華支睪吸蟲病患者體內誘導了CYP2A6的表達,用吡喹酮驅蟲治療后2個月可觀察到該酶活性的顯著降低。DMN是組織內的一種內源性亞硝基化作用的產物,可由CYP2E1和CYP2A6兩種酶代謝。此代謝反應的產物是一種DNA甲基化因子,可引起DNA的損傷,特別是在膽管上皮細胞的增殖過程中。用吡喹酮進行驅蟲治療后,這兩種酶的水平明顯下降。然而,慢性肝吸蟲感染者該兩種酶的活化機制尚未明確,其在華支睪吸蟲感染后致癌作用也有待進一步研究。

4.4 NO產物的增加 在華支睪吸蟲感染引起的慢性炎癥區域內,巨噬細胞以及其他類型的細胞(如肥大細胞、嗜酸性粒細胞等),被寄生蟲特異性的T細胞和細胞因子活化,誘導一氧化氮合酶表達,從L-精氨酸產生NO〔21〕。NO介導抗感染的同時也危害機體,可通過兩個途徑作用。一作用于宿主細胞代謝關鍵酶,這些酶活性部位Fe-S基團結合形成鐵-亞硝酰基復合物,引起代謝酶中鐵的喪失,酶的活性受到抑制,進而阻斷宿主細胞能量合成、DNA復制,NO引起的鐵丟失與細胞毒性呈平行關系;NO的另一個作用機制可能是NO與超氧陰離子(O2-)反應,生成過氧亞硝酸根(ONOO-),ONOO-質子化后迅速分裂成高毒性的羥自由基OH.和穩定的NO2,OH.活性很高體內誘發細胞多方面的損傷,ONOO-本身亦能引起DNA的解鏈,直接破壞細胞膜,使細胞膜發生功能障礙。NO衍生物引起DNA的損傷,導致細胞突變〔22〕。膽管上皮細胞長期暴露于該種具有遺傳毒性的炎癥產物中,形成了腫瘤惡變的適宜環境。

此外,華支睪吸蟲感染后,可以引起細胞mRNA、caspase-3等的變化,這些變化在Fas/FasL介導的凋亡途徑中起著重要的作用,細胞程序性死亡。研究發現肝吸蟲感染后高水平Fas/FasL、caspase-3的mRNA和蛋白質的表達,介導的Fas信號,破壞肝臟解剖和功能機制〔23〕。Pinlaor〔24〕等發現華支睪吸蟲誘發的炎癥反應通過TLP-2介導的途徑導致NF-kB介導的iNOS和COX-2表達,可能參與該吸蟲感染相關的致病作用以及致癌作用。

上述幾種可能的致癌作用機制,并不是單一作用,而是在華支睪吸蟲相關性肝/膽管癌的發生過程中協調作用。單一的蟲體感染可能不會立刻產生明顯的腫瘤學變化。華支睪吸蟲感染后蟲卵及一些代謝產物和機械刺激,這種過程長期作用會加速肝/膽纖維化〔25〕、增生、癌變,尤其能加速已有病變組織惡變的進程。臨床已有發現伴有血吸蟲感染的乙型肝炎、丙型肝炎患者,肝功能更易受損,也更容易發生肝癌〔26〕。

5 展 望

在發展中國家華支睪吸蟲感染所致的膽管癌仍是一個重要的健康問題〔27〕。為了降低這種影響,華支睪吸蟲感染致癌的機理需要進一步的研究。盡管對華支睪吸蟲感染與肝膽疾病之間的關系早有認知,并對肝吸蟲的致癌作用進行了大量的臨床和實驗研究,但機制仍未十分明確。廣大的學者正致力于其體外培養,感染動物模型,乃至基因水平、蛋白質組學分析華支睪吸蟲蛋白質〔28〕、細胞學功能學等〔29〕各方的研究求證。正確的理論依據仍需大量準確可靠的實驗數據支持,隨著分子生物學免疫學實驗技術的飛速發展以及各科各領域的相互滲透,我們可以借助先進的生物學技術進行大量嚴密的實驗。敏感、特異、快速的分子生物學方法、實時定量PCR等已在華支睪吸蟲上廣泛應用并取得豐碩的研究成果〔30〕,這為早日闡明華支睪吸蟲引起肝/膽癌機理、臨床診斷、治療以及藥物研制開發提供科學理論依據。

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