内质网应激在肝癌中的作用

胡启辉 杜毅超，2 贺凯 付文广，2 综述 夏先明，2 审校

肝癌是世界范围内导致癌症死亡的第二大原因[1-2]，其发生通常与乙型病毒性肝炎(HBV)、丙型病毒性肝炎(HCV)、非酒精性脂肪肝(NAFLD)、黄曲霉素(AFT)等有关[3-4]。根据巴塞罗那临床肝癌(BCLC)分期系统，只有少数的确诊肝癌患者处于早期阶段，可接受如局部消融、切除或原位肝移植等治疗[5]，而对于中晚期肝癌的治疗一直是临床难题。肿瘤的发生发展是一个十分的复杂过程，因此我们可以以肿瘤的发生发展为起点探寻治疗肝癌的新方法。有研究发现内质网应激(Endoplasmic reticulum stress，ERS)可以通过以下多种方式影响肝癌的存活、凋亡、迁移，故ERS可能为肝癌提供全新的治疗方式。

1 ERS与未折叠蛋白反应

内质网是所有真核细胞修饰和分泌蛋白的主要场所[6]。细胞在缺血、缺氧、炎症介质、肿瘤的刺激下，会导致内质网内未折叠蛋白和错误折叠蛋白的累积，引起ERS[7-8]，并展开细胞应激反应，如线粒体未折叠蛋白反应(UPRMT)、胞质热休克反应(HSR)和内质网未折叠蛋白反应(UPRER)，其中UPRER是最主要的信号通路。UPRER分两个阶段：第一为保护阶段，内质网首先感受外界损伤刺激因素作出快速应答，使细胞产生自我防御，减轻内质网负担；第二为凋亡阶段，严重的ERS会激活多条凋亡信号通路，引起细胞凋亡。有研究表明适宜的凋亡仍然对细胞起保护作用，而持续的凋亡将引起细胞的死亡和代谢紊乱。通过这些信号途径，使细胞能够适应ERS并促进细胞存活。然而，在严重的ERS下，也将触发细胞衰老或程序化细胞的中心凋亡引起肝癌细胞死亡[9]。UPRER激活内质网上的跨膜蛋白，肌醇激酶(Inositol requiring enzyme 1 alpha，IRE-1α)、蛋白激酶R样内质网激酶(Pancreatic endoplasmic reticulum kinase，PERK)和转录活化因子6(Activatingtranscription factor 6，ATF6)[10]，当这三个蛋白充当应激受体时，能够检测聚集在细胞器内腔中的未折叠蛋白。并且在未折叠蛋白过量的情况下，它们向细胞核发出信号以引发一系列细胞反应[11]，维持细胞在ERS下的稳态。

2 ERS的抑癌作用

2.1 ERS抑制上皮间质转化

上皮间质转化(Epithelial-mesenchymal transition，EMT)是指上皮细胞通过特定程序转化为具有间质表型细胞的生物学过程。在癌症的转移中起重要作用[12]。Liu等[13]研究发现，ERS可上调中脑星形胶质细胞源性神经营养因子(MANF)(为一种分泌性蛋白质)，其能抑制ERS引起的损伤。有研究表明MANF与SUMOylated p65(一种炎症介质)结合，可以有效抑制NF-κB活化，阻止NF-κB/Snail信号传导，限制肝脏炎症及肝细胞EMT的发展，进而表明MANF可以作为肝癌抑制剂，为未来肝癌的治疗提供了新方向。

