TCF7L2及经典Wnt信号通路在肝癌中作用的研究进展

姚宝乐 朱晓娟 温望文 戴伟 刘圣兰 黄浩

赣南医学院，赣州 341000

肝癌（LC）是最为常见的恶性肿瘤，其中肝细胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC）是其最常见的类型。HCC的致病因素包括病毒感染、过度酒精摄入以及非酒精性肝炎等。目前，病毒性和酒精性肝癌正逐渐减少，而非酒精肝炎诱发的肝癌逐年升高，这已成为全球性公共卫生问题。肝癌发生隐匿，不易诊断，确切诊断肝癌经常是该病的晚期，这是预防和治疗肝癌的关键障碍之一。因此，寻找有效的肝癌早期标志分子迫在眉睫。

转录因子7 样2（transcription factor 7 like 2，TCF7L2）又称淋巴细胞因子4，其位于染色体10q25.2-q25.3。TCF7L2 属于TCF 家族蛋白，是该家族蛋白最常见的亚型，同时也是经典Wnt 信号通路的关键成员，其转录功能的激活依赖于分子伴侣β 连环蛋白（β-catenin）（基因名CTNNB1）。TCF7L2 参与细胞增殖、分化和凋亡等多个进程，对维持正常机体环境中个体的发育具有重要作用。

在肝组织中，Wnt 信号通路调控肝癌细胞代谢。TCF7L2 是经典Wnt 信号通路的关键成员，其在调控肝细胞表型中具有重要作用。研究表明，TCF7L2 与肝组织的代谢及肝癌细胞代谢具有密切关联，敲低肝细胞的TCF7L2可引起肝细胞氨基酸、脂以及糖代谢相关基因的差异表达［1］。此外，肝组织TCF7L2 的表达水平与肝肿瘤的形成呈正相关［2］，且TCF7L2 的敲除可以终止肝肿瘤形成［3］。高表达的TCF7L2 能够促进糖酵解、抑制糖异生进而形成有利于肝癌细胞生存的环境［3］。对于糖尿病患者，TCF7L2 诱导胰岛素抵抗，造成糖代谢及脂代谢紊乱，提高肝脏的癌性病变风险［2］。因此，TCF7L2与肝癌的发生具有密切联系。

TCF7L2 存在于机体的不同组织中，其单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphisms，SNPs）及转录剪切后形式的信使RNA（mRNA）造成了该蛋白在不同器官和疾病中的功能差异，系统性认知TCF7L2对提供新的肝癌早期诊断靶标具有关键作用。本文就TCF7L2 及经典的Wnt 信号通路在肝癌中特异性作用展开综述。

TCF7L2的基因结构

TCF7L2 基因的组成分为基本结构和可变域。TCF7L2 基因结构可以划分为编码β-catenin 结合的结构域的编码序列、高迁移率族（high mobility group，HMG）DNA 结合的结构域编码序列、依赖背景的可变结合的结构域编码序列以及可变性剪切的C 末端编码序列。TCF7L2 转录本由基因序列和剪切模式共同调节，可变性剪切的C 末端依赖不同的剪切模式形成差异的TCF7L2转录本［4］。

在人类的基因组中，TCF7L2 包含17 个外显子，其中接近C 末端及C 末端区域的外显子13～16是常规剪切区域但不是固定剪切域，不同组织和疾病的外显子剪切区存在差异［4］。

外显子1、2、3、5、7～15 和17 编码596 个氨基酸，而外显子4 编码的23 个氨基酸形成的蛋白结构域功能仍属未知［5］。外显子1 编码直接作用于β-catenin 的蛋白结构域，而外显子5 编码的蛋白磷酸化则具有抑制TCF7L2 活性的作用，外显子9 前段和外显子10 末端编码结构域可直接分别结合TLE 家族蛋白及Groucho 家族蛋白［6］，这两者均能够抑制β-catenin 对TCF7L2 的功能激活。外显子11 和12 是编码形成HMG 结构域的基因序列，HMG 结构域是TCF7L2 转录因子的DNA 结合区［7］。外显子13 的前端是编码核定位序列（nuclear localization sequence，NLS）结构域的关键序列，TCF7L2 易位细胞核依赖于NLS 的导向作用。终止密码子区位于C 端，包含外显子15～17。未经剪切的终止密码子区经剪切产生短、中、长不同长度的终止密码子区，其中短终止密码区包含外显子15 和16，中密码子区包含外显子15、16 和外显子17 部分序列，长密码子区包含外显子15、16和17［8］。终止密码子区的长度改变TCF7L2开放阅读框序列长度，影响TCF7L2蛋白形成。依赖细胞背景剪切产生的丰富TCF7L2 转录本是造成该蛋白丰富功能核心要素之一。

