射频消融治疗肝细胞癌的机制

王 鹏，任卫东

(中国医科大学附属盛京医院 超声科，沈阳 110004)

射频消融治疗肝细胞癌的机制

王 鹏，任卫东

(中国医科大学附属盛京医院 超声科，沈阳 110004)

肝细胞癌(HCC)是一种世界范围内发病率和病死率均较高的恶性肿瘤，射频消融(RFA)是一种良好的治疗HCC的方法，尤其适用于肝癌术后复发患者、伴有肝功能不全且不能手术切除和某些多发肝癌患者姑息治疗等，可以明显提高患者的生存时间和生存质量，从直接损伤和间接损伤两个方面综述了RFA治疗HCC的机制，从而进一步理解RFA对肿瘤局部及全身的治疗作用，对今后HCC的多学科联合治疗有潜在价值。

肝肿瘤； 癌，肝细胞； 导管消融术； 综述

原发性肝癌是世界范围内发病率位居第六的常见恶性肿瘤，在肿瘤相关死因中排名第二[1]。原发性肝癌在亚洲和非洲的发病率最高，而在西方国家也逐年上升，患者通常有慢性肝炎或肝硬化等疾病背景[2]，其中肝细胞癌(HCC)是最常见的原发性肝癌，约占80%以上[3]。

HCC的治疗应根据疾病的分期来仔细选择治疗方法。目前，根据广泛接受的巴塞罗那临床肝癌分期(BCLC)及治疗方法[4-5]和我国制订的《原发性肝癌诊疗规范(2011版)》[6]，射频消融(radio frequency ablation,RFA)已成为国内外公认的HCC的治疗方法之一，其通常适用于无血管、胆管和邻近器官侵犯以及远处转移，单发最大直径≤5 cm的肿瘤，或肿瘤最大直径≤3 cm，且数目≤3个的患者。同时要求肝功能分级为Child-Pugh A或B级，或经保肝治疗肝功能达到上述标准。局部消融可以作为不能手术切除的最大直径>5 cm的单发肿瘤，或最大直径>3 cm的多发肿瘤的姑息性综合治疗方法之一[4-6]，RFA已成为临床上一种重要的治疗方法，本文对HCC的RFA肿瘤局部及全身治疗机制作一综述。

自从1993年第1例报道以来[7]，RFA已经广泛应用于HCC的治疗，RFA通过插入组织的电极发射375～500 kHz高频交变电流，使肿瘤内离子剧烈运动、相互摩擦产生热量，进而导致肿瘤组织消融[8]。肝硬化可以为HCC的RFA治疗提供更好的条件，因为肿瘤周围的硬化组织能有效地防止热量散失，从而增强热效应，这种现象被称为“烤箱效应”[9]。

RFA治疗HCC主要是通过局部过热导致的组织损伤，包括两个过程，第一个过程是直接损伤，主要造成肿瘤凝固性坏死的病理生理变化[10]，第二个过程是局部过热造成的间接损伤，主要包括热休克蛋白(heat shock protein,HSP)的释放、肿瘤抗原的免疫反应和细胞因子表达等机制。

1 RFA直接热损伤

在RFA过程中和消融后都会发生复杂的生化反应，病理学将热消融后的肿瘤分为3个区域：(1)细针电极周围的中心坏死区，该区域的蛋白质快速变性；(2)亚致死热量的过渡区，由未受损伤的细胞组成，伴有亚急性出血症状;(3)不受RFA影响的外周区，为正常肝组织。当加热到大约50 ℃持续4～6 min时组织内细胞就会发生不可逆性的破坏，因此认为50 ℃是RFA的最低温度临界值[11]。在负荷温度小于50 ℃的周围区发生间接或延迟性损伤，主要与RFA诱导的细胞凋亡、血管损伤和免疫反应相关，而且周围区的肿瘤细胞对化疗和放疗更加敏感[12-15]。

癌细胞比正常细胞对热量更加敏感，在体和离体[16-17]实验都证明在较高的温度下肿瘤细胞比正常细胞更容易损伤，直接损伤的机制是肿瘤生理学和肿瘤微环境在肿瘤组织内产生的细胞水平和亚细胞水平复杂的相互作用。

局部组织温度损伤效应取决于施加于的组织温度，当组织温度为42～45 ℃，时间为30～60 min时，就会产生不可逆性的细胞破坏[18-20]，该温度下的组织特征为关键酶失活。当组织温度升高到60 ℃时，将明显缩短细胞达到不可逆性损伤的时间。在60～140 ℃时，细胞立即死亡，发生蛋白质变性，肝脏内发现凝固性坏死区。当温度继续升高到100～300 ℃时，组织内水分气化。在300～1000 ℃时，会产生碳化和烟雾，碳化会使组织迅速升温，限制热传导扩散从而减少组织损伤程度，增加组织间隙压力，这可能会导致癌细胞扩散入肝脏及血管[21]。热损伤后如果立即对中心坏死区的细胞进行评估时，发现其形态上正常，但采用电镜观测发现细胞己经受到不可逆的损伤。对肝进行热消融试验时，发现尽管细胞形态学和组织学特征正常，但新陈代谢功能己经丧失，细胞酶活性损失，并最终死亡。中心坏死区的直接热损伤机制非常复杂，主要有以下几条生物学途径：细胞膜和细胞骨架的功能损伤；线粒体和高尔基体的机能障碍；DNA复制和RNA合成受到抑制以及溶酶体酶的释放[12]。

