Bcl-2家族对肝细胞癌凋亡及自噬作用的研究进展

李 尧，张 展，赵雅婷，易江南，王乔艳，冯 华

(牡丹江医学院 1.第一临床医学院;2.病理生理学教研室，黑龙江 牡丹江 157011)

肝细胞癌(Hepatocellular cellular，HCC)是全世界严重危害人类健康的恶性肿瘤之一，我国肝癌患者占全世界总数的50%左右[1]。由于其发病机制复杂、起病隐匿，确诊时已为中晚期。同时伴随着复发率高、转移迅速、并发症严重等临床特点，使得肝细胞癌的治疗效果差，患者病死率一直居高不下。近年来研究表明，Bcl-2家族在肝细胞癌的发生发展过程中发挥着重要作用。一方面Bcl-2家族对肝癌细胞凋亡具有双向调控作用[2]；另一方面其在肝癌细胞自噬调节过程中扮演了重要角色[3]。Bcl-2家族作为介导肝癌细胞凋亡和自噬的重要中间调控蛋白，已成为肝细胞癌研究热点。本文就Bcl-2家族在肝细胞癌凋亡及自噬中的作用综述如下。

1 Bcl-2家族构成及其在凋亡和自噬途径的作用机制

1.1 Bcl-2家族构成Bcl-2家族是线粒体介导细胞凋亡途径中重要的调节因子，目前已经鉴定出20多种成分，对细胞凋亡起到双向调节作用。尽管各成员的调控机制复杂，但普遍含有BH1-BH4结构域，按其生物学作用分为三大类[4]。第一类为抗凋亡家族成员，主要包括Bcl-2、Bcl-XL、Bcl-W、Mcl-1等；第二类为促凋亡家族成员，主要包括Bax、Bak、Bcl-XS、Box等；第三类为促凋亡蛋白中的特殊类型，主要包括仅含有BH3这一结构域的Bad、Bim、Bid、Bnip3、Nix等。

1.2 Bcl-2家族介导的细胞凋亡途径细胞凋亡途径主要有三种：(1)死亡受体介导的凋亡通路，如Fas，TNFR1；(2)线粒体介导的凋亡通路，主要涉及线粒体促凋亡蛋白的异位；(3)内质网应激介导的凋亡通路，主要发生在氧化应激等病理情况下。其中线粒体途径是介导细胞凋亡最重要的途径，其外膜通透性(MOMP)的改变被认为是线粒体凋亡途径的主要开关，而MOMP又严格受到Bcl-2家族的调控，促凋亡家族中的部分成员如Bax可直接促进MOMP改变，进一步通过细胞色素c和Smac(second mitochondria-derived activator caspases)途径导致caspase级联反应[5]。而抗凋亡家族部分成员如Bcl-2可以对Bax等产生类似拮抗作用。另外，作为BH3-only蛋白如Bid可以直接激活Bax蛋白的促凋亡作用，而Bad，Bik则是通过抑制Bcl-2的作用间接调控Bax[6-7]。也有学者指出[8-9]，Bcl-2家族可以通过内质网途径介导细胞凋亡。

1.3 Bcl-2家族介导的细胞自噬途径自噬是一种溶酶体依赖的降解途径，在真核细胞中广泛存在。通过内质网等细胞器膜内陷形成独特的双层膜结构，并和溶酶体融合，消化细胞内因老化等原因所导致的损坏的细胞器、蛋白质等，对维持细胞的生长，发育具有重要作用[10]。作为自噬的重要调节因子，Bcl-2家族有以下三种途径参与到自噬调控。其一，Bcl-2可以通过对IP3R通道的调节影响细胞质中Ca2+浓度，Ca2+进一步通过CaMKKβ-AMPK-mTOR途径调控自噬[11]；其二，BH3-only蛋白中的Bnip3，Nix可在低氧诱导因子(hypoxia inducible factor-1，HIF-1)作用下大量生成，并直接和自噬相关蛋白LC3结合形成自噬体，促进自噬的发生[12]。BH3-only蛋白也通过磷酸化修饰改变其自身与靶分子的亲和力，导致自噬水平发生变化[13]；其三，Bcl-2等可以和自噬相关蛋白Beclin-1相结合，从而改变Beclin-1在细胞中的浓度而影响细胞的自噬作用[14]。

2 Bcl-2家族中抗凋亡成员在肝细胞癌中的作用及其机制

2.1 Bcl-2与肝细胞癌Bcl-2是一个抗凋亡基因，在肝癌细胞中主要通过阻断Fas/FasL凋亡通路和与Bax形成复合物的方式，导致肝癌细胞免于凋亡进而促使肿瘤形成。Kenneth Alibek等人认为肝癌的发生与丙型肝炎细胞中Bcl-2表达异常有关[15]。Chang等[16]的实验发现用表达FasL的pcDNA3-f1载体转染肝癌细胞，能明显诱导其凋亡，而当加入高表达Bcl-2的pcDNA3-fl-Bcl-2载体后，能明显阻断肝癌细胞凋亡。同时沈浩元等[17]人也发现:Bcl-2的表达与Fas，FasL 的表达呈正相关。另外，陈江等[18]实验结果显示野生型Bcl-2可以抑制AFP的表达，HBx也可以与Bcl-2发生蛋白交联反应。同时 Bcl-2与病毒性肝癌也存在联系。研究表明Bcl-2基因在肝组织中的表达水平与HBV和HCV的增殖程度呈正相关，从而影响肝纤维化过程[19]。Zekri等[20]研究也发现Bcl-2基因的扩增与HCV相关肝脏疾病有关，其在癌组织中的表达明显高于其他对照组。另外，HCV的非结构性蛋白NS5A能通过其包含的Bcl-2的同源结构域与Bax相互作用来保护p53阴性肝癌细胞免于凋亡[21]。

