P13 K细胞信号转导通路和肝癌发病的关系研究

肝癌是我国常见的消化道肿瘤，在临床肿瘤的相关死亡原因中居第2位。肝癌恶性程度高，临床特异性低，致使多数患者确诊时大多已属晚期，失去了手术机会[1]。传统的化疗、放疗对肝癌疗效欠佳，有必要寻找新的治疗方法或药物，而靶向治疗药物正是其中的热点之一。原发性肝癌的发生发展过程是肝细胞过度增殖和细胞凋亡受抑制的过程[2 ]，如能诱发肝癌细胞凋亡而不损伤正常细胞、组织、器官一直是诸多学者的研究热点。在肝癌细胞发生、发展过程中多种信号传导途径参与了细胞增殖、凋亡的调控。笔者主要对 P13K细胞信号转导通路和肝癌发病的关系予以综述。

1P13K信号通路

1.1P13K的结构特点与生物效应:P13K家族是一类特异性地催化磷酯酰肌醇(PI)3-位羟基磷酸化，产生具有第二信使作用的肌醇脂物质的激酶。最早是由Sugimoto等发现[3]，分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3个亚型。Ⅰ型PI3K由催化亚基(PIK3R )与调节亚基(PIK3C)组成异二聚体，分为I A和I B亚类。以PI、PIP及PIP2为底物[4 ]。I A亚类由调节亚基p85和催化亚基plloα、β/δ之一组成的异二聚体，通过受体酪氨酸激酶(RTKs)激活;I B亚类由调节亚基p101和催化亚基pl lOδ组成的异二聚体，通过G 蛋白偶联受体-(GPCRs) 激活。Ⅱ型以Pl及PIP为底物，不形成异二聚体。Ⅲ型为酵母Vps同源物，由调节亚基pl 50和豆蔻酰化的催化亚基P100组成异二聚体，在细胞内以PI为底物。P 13K生物效应主要与细胞增殖、抗凋亡、细胞迁移、膜泡转运、血管的新生、细胞癌性转化等过程相关，并通过PI3K催化形成的分子3一磷酸肌醇脂(PIP、PIP2、PIP3)介导。

1.2 P13K与信号传导

1.2.1 PI3K的活化及上游分子: 多种刺激均可导致P I3K活化，研究表明I型PI3K的上游活化主要通过以下途径：①依赖于受体酪氨酸激酶的活化途径。一些生长因子(PDGF、IGF、Insulin、EGF、FGF等)的受体磷酸化，与p85结合使p85/ p110复合物发生构象改变，被招募到RTK，导致Pl3K活化[5]。②依赖于非受体型酪氨酸激酶的活化途径。一些刺激导致非受体型酪氨酸激酶Src、Lck、Lyn、Fyn、JAK ILK活化，通过其SH3结构域与富脯氨酸区相互作用，招募p85/p110移位到膜内侧而活化。③依赖于Ras等小G蛋白家族成员的活化途径。受体相关的接头蛋白Shc、Grb2或Gabl被招募到活化的RTK，再通过活化Ras及其他一些小分子G蛋白使I型PI3K活化[6]。④依赖于GPCRs 的活化途径。有丝分裂原、lL-8、氧化型低密度脂蛋白等刺激通过G蛋白偶联受体Gβ、δ亚基，使IB型PI3K活化。Ⅱ型、Ⅲ型的激活机制尚不完全清楚。

1.2.2 PI3K的下游分子：PI3K的主要功能是催化磷酯酰肌醇的磷酸化，形成的肌醇磷脂产物(PIP、PIP2、PIP3)招募下游信号蛋白分子。P I3K的的下游分子甚多，主要包括那些含pH结构域、SH

2结构域、C2结构域，与其活化分子发生作用而成活化的蛋白和交换因子，如PDK、AKT/PKB、PKccx、Btk、SHIP1/2、Rho家族成员以及synaptotagmin、Adaptin AP-2及Arf的交换因子Grpl等[7]。他们在细胞信号传导通路中起到重要的受体信号调节器的作用。

