LPS—TLR4/MD—2—TNF—α信號通路上差異基因作用對酒精性肝癌發病機制的探討

中圖分類號：R256.4 文獻標識碼：A 文章編號：1005-0515（2013）9-001-01

酒精性肝癌是由于長期大量飲酒導致的一組肝臟疾病的終末階段。世界各國的發病率和隨之帶來的經濟負擔均隨著社會經濟發展呈上升趨勢，它是西方國家導致死亡的最主要病因，也是十大常見死亡原因之一[1]，是國內外肝臟疾病研究的重點。目前，我國由酒精所致的肝臟損害亦呈逐年上升趨勢，酒精已成為繼病毒性肝炎后導致肝臟損害的第二大病因。近年來因飲酒而導致的原發性肝癌（Hepatocellular carcinoma，HCC）病例呈明顯上升趨勢，其正在成為威脅人類健康的全球性公共衛生問題，對其發病機制的探索和研究刻不容緩。

盡管現在有關酒精性肝癌的病理形態學變化已基本清楚，但其發病機制仍不明確。內毒素主要成分是脂多糖（LPS），是腸道革蘭氏陰性細菌外膜的重要組成成分，在菌體自溶或被裂解時釋放出來。長期大量的飲酒，可刺激腸道致損傷，使腸道菌群上移，引起LPS腸滲漏，使血中LPS含量升高，即腸肝循環[2]。臨床研究表明，酒精性肝癌患者血漿LPS水平較正常受試者及非酒精性肝癌患者明顯升高，動物實驗亦有類似結論。即LPS進入血液后，通過LPS的結合蛋白LBP與Kupffer細胞膜表面的內毒素受體（CD14）結合，經跨膜受體TLR4等Toll樣受體家族（Toll like receptors，TLRs）參與，完成LPS跨膜信號轉導進入胞內，激活肝Kupffer細胞，使存在于胞漿的I-κB磷酸化釋放NF-κB（nuclear factor-kappa B）。NF-κB進入細胞核，與靶基因啟動子區域的特定序列結合，從而啟動炎癥因子如腫瘤壞死因子（tumour necrosis factor-α，TNF-α）的轉錄。TNF-α等促炎因子的存在又可進一步活化NF-κB，形成惡性循環。TNF-α是Kupffer細胞活化產生的主要炎癥細胞因子，通過其受體TNFR1發揮多種細胞效應，如通過活化內皮細胞發揮促中性白細胞聚集的效應，誘導細胞線粒體腫脹、破壞及細胞凋亡壞死，從而發生肝細胞癌變。

新近的研究發現TLR4介導的LPS信號轉導需要一種稱為髓樣分化蛋白-2 （myeloid differentiation protein-2，MD-2）的輔助：血漿中的LPS首先和肝臟產生的LPS 結合蛋白（LPS binding protein，LBP） 結合，由LBP 將LPS轉運到CD14 （cluster of differentiation-14）。但是CD14 缺乏跨膜區和胞漿內段，不能將LPS信號轉導到細胞內，因此它只能將LPS 傳遞給下游的TLR4/MD-2受體復合物[3]。最近研究報道LPS可上調Kupffer細胞中TLR4/MD-2基因和蛋白的表達，并合成細胞因子TNF-α，抗TLR4的抗體能抑制LPS誘導的TNF-α的生成，TLR4/MD-2單克隆抗體可以保護肝臟免于LPS引起的致死性肝損傷。TLR4和它伴侶分子MD- 2可能在LPS—Kupffer細胞活化—TNF-α等細胞因子分泌—肝細胞癌變這一途徑中發揮受體結合、促細胞因子分泌的重要作用。

我們在差異基因以及差異miRNA在酒精性肝癌的發病機制方面做了大量的研究工作。通過基因芯片技術我們在ALD的發生發展過程中自輕度肝損傷至肝硬化肝功能失代償階段共發現878個差異表達的基因和23差異miRNA，至酒精性肝癌階段，則應該有更多差異表達的基因和miRNA參與。其中具有顯著性差異表達基因的聚類分析中，GSH代謝Pathway呈明顯下調趨勢，并有多個差異miRNA共同負調控GSH代謝Pathway。通過上述綜述中提到的LPS-TLR4/MD-2-TNF-α信號通路在酒精性肝癌中發揮著重要的作用，而在這條通路中又存在差異表達的基因及負調控這些基因及Pathway的miRNA，使GHS的代謝水平降低。而GHS是體內最常見的II相物質代謝酶，它具有通過還原反應清除體內氧自由基、過氧化反應產生的代謝廢物的功能。GHS活性降低和含量減少，勢必使體內的LPS增加，從而使LPS-TLR4/MD-2-TNF-α信號通路中始動因子LPS含量增加，進而啟動扳機機制導致酒精性肝癌的發生發展。

經酒精喂養大鼠體內LPS水平明顯升高，這一系列前期實驗結果提示我們： LPS-TLR4/MD-2-TNF-α信號通路是否對酒精性肝癌產生作用機制？伴隨著酒精性肝癌發病率逐年升高，其已成為威脅國民健康的第二大肝臟疾病。探討LPS-TLR4/MD-2-TNF-α信號通路是否在酒精性肝癌中發揮作用？在酒精性肝癌發病機制的研究和基因治療方面都具有重要的社會意義和科學研究價值。同時也推動了我國健康事業向前發展，并減輕因酒精性肝癌的高患病率帶來的社會經濟負擔。

參考文獻：

1.Diehl AM.Liver in alcohol abusers：clinical perspective. Alcohol.2002；27：7.

2.Lieber CS. Pathogenesis and treatment of alcoholic liver disease： progress over the last 50 years. Rocz Akad Med Bialymst. 2005；50：7-20.

3.Hyakushima N， Mitsuzawa H， Nishitani C，et al. Interaction of soluble form of recombinant extracellular TLR4 domain with MD-2 enables lipopolysaccharide binding and attenuates TLR4-mediated signaling. J Immunol. 2004；173：6949-6954.

通訊作者：劉穎 主任醫師 醫學博士

基金支持：

1. 黑龍江省自然科學基金面上項目（D201168）

2. 黑龍江省衛生廳科研項目（2013366）