调控胰岛素抵抗在肝癌预防与治疗中的研究进展*

马 莉 综述，马青梅，杨文娟，邓海孝，刘欣跃，3△ 审校

兰州大学第二医院：1.药物基因组学实验室；2.普外科；3.检验医学中心，甘肃兰州 730000

胰岛素抵抗(IR)是2型糖尿病及代谢紊乱症常见的并发症之一，且与肝癌发生、发展密切相关[1]。肝癌是全球发病率居第6位、病死率居第4位的恶性肿瘤[2]。尽管近年来肝癌的治疗已有所突破，但预后较差，效果并不理想，主要原因是治疗仍以外科手术为主，缺乏有效的辅助治疗手段[3]。研究显示，调控代谢紊乱可能是肝细胞癌(HCC)患者的新型辅助治疗手段之一[4]。IR作为代谢综合征的特征及诱发因素之一，引起了人们的注意。本课题组前期的研究已经证实，IR是引起肝癌细胞化疗耐药的重要因素之一[5-6]。

代谢紊乱是导致多种疾病发生的重要因素。IR常伴随高血糖、高胰岛素、全身慢性炎症等现象[7]，这些因素都能促进肝癌的发生。肝脏具有调节血糖水平和灭活胰岛素的作用[8]，肝癌患者常常因肝功能受损而引起血糖和胰岛素水平异常，导致IR的加剧[9]。这些研究均证实IR促进肝癌发生、发展，同时肝癌也加剧机体IR程度。

尽管目前关于IR与肝癌发生的关系已有较多的研究，但关于二者之间相互作用的机制尚不明确。因此，本文总结了IR促进肝癌发生、发展和导致耐药方面的可能机制，列举了可通过缓解IR来干预肝癌的潜在新型药物，并以此来展望IR未来对肝癌预防、治疗及干预的重要意义。

1 IR可诱导肝癌发生

肝脏是人体代谢的主要调节器官，肝癌的发生多伴随代谢的改变。IR多引发体内代谢紊乱，如高血糖、高胰岛素、脂质代谢紊乱和慢性低度炎症，脂质代谢紊乱可促进非酒精性脂肪肝(NAFLD)发生，且这些因素均可导致肝癌的发生[7]。

1.1高血糖 不同于普通细胞的产能方式，肿瘤细胞即使在有氧条件下也采用糖酵解方式供能，这一过程既不需要氧气也不需要线粒体的参与，可能与肿瘤破坏细胞线粒体功能有关，这一现象称为Warburg效应[10]。由于糖酵解产能量低，为保持过快的增殖速度，肿瘤细胞需要吸收大量葡萄糖，IR引发的高血糖为肿瘤细胞提供了能量保障，同时高血糖还能促进肿瘤细胞血管形成，促进肿瘤生长。持续高血糖可促进缺氧诱导因子-1α(HIF-1α)表达，增强肿瘤细胞的抗凋亡能力[11]。HIF-1α促进HCC发展，在HCC中抑制HIF-1α活性，可抑制肿瘤血管生成，促进肝癌细胞凋亡[12]。LIN等[13]研究证实，高血糖能够显著诱导活性氧(ROS)的产生，引发小鼠脂肪组织的炎性反应，长期的炎症刺激常常诱导细胞发生癌变。同时，ROS增高可引起脂质过氧化产生大量有毒醛，导致内皮细胞膜流动性、完整性受损。

1.2高胰岛素 为研究胰岛素与糖尿病患者HCC之间的关系，BABA等[14]对基于糖尿病的HCC小鼠采取高血糖、高血糖/胰岛素治疗，发现高血糖/胰岛素治疗组HCC的发生率及肿瘤直径明显高于高血糖组，同时细胞外信号调节激酶1/2(ERK1/2)表达显著高于高血糖组，提示胰岛素可通过信号传导促进糖尿病患者HCC的发生及发展。为保持对高水平胰岛素的反应，癌细胞表面常高表达胰岛素样生长因子(IGF)和胰岛素受体。胰岛素受体的激活可增强肝细胞有丝分裂，减少细胞凋亡，促进肝癌发展[15]。

