調控胰島素抵抗在肝癌預防與治療中的研究進展*

馬 莉 綜述，馬青梅，楊文娟，鄧海孝，劉欣躍，3△ 審校

蘭州大學第二醫院：1.藥物基因組學實驗室；2.普外科；3.檢驗醫學中心，甘肅蘭州 730000

胰島素抵抗(IR)是2型糖尿病及代謝紊亂癥常見的并發癥之一，且與肝癌發生、發展密切相關[1]。肝癌是全球發病率居第6位、病死率居第4位的惡性腫瘤[2]。盡管近年來肝癌的治療已有所突破，但預后較差，效果并不理想，主要原因是治療仍以外科手術為主，缺乏有效的輔助治療手段[3]。研究顯示，調控代謝紊亂可能是肝細胞癌(HCC)患者的新型輔助治療手段之一[4]。IR作為代謝綜合征的特征及誘發因素之一，引起了人們的注意。本課題組前期的研究已經證實，IR是引起肝癌細胞化療耐藥的重要因素之一[5-6]。

代謝紊亂是導致多種疾病發生的重要因素。IR常伴隨高血糖、高胰島素、全身慢性炎癥等現象[7]，這些因素都能促進肝癌的發生。肝臟具有調節血糖水平和滅活胰島素的作用[8]，肝癌患者常常因肝功能受損而引起血糖和胰島素水平異常，導致IR的加劇[9]。這些研究均證實IR促進肝癌發生、發展，同時肝癌也加劇機體IR程度。

盡管目前關于IR與肝癌發生的關系已有較多的研究，但關于二者之間相互作用的機制尚不明確。因此，本文總結了IR促進肝癌發生、發展和導致耐藥方面的可能機制，列舉了可通過緩解IR來干預肝癌的潛在新型藥物，并以此來展望IR未來對肝癌預防、治療及干預的重要意義。

1 IR可誘導肝癌發生

肝臟是人體代謝的主要調節器官，肝癌的發生多伴隨代謝的改變。IR多引發體內代謝紊亂，如高血糖、高胰島素、脂質代謝紊亂和慢性低度炎癥，脂質代謝紊亂可促進非酒精性脂肪肝(NAFLD)發生，且這些因素均可導致肝癌的發生[7]。

1.1高血糖 不同于普通細胞的產能方式，腫瘤細胞即使在有氧條件下也采用糖酵解方式供能，這一過程既不需要氧氣也不需要線粒體的參與，可能與腫瘤破壞細胞線粒體功能有關，這一現象稱為Warburg效應[10]。由于糖酵解產能量低，為保持過快的增殖速度，腫瘤細胞需要吸收大量葡萄糖，IR引發的高血糖為腫瘤細胞提供了能量保障，同時高血糖還能促進腫瘤細胞血管形成，促進腫瘤生長。持續高血糖可促進缺氧誘導因子-1α(HIF-1α)表達，增強腫瘤細胞的抗凋亡能力[11]。HIF-1α促進HCC發展，在HCC中抑制HIF-1α活性，可抑制腫瘤血管生成，促進肝癌細胞凋亡[12]。LIN等[13]研究證實，高血糖能夠顯著誘導活性氧(ROS)的產生，引發小鼠脂肪組織的炎性反應，長期的炎癥刺激常常誘導細胞發生癌變。同時，ROS增高可引起脂質過氧化產生大量有毒醛，導致內皮細胞膜流動性、完整性受損。

1.2高胰島素 為研究胰島素與糖尿病患者HCC之間的關系，BABA等[14]對基于糖尿病的HCC小鼠采取高血糖、高血糖/胰島素治療，發現高血糖/胰島素治療組HCC的發生率及腫瘤直徑明顯高于高血糖組，同時細胞外信號調節激酶1/2(ERK1/2)表達顯著高于高血糖組，提示胰島素可通過信號傳導促進糖尿病患者HCC的發生及發展。為保持對高水平胰島素的反應，癌細胞表面常高表達胰島素樣生長因子(IGF)和胰島素受體。胰島素受體的激活可增強肝細胞有絲分裂，減少細胞凋亡，促進肝癌發展[15]。