1.2.3 PI3K活性调节：一些生长因子(PDGF.Insuli n，EGF，FGF，IGF)、有丝分裂原(血小板源性生长因子(PDGF)、G蛋白偶联受体(GPCR)的配基)及一些细胞因子可使P13K活。Wortmannin、Ly294002可特异性抑制Pl3K活性。抑癌蛋白 PTEN、MTMI及SHIP1/2是PI3K信号传导终止的负调控分子[8]。

2肝癌与生长因子 肝癌的发生涉及诸多生长因子的变化，生长因子的高表达引起肝细胞生长和血管增生，细胞过度增殖、凋亡受抑制，导致肝癌的发生。肝细胞生长因子(HGF)通过刺激细胞的运动性及血管生成效应来促进肿瘤的生长，还能通过转录因子Egr-1促进肝细胞癌中5-α还原酶-1的转录来调节类固醇的代谢，可能成为女性肝癌发生高风险因素[9]。转化生长因子(TGF)在调节细胞生长与分化、血管形成、细胞外基质形成、免疫抑制及肿瘤发生中起到重要作用。TGF-β能够上调Rac依赖性NADPH氧化酶Nox4，通过氧化应激方式诱导肝细胞凋亡。敲除Nox4基因后，会引起TGF-β诱导的凋亡受损，引起肝癌凋亡抵抗[ 10]。血小板源性生长因子(PDGF)在肿瘤的形成过程中为肝癌细胞提供黏附及转移的性质并刺激其增殖[11]。促血管生成因子(VEGF)与血管内皮细胞上的相应受体结合后可激活P13K/Akt信号通路，促进内皮细胞生长;同时还可增加血管通透性使内皮细胞迁移，有利于肝癌血管生长及延伸[12]。 表皮生长因子受体(EGFR)在许多肿瘤细胞中发生异常扩增、缺失和/或突变，EGFR及其突变体借助于信号传导过程的异常而令细胞生长失控和恶性化。活化的 EGFR信号传递系统，能够促进肝癌细胞增殖、分化和血管形成，抑制肝癌细胞凋亡[13]。在人类肿瘤中最常见的EGFR突变体是EGFR vⅢ型。EGFR vⅢ至今尚未在正常组织中被检出。Ras蛋白又名P21蛋白或小G蛋白，是细胞生长分化信号传递通路上的开关蛋白[14]，调节肝细胞的生长和分化。

3P13K信号转导通路在肝癌发病中的作用

3.1 P13K信号与肝细胞凋亡：磷脂酰肌醇-3激酶(PI 3K)通路是在细胞生长和增殖方面起重要作用的信号通路[15]。由于其通路中关键蛋白Akt的磷酸化能调控许多与细胞代谢、凋亡、增殖和分化有关的蛋白，进而抑制细胞凋亡并促进肿瘤细胞生长，因而引起广大学者的重视[16]。P13K/Akt的抗肝细胞凋亡机制为：①通过在Ser166位点磷酸化MDM2增强其活性，从而降低细胞周期抑制因子p21、p 27和细胞中的P53水平，抑制肝细胞凋亡[17]。②通过磷酸化抑制前凋亡蛋白Bad的活性，使细胞内超氧阴离子ROS增多，并阻止线粒体跨膜电位下降[18] ，阻止了氧化应激诱导的细胞凋亡，还阻止Bad向线粒体转位及与Bcl-2和Bcl-XL相互作用，抑制其促肝细胞凋亡活性。;③通过磷酸化凋亡相天因子easpase一3和caspase-9，使其失活，失去蛋白水解酶的活性，抑制后续的肝细胞凋亡反应。④Akt可以磷酸化糖原合成激酶一3(GSK一3) ，使其失活，阻止肝细胞凋亡发生[19]。⑤直接或间接影响转录因子家族(Fork—h ead、CREB等)，发挥细胞存活调控作用。⑥还可以与其它激酶串扰，如激活NF—KB存活通路或抑制JNK/p38路径[20]。

