肝细胞核因子与肝细胞癌关系的研究进展

李倩倩 许文萍 综述 谢渭芬 审校

第二军医大学附属长征医院消化内科(200003)

肝细胞核因子(hepatocyte nuclear factors，HNFs)是一类在肝脏优势表达的转录因子，包括HNF1、HNF3、HNF4、HNF6以及CCAAT/增强子结合蛋白(C/EBP)。通过调控下游多种重要肝细胞功能基因表达，HNFs在肝脏发育以及肝细胞分化、功能维持中起关键作用。近年来，越来越多的证据显示HNFs家族成员与肝细胞癌(HCC)的发生、发展密切相关［1，2］。本文就HNFs家族成员与HCC的关系作一综述。

一、HNF1

HNF1包括 HNF1α、HNF1β两个成员，主要表达于肝脏、肾脏、小肠、胰腺β细胞。HNF1α在肝脏中表达水平最高，调控白蛋白、α1-抗胰蛋白酶、α、β-纤维蛋白原等诸多重要基因表达，参与调节肝脏糖代谢、脂代谢、蛋白质合成等众多生理过程。HNF1β主要调节内脏内胚层的分化，参与器官的早期发育。

目前关于HNF1与HCC之间关系的研究主要集中于HNF1α。Pelletier等［3］发现下调肝癌细胞株 HepG2、Hep3B中的HNF1α表达可使细胞表型发生显著变化，细胞间连接结构减少，上皮标记物如上皮细胞钙黏蛋白(E-cadherin)、闭锁小带蛋白1(ZO-1)等表达降低，间质标记物如波形蛋白(vimentin)、纤维连接蛋白(fibronectin)等表达增高，同时上皮-间质转化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)相关转录因子如SNAIL、SLUG等和EMT启动因子转化生长因子-β1(TGF-β1)表达亦增高，表明HNF1α表达下调可促进上皮来源的HCC细胞发生EMT，从而具有更强的迁移和侵袭能力。Hellerbrand等［4］发现HNF1在HCC细胞和组织中表达下调，并与抑癌基因MIA2表达下调显著相关，恢复HNF1表达可重新诱导MIA2表达，而MIA2表达可显著抑制HCC细胞的增殖、侵袭能力以及移植瘤的生长、侵袭，表明HNF1表达缺失可通过下调MIA2引发HCC。Zeng等［5］发现在二乙基亚硝胺(DEN)诱导大鼠HCC发生的过程中，HNF1α表达逐渐下调。肝癌细胞株Hep3B、Huh7转染表达HNF1α基因的重组腺病毒AdHNF1α后，肝细胞功能基因如葡萄糖-6-磷酸酶(G-6-P)、细胞色素P4507A1(CYP7A1)、载脂蛋白CⅢ(ApoCⅢ)等表达增高，肿瘤干细胞(cancer stem cells，CSCs)标记物CD133以及上皮细胞黏附分子(EpCAM)表达降低，肿瘤细胞增殖减少，发生G2/M期阻滞。在体内实验中，AdHNF1α几乎可完全抑制肝癌细胞株Hep3B、Huh7在裸鼠体内的成瘤性;瘤内和静脉注射AdHNF1α可分别显著抑制皮下移植瘤和肝脏原位种植瘤生长。上述结果表明HNF1α对HCC的抑制作用与诱导肿瘤细胞分化为成熟肝细胞以及发生G2/M 期阻滞有关。最近 Krützfeldt等［6］发现，在 HNF1α基因敲除小鼠中，肝组织miR-192/194表达显著下调，其下游靶基因Fzd6表达显著上调，提示HNF1α可能通过调控miR-194及其靶基因Fzd6表达而抑制HCC发生。

上述研究表明HNF1α表达下调与HCC的发生、发展密切相关，上调HNF1α表达可抑制HCC细胞的体内外增殖能力，诱导其向成熟肝细胞分化，有望成为新的HCC治疗靶点。

二、HNF3

HNF3包括 HNF3α(FOXA1)、HNF3β(FOXA2)、HNF3γ(FOXA3)三个成员，高表达于肝脏和胰岛。HNF3α为胰高血糖素基因活化所必须;HNF3β可调节胰腺β细胞的胰岛素分泌，在肝细胞分化和肝脏发育中亦发挥重要作用，将HNF3β基因转染入胚胎干细胞，可诱导其向肝细胞分化［7］;HNF3γ可维持葡萄糖代谢平衡，调节肝细胞葡萄糖转运蛋白GLUT表达。