TCF7L2作为诊断肝癌的标志分子

各类型肝损伤是引发肝癌的重要驱动因素。对于肝硬化患者，位于TCF7L2 基因的3＇末端SNPs（rs290481、rs290487 和rs290489）与患HCC 风险存在明显的正相关［9］。长期非酒精性脂肪肝（non-alcoholic fatty liver，NAFLD）具有肝癌病变风险，TCF7L2 的多态性与NAFLD 的出现高度相关［10］。糖尿病是发展HCC的独立风险因子，TCF7L2在糖尿病向HCC 的进展中可能具有驱动作用［11］，这与TCF7L2 调控紊乱的肝细胞糖代谢具有密切联系。TCF7L2 可诱导小鼠胰岛素瘤细胞MIN6的胰岛素分泌，进一步研究揭示肝癌细胞中的TCF7L2 通过激活胰岛素信号通路pAKT∕pGSK 从而提高细胞的糖代谢能力，促进肝癌细胞的存活［12］。含三模体71（tripartite motif containing 71，TRIM71）控制肝癌细胞的生长［13］，在肝癌细胞HepG2 中，交联RNA 免疫共沉淀（crosslinked RNA immunoprecipitation，CL-RIP）测序揭示TRIM71 富集的RNA 片段中具有TCF7L2 mRNA。这表明TCF7L2 可能具有诱导肝癌发生的作用［14］。通过对比人癌旁组织和人肝癌组织的TCF7L2 转录水平，发现高表达TCF7L2 mRNA 与肝肿瘤发生、进展以及转移具有紧密联系［15］。

过表达TCF7L2促肝肿瘤生成活性

一氧化氮是经典的抗氧化因子。肝癌细胞的一氧化氮合酶2的启动子区域包含结合TCF7L2的淋巴细胞因子4结合元件1 和淋巴细胞因子4 结合元件2［16］，这为肝癌细胞的生存提供了有利的抗氧化环境。微粒体前列腺素E 合酶-1（microsomal prostaglandin E synthase-1，mPGES-1）诱导肝癌的发生，源自mPGES-1 的PGE2 促进肝癌细胞β-catenin∕TCF7L2 复合体形成［17］。研究发现，在肝癌细胞株HuH6、Hep3B、HepG2 和HLE 中，TCF7L2 mRNA 呈现高水平状态［18］。长链非编码RNA 转移相关肺腺癌转录本1（metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1）是肝癌中的促癌基因，MALAT1 正向调控TCF7L2的5＇-非翻译区从而提高TCF7L2 mRNA水平［3］。由于多种剪切方式，TCF7L2 存在多个差异的转录本，这直接导致了TCF7L2蛋白异构体对肝癌影响的差异。例如，正常肝组织中广泛存在TCF7L2-B，该异构体缺乏外显子4、SxxSS、C-clamp和羧基末端结合区域，而结合翻译这些结构域的蛋白是TCF7L2的直接抑制因子。另有研究指出，缺乏外显子4 的TCF7L2 具有明显更高的促肝癌生成效应［16］；类似地，缺乏SxxSS 的TCF7L2-C 和TCF7L2-J 更加活跃，其显著激活Wnt 信号通路促进肝癌细胞的增殖且TCF7L2-J 比TCF7L2-K 具有更高的促肿瘤生成活性。与肝癌患者的癌旁组织相比，过表达TCF7L2-J 的肝癌组织与AXIS 抑制蛋白2、Wnt1诱导信号通道蛋白2 和基质金属蛋白酶7 等促肝癌发生因子的高表达具有显著正相关［19］。综上所述，TCF7L2的异常高表达可促进肝癌发生及发展。

