肝細胞核因子1α在肝臟腫瘤發生和發展中的作用及機制

聶美桐 張 新 謝渭芬

肝細胞核因子1α(HNF1α)是一種主要在肝臟表達的轉錄因子，在肝臟的生長、發育和代謝過程中起著重要作用。HNF1α對肝臟腫瘤發生、發展的病理、生理過程具有重要的影響，可能成為肝臟腫瘤治療的有效靶點。本文就HNF1α在肝臟腫瘤中的表達特征及其調控肝臟腫瘤和相關慢性肝病發生、發展的機制等方面作一綜述。

1 HNF1α概述

HNF1α是一種POU同源域蛋白，為HNF家族成員，于1987年在肝臟中首先被發現。HNF1α是由人類12號染色體上HNF1α基因編碼的631個氨基酸構成的轉錄因子[1-3]，包括3個結構域：N端二聚體結合結構域、C端反式激活結構域和一個高度保守的同源DNA結合結構域。N端二聚體結構域可能與多聚體的鎖鏈結構形成有關，其與C端反式激活結構域在HNF1α與DNA結合后形成二聚體結構的過程中共同發揮著重要作用。而高度保守的同源DNA結合結構域恰巧插入上述兩個結構之間，且不依賴其DNA序列結合靶基因，而是通過HNF1α的二分對稱序列與靶基因啟動子中的偽回文序列結合，這種結構也許是HNF1α調控網絡復雜的原因之一[4-5]。

HNF1α在肝臟中特異性表達，主要調控肝臟發育過程中的干細胞分化及成熟肝臟中的糖脂代謝和其他有毒物質的轉化等[4,6]。另有研究發現，在人類胰腺、腎臟和腸道等器官中也存在HNF1α高表達[7]。在胰腺組織中，HNF1α主要在胰島β細胞中表達，參與調控胰島β細胞功能相關的糖代謝、氧化磷酸化等基因的轉錄表達[5]。HNF1α基因胚系突變可導致青少年期發病的成年型糖尿病(MODY)；HNF1α的表達降低還可增高2型糖尿病發生的風險[4,8]。HNF1α在腎臟近端和遠端腎小管中也呈高表達，主要調節葡萄糖的重吸收功能；敲除小鼠HNF1α基因可導致腎臟近端小管的鈉-葡萄糖協同轉運蛋白2(SGLT2)表達下降，從而影響葡萄糖的重吸收功能[9]。此外，在小腸中，HNF1α可靶向調控Notch通路、SLC2A2等，調節腸道上皮細胞對葡萄糖的轉運[10]。上述研究表明，HNF1α在肝臟、胰腺、腎臟及腸道中高表達對維持機體穩態起著重要作用。

2 HNF1α在肝臟腫瘤中的表達及相關特征

HNF1α的正常表達對于維持機體多種器官功能及物質代謝起著重要作用，HNF1α表達異常可誘發多種疾病，其中肝臟腫瘤的發生與HNF1α表達異常密切相關。

2.1 HNF1α與肝腺瘤

肝腺瘤(HCA)是主要的肝臟良性腫瘤，多見于口服避孕藥的育齡女性[11]。35%～40%的HCA患者存在HNF1α突變，其中90%是體細胞突變，僅10%為雙等位基因胚系突變，且發生胚系突變患者的年齡總體上低于發生體細胞突變的患者年齡[12-13]。Hechtman等[14]對30例HCA患者的TCGA數據進行分析，發現HNF1α突變多數為點突變，并且在各個結構域均有發生。研究還發現，在所有存在HNF1α突變的患者樣本中，均未出現抑癌基因TP53突變，且其HCA組織病理均表現為同質性，未發現炎性細胞浸潤及細胞異常，因此可排除其他抑癌基因的影響[13-14]。上述研究表明，HNF1α突變可能是HCA發生、發展的關鍵因素。

