乏氧对肝癌TACE治疗影响的分析

李 楠， 陈 斌， 黄勇慧

综述与讲座

乏氧对肝癌TACE治疗影响的分析

李 楠， 陈 斌， 黄勇慧

肝细胞癌是临床常见的高发恶性肿瘤, 发现时大多处于中晚期，传统的手术及化疗难以使中晚期患者受益。近年来，尽管肝动脉化疗栓塞术(tanscathether arterial chemotherapy embolization，TACE)对于肝细胞癌的治疗已取得突破性进展，然而由于各种原因，部分患者产生了对TACE耐受。目前，有许多研究显示，各种乏氧因子对于肝癌的抗药性以及TACE耐受起重要作用，为了较详细了解该研究现况，作者针对乏氧对肝癌TACE治疗影响的相关研究进展进行了综述。

肝动脉化疗栓塞术； 化疗耐受； 肝细胞肝癌； 乏氧因子

肝细胞癌(hepatocellular carcinoma，HCC)是临床上常见的恶性肿瘤，是目前世界上发病率最高的恶性肿瘤之一，亚太地区第六种常见的肿瘤[1]。目前肝癌首选手术治疗，但仅20%左右的肝癌患者可获手术切除[2]，且治疗效果欠佳，绝大多数患者在术后2年复发；而对于中晚期肝癌患者而言，以肝动脉化疗栓塞术(tanscathether arterial chemotherapy embolization，TACE)为主的治疗虽然能改善其预后，但是长期生存效果不佳。近年来，TACE耐受的现象逐渐引起临床医生的重视。随着研究人员对肝癌发生机制认识的不断深入，大量证据指向乏氧导致肿瘤微环境改变，进而导致药物耐受现象。本文就肝癌的乏氧细胞与TACE耐受现象做一综述。

1 肝细胞癌乏氧的原因

肝细胞癌是一种富血供肿瘤，其超声造影表现为血流灌注丰富[3]。夏宇等[4]进行了较大样本的研究认为高分化肝细胞癌增强CT上表现为“快进快出”。尽管肝细胞癌是一种富血供的实体肿瘤，但在其他肿瘤中发现的乏氧现象同样出现在肝癌的某些区域。肝癌早期，肿瘤呈现指数样生长而血管相对缺乏，使瘤内产生乏氧区域；至晚期，肿瘤迅速增长与扩散诱导瘤内缺氧加重[5]。而且，肝癌通常发生在肝硬化背景下，肝脏血供早就遭到了严重破坏。也有学者认为肝癌是一个动态“器官”，肿瘤细胞快速复制可导致瘤内缺氧，而缺氧诱导肿瘤血管的生成[6]。由于这些新生血管分化程度较低，肿瘤细胞仍然处于低氧环境中，这种现象被称为“持续低氧”[7]。同时，许多没有肝叶切除适应证的患者接受肝动脉结扎、肝动脉栓塞术、肝动脉化疗栓塞术治疗，阻断肝癌血液供应，也是导致瘤内乏氧的原因之一[8]。

2 乏氧导致肝细胞癌微环境改变

肿瘤微环境是一个由肿瘤细胞诱导，在其周围产生大量生长因子、趋化因子以及基质降解酶的综合体系，包括肿瘤细胞、基质细胞、细胞因子和免疫细胞等成分。其具有组织缺氧、酸中毒、间质高压等特点，在肿瘤的发生、进展、转移中扮演重要的角色[9]。微环境的稳定是保持细胞正常增殖、分化、代谢和功能活动的重要条件，微环境成分的异常变化可使细胞发生病变[10]。通常情况下，微环境一方面提供持久性的抑制增殖分化的信号，从而维持组织细胞的特性并阻抑肿瘤的发生；另一方面，微环境也为细胞增殖分化提供暂时性的信号以支持必需的组织再生。维持增殖信号和抑制增殖信号之间的动态平衡是细胞稳态调节的关键，从而使细胞既能进行自我更新，又能支持相应组织再生[11-13]。大量研究表明，肝细胞癌瘤内缺氧导致肿瘤内部微环境发生改变，各种乏氧因子(如HIF-1α、VEGF、β-catenin、TGF-β、EMT等)比例失调，乏氧因子互相影响，共同组成极复杂的综合系统，使得肿瘤细胞增殖、侵袭和转移。

