肝细胞核因子4α在胃癌中的研究进展*

李灵丽 胡 倩 彭 泽 易 屏

1华中科技大学同济医学院附属同济医院中西医结合研究所,武汉 430030

2四川大学附属华西医院中西医结合科,成都 610041

3华中科技大学同济医学院附属同济医院中西医结合科,武汉 430030

2018年我国最新癌症报告显示,胃癌发病率和死亡率在我国肿瘤中居第2位。胃癌是全球第5大常见癌症,2018年新发病例超过1 000 000例,其中估计有783 000例死亡(相当于全球每12例胃癌病例就有1例死亡),居癌症死亡率的第3位[1]。胃癌的发生是多因素参与、多步骤演变的复杂病理过程,是人口、生活饮食、遗传、感染和环境等因素相互作用的综合结果。尽管本病的全球发病率在下降,但近90%胃癌患者在被诊断时已是进展期,使患者错失最佳手术期。即使患者接受了以外科手术为主的综合治疗,其5年生存率仍低于30%。《中国癌症预防与控制规划纲要(2004—2010)》明确指出癌症的早期预防控制、早期筛查诊断和早期精准治疗是降低癌症发病及提高生存率的主要策略。因此,筛选早期胃癌特有分子靶点对胃癌高危人群进行早期筛查、早期诊断及早期治疗具有重要意义[2],是改变我国胃癌诊治严峻形势的高效可行途径。肝细胞核因子4α(hepatocyte nuclear factor 4α,HNF4α)是细胞核受体之一,是一种高度保守的转录因子,其在促进胃癌发生发展、影响胃癌预后等方面的作用正逐渐受到重视,可能成为胃癌早期诊断及判断预后的重要分子靶点之一。本文就HNF-4α与胃癌致病因素、癌前病变、病情进展、侵袭转移及诊断预后方面的研究进展作一综述。

1 HNF4α概述

HNF4α是核受体(nuclear receptor,NR)转录因子家族成员,具有保守的DNA结合结构域和配体结合结构域[3]。HNF4α首次被发现是在大鼠肝脏提取物中,它能与转甲状腺素蛋白和载脂蛋白CIII转录所需的位点结合[4]。HNF4α具有2个启动子,在肝脏发育早期,HNF4α基因转录从P2启动子开始,但随着肝脏分化,开始倾向于从P1启动子开始。P2同种型参与激活早期肝脏发育基因,例如甲胎蛋白和转甲状腺素蛋白,而P1同种型参与激活后期肝脏分化基因,例如载脂蛋白CIII[5]。此外,HNF4α基因被检测在肝脏、肾脏、小肠等多种组织中表达,其由跨越70 kb的13个外显子组成,且具有多个可变剪接体,它有多种同种型,在靶基因发育和转录调节中具有不同的生理作用[6]。HNF4α是复杂转录调控网络的中心,它参与了多种人类疾病。Chai X等[7]证实HNF4α下调与2型糖尿病(T2DM)患病风险增加之间存在密切关联,其研究结果表明,HNF4α可能是糖尿病高凝血条件与血管内皮生长因子(VEGF)耐药相关的关键点,并且凝血酶诱导的HNF4α对血管内皮生长因子受体2(EGFR2)FLK1表达的抑制作用部分介导了T2DM引起的血管功能障碍。此外,沉默HNF4α基因可抑制乙型肝炎病毒(HBV)复制和乙型肝炎表面抗原(HBs Ag)分泌[8]。肝脏间充质干细胞内HNF4α可通过下调Wnt/β-catenin信号通路,抑制肝癌细胞生长和转移,进而抑制肝癌细胞进展[9]。P1启动子驱动的HNF4α在结肠癌细胞HCT116肿瘤异种移植模型中充当肿瘤抑制因子,但P2启动子驱动的HNF4α在结肠癌细胞HCT116肿瘤异种移植模型不起作用[10]。近年来的多项研究提示HNF4α亦可能与胃癌的发生发展有关,HNF4α在胃癌中的作用也逐渐受到重视。

2 HNF4α与胃癌致病因素

2.1 HNF4α与HP感染

胃癌的发病率和死亡率因地区而异,且高度依赖于饮食和幽门螺杆菌(helicobacter pylori,HP)感染[11],其中有高达50%的胃癌病例与HP感染有关[12]。很多研究表明HP感染是胃癌发生的先决条件,HP对胃癌发生的影响强于任何环境因素。已有研究[11]证实在HP感染的十年内胃癌发生的比值比增加5.9倍。Ma L等[13]研究发现HP感染能激活NF-k B途径,并进一步通过NF-k B途径诱导HNF4α的表达；随后,HNF4α激活白细胞介素-1受体1(IL-1 R1)的表达,并增强胃细胞对其配体IL-1β诱发的炎症反应,IL-1β/IL-1 R1进一步刺激已经过度活跃的NF-κB途径,完成驱动持续炎症的正反馈回路。HNF4α和细胞表面受体IL-1 R1在HP感染期间产生炎症延续环,具有促进胃癌发生的潜力。