3.2 P13K信号通路与肝细胞生长因子在肝癌发生中的作用:TGF 、PDGF 、HGF 、EGFR、VEGF、NO、Ang、Ras蛋白等肝细胞生长因子的高表达。能够使肝细胞生长、分化失控，血管增生、畸变[21]，致使肝细胞无限增殖、侵袭力增强。而这一过程中P13K信

号通路起着至关重要的作用。Fang等研究发现[22]，活化的P13K/Akt信号通路能上调低氧诱导因一1a(HIF-1a)的表达。从而启动VEGF基因转录，促进VEGF表达，促进肝癌血管的生成、增殖。活化的P13K信号通路又有利于Ang-1诱导eNOS 磷酸化、NO产生和内皮细胞的再生[23]。如果拮抗ET,可使血管舒张、血管通透性增加，促进了肝癌血管的畸变。TGF 、PDGF 、HGF等的高表达不仅使肝细胞生长、分化及G1 /S周期异常，还能与EGFR结合，使EGFR信号传递系统过活化，激活Ras信号通路，活化细胞生长分化信号传递通路上的开关蛋白—p21Ras[24]。p21 Ras持续活化，又使P13K /Akt等信号通路不断激活。增加c-myc的转录，上调该基因的表达，使细胞逃离G0期而引起细胞增殖。细胞分裂和增殖失控，导致细胞癌变[25]。肝细胞失控性增殖，血管的增生、畸形、通透性增加，促进了肝细胞癌的形成、浸润和转移[26]。

4小结

目前肝癌治疗手段包括外科手术、化疗、放疗、免疫治疗、介入治及分子靶向治疗等方法，近年多数学者主张以手术为主要手段的多学科、个体化方案治疗。然而，许多患者在确诊肝癌时多属晚期已失去手术机会。化疗则成为临床中常见治疗手段。而抗肝癌药物都缺乏特异性，不良反应较大，在其杀伤癌细胞的同时对正常细胞、组织或器官也有不同程度的损害。分子靶向药物是治疗肝癌的一个新领域，由于对其治疗肝癌的作用及机制尚未完全明确，国内外均未应用到临床。许多研究证实肝细胞分裂信号途径持续活化，抗细胞凋亡信号途径失调与肝癌的形成、进展及其侵袭、转移密切相关。阻滞PI3K信号通路，能够有效调节肝癌细胞的G1/S周期，阻止肿瘤细胞无限增殖生长的趋势，逆转其侵袭性;启动细胞凋亡程序，促进肝癌细胞凋亡，从而预防或逆转、控制肝癌的发生、发展。因此，阻滞PI3K信号通路，可能是治疗肝癌的一种靶向治疗方法，尚需进一步临床、试验证实。

5参考文献

[1]赵海涛，李宁，桑新亭.肝癌靶向治疗的研究进展[J].癌症进展杂志，2008， 6(3)：293.

[2]刘勇,韩涛,梁寒.PI3K信号通路对胃癌细胞P27 磷酸化蛋白分布表达的影响[J].中国肿瘤临床,2012,39(14)：95.

[3]Sugimoto Y，Whitman M，Cantley LC，et a1.Evidence that the Rous sarcoma virus transforming gene product phosphorylates phosphatidylinositol and diacylg -lycerol[J].PNAS，1984，81(7)：2117.

[4]Diordjevic S etal.TrendsBiochem 8ci.2002;27(8)z 426.

[5]胡海峰，殷玥，马恒.蛋白磷酸酶PHLLPP与P13 K/Akt信号通路的研究进展[ J].中国医学创新,2012,9(2):153.

[6]黄秀兰，崔国辉， 周克元.P13K.Akt信号通路与肿瘤细胞凋亡关系的研究进展[J ].癌症，2008，27(3)：331.

[7]孙晓杰，黄常志.P 13K-Akt信号通路与肿瘤[J].世界华人消化杂志,2006,14(3 ):306.

[8]杨维维，王丹萍，陈潇. 一种新型P13K/mTOR双抑制剂GDC-0941的抗肝癌机制探讨[J].肿瘤基础与临床,2010.24(3):191.

