HBV-HCC中HBx与免疫微环境的交互作用*

刘青青 王祥旭 纪洪辰 艾丽萍 综述 张红梅 审校

(空军军医大学西京医院肿瘤科,陕西 西安710032)

肝细胞癌(Hepatocellular carcinoma,HCC)是原发性肝癌最常见的组织类型,乙型肝炎病毒(HBV)和丙型肝炎病毒(HCV)感染是HCC发生的主要危险因素[1]。在我国,约85%的HCC患者与HBV感染相关[2]。HBV持续感染导致肝脏慢性炎症、免疫功能障碍,促进乙型肝炎病毒相关肝细胞癌(Hepatitis B virus-related hepatocellular carcinoma,HBV-HCC)发生、发展[3]。肝脏是机体重要的免疫器官,嗜肝性HBV和乙型肝炎病毒X基因(HBV X gene,HBX)在肝脏的表达,受到包括线粒体介导的胞内免疫、巨噬细胞的吞噬作用、T细胞和B细胞介导的特异性免疫反应以及杀伤性细胞因子GzmH的分泌量等免疫系统全方位的调控[4-6]。乙型肝炎病毒X蛋白(Hepatitis B X Protein,HBx)亦可通过激活肝星状细胞、参与机体免疫调节、调控炎性细胞因子、诱导细胞外基质重塑等方式促进和维持肝脏慢性炎症、促进抑制性免疫微环境形成,加速HBV-HCC进展。本文就HBx与HBV-HCC免疫微环境研究进展进行综述。

1 HBx与HBV-HCC免疫微环境研究进展

HBV-HCC是我国常见的恶性肿瘤,其免疫微环境由肿瘤细胞、细胞外基质、基质细胞(包括免疫细胞、成纤维细胞、内皮细胞等)和细胞间通讯分子(趋化因子、细胞因子、生长因子、外泌体等)组成[7]。微环境组分可通过促进肿瘤免疫逃逸、抑制免疫应答,加速HCC疾病进程。

1.1 HBx与HBV-HCC免疫微环境 HBx是HBX编码的多功能致癌蛋白,可通过多种方式促进HBV-HCC进展,包括改变基因表达、调节信号通路、破坏蛋白质降解和失调非编码RNA等[8]。HBx位于肝细胞的胞质、胞核、内质网和线粒体。位于胞质的HBx参与调节多种信号通路,包括Wnt/β-catenin、NF-κB、JAK/STAT、Ras-Raf-MAPK、粘着斑激酶(FAK)等,促进HCC发生[9];位于胞核的HBx与HBV复制、基因调控相关,是维持HBV持续感染的重要因素[10];位于内质网的HBx可通过诱导内质网应激维持肝脏慢性炎症[11];而线粒体的HBx可促进活性氧(ROS)产生、促进脂质过氧化、破坏线粒体结构稳态,促进肿瘤细胞侵袭迁移[12]。HBx可通过影响HCC免疫微环境中的不同组分,包括免疫细胞、肝星状细胞、细胞外基质、细胞因子、补体系统及外泌体等,促进抑制性免疫微环境形成。

1.2 HBx与HBV-HCC免疫微环境细胞组分的研究进展

1.2.1 HBx与T细胞 HBV感染后,肝组织中CD8+T细胞可产生γ干扰素(IFN-γ)和肿瘤坏死因子-α(TNF-α),发挥抗病毒活性,或直接杀死被感染的肝细胞[4]。HBx可促进CD8+T细胞凋亡、减少IFN-γ产生,导致HBV持续感染和肝细胞恶性转化[13]。在HBx高表达的HCC小鼠模型中,CD8+T细胞浸润显著降低,反映肿瘤微环境免疫抑制状态的PD-L1和CD163表达上调[14]。葡萄糖代谢失调是HBV感染期间肝脏损伤的关键机制,HBx可通过调节葡萄糖转运蛋白1(GLUT1)促进糖酵解,增加乳酸分泌,促进肝脏微环境中CD4+T细胞分泌IL-17,减弱CD8+T细胞的杀伤活性[15]。HBx还可通过下调PTEN表达,上调β-catenin/PD-L1,抑制HBV特异性T细胞活化,促进免疫逃逸[16]。研究发现乙醇与HBV在肝脏脂代谢异常中具有协同作用,乙醇通过激活HBX/SP1/Swell1/花生四烯酸信号通路调节脂代谢异常,激活调节性T细胞(Tregs),促进肝脏抑制性免疫微环境形成[17]。此外,HBX可通过MEK-ERK信号激活增加IL-8分泌,增强内皮通透性以促进肿瘤血管侵袭,选择性诱导肝窦内皮细胞中GARP-latent-TGFβ,促进肝内Tregs聚集,介导局部微环境免疫逃逸并促进HCC转移[18]。