在RFA过程中，形成从消融中心向周围逐渐降低的温度梯度差。当温度达到40～45 ℃时，会引起细胞酶类活性变化而引起细胞凋亡。细胞凋亡时caspase-3活性增加，可在2 h达到高峰，并可持续12 h左右。除此之外，组织微环境的改变和细胞因子的释放也可以引起细胞凋亡。目前RFA治疗HCC是利用RFA的热量完全灭活肿瘤细胞，而热量引起的凋亡多发生于肿瘤周围正常肝细胞或由于技术原因未完全灭活的肿瘤细胞，有研究[22]利用药物来保护正常肝细胞而减少RFA后肝损伤。

2 RFA间接热损伤

2.1 热休克蛋白(HSP) HSP是一种高度保守的分子伴侣，在各种应激状态下参与各种蛋白的修复和消除。氧化应激、放疗和化疗都可以导致细胞内HSP的转录和翻译。HSP通常表达于细胞液和细胞器中，但是一些诱导性HSP(如HSP70和HSP90)可通过细胞膜，在氧化应激条件下参与肿瘤细胞的生存机制，所以HSP的表达与肿瘤的预后相关[23-25]。而细胞外的HSP表达于细胞表面和肿瘤外泌体，决定着凋亡细胞的免疫源性，与抗原递呈细胞的受体(如 CD40,Toll样受体,LOX1和CD91)相结合来增强抗原递呈细胞的功能[26-27]。Schueller等[28]在小鼠HCC模型中发现HSP70和HSP90在消融前分别表达0和0～30%，而消融后HSP70和HSP90表达水平明显增加，HSP70最大表达水平为60%，HSP90最大表达水平为100%[28]。Schueller等[29]研究还发现人HCC经消融治疗后细胞质内和细胞表面HSP70和HSP90均增加，而HSP90在细胞核的表达从RFA前的10%下降到RFA后的0[29]。Haen等[30]在人肝脏、肾脏和肺的恶性肿瘤RFA的研究中发现消融后患者的血清HSP70明显增加，同时发现在HSP低表达组61%以上的患者肿瘤继续进展，而HSP高表达组仅有11%的患者肿瘤继续进展。Tsan等[31]研究认为HSP能够激活树突状细胞(DC)并在RFA后诱发强烈的免疫反应[31]，由于该研究样本量小且变异较大，所以需要更多的研究来确认HSP与肿瘤预后的相关性。在VX2兔肝癌模型中发现[32]，RFA+经导管动脉栓塞术联合治疗组可以达到最佳疗效的同时，肿瘤边缘的HSP70表达水平和CD8+T淋巴细胞浸润明显增加，这表明RFA可诱导HSP的生成并对肿瘤的治疗有一定的正向促进效应。

2.2 肿瘤相关性抗原(tumor associated antigen,TAA)

研究[33]发现在HCC患者的外周血中可以检测到多种TAA，临床上最常用的指标是AFP。肿瘤的局部消融可以导致原位肿瘤细胞的大量死亡，肿瘤死亡后产生许多碎片进入血液、淋巴系统，这些碎片作为TAA被免疫系统识别利用而增强机体的免疫反应。RFA治疗HCC后患者外周血中可以发现多种TAA[34]，是由于肿瘤原位破坏后发生细胞坏死和凋亡，释放出的TAA可以激活肿瘤免疫相关的T淋巴细胞，增强机体的肿瘤细胞免疫功能可能对抑制肿瘤复发发挥作用。Behm 等[35]在VX2兔肝癌模型中发现RFA治疗后可以介导抗肿瘤免疫反应并产生治疗效应，与未治疗组相比，RFA将T淋巴细胞提高了26倍。还有研究[36]发现RFA能够导致CD4+T淋巴细胞、细胞毒性T淋巴细胞和IFNγ明显增加，这种强烈的抗肿瘤反应主要是由CD4+T淋巴细胞介导的。事实上，由复发肿瘤产生的抗原并没有激发由消融肿瘤产生的DC和T淋巴细胞的强烈免疫反应[37]。最近又有研究[38]进一步证实RFA后促进细胞毒性T淋巴细胞分化，RFA后5/9的患者glypican-3特异性细胞毒性T淋巴细胞水平上升，相反仅有1/9的外科手术患者发生该特异性T淋巴细胞水平上升。