2.2 HNF4α与EBV感染

爱泼斯坦-巴尔病毒(epstein-barr virus,EBV),又称EB病毒,主要感染人淋巴细胞和口咽上皮细胞,是人类最常见且持续性感染的病毒,大约95%的世界人口存在无症状的终生感染[14]。它是已发现的人类肿瘤病毒之一,与多种淋巴和上皮来源性肿瘤相关[15],如淋巴瘤[16],鼻咽癌[17]和胃癌[18]。有研究表明高达16%的胃癌病例与EBV感染有关。Uozaki H等[19]用研究证明了HNF4αP1的阳性表达与胃癌中EBV感染状态呈负性相关,其中无EBV感染的胃癌均显示HNF4αP1的阳性表达。

3 HNF4α与胃癌癌前病变

胃癌不是由正常细胞迅速转变成为癌细胞,而是一个多步骤、循序渐进的癌变过程,即慢性浅表性胃炎→萎缩性胃炎→肠上皮化生→异型增生→胃癌。癌前病变是指较易转变为癌的病理变化,如肠上皮化生、异型增生。

HNF4α参与维持胃黏膜稳态。Moore BD等[20]研究发现HNF4α能直接占据小鼠胃中XBP1启动子位点,通过顺序转录因子XBP1→Mist1,增加人胃癌细胞中XBP1 mRNA的丰度,进而控制胃单位中酶原性主细胞(ZCs)中超微结构成熟及颈黏液细胞向ZCs的分化。HNF4α的缺失亦可导致成年小鼠胃中ZCs大小形态和酶原性主细胞中ER含量降低,同时引起正常干细胞区中上皮细胞增殖能力加强、黏液颈细胞迁移加快。研究结果表明HNF4α调节胃上皮细胞的稳态增殖,并且能调节维持酶原性主细胞分泌结构的XBP1/Mist1轴。

HNF4α与肠上皮化生状态密切相关。Kojima K等[21]用免疫组化研究了胃腺癌附近46例非肿瘤性病变中HNF4α的表达,研究表明22个肠上皮化生病变中100%观察到HNF4α核染色,24个非肠上皮化生黏膜中有4个病灶HNF4α呈阳性,20个病灶HNF4α核染色呈阴性。这些非肠上皮化生黏膜病变,肠型黏蛋白MUC2呈阴性表达,胃型黏蛋白MUC5AC呈阳性表达。而在GTM(胃型黏蛋白与HIK1083抗体反应)阳性的所有胃腺中,HNF4α呈阴性。HNF4α表达与肠型黏蛋白MUC2阳性杯状细胞的存在亦有着显著关联,这实际上表明HNF4α表达与肠上皮化生之间存在关联,HNF4α促进了胃黏膜的肠化生。同样,Takano K等[22]研究表明所有非肿瘤性胃黏膜样本均对P1-HNF4α呈阴性；相反,在所有肠上皮化生病例中,均观察到P1-HNF4α阳性。在包含杯状组织的所有细胞,包括杯状细胞和潘氏细胞亦可观察到P1-HNF4α阳性。P1-HNF4α的阳性或阴性区域突然转变,边界清晰,对应于正常腺体和化生腺体区域。因此,P1-HNF4α的阴性表达被指示为非肿瘤黏膜的黏蛋白表型分类中有用的免疫组织化学标记之一。

由此可见,在胃黏膜炎症、肠上皮化生及向胃癌进展的过程中,HNF4α均发挥了一定的效应。HNF4α有可能成为胃癌癌前病变筛查指标的新靶点。

4 HNF4α与胃癌病情进展

近年来,多项研究表明HNF4α与胃癌病变有一定关联。根据黏蛋白表型,可将胃癌分为胃型、胃肠混合型、肠型及未分化型胃癌。Takano K等[22]研究显示分化型早期胃癌在P1-HNF4α的染色模式上显示出显著差异。肠型、混合型和未分化型胃癌显示P1-HNF4α的阳性率高,胃型胃癌对P1-HNF4α呈阴性。相反,无论黏蛋白表型如何,P2-HNF4α都在所有肿瘤中表达。因此,P1-HNF4α的阴性表达被认为是胃型胃癌黏蛋白表型分类中有用的免疫组织化学标记之一。Chang HR等[23]研究发现HNF4α可促进胃癌的发生进展,通过抑制HNF4α的表达,可下调细胞周期蛋白,诱导细胞周期停滞和细胞凋亡从而在体外和体内实验显示出抗肿瘤活性。HNF4α是胃癌中的靶向癌蛋白,受AMPKα的信号调节,同时调节WNT信号传导。我们的前期研究[24]亦表明了HNF4α在胃癌通道中的作用,在体内外实验中抑制HNF4α的表达,可诱导细胞周期阻滞和细胞凋亡,进而发挥抗肿瘤生长效应。由此可见,HNF4α可成为胃癌治疗的新靶点。