1.3NAFLD IR可导致NAFLD发生[1]，而后者是引起HCC的潜在因素之一。NAFLD患者肝脏内三酰甘油大量堆积，可直接引发脂肪变性，导致脂肪毒性。由于大量脂质堆积，肝脏脂肪细胞转化为肥大脂肪细胞，肥大脂肪细胞分泌游离脂肪酸，循环的脂肪酸转移至肝脏，促进ROS分泌，引发肝脏氧化应激[16]。同时，游离脂肪酸作用于免疫细胞，致使免疫细胞分泌大量促炎细胞因子，包括白细胞介素(IL)-6、IL-8、IL-17和肿瘤坏死因子(TNF)[17]，促进肝脏炎症发生。TIAN等[18]发现，在患有NAFLD相关HCC的人和小鼠中网格蛋白-B(Nogo-B)高表达。Nogo-B是一种位于内质网的代谢调节蛋白，由CD36介导的高表达的Nogo-B与自噬相关蛋白5(ATG5)相互作用能引发脂质代谢障碍，增强YAP蛋白活性，促进肿瘤发生。

1.4慢性低度炎症 IR引起的激素和炎症途径失调，可导致全身慢性低度炎症，这是导致肝癌发生的因素之一。脂肪组织通过分泌脂联素(ADPN)降低机体葡萄糖摄取和脂肪生成，是体内抗糖尿病脂肪因子之一，ADPN表达水平与IR程度呈负相关。IR抑制ADPN分泌，这种情况下肝脏生成大量脂肪并积累，同时引发巨噬细胞浸润，导致脂肪组织炎症的产生，间接促进肝癌发生[19]。YAMAUCHI等[20]在敲除人类肥胖小鼠模型肝脏ADPN受体后，小鼠发生明显的IR，同时肝脏发生氧化应激与炎症，再次证实ADPN具有缓解IR、降低炎症发生的作用。IR还可促进促炎因子TNF-α和IL-6的分泌，同时它们分泌异常可导致肝脏内的脂肪变性和炎症[21]。一项针对青年肥胖患者的研究显示，IR组患者血清C反应蛋白与纤维蛋白原水平明显高于未患IR组[22]。IR作为肝癌发生的诱因之一，还通过影响肿瘤代谢及微环境变化，促进肝癌发展，导致肝癌恶性程度增加。

2 IR可促进肝癌发展

由于参与机体多种代谢及信号转导，IR可通过改变肿瘤微环境、介导肿瘤细胞免疫逃逸和改变自噬活性的方式促进肝癌的恶化。

2.1肿瘤微环境变化 IR可导致脂肪组织和肝脏发生炎症，引起肿瘤微环境的改变。肝微环境中的肝星状细胞(HSC)、内皮细胞和库普弗细胞共同构成了肝脏促炎环境，HSC在这种环境作用下表达Toll样受体4(TLR4)，TLR4通过作用于IKB/NF-κB和JNK通路，引发促炎性细胞因子(即IL-6、TGF-β1和MCP1)的大量释放，并在肝损伤激活后募集T细胞[23]，引发炎症浸润。另有研究显示，IR与高胆汁酸血症的发生有关[24]。胆汁酸在肝脏积聚形成大量脱氧胆酸(DCA)，DCA促进HSC分泌大量炎症与致瘤因子，包括IL-6和前列腺素E2(PGE2)，这些因子均可导致促进肝癌发展的炎症发生[25]。由此可见，IR导致的肝癌致瘤炎症微环境，是促进肝癌发展的重要因素之一。

2.2肿瘤免疫逃逸 肿瘤细胞常通过异常表达和分泌多种物质，引发肿瘤免疫微环境变化，从而避免人体免疫系统识别与攻击，这一现象称为免疫逃逸，它是导致肿瘤发生、发展的诱因之一。CHEN等[26]研究证实，胰岛素通过作用于PI3K/Akt/mTOR通路增强程序性死亡配体-1(PD-L1)的表达，PD-L1与在活化的T淋巴细胞表达的程序性死亡受体1(PD-1)相互作用介导肿瘤免疫逃逸。SUN等[27]研究发现，在NASH相关的HCC中细胞周期相关激酶(CCRK)高表达。在转基因小鼠中，CCRK通过激活mTORC1信号通路募集大量骨髓来源抑制细胞(MDSC)，MDSC参与肿瘤特异性T细胞功能异常和肿瘤免疫逃逸。蛋白酪氨酸磷酸酶(PTPase)常刺激细胞表面主要组织相容性复合体(MHC)Ⅰ类分子表达。高表达TNF-α可抑制PTPase活性，间接降低肿瘤细胞表面MHC Ⅰ类分子表达，这使肿瘤细胞能够逃避免疫系统的免疫监视[28]。

2.3自噬 自噬溶酶体途径是细胞降解胞内成分的主要手段，自噬可介导储存在肝脏中三酰甘油发生脂解，异常自噬常与机体代谢紊乱相关，提示IR可能是自噬调控肝脏脂代谢的途径之一[29]。