1.2.2 HBx与巨噬细胞 肿瘤相关巨噬细胞(TAM)是HCC微环境中重要的免疫细胞,分为抗肿瘤的M1型巨噬细胞和促进肿瘤的M2型巨噬细胞。M1型TAM产生NO、ROS、促炎因子如IL-1β、IL-6、IL-12、IL-23、CXCL9、CXCL10、TNF-α和MHC分子等,发挥抗炎、抗肿瘤作用[19]。M2型TAM可产生IL-4、IL-5、IL-6、IL-10、趋化因子CCL2、CCL11、CCL22、CCL17、趋化因子受体2(CCR2)以及高水平PD-1,诱导HCC细胞外基质重塑、上皮-间充质转化(EMT)和抑制性免疫微环境形成,促进肿瘤进展[20-21]。HBx可与M2型TAM通过交叉互作影响EMT促进HBV-HCC侵袭和转移[22]。

1.2.3 HBx与NK细胞 自然杀伤(NK)细胞是先天免疫系统防御病毒感染和肿瘤的主要效应细胞[23],NKG2D是NK细胞表达的激活受体,通过识别其配体(包括人类MICA、MICB和ULBP1-4)控制病毒感染、抑制肿瘤发生[24]。研究发现,HBV感染促进转录因子GATA2、GATA3表达,后者直接与肝细胞癌MICA/B启动子区域结合,特异性抑制MICA/B表达。HBx可与GATA2和GATA3形成三聚体,促进GATA2或GATA3介导的MICA/B抑制,进而逃避NK细胞监视[5]。

1.2.4 HBx与肝星状细胞 肝星状细胞(HSC)的主要功能是储存及释放维生素A、合成细胞外基质(ECM)、维持窦状循环、免疫调节[25]。活化的HSC是肿瘤相关成纤维细胞的主要来源,与肿瘤细胞增殖、迁移和耐药相关[26]。HBx可通过HSC中NADPH氧化酶4(NOX4)上调α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA),促进HSC活化[27]。转化生长因子-β(TGF-β)是HSC活化过程中的关键调控因子,而HBx可通过激活旁分泌、上调TGF-β1,进一步激活Smad通路从而活化HSC。HBx还可通过血小板来源的生长因子β信号通路(PDGF-β/PDGFR-β)活化HSC并促进其增殖与迁移[28-29]。活化的HSC通过增加抑制性免疫细胞聚集、促进免疫逃逸,促进HCC进展[30]。

综上,HBx通过促进CD8+T细胞凋亡、抑制其功能,激活并募集Tregs,与M2型巨噬细胞互作影响EMT,介导机体逃避NK细胞监视、激活HSC等机制,促进HBV-HCC抑制性免疫微环境形成。

1.3 HBx与HBV-HCC免疫微环境中的非细胞成分

1.3.1 HBx诱导细胞外基质重塑 细胞外基质(ECM)由胶原蛋白、蛋白多糖、弹性蛋白、纤维连接蛋白﹑层粘连蛋白等多种糖蛋白组成,负责细胞间通信、细胞黏附和增殖[31]。基质金属蛋白酶(MMPs)通过降解ECM、破坏局部组织结构﹑诱导ECM重塑,促进肿瘤转移。研究证实HBx可通过影响MMP-9、MMP-3、MMP-14表达而促进HCC细胞的侵袭能力[32]。HCC中缺氧诱导因子-1α(HIF-1ɑ)过表达,与患者预后不良相关[33],赖氨酰氧化酶(LOX)是HIF-1α的靶基因,通过交联胶原蛋白促进肿瘤转移[34]。研究表明,HBx可通过促进HIF-1α/LOX途径重塑ECM,促使HCC发生转移[35]。

1.3.2 HBx与细胞因子 HBV-HCC是典型的炎症相关肿瘤。在乙型肝炎早期,HBx将肝内TGF-β信号通路的抑瘤靶点pSmad3C转型为促瘤pSmad3L,诱导HBV-HCC发生[36]。HBx可通过toll样受体接合蛋白髓样分化因子88(MyD88)激活NF-κB和MAPKs,促进IL-6合成和分泌,促进HCC进展[37]。HBx还可上调TNF-α表达,降低炎症抑制因子IL-10表达,介导肝脏炎症反应进而发挥促癌作用[38]。微粒体前列腺素E合成酶-1(MPGES-1)是炎症介质前列腺素E2(PGE2)的终末限速酶,PGE2是免疫抑制因子,可促进CD8+T细胞衰老[39]。HBx可通过转录因子EGR1上调MPGES-1表达,增加PGE2分泌[40]。HBx通过调控上述炎性细胞因子表达,维持肝脏炎性微环境,加速HBV-HCC疾病进展。

1.4 HBx与HBV-HCC免疫微环境中的其他成分

1.4.1 HBx与补体系统 补体系统是天然免疫系统的重要组成部分,由补体、补体受体和调节蛋白组成。HBx可上调补体调节蛋白CD59,抑制HCC细胞膜攻击终末复合物C5B-9形成,保护癌细胞免受补体攻击[41]。HBx可通过NF-κB信号通路促进miR-146a表达,后者可下调补体因子H,促进肝脏慢性炎症的形成[42]。