1.3NAFLD IR可導致NAFLD發生[1]，而后者是引起HCC的潛在因素之一。NAFLD患者肝臟內三酰甘油大量堆積，可直接引發脂肪變性，導致脂肪毒性。由于大量脂質堆積，肝臟脂肪細胞轉化為肥大脂肪細胞，肥大脂肪細胞分泌游離脂肪酸，循環的脂肪酸轉移至肝臟，促進ROS分泌，引發肝臟氧化應激[16]。同時，游離脂肪酸作用于免疫細胞，致使免疫細胞分泌大量促炎細胞因子，包括白細胞介素(IL)-6、IL-8、IL-17和腫瘤壞死因子(TNF)[17]，促進肝臟炎癥發生。TIAN等[18]發現，在患有NAFLD相關HCC的人和小鼠中網格蛋白-B(Nogo-B)高表達。Nogo-B是一種位于內質網的代謝調節蛋白，由CD36介導的高表達的Nogo-B與自噬相關蛋白5(ATG5)相互作用能引發脂質代謝障礙，增強YAP蛋白活性，促進腫瘤發生。

1.4慢性低度炎癥 IR引起的激素和炎癥途徑失調，可導致全身慢性低度炎癥，這是導致肝癌發生的因素之一。脂肪組織通過分泌脂聯素(ADPN)降低機體葡萄糖攝取和脂肪生成，是體內抗糖尿病脂肪因子之一，ADPN表達水平與IR程度呈負相關。IR抑制ADPN分泌，這種情況下肝臟生成大量脂肪并積累，同時引發巨噬細胞浸潤，導致脂肪組織炎癥的產生，間接促進肝癌發生[19]。YAMAUCHI等[20]在敲除人類肥胖小鼠模型肝臟ADPN受體后，小鼠發生明顯的IR，同時肝臟發生氧化應激與炎癥，再次證實ADPN具有緩解IR、降低炎癥發生的作用。IR還可促進促炎因子TNF-α和IL-6的分泌，同時它們分泌異常可導致肝臟內的脂肪變性和炎癥[21]。一項針對青年肥胖患者的研究顯示，IR組患者血清C反應蛋白與纖維蛋白原水平明顯高于未患IR組[22]。IR作為肝癌發生的誘因之一，還通過影響腫瘤代謝及微環境變化，促進肝癌發展，導致肝癌惡性程度增加。

2 IR可促進肝癌發展

由于參與機體多種代謝及信號轉導，IR可通過改變腫瘤微環境、介導腫瘤細胞免疫逃逸和改變自噬活性的方式促進肝癌的惡化。

2.1腫瘤微環境變化 IR可導致脂肪組織和肝臟發生炎癥，引起腫瘤微環境的改變。肝微環境中的肝星狀細胞(HSC)、內皮細胞和庫普弗細胞共同構成了肝臟促炎環境，HSC在這種環境作用下表達Toll樣受體4(TLR4)，TLR4通過作用于IKB/NF-κB和JNK通路，引發促炎性細胞因子(即IL-6、TGF-β1和MCP1)的大量釋放，并在肝損傷激活后募集T細胞[23]，引發炎癥浸潤。另有研究顯示，IR與高膽汁酸血癥的發生有關[24]。膽汁酸在肝臟積聚形成大量脫氧膽酸(DCA)，DCA促進HSC分泌大量炎癥與致瘤因子，包括IL-6和前列腺素E2(PGE2)，這些因子均可導致促進肝癌發展的炎癥發生[25]。由此可見，IR導致的肝癌致瘤炎癥微環境，是促進肝癌發展的重要因素之一。

2.2腫瘤免疫逃逸 腫瘤細胞常通過異常表達和分泌多種物質，引發腫瘤免疫微環境變化，從而避免人體免疫系統識別與攻擊，這一現象稱為免疫逃逸，它是導致腫瘤發生、發展的誘因之一。CHEN等[26]研究證實，胰島素通過作用于PI3K/Akt/mTOR通路增強程序性死亡配體-1(PD-L1)的表達，PD-L1與在活化的T淋巴細胞表達的程序性死亡受體1(PD-1)相互作用介導腫瘤免疫逃逸。SUN等[27]研究發現，在NASH相關的HCC中細胞周期相關激酶(CCRK)高表達。在轉基因小鼠中，CCRK通過激活mTORC1信號通路募集大量骨髓來源抑制細胞(MDSC)，MDSC參與腫瘤特異性T細胞功能異常和腫瘤免疫逃逸。蛋白酪氨酸磷酸酶(PTPase)常刺激細胞表面主要組織相容性復合體(MHC)Ⅰ類分子表達。高表達TNF-α可抑制PTPase活性，間接降低腫瘤細胞表面MHC Ⅰ類分子表達，這使腫瘤細胞能夠逃避免疫系統的免疫監視[28]。

2.3自噬 自噬溶酶體途徑是細胞降解胞內成分的主要手段，自噬可介導儲存在肝臟中三酰甘油發生脂解，異常自噬常與機體代謝紊亂相關，提示IR可能是自噬調控肝臟脂代謝的途徑之一[29]。