2.2 ERS引起肝癌细胞凋亡、自噬

ERS会引起UPR，UPR通过激活C/EBP同源蛋白(CHOP)、Caspase-12和/或c-Jun NH2末端激酶(JNK)通路导致细胞凋亡。在ERS期间，PERK从Grp78/BiP上解离并通过磷酸化激活，减弱蛋白质的合成。PERK的激活也导致转录因子(例如ATF4)的翻译增加，促进与细胞存活相关的基因的转录以及促凋亡因子(如CHOP)的合成增加[14]。CHOP可以下调抗凋亡蛋白Bcl-2并改变细胞的氧化还原状态，促使肝癌细胞凋亡。此外，CHOP还可以促进GADD45(生长停滞和DNA损伤诱导型蛋白)的表达，其通过完全阻断蛋白质合成来触发细胞凋亡[15]。Zhang等[16]研究发现ERS可特异性激活Caspase-12，通过活化Caspase-3诱导细胞发生凋亡；Liu等[17]研究发现UPR使IRE1激活，并与JNK信号分子结合肿瘤坏死因子受体相关因子2及凋亡信号调节激酶1(ASK1)结合形成复合物，激活促凋亡IRE1-JNK信号导致细胞凋亡；Shan等[18]在体外肝癌细胞中的研究表明EGR1基因在ERS下诱导细胞凋亡依赖于SRC-RAS-RAF-MEK-ERK-ELK1信号级联反应，独立于经典的ERS通路，该通路可以作为ERS诱发肝癌细胞凋亡的全新通路。Ding等[19]研究表明b-AP15通过激活ERS/UPR，抑制Wnt/Notch1信号通路，对肝癌细胞具有特别的细胞毒性，这个新发现为肝癌的非手术治疗提供了一个新颖的机制；Zhang等[20]研究表明肿瘤抑制因子NDRG2也是一种ERS反应蛋白，通过促进PERK-ATF4-CHOP信号通路，促进肝癌细胞死亡。Chen等[21]研究表明MEG3介导的ERS通过激活NF-κB和p53蛋白，在体外和体内抑制肝癌的发生；诱导肝癌细胞凋亡的ERS也可引起肝癌细胞自噬[22]。自噬是高度保守的系统，用于降解错误折叠的蛋白质和损伤的细胞器，以及回收氨基酸以合成必需蛋白质[23-26]。自噬是对肝癌细胞的一种保护性机制，在严重ERS条件下促进细胞存活，并且自噬受自噬相关蛋白的控制，自噬的调控涉及30多种自噬相关基因(ATG)和15种同源物的调控。Kim等[27]研究发现CREBH作为肝自噬的主要转录调节因子，并且可能在预防肝脂质蓄积及调节相关代谢疾病中肝自噬发挥重要作用。Wang等[28]研究发现Atg9b驱动的噬菌体通过LC3和p62结合诱导自噬。此外，该研究还表明p62的积累可能会激活炎症相关NF-κB信号传导与诱导ROS的产生，导致肝癌细胞死亡。有研究表明褪黑激素及其代谢产物可以起有效的抗氧化剂和自由基清除剂的作用[29-31]，并在不同的病理生理过程中调节炎症，凋亡和自噬[25，32-33]。

3 ERS致癌作用

3.1 ERS促进脂肪性肝炎诱发肝癌

非酒精性脂肪性肝炎(NASH)诱发肝癌成为近年来的研究热点，有研究发现ERS可以导致肝脂肪变性、脂肪性肝炎和非酒精性脂肪性肝炎(NASH)，并有实验表明，ERS与高脂饮食协同作用引起的脂肪性肝炎可促进肝癌的发生发展，NASH通过激活固醇调节元件结合蛋白(SREBP)增加脂肪的生成也可促进肝癌的发展，Zhang等[34]研究发现在肝癌细胞中Lin28A和Lin28B(一种高度保守的RNA结合蛋白)可以促进SREBP-1表达来增强脂肪酸合成，促进癌症发展，相关研究发现OGT(O-连接的N-乙酰氨基葡萄糖(O-GlcNAc)转移酶)的过表达促进非酒精性肝癌细胞增殖、迁移、侵袭和EMT，NASH对肝癌的诱发有非常重要的作用，以NASH相关通路为靶点预防肝癌可能成为新的治疗手段[34-36]。