TCF7L2诱导肝癌细胞增殖和侵袭

近年诸多研究表明，肿瘤干细胞是组织癌变的更深层内在因素。高迁移率族A1（high mobility group AT-hook 1，HMGA1）对维持恶性肿瘤干细胞状态具有关键作用。成人肝祖细胞（adult hepatic progenitor cells，AHPC）存在激活状态的Wnt∕β-catenin 信号，可激活HMGA1 表达，其对肿瘤干细胞的增殖活性具有重要效应［20］。研究表明，驱动蛋白家族成员C1（kinesin family member C1，KIFC1）在肝癌细胞中存在高表达，可促进HMGA1 基因转录，进而增强促侵袭因子信号转导及转录激活蛋白3（signal transducer and activator of transcription 3，STAT3），MMP2 和上皮间质转化相关基因等基因表达［21］。体内外试验均证明TCF7L2 激活KIFC1，增强HMGA1 表达，促进HCC 细胞增殖和侵袭，降低HCC 对抗癌药物紫杉醇的敏感度［22］。炎症是HCC 发展的驱动要素，G 蛋白α 亚基（G-protein alpha subunit，GNAS）激活突变可形成罕见的炎性肝肿瘤亚组。体外试验中，STAT3 直接作用活化GNAS 进而促进LPS 刺激的HCC 细胞生长和侵袭［23］。前叉箱G1 蛋白（forkhead box G1，FOXG1）是Fox转录因子家族的成员，参与多种癌症的转移调控。研究发现，FOXG1 通过激活Wnt∕β-catenin 信号促进肝癌细胞的转移［24］。miR-139 靶向抑制TCF7L2 而作为抑制肝癌细胞增殖和侵袭的治疗因子［25］。因此，TCF7L2对肝癌细胞的增殖和扩散具有驱动作用。

经典Wnt信号通路

经典Wnt信号通路是一个复杂的信号分子网络。在该信号被激活时，细胞分泌的Wnt 配体结合细胞膜的卷曲受体（frizzled，Fzd）、低密度脂蛋白受体相关蛋白（low-density lipoprotein receptor-related protein 5∕6，LRP5∕6）和散乱蛋白（dishevelled，Dvl）受体家族，而激活的受体由腺瘤性结肠息肉蛋白、Axin、糖原合酶激酶3 和酪蛋白激酶1 等组合的蛋白复合物降解。Wnt 信号通路被抑制时，该复合物协同β-转导重复相容蛋白（β-transducin repeat containing protein，β-TrCP）促进β-catenin 降解。Wnt信号通路被激活时，Dvl 等受体的激活促进胞浆β-catenin 从复合体释放和活化。β-catenin 易位至核内后，协同其他分子伴侣激活核内TCF家族蛋白的转录功能。

依赖TCF7L2的经典Wnt信号通路调节肝功能

TCF7L2 的功能依赖于蛋白的结构以及相关作用转录因子的共同调节。在经典的Wnt 信号通路中，TCF7L2 的HMG 结构域结合包含5＇（A∕T）（A∕T）CAAAG3＇基因序列的DNA，这表明TCF7L2 蛋白在经典Wnt信号通路中是作为转录因子。TCF7L2 的转录活性依赖β-catenin 的直接结合而激活，而TCF7L2 调节的Wnt∕β-catenin 信号通路功能依赖于背景环境，但是该通路在肝组织及肝细胞中具有双向调节作用。尤其，经典Wnt∕β-catenin 信号在肝再生和肝肿瘤发生中的协调机制则尚未明确。

1.依赖TCF7L2 的经典Wnt 信号通路在肝发育及肝再生中作用

β-catenin∕TCF7L2 是Wnt 信号通路的效应体。在胚胎期，Wnt 信号通路的阻断显著促进早期胚胎的致死率。肝源于胚胎的前肠内胚层，Wnt 信号通路对前肠内胚层的发育具有关键作用。在分子伴侣肝细胞核因子1β、叉头框蛋白A1、叉头框蛋白A2和GATA 结合蛋白4共激活下，Wnt信号通路驱动前肠内胚层向肝的特异性发育［26］。体外试验表明，β-catenin也诱导肝细胞的增殖、分化以及成熟。另有研究发现，在肝切除术（PHx）模型中，β-catenin 在短时间内出现明显增高，对促进肝细胞增殖因子表达具有重要作用［8］。在PHx 模型中，肝细胞Wnt 共受体LRP5∕6 的敲除导致小鼠肝再生延迟［26］。在肝再生的早期阶段，任何肝损伤都可引起窦状内皮细胞和巨噬细胞释放Wnt 配体，Wnt 配体通过旁分泌至肝细胞Fzd 和LRP5∕6 的共受体上，诱导β-catenin易位核中，核β-catenin 与TCF 家族蛋白相互作用诱导包括细胞周期蛋白D1 等的表达，最终促进肝细胞增殖。在成熟的健康肝中，Wnt∕β-catenin信号通路通常是抑制状态，但肝细胞更新和肝细胞再生能够激活该通路［27］。