2.1 β-链蛋白的改变 β-链蛋白是一种多功能的蛋白质，主要位于细胞膜，而在胞浆中游离量较少，其功能主要为介导细胞间粘附和参与基因的表达。乏氧使其磷酸化降解机制功能降低，诱导β-链蛋白过表达和在细胞内积累。深入研究表明，在低氧环境下β-链蛋白的积累与GSK-3β表达的下调密切相关。GSK-3β是β-链蛋白的一个重要的促进因子且受PI3K/Akt信号转导通路的调节[14]。这是一个重要的信号转导通路，与乏氧有关的恶性表达密切相关[15]，并且通过GSK-3β的下调，激活肝癌细胞中的β-链蛋白。激活的β-链蛋白一方面可以与E-钙黏蛋白形成复合体并调节细胞间的粘附过程，另一方面β-链蛋白还充当Wnt信号通路中关键的下游分子，通过与转录因子的结合来促进c-myc、CyclinD等基因的表达，从而促进恶性肿瘤细胞的增殖、分化过程[16-18]。而且，β-链蛋白对于上皮-间质转化起到重要作用，共同调节肿瘤的生长、转移[19]。

2.2 乏氧诱导因子-1(HIF-1)的改变 HIF-1是广泛存在于哺乳动物和人体内的一种逆转录因子，主要是由HIF-1α和HIF-1β两个亚型单位组成。在有氧的条件下，HIF-1α可以通过羟基化与泛肽连接酶结合，使得人体内的HIF-1α能够被泛素化而出现降解。当机体缺氧时HIF-1α不能被有效羟基化，使得其含量增加，与HIF-1β聚合，调节下游60余种肿瘤相关基因，导致下游发生一系列生物学效应，影响了许多生化反应，包括糖酵解、有丝分裂、细胞凋亡、血管生成等等[20]。肝细胞癌由于生长过快等原因，瘤内乏氧现象明显，肿瘤细胞的相对缺氧可应激性的导致HIF-1α表达上调，并驱动糖酵解及肿瘤细胞的能量代谢及生物学特性改变，其上调程度与肿瘤患者的生存率、缓解率呈负相关，并可导致耐药及预后不良(独立危险因素)[21-23]。目前研究表明，HIF-1α可直接激活一系列促血管形成因子，包括VEGF，从而促进肿瘤血管淋巴管的形成[24-25]。HIF-1α的过表达不仅与肝细胞癌关系密切，而且与其他乏氧肿瘤息息相关，像乳腺癌、胃癌、宫颈癌、子宫内膜癌、卵巢肿瘤等，而且HIF-1α的过表达增加了鼻咽癌患者放疗后完全缓解的失败几率。

2.3 上皮间质转化(EMT) EMT是指上皮细胞经多个步骤转变为具有间质表型细胞的生物学过程。分子生物学变化包括:(1)失去上皮标志蛋白表达，如E-cadherin等；(2)重新获得间质标志蛋白表达，如N-cadherin、Vimentin等；(3)细胞骨架发生重排；(4)调控上皮标志基因表达的转录因子表达上调并发生跨核移位[26]。研究表明，细胞上皮间质转换与恶性肿瘤转移浸润过程密切相关。恶性肿瘤细胞通过上皮间质转换获取间质细胞的生物学特征，形成局部扩散，促进恶性肿瘤细胞血液和淋巴转移。在EMT过程中，上皮细胞标志物人E-钙黏蛋白低表达是细胞上皮间质转换发生的最重要的分子事件。E-钙黏蛋白是常见的钙依赖性糖蛋白，主要分布在上皮细胞，是调节细胞粘附反应媒介之一，其在恶性肿瘤中的表达常不稳定，在多种上皮性肿瘤细胞中表达下降，从而降低细胞与细胞之间的连接，促进肿瘤细胞转移和浸润。文献报道乳腺癌组织E-钙黏蛋白功能失活能增加恶性肿瘤的侵袭能力[25]。研究表明，乏氧可导致间质细胞表面蛋白(N-cadherinand vimentin)上调，上皮细胞表面蛋白(E-cadherin)表达下调，使得肿瘤细胞的形态学与分子生物学特征发生改变，肿瘤细胞转移能力以及患者预后明显变差[27]。除了乳腺癌、肾癌、胰腺癌以及结肠癌，上皮间质转化机制的激活对于肝癌转移能力的增强以及患者预后也有明显关系[28-29]。