2.2 Bcl-XL和Mcl-1和肝细胞癌的关系Bcl-XL和Mcl-1也属于凋亡抑制基因。Mcl-1在人体内表达于各种组织，其功能是编码具有抗凋亡作用的蛋白，也可直接调控细胞的周期和分化，促进细胞生长。于德新等[22]实验研究显示,Bcl-XL和Bcl-2共同抑制肝癌细胞凋亡,促进癌细胞的增长，两者表达呈正相关，另外,Bcl-XL表达阳性组的MVD明显高于阴性组,提示Bcl-XL可以促进肿瘤血管生成。

3 Bcl-2家族中促凋亡成员在肝细胞癌中的作用及其机制

3.1 Bax在肝细胞癌中的作用最新研究发现，肝癌细胞中其促凋亡基因比临近正常肝细胞表达程度更低。次旦旺久等[23]采用洛铂对HepG2细胞进行凋亡诱导后，Bax、Bid两种促凋亡蛋白表达水平随浓度显著上升，同时杨闯等[24]也通过免疫组化技术检测到肝癌细胞中的Bax表达水平更低，还发现其表达与发病年龄、性别、肿瘤大小和转移无关。大量实验表明伴随Bax表达减少或缺失,肝癌细胞凋亡逐渐减弱,这可能是导致肿瘤迅速生长、增殖的重要原因[25]。转染Bax后可诱发HCC-9204细胞自发凋亡,也可明显促进乙醇诱导的HCC-9204细胞凋亡。还有研究表明Bak和Bax同型寡聚体进入线粒体外膜内并通过作用于下游的胱天蛋白酶最终导致细胞死亡[26]。

3.2 Bak、Bok在肝细胞癌中的作用在肝癌和肝硬化组织中发现bcl-2中度表达，而Bak高度表达[27]。还发现外源基因转染技术使过表达Bak基因的HCC-9204细胞G1期延长。Bak直接或间接受到Bcl-2蛋白的拮抗作用来保持细胞的完整性，还可作为细胞凋亡调节剂[26]。Bok在胃、小肠等组织细胞中持续表达，特别是在肝脏组织细胞中具有很高的水平[28]。同时还发现Bok能促进DEN(二乙基亚硝胺)诱导肝细胞损伤和炎症的发生，也有助于由DEN诱导的肝细胞凋亡和癌变，提示Bok能促进某些化学物质诱导的肝细胞癌变和死亡。最近也有报道称，Bok通过泛素/蛋白酶体途径被迅速地翻转，并且作为内质网相关降解调控的内在凋亡的非典型效应分子[29-30]。

4 BH3-only蛋白在肝细胞癌中的作用及其机制

4.1 Bim和肝细胞癌的关系在HCC中，Bim蛋白阳性表达于癌旁正常肝组织，但大部分 HCC癌组织中不表达。研究表明Bim蛋白表达上调与肝癌患者5年生存率呈正相关[31]。多种抗肿瘤药物疗效取决于Bim蛋白的活性，Bim蛋白表达的下调和活性降低可能是HCC治疗失败的潜在原因之一[32]。因此，Bim 蛋白表达可作为衡量HCC独立预后指标之一[33]，也有可能成为新的治疗肝癌的作用靶点。

4.2 HBx和BINP3对肝细胞癌的作用研究发现，半数以上肝癌中的PUMA(p53上调凋亡调控因子)表达下降与肝癌的预后有关，而HBx对肝癌细胞中PUMA表达有抑制作用，可能与HBx激活NFκB进而抑制p53的表达有关[34-35]。NOXA与PUMA相似，也是p53调控的下游靶基因之一，其具有诱导细胞凋亡和抗肿瘤的特性[36]。

失巢凋亡是指细胞脱离了细胞外基质后，在凋亡相关分子作用下所产生的一种程序性死亡。Liotta等[37]通过对失巢肝癌细胞的基因芯片中分析发现在肝癌细胞中受低氧诱导的BNIP3L表达水平明显增高，预示着Bnip3L可能和肝癌细胞的失巢凋亡有关。Vand Velde等[38]发现，BNIP3L诱导细胞死亡也与自噬相关，能导致多种肿瘤细胞线粒体极化进而产生细胞自噬。体外试验采用人肝癌MHCC-97H细胞并进行pcDNA3.1-HBx质粒转染，构建HBx表达组细胞模型后发现，细胞中NIX/BNIP3L蛋白水平增高，在siBNIP3L干预后，发现HBx表达细胞线粒体自噬被明显抑制，葡萄糖摄入减少，故HBx表达可促进NIX/BNIP3L线粒体自噬通路的活化，进而介导肝癌细胞中糖酵解代谢重编程的调控；为靶向干预线粒体自噬通路调控代谢重编程而导致的HBV/HBx关联性肝致癌作用的防控提供依据[39]。

5 总结

综上所述，Bcl-2家族对肝细胞癌的作用十分广泛，不仅参与到肝癌细胞的生长，侵袭，转移等方面，甚至也参与到肝细胞的脂肪变、纤维化等过程。一方面Bcl-2家族在肝癌细胞凋亡途径扮演了重要角色，另一方面又可以影响肝癌细胞的自噬。大量文献表明，自噬对早期肝细胞的癌变起到抑制作用，晚期则对肝癌细胞起到保护作用，因此也有观点称，自噬是导致治疗肝癌过程中产生耐药性的重要原因[40]。这为抗肝癌药物的研发提供了思路。Bcl-2家族对肝癌细胞的凋亡机制研究较为深入，但自噬的机制和作用不够明了，而Bcl-2家族与其他通路之间错综复杂的关系使其在肝细胞癌中的研究进展较为缓慢，还需要进一步探索。