2.2 HNF1α與肝細胞癌

肝細胞癌(HCC)是主要的肝臟惡性腫瘤。Zeng等[15]分析了20例HCC患者的腫瘤組織和癌旁組織，發現70%的HCC患者腫瘤組織中HNF1α的mRNA和蛋白表達水平均低于癌旁組織。有研究進一步表明，與高分化HCC組織相比，低分化HCC組織中HNF1α蛋白表達水平更低[16]。Ding等[17]發現了HNF1α體細胞突變的新突變位點p.Q511L，此位點突變顯著降低了HNF1α的抗瘤生成能力。2019年Hechtman等[14]利用MSK-IMPACT、TCGA數據庫和文獻病例報告數據對672例HCC患者進行了癌癥基因譜分析，發現有1.6% HCC患者存在HNF1α突變，這些突變在HNF1α的3個結構域中均有發生，且突變位點各不相同，由此推測HNF1α可能與HCC的發生、發展相關。利用腺病毒介導的HNF1α過表達的HCC細胞系中，腫瘤細胞的增殖被顯著抑制，且抑制作用的強度與HNF1α的表達水平呈正相關，這提示HNF1α可有效抑制肝臟腫瘤細胞的增殖[15]。

3 HNF1α調控肝臟腫瘤發生和發展的機制

已有多項研究表明，肝臟腫瘤中HNF1α表達水平明顯降低，這提示HNF1α可能是調控肝臟腫瘤發生、發展的重要因素，因此探尋HNF1α調控肝臟腫瘤發生、發展的機制具有重要意義。

3.1 HNF1α與糖脂代謝

肝臟腫瘤存在脂質代謝異常，可促進肝臟腫瘤細胞的增殖、分化，從而加速腫瘤的進程[18]。Rebouissou等[19]的研究發現，在HNF1α突變的HCA患者中，負責編碼合成脂肪酸的基因ACACAmRNA和FAS蛋白的表達水平升高，而負責編碼合成高密度載脂蛋白的基因APOM、APOF、APOA4和LPAL2的蛋白表達水平則降低，而在無HNF1α突變的HCA患者中并未發現上述現象。Ni等[20]的研究也發現，在特異性敲除肝細胞中HNF1α基因的小鼠中，ACACA、SREBP1c等與脂質合成相關的基因表達水平升高，在30周時小鼠自發形成了非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)，70周時在肝臟中發現了多個腫瘤結節。由此推測，HNF1α對脂質代謝的影響可能與肝臟腫瘤的發生相關。

多個與脂質代謝相關的基因參與了HNF1α調控腫瘤發生的過程。Patitucci等[21]通過生物信息學分析、染色質免疫共沉淀等方法，發現在人HCC細胞系中，HNF1α可直接靶向負性調控過氧化物酶體增殖物激活受體γ(PPARγ)的表達，抑制肝臟腫瘤細胞中的脂質生成和沉積，進而有效抑制腫瘤的生長。此外， Villemain等[22]的研究發現，HNF1α可與Sigma1受體(Sig1R)的啟動子結合，直接負向調控其表達水平，敲除HNF1α后Sig1R的表達水平升高，并促進了脂質沉積及腫瘤細胞增殖。值得一提的是，在HCA患者中，HNF1α突變可引起CYP1A1、CYP1A2和CYP3A4基因的mRNA表達水平下降，導致雌二醇活性增強，并可促進Sig1R的表達，提示HNF1α還可能通過調控雌激素代謝間接影響脂質代謝和肝臟腫瘤的發展。上述研究均證實了HNF1α調控的脂質代謝對肝臟腫瘤的發生、發展起著重要作用。