近年来HNF3与HCC的关系日益受到关注，相关研究主要集中于HNF3β，但结果并不完全一致。Vavricka等［8］发现HNF3β在HCC组织中表达上调，推测其高表达可能通过对有机阴离子转运多肽8(OATP8)的转录抑制参与HCC的发生。NOTCH信号通路已被证实与肿瘤增殖和转移密切相关。Liu等［9］的研究表明，肿瘤坏死因子-α(TNF-α)激活下游NF-κB抑制因子激酶 α(IKKα)，IKKα 与 HNF3β 相互作用并使之磷酸化，由此抑制其转录激活能力，导致NUMB表达下调，激活下游NOTCH信号通路，从而促进HCC细胞增殖。上述发现提示HNF3β失活参与了炎症相关HCC的发生。人类和啮齿类的HCC均存在性别差异，雄性HCC发生率更高。然而Li等［10］的研究显示，在HNF3α/3β基因缺失小鼠中，DEN诱发HCC的性别差异被逆转，雌性小鼠更易发生HCC，提示正常小鼠中雌激素对HCC的预防作用和雄激素对HCC的促进作用均依赖于HNF3α/3β，HNF3α/3β及其靶基因参与了HCC性别差异的决定。

尽管不同学者对HNF3β在HCC中作用的认识存在分歧，但目前主流观点认为HNF3β对HCC的发生、发展起抑制作用。

三、HNF4

HNF4包括 HNF4α、HNF4β、HNF4γ 三个成员，主要表达于肝脏、肾脏、肠道，参与糖、脂、蛋白质和胆汁酸代谢以及解毒、血清蛋白合成等生理过程。HNF4α在分化成熟的肝细胞中呈高表达，对肝细胞形态和功能分化、糖原蓄积、上皮形成具有重要作用，是肝细胞分化和功能维持的关键调控因子。HNF4α与HCC的关系是目前HCC发生、发展以及治疗研究领域的热点，而HNF4β、HNF4γ与HCC关系的研究甚少。

肿瘤的诱导分化治疗系指应用分化诱导剂促进恶性肿瘤细胞向成熟细胞分化，从而抑制其异常增殖，逆转其恶性表型，最终达到治愈肿瘤的目的。作为肝细胞分化的关键调控因子，HNF4α可能通过调节分化过程中的重要信号通路或下游因子促进HCC细胞向低侵袭性表型逆转或分化为成熟肝细胞。Yin等［11］发现肝癌细胞株HepG2、Hep3B转染表达HNF4α基因的重组腺病毒AdHNF4α后，肝细胞功能基因表达增高，CSCs相关基因表达以及CD133+CD90+CSCs比例降低，肿瘤细胞增殖受抑，出现细胞周期阻滞，衰老、凋亡增加。在体内实验中，AdHNF4α可使HepG2、Hep3B细胞在裸鼠体内的成瘤性完全丧失;裸鼠移植瘤内注射AdHNF4α表现出显著抗肿瘤效应，静脉注射则可预防肝转移瘤形成。该实验结果初步证实利用基因工程手段上调HNF4α表达可诱导HCC细胞尤其是CSCs向成熟肝细胞分化，从而强烈抑制HCC发生，HNF4α诱导分化治疗可能成为HCC的有效治疗方法。Ning等［12］发现，在DEN诱导大鼠发生HCC的过程中，HNF4α表达伴随着 EMT的发生而逐渐降低;以AdHNF4α上调HNF4α表达可抑制HCC发生过程中的肝细胞EMT，减轻肝纤维化，同时抑制CSCs标记物表达，抑制与EMT和HCC发生密切相关的β-连环蛋白(β-catenin)激活，表明HNF4α系通过抑制 β-catenin信号通路抑制肝细胞发生EMT和CSCs形成，从而抑制 HCC发生。Yue等［13］以AdHNF4α治疗两种大鼠肝纤维化模型，均取得良好效果，模型大鼠肝纤维化显著减轻，肝功能改善，EMT受抑。鉴于HCC患者多伴有肝硬化，HNF4α在治疗HCC的同时可减轻肝硬化，显示出更广泛的临床应用前景。

新近HNF4α与miRNAs的关系成为HNF4α治疗HCC相关机制研究的热点。Hatziapostolou等［14］的研究显示，一过性抑制HNF4α可触发由 HNF4α、miR-124、白细胞介素-6受体(IL-6R)、STAT3、miR-24、miR-629 构成的 HNF4α-炎症反馈回路，此回路一旦激活，HNF4α表达将持续受抑，从而促进HCC发生，针对这一炎症反馈回路的手段将可能用于HCC的治疗。Ramamoorthy等［15］的研究发现，一些miRNAs参与了HNF4α的表达调控。对这些可能对HNF4α具有靶向调节作用的miRNAs进行验证，发现miR-34a、miR-449a可直接作用于 HNF4α的3’-非翻译区(3’-UTR)而抑制其表达，并进一步下调HNF4α下游PXR表达。let-7 miRNAs家族［16］、miR-21［17］等亦参与了 HNF4α 的调控网络。miR-122是一种肝脏特异性miRNA，在HCC中表达下调，可促进肿瘤细胞迁移、侵袭［18，19］。研究［20］显示 HNF4α 是 miR-122 的关键调控因子，可通过保守的DR-I元件结合至miR-122启动子区，正向调控其表达。另有研究［18］发现，miR-122亦受HNF1α、HNF3α、HNF3β 转录调控。

综合上述研究结果，HNF4α可能通过诱导HCC细胞尤其是CSCs向成熟肝细胞分化、抑制肝细胞EMT的发生、调控HCC相关miRNAs表达而起到抑制HCC发生、发展的作用。同时，HNF4α的表达受一些miRNAs调控。因此，利用安全、有效的基因工程手段上调HNF4α表达可能成为HCC治疗的新策略。

