Notch通路在非酒精性脂肪性肝炎相關肝癌發生中的作用

徐豪 高超 欽倫秀

肝細胞癌(HCC)是最常見的肝臟惡性腫瘤，為全球第四大癌癥相關的死亡原因，其發生、發展與慢性肝病密切相關。在肝炎病毒感染、過量飲酒和肥胖等因素的作用下，肝臟受到持續炎癥損傷，發展至肝硬化，甚至肝癌[1]。肝癌的發生、發展是一個復雜的多步驟過程，涉及多種基因多條通路，其中Notch通路的作用一直存在爭議[2]。

一、Notch通路的功能

生理條件下，Notch通路在調節胚胎發育和組織穩態中發揮重要作用[3]。Notch通路為細胞間的信號轉導通路，在進化過程中，其對特定細胞的功能調控高度保守。典型的Notch通路起始于相鄰細胞Notch配體(Jagged1/2和Delta-like ligands 1/3/4)和Notch受體(Notch1-4)的相互接合，導致信號接收細胞胞膜上的Notch受體兩次水解斷裂，釋放出Notch受體胞質內結構域(NICD)，隨后NICD易位至細胞核，與胞核內CSL家族轉錄因子(CBF-1/Su(H)/LAG1)相互作用，介導下游靶基因的激活[4]。有趣的是，信號遞送細胞通過Notch配體遞送信號的同時，還阻斷了自身Notch受體的信號接收功能，維持了信號遞送和接收的功能[4]。而非典型Notch通路中NICD未易位至核內，在胞質中即與其他信號相互作用(如靶向Wnt/β-catenin通路)，根據特定情況發揮協同或拮抗作用，介導相應的生物學功能[5]。

二、在腫瘤領域的研究進展

近年來，多項研究聚焦在Notch通路失調與腫瘤發生、發展這一領域，在不同的腫瘤背景下，具有截然相反的作用[6-7]。T細胞急性淋巴細胞白血病的相關研究最早揭示了Notch通路的促癌作用。此外，在多數惡性實體腫瘤內，如乳腺癌、肺癌和結直腸癌等，Notch通路亦促進了腫瘤的發生、發展。然而，在多種組織來源的鱗狀細胞癌中，Notch通路發揮抑癌作用，其缺失突變驅動了腫瘤發生[8]。甚至在同一腫瘤的相關研究中，Notch通路表現出截然相反的抑癌或促癌作用，揭示了其在腫瘤進展中功能發揮的雙重性和復雜性[6]。因此，Notch通路在腫瘤中的確切作用可能受到腫瘤類型以外因素的影響，其抑癌或促癌的矛盾可能與該通路調節腫瘤細胞與微環境間相互作用有關[8-9]。目前認為Notch通路抑癌或促癌功能的發揮高度依賴其所處的細胞及組織微環境[6-7]。盡管如此，已有多項研究明確報道其參與維持腫瘤干細胞的自我更新和擴增，導致腫瘤的進展與復發[10]。Notch通路的激活甚至還能觸發臨近癌細胞的分化，促進腫瘤異質性[11]。總而言之，在多數惡性腫瘤中，Notch通路主要發揮促癌作用[8]。目前靶向Notch受體的阻斷抗體、Notch受體裂解相關的γ-分泌酶抑制劑及Notch轉錄復合體抑制劑，其中部分藥物已進入臨床試驗階段[8,12]。但Notch通路在腫瘤領域的復雜作用仍未完全闡明，其生理狀態下還具有調節發育和維持組織穩態的功能，均會限制相關藥物進一步的臨床應用。