此外，HNF1α在肝臟腫瘤中還參與了調控糖異生和糖酵解途徑，同時為脂質生成提供基礎原料，這可能與肝臟腫瘤的生成密切相關。在HNF1α突變的HCA患者中，負責調控糖異生的基因FBP1、PCK1、PCK2和G6PT1的mRNA表達水平下降，而負責調控糖酵解的基因GCK的mRNA和蛋白表達水平均升高，導致乙酰輔酶A合成增加，進一步為脂肪酸合成提供了原料[19]。這些變化導致的脂肪沉積都有可能對腫瘤細胞膜產生影響，進而影響肝臟腫瘤的發生。此外，Zeng等[15]在HNF1α過表達的人HCC細胞系中發現了G6P和PCK等負責調控糖異生代謝的基因的mRNA表達水平升高現象。上述研究提示，HNF1α在肝臟腫瘤中可正向調控糖異生途徑并抑制糖酵解，從而影響肝臟腫瘤的代謝。

3.2 HNF1α與細胞增殖和生長

目前HNF1α調控的與肝臟腫瘤細胞增殖相關的基因逐漸被揭示。Pelletier等[23]發現在HNF1α突變的HCA患者肝臟中，負責編碼酪氨酸激酶受體的ERBB2 mRNA水平比健康者升高了5倍；負責編碼促血管生成及細胞增殖的基因PDFGFA和PDGFB的mRNA水平也顯著升高，從而促進了肝臟腫瘤的進展。值得一提的是，HCA患者中HNF1α的突變失活還可促進負責調控細胞內蛋白質翻譯的哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)及其下游通路的表達。HNF1α還可調控細胞的生長周期，研究發現負責編碼G1/S期特異性細胞周期蛋白D1(Cyclin D1)的基因CCND1在HNF1α突變的HCA患者中呈高表達, 其可促進肝臟腫瘤的進展[23]。Zeng等[15]利用HCC細胞系進行研究，發現HNF1α高表達后，細胞被阻滯于G2/M期的概率增高，并且細胞周期蛋白依賴性激酶(CDK)抑制因子p21、Cyclin A2、Cyclin B1的表達水平顯著升高，而促使細胞進入細胞周期的Cdc2蛋白表達下降，因此HNF1α的表達可有效抑制HCC細胞的增殖。Ding等[24]的研究發現HNF1Α-AS1也是HNF1α下游調控的靶點，HNF1α可促進HNF1Α-AS1的表達，并可抑制HCC細胞的增殖及轉移。Hellerbrand等[25]的研究發現，在HCC細胞系HepG2中，過表達HNF1α可正向調控MIA2 mRNA的表達水平，并且MIA2基因過表達可抑制HCC細胞的增殖和侵襲。上述研究表明，HNF1α對HCC細胞的增殖調控起著重要作用。

3.3 HNF1α與上皮間質轉化

Pelletier等[26]應用小干擾RNA(siRNA)降低了HNF1α的表達水平，發現腫瘤細胞上皮標志物E-鈣黏蛋白的mRNA和蛋白表達水平均顯著下降，而間質標志物波形蛋白和纖連蛋白的mRNA水平均升高，提示HNF1α可影響HCC細胞的上皮間質轉化。Santangelo等[27]的研究發現，在HNF1α過表達的人和小鼠的肝臟腫瘤細胞系中, 主要負責促進上皮間質轉化的Snail基因啟動子活性降低，SnailmRNA表達水平顯著下降，且E-鈣黏蛋白表達升高；染色質免疫沉淀實驗進一步證實，HNF1α可直接與Snail基因啟動子結合并負向調控其轉錄表達。上述研究提示HNF1α可有效逆轉肝臟腫瘤細胞的上皮間質轉化，抑制腫瘤進展。

4 HNF1α與其他慢性肝病

多數HCC患者既往有慢性肝病史，亞太地區超過75%的HCC患者有HBV感染，這是導致HCC發生的主要病因。此外，目前有大量證據表明NAFLD也是HCC發生的危險因素，肝纖維化是慢性肝病進展至HCC過程中的一種重要的病理表現，因此延緩慢性肝病的進展和肝纖維化進程可減少HCC的發生[28-30]。HNF1α在調控慢性肝病進程中起著重要作用。