四、HNF6

HNF6属于ONECUT蛋白家族(又称OC-1)，主要表达于肝脏和胰岛，参与调节葡萄糖水平、胆固醇代谢以及胆汁酸的合成、转运。目前研究认为HNF6与肝细胞分化和肝脏发育密切相关，关于HNF6在HCC发生、发展中作用的研究相对较少。Tan等［21］予部分肝切除小鼠静脉注射表达HNF6基因的重组腺病毒AdHNF6，发现进入DNA复制期(S期)的肝细胞数量显著增加，同时肿瘤生长因子α、细胞周期调节因子cyclin D1、转录因子Foxm1表达上调，提示在肝脏再生时，上调HNF6表达可通过转录激活细胞周期调节基因刺激肝细胞增殖。Margagliotti等［22］对 HNF6、OC-2基因敲除小鼠的研究显示，在肝脏发育早期，由 HNF6、OC-2、E-cadherin等组成的基因网络可刺激肝芽周围基底膜降解，促进成肝细胞向原始横隔迁移，通过调控成肝细胞的迁移和黏附而调节肝芽发育。Laudadio等［23］发现一定水平的miR-122为肝细胞分化所必须;HNF6可直接结合miR-122的转录启动区以调控其表达，而miR-122可刺激肝细胞特异性基因以及包括HNF6在内的多数肝脏特异性转录因子表达，表明HNF6与miR-122之间存在正反馈回路，这一回路在肝细胞分化中发挥关键作用。Lehner等［24］发现HNF6在结直肠癌肝转移标本中表达上调，而正常结肠和原发性结肠癌中均无HNF6表达，由此推测HNF6可能为结直肠癌肝转移的重要调控因子。

上述研究表明HNF6在肝细胞的增殖、迁移、分化和肝脏发育中起重要作用，在HCC发生、发展中的作用尚不清楚，有待进一步研究。

五、C/EBP

C/EBP 家族包括 C/EBPα、C/EBPβ、C/EBPγ、C/EBPδ、C/EBPε、C/EBPζ六个成员，各成员羧基末端均含有一个保守的碱性-亮氨酸拉链域，羧基末端55～65个氨基酸有明显的序列同源性，在细胞增殖、分化、肿瘤发生以及机体的免疫、应激反应、能量代谢、血液生成等方面发挥重要作用。其中C/EBPα在成熟肝细胞中表达水平最高，参与调控肝糖原合成、糖异生、脂质代谢等相关基因表达，以维持成熟肝细胞的生物学功能。目前关于C/EBP与HCC关系的研究主要集中于C/EBPα。

Tomizawa等［25］发现 HCC组织中 C/EBPα表达显著下调，予C/EBPα阴性HCC细胞转染C/EBPα基因，细胞增殖和细胞周期均不受影响，表明C/EBPα表达与HCC细胞的增殖活性之间无直接关系。Tseng等［26］发现HCC组织中C/EBPα表达下调与肿瘤进展和预后不良有关。Tan等［27］在C/EBPα基因敲入小鼠和野生型小鼠中以DEN诱导HCC，C/EBPα基因敲入小鼠C/EBPα表达显著上调，HCC结节数量仅为野生型小鼠的50%且体积较小，表明C/EBPα可在体内发挥抑制HCC生长的作用。Zeng等 发现C/EBPα可直接作用于miR-122的启动子区以激活其转录，miR-122可抑制下游胰岛素样生长因子1受体(IGF-1R)翻译以维持糖原合成酶激酶-3β(GSK-3β)活化;GSK-3β活化不仅能抑制细胞增殖，还能激活C/EBPα，从而形成反馈回路;HCC组织中常可观察到miR-122、C/EBPα表达下调和IFG-1R表达上调，且miR-122表达下调与预后不良相关。上述结果表明GSK-3β-C/EBPα-miR-122-IGF-1R调节回路障碍参与了HCC的发生。虽然多数研究提示C/EBPα对HCC具有抑制作用，但亦存在不同观点。Lu等［29］发现部分HCC组织中C/EBPα表达明显上调，其来源病例HCV均阴性;肝癌细胞株Hep3B、Huh7中 C/EBPα高表达，以siRNA或shRNA下调其表达后，肿瘤细胞生长和克隆形成均受抑。该研究结果提示C/EBPα在HCV阴性HCC中可能是一个致癌因子。

综合上述研究结果，C/EBPα与HCC的关系仍存在争议，这可能与所检测标本的病毒背景、种族等特性不同有关。

六、结语

综上所述，HNFs家族成员作为肝细胞分化和功能维持的重要调控因子，可能在各种肝脏致癌因素的作用下出现表达异常，触发下游复杂调控网络中的重要抑癌因子表达失调，从而促进HCC发生、发展。利用基因工程手段上调HCC细胞中的特定HNF表达，可抑制肿瘤细胞增殖，诱导其向成熟肝细胞分化，为HCC的治疗提供了新的思路。

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