2.4 血管内皮生长因子的改变 VEGF主要有5种形式：VEGF-A、VEGF-B、VEGF-C、VEGF-D及PIGF[30]，其中VEGF-A有VEGF-A165、VEGF-A121、VEGF-A145、VEGF-A189这4种形式。与不同形式的VEGF受体结合可以产生血管生成、淋巴管生成、通透性增加、炎症细胞募集及脂肪酸的吸收等作用。VEGF-B与VEGFR1结合在脂肪酸吸收中起重要作用，VEGF-A可以与VEGFR1和VEGFR2结合，与VEGFR2结合在介导血管生成上起重要作用，VEGF-C、VEGF-D与VEGFR3结合在淋巴管生成上起重要作用[31]。

VEGF血管内皮生长因子是目前已知的最重要的促血管生成因子之一，是高度保守的同源二聚体糖蛋白。二条分子量各为24 kDa的单链以二硫键组成二聚体，直接作用于血管内皮细胞促进血管内皮细胞增殖，增加血管通透性，导致肿瘤细胞易于通过血液转移。研究表明，肝癌患者体内血管内皮生长因子过度表达，对于肿瘤的生长、转移、复发具有重要影响，在其缺乏的情况下，肿瘤生长1 mm都是极其困难的[32]。目前，对VEGF可增加肿瘤淋巴转移机制的认识是，VEGF与VEG-FR3结合后，通过MEK/MRK和PI3激酶Akt途径引起淋巴管内皮细胞增生或扩张，这些新生或扩张的淋巴管，为肿瘤细胞的淋巴转移增加了机会[33-34]。

3 肝癌乏氧的检查

乏氧程度取决于血红蛋白释放氧的能力、血管内氧分压梯度和肿瘤细胞对细胞周围氧的利用[35]。肿瘤组织乏氧是恶性实体肿瘤的一个重要生物学特征，肿瘤乏氧会使肿瘤组织对放疗和化疗不敏感，从而增加其对放化疗的抵抗性，同时，乏氧使肿瘤内血管内皮生长因子过度表达而使肿瘤自身的侵袭性增加[36]，可见乏氧对于肿瘤的早期诊断、治疗方案的确定及疗效预后评价具有重要意义。因此，确定组织乏氧程度就显得极为重要。采用非侵入性方法确定乏氧组织一直受到广泛重视。到目前为止，比较成熟的方法之一是磁共振光谱法、电子自旋共振光谱法等。这些特定的磁共振技术可提供重要的生理性信息，如反映肿瘤的供氧状态和组织的氧化还原能力，称为功能性磁共振成像(functional MRI，fMRI)。主要包括：血氧水平依赖性磁共振成像(BOLD-MRI)、Overhauser增强MRI(OMRI)、电子顺磁共振成像(EPRI)。

核医学显像可以利用选择性滞留在乏氧组织中的显像剂，通过SPECT或PET无创性地探测肿瘤乏氧组织，并进行定性和半定量分析，从而进行鉴别诊断、评价预后及指导治疗，这已成为近几年生物医学肿瘤治疗领域研究的热点。目前临床上核医学常用的显像剂主要类型是硝基咪唑类和非硝基咪唑类，其能选择性地滞留在乏氧组织或细胞中，通过核医学显像直接提供组织存活但有功能障碍的信息，可显示肿瘤组织的乏氧状态。

