肝細胞核因子與肝細胞癌關系的研究進展

李倩倩 許文萍 綜述 謝渭芬 審校

第二軍醫大學附屬長征醫院消化內科(200003)

肝細胞核因子(hepatocyte nuclear factors，HNFs)是一類在肝臟優勢表達的轉錄因子，包括HNF1、HNF3、HNF4、HNF6以及CCAAT/增強子結合蛋白(C/EBP)。通過調控下游多種重要肝細胞功能基因表達，HNFs在肝臟發育以及肝細胞分化、功能維持中起關鍵作用。近年來，越來越多的證據顯示HNFs家族成員與肝細胞癌(HCC)的發生、發展密切相關［1，2］。本文就HNFs家族成員與HCC的關系作一綜述。

一、HNF1

HNF1包括 HNF1α、HNF1β兩個成員，主要表達于肝臟、腎臟、小腸、胰腺β細胞。HNF1α在肝臟中表達水平最高，調控白蛋白、α1-抗胰蛋白酶、α、β-纖維蛋白原等諸多重要基因表達，參與調節肝臟糖代謝、脂代謝、蛋白質合成等眾多生理過程。HNF1β主要調節內臟內胚層的分化，參與器官的早期發育。

目前關于HNF1與HCC之間關系的研究主要集中于HNF1α。Pelletier等［3］發現下調肝癌細胞株 HepG2、Hep3B中的HNF1α表達可使細胞表型發生顯著變化，細胞間連接結構減少，上皮標記物如上皮細胞鈣黏蛋白(E-cadherin)、閉鎖小帶蛋白1(ZO-1)等表達降低，間質標記物如波形蛋白(vimentin)、纖維連接蛋白(fibronectin)等表達增高，同時上皮-間質轉化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)相關轉錄因子如SNAIL、SLUG等和EMT啟動因子轉化生長因子-β1(TGF-β1)表達亦增高，表明HNF1α表達下調可促進上皮來源的HCC細胞發生EMT，從而具有更強的遷移和侵襲能力。Hellerbrand等［4］發現HNF1在HCC細胞和組織中表達下調，并與抑癌基因MIA2表達下調顯著相關，恢復HNF1表達可重新誘導MIA2表達，而MIA2表達可顯著抑制HCC細胞的增殖、侵襲能力以及移植瘤的生長、侵襲，表明HNF1表達缺失可通過下調MIA2引發HCC。Zeng等［5］發現在二乙基亞硝胺(DEN)誘導大鼠HCC發生的過程中，HNF1α表達逐漸下調。肝癌細胞株Hep3B、Huh7轉染表達HNF1α基因的重組腺病毒AdHNF1α后，肝細胞功能基因如葡萄糖-6-磷酸酶(G-6-P)、細胞色素P4507A1(CYP7A1)、載脂蛋白CⅢ(ApoCⅢ)等表達增高，腫瘤干細胞(cancer stem cells，CSCs)標記物CD133以及上皮細胞黏附分子(EpCAM)表達降低，腫瘤細胞增殖減少，發生G2/M期阻滯。在體內實驗中，AdHNF1α幾乎可完全抑制肝癌細胞株Hep3B、Huh7在裸鼠體內的成瘤性;瘤內和靜脈注射AdHNF1α可分別顯著抑制皮下移植瘤和肝臟原位種植瘤生長。上述結果表明HNF1α對HCC的抑制作用與誘導腫瘤細胞分化為成熟肝細胞以及發生G2/M 期阻滯有關。最近 Krützfeldt等［6］發現，在 HNF1α基因敲除小鼠中，肝組織miR-192/194表達顯著下調，其下游靶基因Fzd6表達顯著上調，提示HNF1α可能通過調控miR-194及其靶基因Fzd6表達而抑制HCC發生。

上述研究表明HNF1α表達下調與HCC的發生、發展密切相關，上調HNF1α表達可抑制HCC細胞的體內外增殖能力，誘導其向成熟肝細胞分化，有望成為新的HCC治療靶點。