3 IR是肝癌的潛在治療靶點

3.1IR導致肝癌耐藥 IR可通過直接影響胰島素信號傳導或間接作用于其他信號通路引起肝癌細胞耐藥。有學者通過構建穩定的HepG2/IR細胞模型，并與HepG2細胞對比，證實IR可顯著降低肝癌細胞對順鉑、長春新堿、5-氟尿嘧啶(5-FU)和絲裂霉素的藥物敏感性；在HepG2/IR細胞模型中，促凋亡蛋白Caspase-3低表達，Bcl-2高表達，同時IR促進蛋白激酶樣內質網激酶(PERK)的磷酸化，提示IR可誘發肝癌細胞對常規化療藥物耐藥性，這一作用可能是通過促進PERK活性，降低肝癌細胞自噬與凋亡實現的[6]。此外，研究顯示，IR可促進HepG2細胞表達內質網應激(ERS)分子伴侶，增強活性氧代謝水平，誘發多藥耐藥基因(P-gp)表達上調，提示IR可通過誘發HepG2細胞ERS，引發肝癌細胞耐藥[5]。

3.2IR相關的潛在治療靶點 研究者運用棕櫚酸刺激HepG2細胞構建IR模型，發現細胞高表達TRB3和COP1蛋白。在脂毒性條件下，COP1可被TRB3招募至SIRT1，SIRT1是抗氧化應激和炎性反應的重要因子之一，可使SIRT1發生泛素化降解，導致氧化應激和炎癥的發生[30]，這提示在IR患者中，通過干預降低患者體內TRB3和COP1蛋白的表達，可緩解機體氧化應激和炎癥。丙型肝炎病毒(HCV)感染可抑制胰島素信號轉導，促進IR。SHAMS等[31]將HCV NS5A轉染至HepG2細胞，結果發現AKT磷酸化明顯上調，降低NS5A表達可緩解IR，這提示NS5A可通過影響胰島素AKT/PKB信號通路引發IR。RuvBL1與HCC的不良預后相關。研究顯示，RuvBL1可導致小鼠發生IR，RuvBL1可通過Akt/mTOR通路調節肝臟細胞胰島素信號傳導，在肝臟代謝及HCC發生、發展中具有重要作用[8]。

3.3緩解IR實現肝癌治療的藥物 二甲雙胍是治療糖尿病的首選藥物，同時也是治療癌癥的新型藥物。OHNO等[32]研究提示，二甲雙胍是可通過提高細胞對胰島素的敏感性達到治療肝癌目的的藥物之一。右美托咪定(DEX)常用于降低圍術期IR，使用DEX處理HepG2/IR、L02/IR細胞48 h后，發現細胞葡萄糖消耗量降低，ERS標志物結合免疫球蛋白(BIP)和ER蛋白29(ERp29)表達受到抑制，這說明DEX可通過抑制ERS降低IR，從而影響肝癌細胞生長[33]。其他具有明確干預靶點的潛在新型治療藥物見表1。

表1 具有明確干預靶點的潛在新型治療藥物

4 小結與展望

IR參與誘導肝癌的發生，促進肝癌的進展，與肝癌的多藥耐藥相關。雖然目前關于IR與肝癌關系的研究很多，但二者之間相互作用的確切機制尚不明確。關于IR的研究依然存在以下局限性：(1)對腫瘤常規化療藥物耐藥機制方面的研究較少，目前的研究熱點多在尋找能夠減輕IR進而緩解肝癌的藥物。闡明IR導致常見化療藥物耐藥的確切機制，不僅可以提高腫瘤細胞藥物敏感性，達到直接殺傷的目的，還可以降低抗癌藥物投入臨床的時間和成本。(2)IR診斷的標準物較少，目前臨床關于IR診斷的標準仍然是空腹血糖×空腹胰島素/22.5(若大于2.67，提示IR)，但空腹血糖與空腹胰島素水平受個體差異及治療方案的影響，往往不能準確反映患者真實狀況。(3)大多數研究集中在HepG2細胞，缺少其他肝癌細胞系及動物實驗的驗證，研究成果較為局限。

盡管如此，調控IR對于肝癌治療仍然具有重要意義。由于IR受機體多種因素影響，部分肝癌患者可通過增強運動、調節飲食習慣緩解IR，預防和治療肝癌。值得注意的是，IR與機體多種信號通路相關，IR的干預在肝癌的預防、治療、預后判斷等方面起著重要作用，有望成為肝癌的治療的重要環節及預后判斷的標準之一。