肝细胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC,以下简称肝癌)是世界上最常见的恶性肿瘤之一。越来越多的证据表明,HCC本质上与炎症反应过程和细胞因子表达上调密切相关^[1]。由于细胞因子被认为是重要的炎症介质,检测细胞因子及其受体的水平已成为基础和临床免疫学研究中的一个重要方面。通过基因表达水平研究细胞因子在肝癌发生发展过程中的分子机制有望为肝细胞癌的治疗提供新的靶点。现从转录、蛋白表达水平层面对相关细胞因子及其受体基因表达与肝癌关系研究进展作一综述。

白细胞介素IL是由白细胞分泌的一类调节细胞生长、分化和免疫活性的细胞因子。目前已发现有20余种,一般具有多来源、多功能和多作用途径的特点。白细胞介素-2(interleukin-2,IL-2),白细胞介素-12(interleukin-12,IL-1)具有多种重要生物学活性,参与机体免疫调节的许多方面,2者为机体免疫调节网络中的核心物质,具有强大的抗感染、抗肿瘤作用,参与了肝癌的发生发展过程^[2]。滕木俭等^[3]探讨细胞因子白细胞介素-4(interleukin-4,IL-4)(Th2)、白细胞介素1β(interleukin-beta 1,IL-1β)的水平变化与肝癌转移和复发的关系时,应用逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)检测并比较34例HCC患者与15例单纯肝硬化患者的细胞因子水平,结果显示IL-4(Th2)、IL-1β在肝癌组织中的表达强度较对照组明显增强,说明肝癌患者的抗肿瘤免疫存在缺陷,致使肿瘤细胞容易发生肝内转移及术后复发。白细胞介素-6(interleukin 6,IL-6)作为一种多功能的炎症细胞因子,在调节免疫应答、参与炎症反应等过程中起着重要作用。白细胞介素-10(interleukin-10,IL-10)是一种强有力的肿瘤抑制因子及协同刺激分子,可影响肿瘤发生发展^[4]。Hsia等^[5]将128名成年人分成4组进行前瞻性研究:正常受试者(n=29)、慢性乙型或丙型肝炎者(n=50)、非肝癌肿瘤者(n=23)和肝癌患者(n=26),测定其血清甲胎蛋白、白细胞介素(IL-6、IL-10)和肝细胞生长因子(hepatocyte growth factor,HGF)水平。结果显示,血清IL-6和IL-10水平在HCC患者中经常升高,但在良性肝病或正常受试者中并未发现。白细胞介素-18(interleukin-18,IL-18)作为一种促炎性细胞因子,除了具有免疫调节作用外,还可能介导许多疾病的发生、发展。有研究表明IL-18在肝癌的发生、发展中起着重要的作用,且其血清水平与肝癌患者的Child-Pugh分级呈正相关^[6]。Marvie等^[7]分别对老鼠和正常人(n=6)、肝纤维化的肝脏(N=28)、人肝细胞癌(n=22)的白细胞介素-33(interleukin-33,IL-33)表达采用RT-PCR进行了检测; IL-33蛋白表达用免疫印迹和免疫定位方法检测。结果表明,IL-33 mRNA在老鼠和人类肝纤维化肝脏过量表达,但在人肝癌中却没有表现出来; IL-33蛋白在肝纤维化肝脏中表达。

肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor,TNF-α)是机体免疫系统在发挥免疫作用时重要的细胞因子之一,具有细胞毒性、抗肿瘤、抗病毒、免疫调节等生物学功能。研究表明,TNF除了对某些肿瘤细胞核血管内皮细胞有直接毒性外,可激活集体抗癌免疫细胞,其中巨噬细胞和细胞毒性T细胞起重要作用^[8]。Szlosarek等^[9]研究显示TNF-α能激活核因子kB(NF-kB),抑制恶性细胞的凋亡,从而参与了肿瘤的发生和发展。Tsutsumi等^[10]在小鼠模型中研究了转基因小鼠核心蛋白表达与丙肝病毒(hepatitisC virus,HCV)相关HCC的作用,分析多种细胞变化过程中细胞因子的水平。结果发现,肿瘤坏死因子-α和白细胞介素-1β在mRNA和蛋白质水平的表达增加。Chew等^[11]评估了肝癌生存相关潜在的免疫机制,表明TNF、IL-6和CC趋化因子配体2[chemokine(C-C motif) ligand 2,CCL2]是最重要的基因,多因素分析结果发现肿瘤坏死因子是一个可以独立预测生存的因素。陈罡等^[12]利用125例HCC组织、48例癌旁组织、89例非癌肝组织构建组织微阵列,应用免疫组织化学法检测组织芯片肿瘤坏死因子受体-6(tumor necrosis factor receptor 6,TR-6)蛋白的表达水平,探讨TR-6蛋白在HCC组织芯片中的表达及临床意义。结果显示HCC组织中的TR-6蛋白明显高于癌旁组织及非癌组织,癌旁组织中的TR-6蛋白阳性率明显高于非癌组织,从而说明检测TR-6蛋白指标有助于HCC的诊断。肖震宇等^[13]采用免疫组化和原位杂交检测100例肝癌及癌旁组织中的肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体(TNF-related apoptosis-inducing ligand,TRAIL)与其受体(TRAILR)表达,结果显示TRAIL在正常肝组织中无表达,在癌旁组织中的表达明显高于癌组织;研究者认为这是机体的抗肿瘤免疫,肝细胞癌变激活了TRAIL的表达。Zekri等^[14]研究采用RT-PCR检测细胞凋亡基因和抗炎细胞因子的表达,结果显示HCC患者(n=33)、慢性肝炎者(n=25)和无症状丙型肝炎病毒携带者(n=16)中肿瘤坏死因子-alpha(tumor necrosis factor-alpha,TNF-alpha)、肿瘤坏死因子受体I (TNF-RI)、肿瘤坏死因子受体Ⅱ (TNFRⅡ)、IL-10和白介素-6受体(interleukin-6 receptor,IL-6R)过度表达。IL-6与肝硬化明显相关,可用于研究肝癌的早期发现和预防,提示其可能成为分子靶向治疗的生物标志物。TNF-RⅡ可作为预后因素,预测肝癌患者的临床结果。

转化生长因子-β1(transforming growth factor beta1,TGF-β1)对细胞的增殖、分化起重要调节作用,并在血管生成、损伤修复免疫抑制、细胞外基质形成、纤维化和肿瘤的发生中起重要作用。TGF-β1在肿瘤的发生发展中具有双重作用,在肿瘤发生早期,TGF-β1可能作为肿瘤抑制因子起作用,在肿瘤发展过程中,随着TGF-β1合成增加,TGF-β1对肿瘤的发展起促进作用。研究证实TGFβ1与肝癌的发生、发展密切相关。肝癌患者肝癌组织和血浆中TGF-β1水平均有不同程度的TGF-β1mRNA表达^[2]。Dong等^[15]用雄性大鼠肝癌模型对TGF-β1和TGF-β1在HCC的发展及其在临床诊断不同阶段的mRNA动态表达进行探讨,结果表明TGF-β1和TGF-β1 mRNA的过度表达可能是肝癌的早期诊断和预测预后的有用指标,提示TGF-β1可能参与肝细胞的癌变。Yeh等^[16]采用免疫组化染色法研究70例包括不典型增生结节肝硬化和肝癌病例TGF-α的表达。实验结果显示,TGF-α在肝硬化肝癌的病变过程中表达明显增强,说明TGF-α可能在肝脏癌变的早期事件中发挥重要作用。Delhem等^[17]通过比较无肝脏疾病者,肝硬化者和HCC慢性感染者的肝活检。采用实时定量PCR检测IL-10和TGF-β表达水平,结果显示两者在有肝纤维化者的肝活检中均表达增加。Dong等^[18]调查TGF-β1和TGF-β1mRNA的表达与乙肝病毒复制关系及其在HCC的诊断价值研究中表明,肝TGF-β1的表达与肝癌的分化程度和乙肝病毒(hepatitis B virus,HBV)复制状态有关,与肿瘤的大小或数量无关; TGF-β1和TGF-β1mRNA水平在HCC组的发病率显著高于良性肝病患者组。

血管内皮生长因子(VEGF)是最有效的促血管生长因子,在肝癌的血管生成中起着关键的调控作用。Park等^[19]用免疫组化学染色法以血管不同程度增生的肝癌作为研究对象,研究VEGF可能在肝癌的早期阶段发挥的重要作用。结果显示,VEGF的表达程度随着肝癌的逐步发展逐渐增加,说明血管内皮生长因子与血管生长和细胞增殖成正相关。Von Marschall等^[20]分析了人肝细胞癌血管内皮生长因子及其受体的表达及缺氧条件下血管内皮生长因子调控的分子机制,研究表明和肝硬化患者或正常人相比,肝癌患者的VEGF mRNA和蛋白均过表达,缺氧刺激血管内皮生长因子mRNA稳定性增加。Shao等^[21]对微血管密度(microvessel density,MVD)、血管内皮生长因子(vascular endotheliagrowth factor,VEGF)和碱性成纤维细胞生长因子(basic fibroblast growth factor,bFGF)在肝癌肝动脉化疗栓塞(transcatheter arterial chemoembolization,TACE)后的表达做了初步探讨,结果表明,癌组织中有丰富的血管和血管内皮生长因子在癌细胞中表达,增强了肝癌肝动脉化疗栓塞。澳大利亚Huang等^[22]的研究也提示血管内皮生长因子受体1(vascularendothelial growth factor-1 receptor,VEGFR1)在门静脉分支血管内皮细胞高表达。