二、HNF3

HNF3包括 HNF3α(FOXA1)、HNF3β(FOXA2)、HNF3γ(FOXA3)三個成員，高表達于肝臟和胰島。HNF3α為胰高血糖素基因活化所必須;HNF3β可調節胰腺β細胞的胰島素分泌，在肝細胞分化和肝臟發育中亦發揮重要作用，將HNF3β基因轉染入胚胎干細胞，可誘導其向肝細胞分化［7］;HNF3γ可維持葡萄糖代謝平衡，調節肝細胞葡萄糖轉運蛋白GLUT表達。

近年來HNF3與HCC的關系日益受到關注，相關研究主要集中于HNF3β，但結果并不完全一致。Vavricka等［8］發現HNF3β在HCC組織中表達上調，推測其高表達可能通過對有機陰離子轉運多肽8(OATP8)的轉錄抑制參與HCC的發生。NOTCH信號通路已被證實與腫瘤增殖和轉移密切相關。Liu等［9］的研究表明，腫瘤壞死因子-α(TNF-α)激活下游NF-κB抑制因子激酶 α(IKKα)，IKKα 與 HNF3β 相互作用并使之磷酸化，由此抑制其轉錄激活能力，導致NUMB表達下調，激活下游NOTCH信號通路，從而促進HCC細胞增殖。上述發現提示HNF3β失活參與了炎癥相關HCC的發生。人類和嚙齒類的HCC均存在性別差異，雄性HCC發生率更高。然而Li等［10］的研究顯示，在HNF3α/3β基因缺失小鼠中，DEN誘發HCC的性別差異被逆轉，雌性小鼠更易發生HCC，提示正常小鼠中雌激素對HCC的預防作用和雄激素對HCC的促進作用均依賴于HNF3α/3β，HNF3α/3β及其靶基因參與了HCC性別差異的決定。

盡管不同學者對HNF3β在HCC中作用的認識存在分歧，但目前主流觀點認為HNF3β對HCC的發生、發展起抑制作用。

三、HNF4

HNF4包括 HNF4α、HNF4β、HNF4γ 三個成員，主要表達于肝臟、腎臟、腸道，參與糖、脂、蛋白質和膽汁酸代謝以及解毒、血清蛋白合成等生理過程。HNF4α在分化成熟的肝細胞中呈高表達，對肝細胞形態和功能分化、糖原蓄積、上皮形成具有重要作用，是肝細胞分化和功能維持的關鍵調控因子。HNF4α與HCC的關系是目前HCC發生、發展以及治療研究領域的熱點，而HNF4β、HNF4γ與HCC關系的研究甚少。

腫瘤的誘導分化治療系指應用分化誘導劑促進惡性腫瘤細胞向成熟細胞分化，從而抑制其異常增殖，逆轉其惡性表型，最終達到治愈腫瘤的目的。作為肝細胞分化的關鍵調控因子，HNF4α可能通過調節分化過程中的重要信號通路或下游因子促進HCC細胞向低侵襲性表型逆轉或分化為成熟肝細胞。Yin等［11］發現肝癌細胞株HepG2、Hep3B轉染表達HNF4α基因的重組腺病毒AdHNF4α后，肝細胞功能基因表達增高，CSCs相關基因表達以及CD133+CD90+CSCs比例降低，腫瘤細胞增殖受抑，出現細胞周期阻滯，衰老、凋亡增加。在體內實驗中，AdHNF4α可使HepG2、Hep3B細胞在裸鼠體內的成瘤性完全喪失;裸鼠移植瘤內注射AdHNF4α表現出顯著抗腫瘤效應，靜脈注射則可預防肝轉移瘤形成。該實驗結果初步證實利用基因工程手段上調HNF4α表達可誘導HCC細胞尤其是CSCs向成熟肝細胞分化，從而強烈抑制HCC發生，HNF4α誘導分化治療可能成為HCC的有效治療方法。Ning等［12］發現，在DEN誘導大鼠發生HCC的過程中，HNF4α表達伴隨著 EMT的發生而逐漸降低;以AdHNF4α上調HNF4α表達可抑制HCC發生過程中的肝細胞EMT，減輕肝纖維化，同時抑制CSCs標記物表達，抑制與EMT和HCC發生密切相關的β-連環蛋白(β-catenin)激活，表明HNF4α系通過抑制 β-catenin信號通路抑制肝細胞發生EMT和CSCs形成，從而抑制 HCC發生。Yue等［13］以AdHNF4α治療兩種大鼠肝纖維化模型，均取得良好效果，模型大鼠肝纖維化顯著減輕，肝功能改善，EMT受抑。鑒于HCC患者多伴有肝硬化，HNF4α在治療HCC的同時可減輕肝硬化，顯示出更廣泛的臨床應用前景。