4 乏氧对于肝癌治疗的影响

对于肝细胞癌，目前首选的治疗手段是根治性外科切除，但临床上70%～85%的患者在明确诊断或出现症状时由于肿块巨大或合并晚期肝硬化而失去手术治疗的机会，因此，介入成为肝癌晚期患者唯一的延长寿命的疗法。随着TACE的广泛应用，许多患者在经过治疗后出现了TACE耐受。目前的研究表明，导致TACE耐受的一个主要原因是瘤内乏氧。乏氧导致HCC产生多种适应性机制，导致肿瘤生物学行为改变、肿瘤分化程度降低、手术复发率升高、化疗药物抵抗以及其他恶性特征[37-39]。这个适应性机制主要与HIF1-a、VEGF上调有关[40]。化疗药物抵抗与碳酸酐酶9(CA9)的上调有关[40]。TACE后肝癌内乏氧导致的上皮间质转化[41-43]，最终导致肝癌细胞具备类似干细胞的特征，这可能是TACE耐受的机制[44-45]。针对TACE耐受，临床上有些医生建议针对原发性肝癌的富血供区域予TACE治疗，乏氧区域予以射频治疗[46]，但在TACE之前应进行核医学乏氧显像，在TACE治疗的同时对乏氧区域进行射频消融治疗。

5 展望

中国是乙肝大国，也是肝癌大国。针对肝癌的治疗，目前仍以TACE为主。然而随着患者出现TACE耐受，TACE的适应范围将可能变得狭窄。针对TACE耐受现象临床研究还未能给出确切的解决方法。目前，乏氧因子是TACE耐受现象研究的重点，随着对乏氧因子的不断认识，相信在不久的将来，临床可针对TACE耐受者施行新的治疗方式。针对肝癌的治疗，目前的热点是肝癌易感基因以及肝癌耐受基因，突破基因层面的限制将是医学发展的一个新突破。

[1] PARKIN D M, BRAY F, FERLAY J, et al. Global cancer statistics, 2002[J]. CA Cancer J Clin，2005,55(2):74-108.

[2] 钱建民.肝癌外科治疗的临床进展[ J ].中国肿瘤外科杂志, 2009, 1(1):7-10.

[3] 杨龙,王绮,吴刚,等.原发性肝癌超声造影灌注改变与生物学特征关系研究[ J ].中华实用诊断与治疗杂志, 2010, 24(5):450-451 .

[4] 夏宇, 姜玉新, 戴晴,等 . 肝细胞肝癌超声造影增强模式对分化程度的诊断价值[ J ] . 协和医学杂志, 2014,5(1):46-49.

[5] KIM K R, MOON H E, KIM K W. Hypoxia-induced angiogenesis in human hepatocellular carcinoma [J]. J Mol Med (Berl), 2002, 80(11):703-714.

[6] BROWN J M, WILSON W R. Exploiting tumour hypoxia in cancer treatment[J]. Nat Rev Cancer, 2004, 4(6):437-447.

[7] SEMELA D, DUFOUR J F. Angiogenesis and hepatocellular carcinoma[J]. J Hepatol, 2004,41(5):864-880.

[8] LIU L,REN Z, SHEN Y, et al. Influence of hepatic artery occlusion on tumor growth and metastatic potential in a human orthotopic hepatoma nude mouse model: relevance of epithelial-mesenchymal transition[J]. Cancer Sci, 2010, 101(1):120-128.

[9] 刘田雨, 姚书忠. 宫颈癌肿瘤微环境研究进展[J].国际妇产科学杂志, 2015, 42(2):149-153.

[10] LI L, XIE T. Stem cell niche: structure and function[J] . Annu Rev Cell Dev Biol,2005, 21: 605-631.

[11] TUMBAR T, GUASCH T, GRECO V, et al. Defining the epithelial stem cell niche in skin[J]. Science, 2004, 303(5656): 359-363.