另外还有研究[39]发现RFA后TAA特异性T淋巴细胞的数量与肿瘤的复发相关，该研究结果表明TAA特异性T淋巴细胞的数量与HCC未复发患者的生存期呈正相关。然而这种RFA后产生的TAA特异性T淋巴细胞不足以完全预防HCC复发，在双侧背部荷瘤的HCC小鼠模型中仅单独消融左侧肿瘤并观察右侧肿瘤的生长情况，结果表明右侧未消融肿瘤周围的T淋巴细胞比例升高，与未消融组相比肿瘤的生长有抑制作用[39]。Shi等[40]在与上述相似的小鼠模型中研究发现，与未消融组相比，消融组肿瘤先表现为短时间生长抑制，而后又继续生长，而肿瘤周围淋巴细胞的数量一直未发生变化，但淋巴细胞的功能早期呈激活状态，而后期变为抑制状态。这说明TAA诱导的特异性T淋巴细胞免疫不仅与肿瘤周围的数量相关，也与淋巴细胞的功能相关。RFA治疗后1个月可在外周血中发现CD56抗原分化T淋巴细胞和自然杀伤细胞，表明RFA可提升循环系统的细胞毒性T淋巴细胞，但免疫反应的强度还不足以阻止肿瘤复发[37]。

尽管目前还不能完全清楚RFA介导的细胞免疫反应与肿瘤预后的确切机制，但是现有的研究结果都表明RFA后的免疫反应可以抑制肿瘤生长并决定着HCC患者与荷瘤小鼠的预后。

2.3 细胞因子 RFA导致肝脏组织局部热损伤通过激活炎症反应细胞而释放细胞因子，这种炎症反应可以作用于局部和全身系统。Behm等[35]发现RFA治疗VX2兔肝癌模型后IL-2、IL-6、IL-8、IL-10、IL-12、IFNγ、TNFα和VEGF等细胞因子均有不同程度的升高。RFA也可导致其他细胞因子如缺氧诱导因子1的释放，但是缺氧诱导因子1可能会导致HCC肿瘤的复发[41]。Erinjeri等[42]在影像学引导下对人肝癌等多种肿瘤进行消融，发现IL-6、IL-10在消融后明显升高。HCC消融后可以通过IL-12诱导的辅助性T淋巴细胞1型细胞反应来激活DC，而HCC在没有RFA时，主要是通过IL-10诱导的辅助性T淋巴细胞2型细胞反应来激活DC，同时还发现HCC经RFA后激活的DC可以分泌大量的IL-1和TNFα[35]。Rozenblum等[43]在小鼠正常肝脏模型中进行消融研究发现RFA不仅能够诱导消融区周围的炎症细胞浸润和细胞增生，也能够提高所有肝脏细胞的增殖作用，而这一过程可能与由IL-6和c-met介导的机体的炎症细胞因子相关[44]，而这个过程也可能与HCC局部复发和远端转移相关。因此，目前认为RFA后释放的各种细胞因子具有不同的作用，一部分细胞因子可以通过激活机体的免疫反应来增强消除肿瘤的作用，而另一部分细胞因子也可能通过机体的炎症修复反应而促进肿瘤的复发。

3 展望

RFA作为一种有效的治疗方法已经广泛应用于HCC的临床治疗，但是肿瘤的复发、转移以及患者的生存时间还不能令人完全满意，理解RFA对肿瘤及全身的作用机理，根据肿瘤临床和病理分期结合其他的治疗方法对HCC进行联合治疗有助于提升HCC的治疗效果[45-46]，从而降低HCC患者的病死率，延长生存时间，提高生存质量。

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引证本文：WANG P,REN WD.Mechanism of radiofrequency ablation in treatment of hepatocellular carcinoma[J].J Clin Hepatol,2017,33(2):359-363.(in Chinese)

王鹏，任卫东.射频消融治疗肝细胞癌的机制[J].临床肝胆病杂志,2017,33(2):359-363.

(本文编辑：王 莹)

Mechanism of radiofrequency ablation in treatment of hepatocellular carcinoma

WANGPeng,RENWeidong.

(DepartmentofUltrasound,ShengjingHospitalofChinaMedicalUniversity,Shenyang110004,China)

Hepatocellular carcinoma (HCC) is a malignant tumor with high incidence and mortality rates around the world.Radiofrequency ablation (RFA) is an effective therapy for HCC,especially in patients who experience recurrence after surgery for liver cancer,who are complicated by liver dysfunction and unable to undergo surgical resection,and who have multiple liver tumors and undergo palliative treatment.RFA can significantly improve patients′ survival time and quality of life.This article reviews the mechanism of RFA in the treatment of HCC from the aspects of direct and indirect injuries and helps to further understand the role of RFA in local and systemic treatment of HCC,which has a potential value for multidisciplinary treatment of HCC in future.

liver neoplasms; carcinoma,hepatocellular; catheter ablation; review

10.3969/j.issn.1001-5256.2017.02.035

2016-09-18；

2016-10-24。

王鹏(1981- ),男,在读博士,主治医师，主要从事腹部超声诊断及介入性超声研究。

任卫东，电子信箱:renwdcmu@163.com。

R735.7

A

1001-5256(2017)02-0359-05