新近HNF4α與miRNAs的關系成為HNF4α治療HCC相關機制研究的熱點。Hatziapostolou等［14］的研究顯示，一過性抑制HNF4α可觸發由 HNF4α、miR-124、白細胞介素-6受體(IL-6R)、STAT3、miR-24、miR-629 構成的 HNF4α-炎癥反饋回路，此回路一旦激活，HNF4α表達將持續受抑，從而促進HCC發生，針對這一炎癥反饋回路的手段將可能用于HCC的治療。Ramamoorthy等［15］的研究發現，一些miRNAs參與了HNF4α的表達調控。對這些可能對HNF4α具有靶向調節作用的miRNAs進行驗證，發現miR-34a、miR-449a可直接作用于 HNF4α的3’-非翻譯區(3’-UTR)而抑制其表達，并進一步下調HNF4α下游PXR表達。let-7 miRNAs家族［16］、miR-21［17］等亦參與了 HNF4α 的調控網絡。miR-122是一種肝臟特異性miRNA，在HCC中表達下調，可促進腫瘤細胞遷移、侵襲［18，19］。研究［20］顯示 HNF4α 是 miR-122 的關鍵調控因子，可通過保守的DR-I元件結合至miR-122啟動子區，正向調控其表達。另有研究［18］發現，miR-122亦受HNF1α、HNF3α、HNF3β 轉錄調控。

綜合上述研究結果，HNF4α可能通過誘導HCC細胞尤其是CSCs向成熟肝細胞分化、抑制肝細胞EMT的發生、調控HCC相關miRNAs表達而起到抑制HCC發生、發展的作用。同時，HNF4α的表達受一些miRNAs調控。因此，利用安全、有效的基因工程手段上調HNF4α表達可能成為HCC治療的新策略。

四、HNF6

HNF6屬于ONECUT蛋白家族(又稱OC-1)，主要表達于肝臟和胰島，參與調節葡萄糖水平、膽固醇代謝以及膽汁酸的合成、轉運。目前研究認為HNF6與肝細胞分化和肝臟發育密切相關，關于HNF6在HCC發生、發展中作用的研究相對較少。Tan等［21］予部分肝切除小鼠靜脈注射表達HNF6基因的重組腺病毒AdHNF6，發現進入DNA復制期(S期)的肝細胞數量顯著增加，同時腫瘤生長因子α、細胞周期調節因子cyclin D1、轉錄因子Foxm1表達上調，提示在肝臟再生時，上調HNF6表達可通過轉錄激活細胞周期調節基因刺激肝細胞增殖。Margagliotti等［22］對 HNF6、OC-2基因敲除小鼠的研究顯示，在肝臟發育早期，由 HNF6、OC-2、E-cadherin等組成的基因網絡可刺激肝芽周圍基底膜降解，促進成肝細胞向原始橫隔遷移，通過調控成肝細胞的遷移和黏附而調節肝芽發育。Laudadio等［23］發現一定水平的miR-122為肝細胞分化所必須;HNF6可直接結合miR-122的轉錄啟動區以調控其表達，而miR-122可刺激肝細胞特異性基因以及包括HNF6在內的多數肝臟特異性轉錄因子表達，表明HNF6與miR-122之間存在正反饋回路，這一回路在肝細胞分化中發揮關鍵作用。Lehner等［24］發現HNF6在結直腸癌肝轉移標本中表達上調，而正常結腸和原發性結腸癌中均無HNF6表達，由此推測HNF6可能為結直腸癌肝轉移的重要調控因子。