[12] ARAI F, HIRAO A, OHMURA M. Tie2/angiopoietin-1 signaling regulates hematopoietic stem cell quiescence in the bone marrow niche[J]. Cell, 2004,118(2): 149-161.

[13] HE X C, ZHANG J, LI L. Cellular and molecular regulation of hematopoietic and intestinal stem cell behavior[J]. Ann N Y Acad Sci, 2005, 1049: 28-38.

[14] PATEL S, WOODGETT J. Glycogen synthase kinase-3 and cancer: good cop, bad cop[J]. Cancer Cell,2008,14(5):351-353.

[16] 丁杰, 廖国庆, 张忠民, 等. LSD1、E- 钙黏蛋白、N- 钙黏蛋白在结肠癌中的表达及其意义[J].中国普通外科杂志, 2014, 23(4):462-467.

[17] 李宁,邓文英,马懿辉,等. β-catenin和Nanog表达与结肠癌术后复发转移的相关性分析[J].中华肿瘤防治杂志, 2012, 19(1): 60-62.

[18] BENNANI-BAITI I M, MACHADO I, LLOMBART-BOSCH A,et al. Lysine-specific demethylase 1 (LSD1/KDM1A/AOF2/BHC110) is expressed and is an epigenetic drug target in chondrosarcoma, Ewing’s sarcoma, osteosarcoma, and rhabdomyosarcoma [J]. Hum Pathol, 2012, 43(8):1300-1307.

[19] LIU L, ZHU X D, WANG W Q. Activation of beta-catenin by hypoxia in hepatocellular carcinoma contributes to enhanced metastatic potential and poor prognosis[J]. Clin Cancer Res, 2010, 16(10):2740-2750.

[20] HENNESSEY D, MARTIN L M, ATZBERGER A. Exposure to hypoxiafollowingirradiationincreasesradioresistance in prostate cancer cells[J]. Urol Oncol, 2013,31(7):1106-1116.

[21] SAMPER E, MORGADO L, ESTRADA J C, et al.Increase in mitochondrial biogenesis,oxidative stress,and glycolysis in murine lymphomas[J]. Free Radic Biol Med, 2009, 46(3):387-396

[22] SEMENZA G L, PRABHAKAR N R. The role of hypoxia-inducible factors in oxygen sensing by the carotid body[J]. Adv Exp Med Biol, 2012, 758:1-5.

[23] 张冲,孙保存,张丹芳.Twist1对人乳腺癌细胞E-cadherin表达及亚细胞定位的影响[J]. 中国肿瘤临床,2013, 40(9): 509-512.

[24] 张天, 董隽,文碧秀. 乏氧诱导因子的转化医学研究进展[J]. 现代肿瘤医学, 2015, 23(17): 2546-2549.

[25] UNWITH S, ZHAO H, HENNAH L,et al. The potential role of HIF on tumour progression and dissemination[J].Int J Cancer, 2015, 136(11): 2491-2503.

[26] 钱文艳,邬素芳. 上皮间质转化在子宫内膜异位症发病机制中的研究进展[J]. 现代妇产科进展, 2015，23(4):306-307.

[27] LIU L, REN Z G, SHEN Y, et al.Influence of hepatic artery occlusion on tumor growth and metastatic potential in a human orthotopic hepatoma nude mouse model: relevance of epithelial-mesenchymal transition[J]. Cancer Sci, 2010,101(1):120-128.

[28] YAN W, FU Y, TIAN D, et al. PI3 kinase/Aktsignalingmediatesepithelial-mesenchymal transition in hypoxichepatocellular carcinomacells[J]. Biochem Biophys Res Commun, 2009, 382(3):631-636.

[29] CANNITO S, NOVO E, COMPAGNONE A,et al. Redox mechanisms switch on hypoxia-dependent epithelial-mesenchymal transition in cancer cells[J]. Carcinogenesis,2008,29(12):2267-2278.

[30] RAPISARDA A, MELILLO G. Role of the VEGF/VEGFR axis in cancer biology and therapy[J]. Adv Cancer Res,2012,114:237-267.