2.TCF7L2介导的经典Wnt信号通路的异常激活诱导肝癌的发生

AHPC 是肝脏中的兼性干细胞，参与多种肝疾病的发生。研究发现，AHPC阳性的肝组织具有更高的肝癌病变风险［28］。肝损伤伴随着肝母细胞和AHPC 细胞的激活，在潜在的致癌物作用下，这两种干细胞在肝组织的持续增殖是引起肝肿瘤的重要内因。在损伤后再生的肝组织中，维持β-catenin 的活化可引起AHPC 细胞群的聚集和扩散［28］。跨膜蛋白9（transmembrane protein 9，TMEM9）是APC 的抑制因子，损伤的肝细胞会出现明显的TMEM9 高表达，而APC的下调引起β-catenin 入核，这维持Wnt 激活状态，提高肝细胞向肝癌细胞转变的风险。在HCC 和胆管癌（cholangiocarcinoma，CCA）中，Wnt∕β-catenin 信号被高度激活并促进肿瘤生长和传播［29］。肝母细胞瘤是最常见的小儿肝癌，也是β-catenin激活导致的常见结果。

相比较正常组织，缺血性再灌注导致肝癌组织肝癌细胞具有更高的凋亡率［30］。敲除细胞β-catenin 的小鼠对肝脏缺血和再灌注损伤更为易感，因为β-catenin 可通过与缺氧诱导因子（hypoxia inducible factor，HIF-1α）结合缓解缺氧对肝脏的损伤［31］。事实上，β-catenin∕HIF-1α 复合体被证实对缺氧的肝癌细胞具有保护效应［32］，这进一步明确了β-catenin对肝癌发生的诱发作用。

研究发现，利用转基因技术同时过表达人β-catenin 和斑马鱼TCF7L2 的斑马鱼出现严重的肝肿大［19］。持续性肝炎可进展成肝硬化，肝硬化存在很大概率渐变成肝癌［33］。研究指出，Wnt∕β-catenin 的激活与肝纤维化存在密切的正相关性［33］。利用CBP∕β-catenin 结合抑制剂PRI-724，可阻止β-catenin 的活化对TCF 蛋白的转导激活，进而防止肝硬化［33］。β-catenin 具有K335、W383 和N387 等多个形式的变异体，具有促肝肿瘤生成的作用，且都具备TCF 家族蛋白的结合位点［34］。转录终止因子-1 相互作用蛋白5（transcription termination factor I-interacting protein 5，TIP5）已被证实可显著激活TCF7L2∕β-catenin 信号通路而发挥促HCC 作用［35］。因此，TCF7L2∕β-catenin 调控的经典Wnt信号通路对肝癌的发生具有推动作用。

结语与展望

TCF7L2 是经典Wnt∕β-catenin 信号通路的转录因子，β-catenin 结合并活化TCF7L2，被激活的TCF7L2 直接决定了该通路产生的效应。通常情况下，处于非增殖期的健康肝细胞的β-catenin 功能处于抑制状态，因此TCF7L2 未被活化。异常活化的TCF7L2 依赖促进下游肝损伤因子及肝癌诱导因子的表达提供适于肝癌细胞生成的内环境。在肝癌细胞中，TCF7L2 促进细胞的增殖和侵袭，导致癌症发展。TCF7L2 的功能依赖于背景环境，不同的组织或细胞内环境对其基因序列和基因剪切体形式有较大影响，活跃的TCF7L2 结构域是其驱动肝损伤及肝癌的重要支撑。综上所述，TCF7L2可能是肝癌诊断及治疗的潜在重要靶点。