上述研究表明HNF6在肝細胞的增殖、遷移、分化和肝臟發育中起重要作用，在HCC發生、發展中的作用尚不清楚，有待進一步研究。

五、C/EBP

C/EBP 家族包括 C/EBPα、C/EBPβ、C/EBPγ、C/EBPδ、C/EBPε、C/EBPζ六個成員，各成員羧基末端均含有一個保守的堿性-亮氨酸拉鏈域，羧基末端55～65個氨基酸有明顯的序列同源性，在細胞增殖、分化、腫瘤發生以及機體的免疫、應激反應、能量代謝、血液生成等方面發揮重要作用。其中C/EBPα在成熟肝細胞中表達水平最高，參與調控肝糖原合成、糖異生、脂質代謝等相關基因表達，以維持成熟肝細胞的生物學功能。目前關于C/EBP與HCC關系的研究主要集中于C/EBPα。

Tomizawa等［25］發現 HCC組織中 C/EBPα表達顯著下調，予C/EBPα陰性HCC細胞轉染C/EBPα基因，細胞增殖和細胞周期均不受影響，表明C/EBPα表達與HCC細胞的增殖活性之間無直接關系。Tseng等［26］發現HCC組織中C/EBPα表達下調與腫瘤進展和預后不良有關。Tan等［27］在C/EBPα基因敲入小鼠和野生型小鼠中以DEN誘導HCC，C/EBPα基因敲入小鼠C/EBPα表達顯著上調，HCC結節數量僅為野生型小鼠的50%且體積較小，表明C/EBPα可在體內發揮抑制HCC生長的作用。Zeng等 發現C/EBPα可直接作用于miR-122的啟動子區以激活其轉錄，miR-122可抑制下游胰島素樣生長因子1受體(IGF-1R)翻譯以維持糖原合成酶激酶-3β(GSK-3β)活化;GSK-3β活化不僅能抑制細胞增殖，還能激活C/EBPα，從而形成反饋回路;HCC組織中?？捎^察到miR-122、C/EBPα表達下調和IFG-1R表達上調，且miR-122表達下調與預后不良相關。上述結果表明GSK-3β-C/EBPα-miR-122-IGF-1R調節回路障礙參與了HCC的發生。雖然多數研究提示C/EBPα對HCC具有抑制作用，但亦存在不同觀點。Lu等［29］發現部分HCC組織中C/EBPα表達明顯上調，其來源病例HCV均陰性;肝癌細胞株Hep3B、Huh7中 C/EBPα高表達，以siRNA或shRNA下調其表達后，腫瘤細胞生長和克隆形成均受抑。該研究結果提示C/EBPα在HCV陰性HCC中可能是一個致癌因子。

綜合上述研究結果，C/EBPα與HCC的關系仍存在爭議，這可能與所檢測標本的病毒背景、種族等特性不同有關。

六、結語

綜上所述，HNFs家族成員作為肝細胞分化和功能維持的重要調控因子，可能在各種肝臟致癌因素的作用下出現表達異常，觸發下游復雜調控網絡中的重要抑癌因子表達失調，從而促進HCC發生、發展。利用基因工程手段上調HCC細胞中的特定HNF表達，可抑制腫瘤細胞增殖，誘導其向成熟肝細胞分化，為HCC的治療提供了新的思路。

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