3.2 ERS多途径促进肝癌增殖侵袭

3.2.1 内质网应激通过Keap1-Nrf2途径促进肝癌增殖侵袭 Liu等[37]研究通过对TRIM蛋白的系统检查，确定TRIM25是ERS的关键调节因子，Keap1-Nrf2途径已被确立为主要途径信号级联控制细胞对氧化的防御压力。在正常情况下，Keap1绑定并隔离Nrf2在细胞质中，导致蛋白酶体降解。氧化应激后，Nrf2从Keap1释放，转移到细胞核中，在其中激活ARE介导的基因表达，其中包括HO1和NQO116，从而促进肿瘤增殖。有研究表明ERS时编码TRIM家族成员的表达，ERS时TRIM25为最显著的诱导基因。TRIM25是肿瘤细胞防御ERS所必需的。在肝癌发展过程中，TRIM25是通过对Keap1进行泛素化和降解促进肿瘤细胞存活，在ERS期间激活Nrf2信号传导并降低ROS水平。并且TRIM25表达的增加与病情恶化程度直接相关。相关研究强调了TRIM25为ERS有关的关键调节剂，并提出了潜在的治疗方法，癌症干预的目标[38]。

3.2.2 内质网应激通过FGFR4-GSK3β途径促进肝癌增殖侵袭 ERS状态下，肝癌细胞通过激活转录因子4(ATF4)进而激活重组人成纤维细胞生长因子(FGF19)，Teng等[38]研究表明激活的FGF19与肿瘤的凋亡相关，通过FGFR4-GSK3β信号传导促进Nrf2的核蓄积。该信号传导可缓解ERS对肝癌细胞的破坏，也有研究表明该通路与索拉菲尼耐药性相关。因此，考虑到其在肿瘤微环境中的细胞保护作用，FGF19可能有望成为用于治疗肝癌分子靶标。

3.2.3 内质网应激通过TMEM2-HA途径促进肝癌增殖侵袭 Schinzel等[39]研究表明透明质酸酶(TMEM2)作为ERS抗性的有效调节剂，在ERS的情况下介导肝癌细胞存活。TMEM2通过细胞外基质(ECM)中的透明质酸(HA)，改变糖胺聚糖的组成产生耐药性把高分子透明质酸(HMW-HA)的酶促分解为低分子透明质酸(LMW-HA)。小分子代谢物LMW-HA的增加与细胞表面受体CD44结合，通过p38/ERK MAPK信号传导的变化调节ERS，改变了ERS时肝癌细胞的命运。正常情况下ERS通过增强内质网适应能力使肝癌细胞诱导凋亡。

3.2.4 内质网应激通过p28GANK增强GRP78的表达促进肝癌增殖侵袭 Dai等[40]研究发现p28GANK可以保护肝癌细胞免受破坏，这种保护作用，部分是通过增强的UPR和GRP78的表达体现出来。并且p28GANK是通过p38 MAPK、PI3K/Akt和NF-κB通路来增强GRP78的表达。通过对ERS下p28GANK的表达的进一步研究，将有助于了解肝癌致癌作用的分子机制和新治疗策略的发展。

3.2.5 内质网应激通过促进GP96的表达促进肝癌增殖侵袭 Rachidi等[41]研究发现GP96是肝细胞癌变过程中的致癌分子伴侣，可以促进肝细胞癌变。靶向GP96治疗可能是一种治疗肝癌有前途的方法。Cotter等[42]研究确定GP73是肝癌进展的关键启动子，且作为调节ERS传递的特定分子，使内质网中的UPR活化。故抑制GP73表达可能影响肿瘤存活和细胞外在UPR信号传导，使GP73成为潜在对抗肝癌进展的治疗目标。

3.2.6 内质网应激通过CD147-FAK-PI3K-Ca2+信号通路促进肝癌增殖侵袭 Tang等[43]研究表明CD147充当一种新型换能器，通过与a3b1整联蛋白相互作用激活FAK-PI3K-Ca2+信号通路，放大ERS作用，促进HCC细胞存活。

4 小结与展望

近年来随着人们对ERS与肝癌之间关系的研究深入，越来越多的研究证明两者之间存在着密切关系。一方面，肝癌微环境就能够引起ERS，另一方面ERS反过来对肝癌细胞存在双重性的作用，ERS既可以促进肝癌细胞增殖，又可以使其发生自噬、凋亡。我们可以利用ERS的机制猜想：通过应用某些药物阻断或激活ERS相关通路，能够阻碍肝癌的发生发展。目前对ERS的确切机制尚不完善，其发生保护作用的病理生理过程也尚待挖掘。进一步研究ERS的机制以及与肝癌之间的关系，可能为肝癌的治疗提供新方法。