5 HNF4α与胃癌侵袭转移

我们的前期研究[24]亦证明了HNF4α在促进胃癌迁徙转移中的作用,在体外实验中沉默胃癌细胞中HNF4α的表达,可抑制胃癌细胞的侵袭与转移。同时研究验证了小檗碱可靶向AMPK-HNF4α-WNT5a信号通路发挥抗胃癌细胞侵袭和转移作用。但是,同样有研究表明HNF4α在抑制胃癌侵袭转移中发挥一定效应。Uozaki H等[25]研究发现了HNF4αP1在早期肿瘤中更常表达,且HNF4αP1的表达与无淋巴结受累和更小的肿瘤大小相关。HNF4αP1阳性的胃癌显示较低频率的肿瘤细胞淋巴转移和血管浸润,HNF4αP1的缺乏促进了肿瘤的侵袭。Li D等[26]人的研究也表明了HNF4α在抑制胃癌侵袭转移中的作用,他们研究了内凝集素蛋白1(ITLN1)可通过灭活磷酸肌醇3激酶/AKT/Ikappa B激酶信号,减弱胃癌细胞中核因子NF-κB(一种抑制HNF4α表达的转录因子)活性,从而增加了HNF4α水平,进而导致胃癌细胞中β-catenin的核转位和转录活性受抑制,进而在体内外实验中抑制胃癌细胞生长、侵袭和转移。由此可见,HNF4α在肿瘤侵袭转移方面的作用存在争议,但其表达水平高低亦有可能成为鉴别早期胃癌与进展期胃癌的标志物之一。

6 HNF4α与胃癌诊断预后

6.1 HNF4α与胃癌诊断

HNF4α被发现能作为区别原发性胃癌与转移性胃癌的标记物之一。Koyama T等[27]研究表明HNF4α在33例原发性胃癌中均表达,但在乳腺癌胃转移病变中未见表达,因此可将肝细胞核因子4α鉴定为区分原发性胃癌和乳腺癌转移至胃部病变的优良标志物,且其特异性和敏感性均优于乳腺癌标记物雌激素受体(ER)、孕激素受体(PR)、乳房珠蛋白和大囊性疾病液体蛋白15(GCDFP-15)和胃癌标记物CDX2、MUC5AC、MUC6和CK20。Juca P等[28]研究也显示可将HNF4α作为区分原发性胃癌和乳腺癌胃转移的金标准标记,其研究结果表明HNF4α在具有原发性胃腺癌且合并原发性乳腺癌患者病例中均阳性表达,在来自乳腺癌胃转移病变中呈阴性表达,即为在所有诊断为原发性胃腺癌的患者中显示阳性表达,在所有原发性乳腺癌病例中均为阴性表达。Van der Post RS等[29]同样证实了HNF4α是区分原发性和转移性胃癌、乳腺癌的非常好的标志物,研究结果显示在107例原发性胃腺癌病例中有106例出现HNF4α表达,并且在所有105例原发性乳腺癌中均未见HNF4α表达(敏感性为99%,特异性为100%)。同时,乳腺胃癌转移组织表现出HNF4α的强阳性表达,乳腺癌转移到胃部病变没有表现出HNF4α的表达。同时患有2种原发癌的患者的组织中,所有胃癌组织显示出HNF4α的强阳性表达,而乳腺癌组织中HNF4α呈阴性表达。由此可见,HNF4α有可能成为胃癌与乳腺癌胃转移的很好的诊断标记物之一。

6.2 HNF4α与胃癌预后

HNF4α的表达与胃癌患者的存活率亦存在一定关联。Li D等[26]收集了临床胃癌组织、正常胃黏膜标本和胃癌细胞系AGS、SGC-7901、MKN-28和MKN-45,以研究HNF4α和ITLN1的表达水平与患者临床病理特性的相关性。研究结果表明相较于正常胃黏膜,胃癌组织和胃癌细胞系中的HNF4α的蛋白质和转录物水平处于较高水平,且它们的表达水平随着胃癌的组织学分化等级逐渐降低。分化程度更差、胃壁浸润更深、有淋巴结转移或TNM分期呈晚期的胃癌患者,其ITLN1或HNF4α水平呈现明显更低水平。同时,Kaplan-Meier生存分析显示,具有高ITLN1或HNF4α表达的患者具有比具有低表达的患者有着更高的生存率。总而言之,这些结果证明HNF4α的表达与临床胃癌病例患者中的存活率提高相关。

7 小结

综上所述,HNF4α在胃癌致病因素、癌前病变、病情进展、侵袭转移及诊断预后等方面均发挥了一定作用。在胃癌的浸润深度及淋巴结转移过程中,HNF4α亦发挥一定的效应。由此可见,HNF4α在成为胃癌癌前病变筛查指标及胃癌治疗预后的新靶点方面具有一定的研究意义。但目前仍存在许多问题,HNF4α与胃癌相关性的研究不多,HNF4α在参与肿瘤侵袭转移方面的作用存在争议,HNF4α参与胃黏膜炎症、肠上皮化生及向胃癌进展的机制及在胃癌的浸润深度及淋巴结转移过程的相关机制研究较少。HNF4α参与胃癌发生发展的作用及机制仍需要更深入、全面的研究。