HBV持續感染引起的炎性反應和病毒大量復制表達是導致HCC的主要病因[31]。在感染HBV的人類HCC細胞中，HNF1α表達水平升高可降低HBV增強子Ⅰ的活性，抑制HBV的復制效率，進而可降低HBV抗原的表達，延緩乙型肝炎的進展[29]。

NAFLD是以肝細胞內脂肪沉積，不伴有持續乙醇攝入史為特征的一類慢性肝病，其病因與環境、遺傳、代謝及腸道菌群等因素相關，其中HNF1α在調控NAFLD的脂肪酸代謝過程中發揮著重要作用。Ni等[20]的研究敲除小鼠肝臟HNF1α基因誘導其低表達后，小鼠肝內的脂肪酸合成顯著增加，并且促進了炎性因子釋放，進而激活了NF-κB、信號轉導與轉錄激活因子3(STAT3)及蛋白激酶B(Akt)通路，這些通路的激活可促進NAFLD進展為HCC。

在肝纖維化進程中，HNF1α的作用也不容忽視。Qian等[32]的研究發現HNF1α低表達促進了肝纖維化形成，隨后將HNF1α腺病毒載體注入纖維化大鼠模型使HNF1α過表達，結果顯示肝細胞外基質區減少了約50%，且纖維化指標α-平滑肌肌動蛋白(α-SMA)、Ⅰ型膠原A1(COL1A1)的表達水平和羥基脯氨酸水平也均顯著下降；還發現HNF1α通過上調SHP-1 mRNA表達水平以減輕細胞外基質沉積和肝纖維化，表明HNF1α是治療肝纖維化的重要靶點。

5 HNF1α在肝臟腫瘤臨床治療中的價值

有研究采用免疫組織化學染色法發現HCA患者肝臟標本中缺乏肝臟型脂肪酸結合蛋白(L-FABP)的表達，對鑒別HCA患者是否存在HNF1α基因突變具有重要意義[33]。MRI檢查對有HNF1α基因突變的HCA患者的敏感度和特異度均較高，分別為87%～91%和89%～100%，有助于早期發現腫瘤以防止其惡變，并可避免發生瘤體破裂、出血等并發癥[34]。此外，Zeng等[15]的研究發現，腺病毒介導的HNF1α過表達可顯著抑制小鼠體內異種移植的人類肝臟腫瘤，提示HNF1α在HCC的治療方面有較大的潛力。另有研究將載有HNF1α、HNF4A、FOXA3表達的腺病毒注入異體移植HCC模型后，HCC細胞發生向肝樣細胞的轉化，這種細胞具備了成熟肝細胞的一些特征，如儲存糖原、吸收乙酰化低密度脂蛋白等；肝樣細胞的轉移能力大幅度減弱，HCC干細胞數量減少并且失去了成瘤性，因此HNF1α參與的誘導肝臟腫瘤細胞表型轉化有望成為HCC的臨床治療新手段[35]。

6 總結與展望

綜上所述，HNF1α在肝臟腫瘤的發生、發展過程中起著重要作用，參與調控肝臟腫瘤的基礎物質代謝、細胞增殖及表型轉化等過程。目前研究認為提高HNF1α表達有助于縮小肝臟腫瘤的體積，減弱肝臟腫瘤的侵襲和轉移能力等[15]。然而，HNF1α在肝臟腫瘤發生、發展中的作用機制尚未完全明確，肝臟腫瘤中HNF1α表達下降的原因也有待進一步研究。因此，尋找HNF1α與其他分子的作用網絡，明確HNF1α與肝臟疾病的關系，研發調控HNF1α轉錄因子的靶向藥物及制定HNF1α高效逆轉肝臟腫瘤細胞方案等，將有望為肝臟腫瘤的治療開辟新的道路。