[31] KIERAN M W, KALLURI R, CHO Y J. The VEGF pathway in cancer and disease: responses, resistance, and the path forward[J]. Cold Spring Harb Perspect Med, 2012, 2(12): 421-433.

[32] MOON W S, RHYU K H, KANG M J, et al. Overexpression of VEGF and angiopoietin 2: a key to high vascularity of hepatocellular carcinoma[J]. Mod Pathol,2003,16(6):552-557.

[33] AMIOKA T,KITADAI Y,TANAKA S,et al. Vascular endothelial growth factor-C expression predicts lymph node metastasis of human gastric carcinomas invading the submucosa[J]. Eur J Cancer, 2002, 38(10):1413-1419.

[34] SKOBE M, HAWIGHORST T, JACKSON D G,et al. Induction of tumor lymphangiogenesis by VEGF-C promotes breast cancer metastasis[J]. Nat Med, 2001, 7(2): 192-198.

[35] BAYER C, SHI K, ASTNER S T, et al. Acute versus chronic hypoxia: why a simplified classification is simply not enough[J]. Int J Radiat Oncol Biol Phys, 2011, 80(4): 965-968.

[36] 齐永帅, 李贵平, 池晓华, 等. 99mTc-EDTA-MN的制备及其在荷瘤裸鼠显像中的初步评价[J].中国肺癌杂志,2015,18(7):422-426.

[37] PARK Y N, KIM Y B, YANG K M, et al. Increasedexpression of vascular endothelial growth factor and angiogenesis in the earlystage of multistephepatocarcinogenesis[J]. Arch Pathol Lab Med, 2000,124(7):1061-1065.

[38] HUANG G W, YANG L Y, LU W Q. Expression of hypoxia-induciblefactor1alpha and vascular endothelial growth factor in hepatocellular carcinoma: Impact on neovascularization and survival[J]. World J Gastroenterol,2005,11(11):1705-1708.

[39] GENERALI D, FOX S B, BERRUTI A, et al. Role of carbonic anhydrase IX expression in prediction of the efficacy and outcome of primary epirubicin/tamoxifen therapy for breast cancer[J]. Endocr Relat Cancer, 2006, 13(3): 921-930.

[40] POTTER C, HARRIS A L. Hypoxia inducible carbonic anhydrase IX, marker of tumour hypoxia, survival pathway and therapy target[J]. Cell Cycle, 2004, 3(2):164-167.

[41] MARIE-EGYPTIENNE D T, LOHSE I, HILL R P. Cancer stem cells, the epithelial to mesenchymal transition (EMT) and radioresistance: potential role of hypoxia[J]. Cancer Lett, 2013, 341(1):63-72.

[42] MARIJON H, DOKMAK S, PARADIS V, et al. Epithelial-to-mesenchymal transition and acquired resistance to sunitinib in a patient with hepatocellular carcinoma[J]. J Hepatol,2011,54(5):1073-1078.

[44] YANG X R, XU Y, YU B, et al.High expression levels of putative hepatic stem/progenitor cell biomarkers related to tumour angiogenesis and poor prognosis of hepatocellular carcinoma[J]. Gut,2010,59(7):953-962.

[45] ZEN C, ZEN Y, MITRY R R, et al. Mixed phenotype hepatocellular carcinoma after transarterial chemoembolization and liver transplantation[J]. Liver Transpl,2011,17(8):943-954.

[46] 吴沛宏. 肿瘤微创治疗展望[J].介入放射学杂志,2005,14(6):561-562.

510080 广东 广州，中山大学附属第一医院 放射介入科

李 楠，男，在读硕士研究生，研究方向：肝癌介入治疗，E-mail: zsylinan@163.com

黄勇慧，男，副教授，副主任医师，硕士生导师，研究方向：肝癌介入治疗，E-mail: cir.huangyonghui@vip.163.com

10.3969/j.issn.1674-4136.2016.05.017

1674-4136(2016)05-0338-04

2016-06-08][本文编辑：李 庆]