趋化因子(chemokines)是指具有吸引白细胞移行到感染部位的一些低分子量趋化因子(多为8-10KD)的蛋白质(如IL-8、单核细胞趋化蛋白1(monocyte chemotactic protein 1,MCP-1)等,在炎症反应中具有重要作用。趋化因子受体是在中性粒细胞、巨噬细胞等炎症细胞和上皮细胞、成纤维细胞等结构细胞表面表达的具有7次跨膜域的受体,属G蛋白偶联受体(G-protein coupled receptor,GPCR)超家族成员,是介导相应趋化因子发挥生物学功能的关键配体^[23]。Matsubara等^[24]的研究结果表明CX3C趋化因子及其受体(CX3C chemokine receptor1,CX3CR1)在肿瘤中高表达,对肝癌患者预后起着举足轻重的作用,提示其可能参与宿主的免疫反应调制和细胞周期调控。Rubie等^[25]采用RT-PCR、酶联免疫吸附试验(ELISA)和免疫印迹杂交法(western blot)比较HCC与结直肠癌肝转移(colorectalliver metastases,CRLM)趋化因子CXCL12、CCL19、CCL20和CCL21在mRNA和蛋白质水平上的表达谱差异。结果表明,CCL20及其受体在HCC和CRLM组织中明显上调,表明参与CCL20/CCR6配体-受体对肝脏恶性肿瘤癌变进展有重要作用。Liu等^[26]研究资料表明CXCR4和CXCL12可能在肝癌转移中发挥了重要作用,促进肿瘤细胞迁移。Shi等^[27]采集39例肝癌患者、16例肝硬化患者、12例肝炎和12名健康献血者的外周血,采用ELISA法和免疫组织化学方法测定CXCL12和CX趋化因子受体4 (CXCR-4)的表达,结果表明肝癌患者的CXCL12表达水平高于肝硬化患者、肝炎患者和健康献血者,但健康献血者和肝炎患者或肝硬化患者之间无明显差异,说明CXCR-4的表达水平与肿瘤的分化密切相关。Hirano等^[28]的研究表明趋化因子在肝癌肿瘤浸润淋巴细胞的mRNA表达增加,提示一些单核因子γ-干扰素诱导的趋化因子如炎症蛋白10 (inflammatory protein 10,IP-10)可促进肝癌淋巴细胞增生,可能在肝癌免疫系统中起重要作用。

目前,较多研究者认为细胞因子及其受体与HCC的发生发展有重要联系,而与HCC相关的细胞因子也逐渐被发现,但这些细胞因子的具体作用机制,尚存在许多不明确或有争议之处。体内的各种细胞因子之间组成的是一个相互调节、相互影响的复杂的细胞因子互作网络。但国内外众多研究局限于采用RT-PCR和免疫组化学方法如ELISA,探讨单个细胞因子基因或几个细胞因子的表达水平及其临床意义。缺乏针对肝癌所有细胞因子及其受体基因差异表达间交互作用的研究,缺乏针对肝癌细胞因子所有功能相关基因的系统性研究。因此,对其进行全面检测,系统的研究细胞因子基因表达与肝癌的内在分子机制,无论是对阐明肝癌的发生发展机制,还是对肝癌的预防和临床治疗都将具有十分重要的意义。

经过半个多世纪的发展,基因芯片技术在诸多领域呈现出广阔的应用前景。据最近一些报道,Lisak等^[29]用基因芯片研究了细胞因子在中枢神经系统(central nervous system,CNS)的发病机制和再生作用,结果发现以前的报道中尚未见过的泛素蛋白D(UBD)在神经系统中过表达。Horiuchi等^[30]使用全基因组芯片明确了虽然转录因子GATA3已被确认作为Th2细胞分化的主控调节,但许多Th2细胞特异性基因并不受GATA3本身调控,而是与转录活化因子STAT6有着密切关系。由此可见,基因芯片技术以其快速、准确、高效地检测分析本领而显示出了巨大的科研应用价值。然而目前使用此技术分析细胞因子与肝癌发病机制的研究还不多。作为研究基因表达变化的重要工具,基因芯片技术用于系统检测细胞因子及受体基因在肝癌中的差异表达显得十分有必要。