[9]Rui C,Li C,Xu W,et al.Involvement of Egr1 in HGFinduced elevation o f the human 5alphaR1 gene in human hepatocellular carcinoma cells[J].Biochem J,2008,411(2): 379.

[10]CarmonaCuenca I,Roncero C,Sancho P,et al.Upregulation of the NADPH o xidase NOX4 byTGFbeta in hepatocytes is required for its proapoptotic activi ty[J].Hepatol,2008,49(6): 965.

[11]Fischer A N,Fuchs E,Mikula M,et al.PDGF essentially links TGFbeta si gnaling to nuclear betacatenin accumulation in hepatocellular carcinoma progre ssion[J].Oncogene,2007,26(23): 3395.

[12]张洪英，陈军宝，卢宏柱.P13 K/Akt信号通路在肿瘤血管形成中的作用研究进展[J].山东医药,2012,52(47):98.

[13]Cheng CJ，Slack FJ.The Duality of OncomiR Addiction in the Ma- intenan ce and Treatment of Cancer[J].Cancer J，2012，18(3)：232.

[14]Rusconi P，Caiola E，Broggini M.RAS/RAF/MEK inhibitors in oneology[ J].Curr Med Chem，2012，19(8)：1164.

[15]Sun ZJ,Chen G,Hu X,et al. Activation of PI3K/Akt/IKK-alpha/NF-kappaB s ignaling pathway is required for the apoptosis-evasion in human salivary adenoid cystic carcinoma: its inhibition by quercetin[J]. Apoptosis,2010,15(7): 850.

[16]Du HP,Shen JK,Yang M,et al. 4-Chlorobenzoyl berbamine induces apoptosi s and G2/M cell cycle arrest through the PI3K/Akt and NF-kappaB signal pathway i n lymphoma cells[J]. Oncol Rep,2010,23 (3): 709.

[17]Filiz G，Caragounis A，Biea L，et a1.Clioquinol in-hibits peroxide-med iated toxicity throush up-regula-tion of phosphoinositol-3-kinase and inhibition of p53 activity[J].Int J Biochem Cell Biol，2008，40(5)：1030.

[18]Honda HM,Koge P，Weiss JN.Mitochondfia andischemia/reperfusion injury [J].AnnNYAcad Sci,2005,1047(1):248.

[19]Manning BD，Cantley LC.AKT/PKB signaling：navigating downstream[J]. Cell，2007，129(7)：1261.

[20]Xiromerisiou G，Hadjigeorgiou GM，Papadimitriou A， et a1.Association between AKTI gene and Parkinsong disease：a protective haplotype[J].Ncurosei L ett， 2008，436(2)：232.

[21]赵行兵,陈忠军,陈士祥.PD-ECGF表达与肾癌的临床病理及预后因素的关系[J]. 吉林医学,2012(01)15. [22]Fang J，Ding M，Yang L，et a1.P13K/PTEN/AKT signaling regu- lates pr ostate tumor angiogenesis[J].(jell Signal，2007，19(12)：2487.

[23]Buharalioglu CK，Song CY，Yaghini FA，et a1.Angiotensin II-in- duced p rocess of angiogenesis is mediated by spleen tyrosine kinase via VEGF receptor-1 phosphorylation[J].Am J Physiol Heart Cire Physiol，201 1，301(3)：H1043.

[24]Rusconi P，Caiola E，Broggini M.RAS/RAF/MEK inhibitors in oneology[ J].Curr Med Chem，2012，19(8)：1164.

[25]Palmimtta R，Savonarola A，Ludovici G，et a1.Concurrent muta-tion in e xons 1 and 2 of the K-ras oncogene in colorectal cancer[J].Folia Histochem Cyt obiol，2011，49(4)：729.

[26]Anerile B，Lim KH，Counter CM.Oncngenic Bas-induced seeption of IL-6 i s required for tumorigenesis[J].Genes Dev，2007，21(14)：1714.

〖JY〗[收稿日期：2013-12-16编校：徐强]