1.4.2 HBx与外泌体 外泌体是HCC微环境中的重要组分,是一种富含蛋白质、核酸等物质的膜性囊泡,可在细胞间进行信号传递。在癌症中,外泌体可通过调节免疫反应、阻断EMT和促进血管生成参与肿瘤的生长和转移[43]。microRNAs是由18～25个核苷酸的非编码小RNA,miR-155作为一种多功能microRNA,其异常表达在肿瘤细胞增殖、分化、迁移、凋亡以及机体的肿瘤免疫应答中发挥重要作用[44]。研究发现,HBx可通过上调miR-155表达,进而抑制PTEN/PI3K-AKT通路,促进HCC细胞恶性转化、抑制癌细胞凋亡、促进癌细胞侵袭和迁移;阻断miR-155表达可减弱HBx的促增殖和侵袭作用[45]。HBx在病毒复制和HCC发展中起至关重要的作用,过氧化物还蛋白1(Prdx1)是一种HBx互作蛋白,在HCC患者中过表达。外泌体组分5(Exosc5)是RNA外泌体复合物成员,研究发现Prdx1可通过与HBV RNA和Exosc5的相互作用促进HBV RNA衰变,从而导致HBV RNA下调,进而保护宿主细胞[46]。

2 HBx相关HBV-HCC的治疗研究进展

HBx与HBV-HCC的发生密切相关,在HBV-HCC免疫微环境的形成和维持过程中扮演重要角色,调节其功能有望成为治疗HBV-HCC的潜在新策略。

2.1 直接抑制HBx 体外研究显示,干扰小RNA可抑制HBx表达,减弱其在HBV-HCC中的致癌作用。靶向HBx的干扰小RNA(3p-siHBx)可显著抑制HBV复制,增强NK细胞活化,逆转CD8+T细胞衰竭并增强其功能,破坏髓源性抑制细胞(MDSC)和Tregs分化,改善肝脏免疫微环境[47]。有研究开发靶向HBx的细胞穿透全分子抗体,该抗体可内化到活细胞中抑制HBV复制、转录和蛋白质产生[48]。此外,NAD(P)H:醌氧化还原酶1(NQO1)的抑制剂双香豆素可降低HBx表达,减少HBx与共价闭合环状DNA(cccDNA)结合,抑制cccDNA转录和HBV复制,为HBV-HCC治疗提供新策略[49]。

2.2 抑制HBx相关分子通路 TGF-β在高分化HBV-HCC中诱导细胞生长阻滞,HBx在早期慢性乙型肝炎中使TGF-β信号的肿瘤抑制作用减弱。基于此,有研究报道了抑制HBx引起的激活JNK/pSMAD3L信号通路是一种潜在治疗HBV-HCC患者的方法,发现JNK抑制剂SP600125能显著逆转HBx的致癌作用,恢复TGF-β在表达HBx的HBV-HCC细胞中抑制细胞生长的能力[50]。2,5-二甲基塞来昔布(DMC)是mPGES-1的靶向抑制剂,体内实验表明DMC可提高HBx高表达HCC移植小鼠模型中肿瘤浸润CD8+T细胞水平,抑制肿瘤中PD-L1和CD163表达,DMC联合阿替利珠单抗抗肿瘤作用更显著,可改善HBV-HCC免疫微环境[14]。

2.3 HBx疫苗 研究表明,HBx疫苗在携带HBV小鼠中可诱导系统性HBx特异性CD4+和CD8+T细胞反应,显著消除HBV DNA,在动物模型中成功消除持续性HBV[51],有潜力发展成为针对慢性HBV感染的治疗性疫苗。探索HBx在HBV-HCC免疫微环境中的确切作用机制,有望减少HBx在HBV慢性感染过程中的致癌性,在HBV-HCC患者中减缓疾病进展、为患者的治疗提供新的思路和方向。

目前虽已有研究设计针对HBx的小干扰RNA,发现可抑制HBx表达的小分子药物以及针对HBx的治疗性疫苗,但此类药物目前都未能在临床上得到应用。深入探索HBx在HBV-HCC发生发展中的确切机制,有效阻断其在肿瘤发生中的作用,设计针对HBx的药物并将其有效应用于临床,有望给HBV-HCC患者带来生存获益。

3 小结

HBx是HBV感染后启动和维持病毒复制必不可少的致癌蛋白,可通过激活肝星状细胞、调节抗肿瘤免疫反应、诱导细胞外基质重塑、促进肝脏慢性炎症形成和维持,形成利于癌细胞生存的抑制性免疫微环境,加速HBV-HCC疾病进展。以HBx为靶点,抑制其功能有望成为HBV-HCC治疗的潜在新策略。