三、在非酒精性脂肪性肝炎(NASH)相關肝癌領域的研究進展

在肝癌研究領域，Notch通路尚存爭議，其促癌和抑癌作用仍需進一步深入探討[13-15]。隨著肥胖及代謝綜合征在全球范圍內的廣泛流行，與之密切相關的NASH發病率逐年升高，顯著增加了肝癌發生的風險，并迅速成為肝癌的主要病因之一[16]。針對NASH，Zhu等[17]報道Notch通路在該慢性肝病背景下促進肝癌發生的作用。該研究中，為明確Notch通路在肝癌中的作用，Zhu等[17]基于14個與Notch通路相關基因的表達水平，構建了Notch轉錄特征評分體系，并通過該評分將肝癌患者分成高(29.5%)、中(41%)、低(29.5%)Notch水平三個亞組。既往研究發現，肝癌中頻繁發生CTNNB1的激活突變，介導下游β-catenin靶基因的轉錄激活[18]。然而該研究發現，高Notch組肝癌缺乏CTNNB1的激活突變，提示了肝癌發生的另一條機制路線。后續對高低Notch組轉錄基因的富集分析發現，高Notch組肝癌基因轉錄特征類似于膽管細胞癌，如細胞外基質及瘤內纖維化相關基因顯著上調，預示預后不良。鑒于Notch通路在NASH背景下異常激活，該研究通過可誘導NASH的飲食構建NASH小鼠模型，上述結論在該模型中得到了證實，Notch通路激活的肝細胞表現出了細胞外基質相關基因的轉錄富集，而代謝相關通路及β-catenin信號轉導通路均受到抑制，類似于高Notch肝癌組。聯合致癌物二乙基亞硝胺(DEN)與NASH飲食建立的肝癌小鼠模型亦進一步證實了癌與癌旁組織中Notch通路與β-catenin通路的活化表達相互排斥。同時，NASH飲食喂養的Notch激活突變基因鼠模型自發形成了具備上述轉錄特征的肝癌病灶，進一步闡明了在NASH背景下僅Notch通路的激活即可促進特定轉錄特征肝癌的發生。更有趣的是，為探究肝癌發生過程中Notch通路激活的必要性，該研究在NASH飲食聯合DEN誘導的肝癌小鼠模型中阻斷Notch通路。然而，Notch通路的阻斷并沒有減少腫瘤發生的頻率，反而催生出了β-catenin通路活化的腫瘤類型。總而言之，Notch通路激活的肝細胞轉錄變化可能持續存在于NASH進展為特定類型肝癌的過程中。

Zhu等[17]猜想并論證了Notch通路在NASH相關肝癌發生過程中的作用，揭示了慢性肝病背景下Notch通路的持續激活促進了肝癌的發生，為后續肝癌研究提供了新的思路與方向：(1)既往研究報道Notch通路與Wnt/β-catenin通路的互斥活化存在于發育過程與慢性肝病中，決定細胞分化的不同命運[19-20]。該研究揭示了Notch通路活性與CTNNB1突變之間的負相關性，提示了肝癌發生過程中可能存在兩條截然不同的機制路線，這一互斥調控的意義仍有待進一步闡釋；(2)肝細胞中Notch通路的激活誘導了膽管細胞癌及類膽管癌型肝癌的發生，提示了特定通路的異常調控誘發特定腫瘤類型或具有特定轉錄特征腫瘤類型的產生，因此鑒定關鍵信號通路可能有助于腫瘤特異性療法的臨床應用[21]；(3)特異性抑制Notch通路后，肝癌的基因轉錄特征隨之改變。鑒于此，靶向Notch通路可能具備良好的治療效果。經過Notch靶向抑制治療后，高Notch活性肝癌病灶可能面臨著兩種不同的命運，基因轉錄的特征發生轉變或是依賴于Notch通路激活的腫瘤逐漸消退。然而，該研究中Notch通路阻滯后肝癌發生頻率基本不變，提示基因轉錄特征性轉變的可能性。靶向Notch通路的治療方案仍具可行性，但需在適合的動物模型中進行藥物療效評估；(4)該項研究中構建的NASH相關肝癌小鼠模型論證了Notch通路激活驅動肝癌的發生，那該通路的激活是特異性NASH相關還是同樣存在于肝癌發生的其他病因中仍需要進一步研究探討。

總而言之，在肝癌發生的研究領域，針對肥胖相關的NASH慢性肝病背景，即使沒有突變驅動，Notch通路的持續激活亦能推動肝癌的發生。鑒于肝癌發生的復雜機制，目前的研究進展提示肝癌發生過程中多條機制路線并行，各自決定不同轉錄類型肝癌的可能性，這也許能為肝癌的精準治療提供更有意義的線索。