3 IR是肝癌的潜在治疗靶点

3.1IR导致肝癌耐药 IR可通过直接影响胰岛素信号传导或间接作用于其他信号通路引起肝癌细胞耐药。有学者通过构建稳定的HepG2/IR细胞模型，并与HepG2细胞对比，证实IR可显著降低肝癌细胞对顺铂、长春新碱、5-氟尿嘧啶(5-FU)和丝裂霉素的药物敏感性；在HepG2/IR细胞模型中，促凋亡蛋白Caspase-3低表达，Bcl-2高表达，同时IR促进蛋白激酶样内质网激酶(PERK)的磷酸化，提示IR可诱发肝癌细胞对常规化疗药物耐药性，这一作用可能是通过促进PERK活性，降低肝癌细胞自噬与凋亡实现的[6]。此外，研究显示，IR可促进HepG2细胞表达内质网应激(ERS)分子伴侣，增强活性氧代谢水平，诱发多药耐药基因(P-gp)表达上调，提示IR可通过诱发HepG2细胞ERS，引发肝癌细胞耐药[5]。

3.2IR相关的潜在治疗靶点 研究者运用棕榈酸刺激HepG2细胞构建IR模型，发现细胞高表达TRB3和COP1蛋白。在脂毒性条件下，COP1可被TRB3招募至SIRT1，SIRT1是抗氧化应激和炎性反应的重要因子之一，可使SIRT1发生泛素化降解，导致氧化应激和炎症的发生[30]，这提示在IR患者中，通过干预降低患者体内TRB3和COP1蛋白的表达，可缓解机体氧化应激和炎症。丙型肝炎病毒(HCV)感染可抑制胰岛素信号转导，促进IR。SHAMS等[31]将HCV NS5A转染至HepG2细胞，结果发现AKT磷酸化明显上调，降低NS5A表达可缓解IR，这提示NS5A可通过影响胰岛素AKT/PKB信号通路引发IR。RuvBL1与HCC的不良预后相关。研究显示，RuvBL1可导致小鼠发生IR，RuvBL1可通过Akt/mTOR通路调节肝脏细胞胰岛素信号传导，在肝脏代谢及HCC发生、发展中具有重要作用[8]。

3.3缓解IR实现肝癌治疗的药物 二甲双胍是治疗糖尿病的首选药物，同时也是治疗癌症的新型药物。OHNO等[32]研究提示，二甲双胍是可通过提高细胞对胰岛素的敏感性达到治疗肝癌目的的药物之一。右美托咪定(DEX)常用于降低围术期IR，使用DEX处理HepG2/IR、L02/IR细胞48 h后，发现细胞葡萄糖消耗量降低，ERS标志物结合免疫球蛋白(BIP)和ER蛋白29(ERp29)表达受到抑制，这说明DEX可通过抑制ERS降低IR，从而影响肝癌细胞生长[33]。其他具有明确干预靶点的潜在新型治疗药物见表1。

表1 具有明确干预靶点的潜在新型治疗药物

4 小结与展望

IR参与诱导肝癌的发生，促进肝癌的进展，与肝癌的多药耐药相关。虽然目前关于IR与肝癌关系的研究很多，但二者之间相互作用的确切机制尚不明确。关于IR的研究依然存在以下局限性：(1)对肿瘤常规化疗药物耐药机制方面的研究较少，目前的研究热点多在寻找能够减轻IR进而缓解肝癌的药物。阐明IR导致常见化疗药物耐药的确切机制，不仅可以提高肿瘤细胞药物敏感性，达到直接杀伤的目的，还可以降低抗癌药物投入临床的时间和成本。(2)IR诊断的标准物较少，目前临床关于IR诊断的标准仍然是空腹血糖×空腹胰岛素/22.5(若大于2.67，提示IR)，但空腹血糖与空腹胰岛素水平受个体差异及治疗方案的影响，往往不能准确反映患者真实状况。(3)大多数研究集中在HepG2细胞，缺少其他肝癌细胞系及动物实验的验证，研究成果较为局限。

尽管如此，调控IR对于肝癌治疗仍然具有重要意义。由于IR受机体多种因素影响，部分肝癌患者可通过增强运动、调节饮食习惯缓解IR，预防和治疗肝癌。值得注意的是，IR与机体多种信号通路相关，IR的干预在肝癌的预防、治疗、预后判断等方面起着重要作用，有望成为肝癌的治疗的重要环节及预后判断的标准之一。