Notch通路在非酒精性脂肪性肝炎相关肝癌发生中的作用

徐豪 高超 钦伦秀

肝细胞癌(HCC)是最常见的肝脏恶性肿瘤，为全球第四大癌症相关的死亡原因，其发生、发展与慢性肝病密切相关。在肝炎病毒感染、过量饮酒和肥胖等因素的作用下，肝脏受到持续炎症损伤，发展至肝硬化，甚至肝癌[1]。肝癌的发生、发展是一个复杂的多步骤过程，涉及多种基因多条通路，其中Notch通路的作用一直存在争议[2]。

一、Notch通路的功能

生理条件下，Notch通路在调节胚胎发育和组织稳态中发挥重要作用[3]。Notch通路为细胞间的信号转导通路，在进化过程中，其对特定细胞的功能调控高度保守。典型的Notch通路起始于相邻细胞Notch配体(Jagged1/2和Delta-like ligands 1/3/4)和Notch受体(Notch1-4)的相互接合，导致信号接收细胞胞膜上的Notch受体两次水解断裂，释放出Notch受体胞质内结构域(NICD)，随后NICD易位至细胞核，与胞核内CSL家族转录因子(CBF-1/Su(H)/LAG1)相互作用，介导下游靶基因的激活[4]。有趣的是，信号递送细胞通过Notch配体递送信号的同时，还阻断了自身Notch受体的信号接收功能，维持了信号递送和接收的功能[4]。而非典型Notch通路中NICD未易位至核内，在胞质中即与其他信号相互作用(如靶向Wnt/β-catenin通路)，根据特定情况发挥协同或拮抗作用，介导相应的生物学功能[5]。

二、在肿瘤领域的研究进展

近年来，多项研究聚焦在Notch通路失调与肿瘤发生、发展这一领域，在不同的肿瘤背景下，具有截然相反的作用[6-7]。T细胞急性淋巴细胞白血病的相关研究最早揭示了Notch通路的促癌作用。此外，在多数恶性实体肿瘤内，如乳腺癌、肺癌和结直肠癌等，Notch通路亦促进了肿瘤的发生、发展。然而，在多种组织来源的鳞状细胞癌中，Notch通路发挥抑癌作用，其缺失突变驱动了肿瘤发生[8]。甚至在同一肿瘤的相关研究中，Notch通路表现出截然相反的抑癌或促癌作用，揭示了其在肿瘤进展中功能发挥的双重性和复杂性[6]。因此，Notch通路在肿瘤中的确切作用可能受到肿瘤类型以外因素的影响，其抑癌或促癌的矛盾可能与该通路调节肿瘤细胞与微环境间相互作用有关[8-9]。目前认为Notch通路抑癌或促癌功能的发挥高度依赖其所处的细胞及组织微环境[6-7]。尽管如此，已有多项研究明确报道其参与维持肿瘤干细胞的自我更新和扩增，导致肿瘤的进展与复发[10]。Notch通路的激活甚至还能触发临近癌细胞的分化，促进肿瘤异质性[11]。总而言之，在多数恶性肿瘤中，Notch通路主要发挥促癌作用[8]。目前靶向Notch受体的阻断抗体、Notch受体裂解相关的γ-分泌酶抑制剂及Notch转录复合体抑制剂，其中部分药物已进入临床试验阶段[8,12]。但Notch通路在肿瘤领域的复杂作用仍未完全阐明，其生理状态下还具有调节发育和维持组织稳态的功能，均会限制相关药物进一步的临床应用。

三、在非酒精性脂肪性肝炎(NASH)相关肝癌领域的研究进展

在肝癌研究领域，Notch通路尚存争议，其促癌和抑癌作用仍需进一步深入探讨[13-15]。随着肥胖及代谢综合征在全球范围内的广泛流行，与之密切相关的NASH发病率逐年升高，显著增加了肝癌发生的风险，并迅速成为肝癌的主要病因之一[16]。针对NASH，Zhu等[17]报道Notch通路在该慢性肝病背景下促进肝癌发生的作用。该研究中，为明确Notch通路在肝癌中的作用，Zhu等[17]基于14个与Notch通路相关基因的表达水平，构建了Notch转录特征评分体系，并通过该评分将肝癌患者分成高(29.5%)、中(41%)、低(29.5%)Notch水平三个亚组。既往研究发现，肝癌中频繁发生CTNNB1的激活突变，介导下游β-catenin靶基因的转录激活[18]。然而该研究发现，高Notch组肝癌缺乏CTNNB1的激活突变，提示了肝癌发生的另一条机制路线。后续对高低Notch组转录基因的富集分析发现，高Notch组肝癌基因转录特征类似于胆管细胞癌，如细胞外基质及瘤内纤维化相关基因显著上调，预示预后不良。鉴于Notch通路在NASH背景下异常激活，该研究通过可诱导NASH的饮食构建NASH小鼠模型，上述结论在该模型中得到了证实，Notch通路激活的肝细胞表现出了细胞外基质相关基因的转录富集，而代谢相关通路及β-catenin信号转导通路均受到抑制，类似于高Notch肝癌组。联合致癌物二乙基亚硝胺(DEN)与NASH饮食建立的肝癌小鼠模型亦进一步证实了癌与癌旁组织中Notch通路与β-catenin通路的活化表达相互排斥。同时，NASH饮食喂养的Notch激活突变基因鼠模型自发形成了具备上述转录特征的肝癌病灶，进一步阐明了在NASH背景下仅Notch通路的激活即可促进特定转录特征肝癌的发生。更有趣的是，为探究肝癌发生过程中Notch通路激活的必要性，该研究在NASH饮食联合DEN诱导的肝癌小鼠模型中阻断Notch通路。然而，Notch通路的阻断并没有减少肿瘤发生的频率，反而催生出了β-catenin通路活化的肿瘤类型。总而言之，Notch通路激活的肝细胞转录变化可能持续存在于NASH进展为特定类型肝癌的过程中。

Zhu等[17]猜想并论证了Notch通路在NASH相关肝癌发生过程中的作用，揭示了慢性肝病背景下Notch通路的持续激活促进了肝癌的发生，为后续肝癌研究提供了新的思路与方向：(1)既往研究报道Notch通路与Wnt/β-catenin通路的互斥活化存在于发育过程与慢性肝病中，决定细胞分化的不同命运[19-20]。该研究揭示了Notch通路活性与CTNNB1突变之间的负相关性，提示了肝癌发生过程中可能存在两条截然不同的机制路线，这一互斥调控的意义仍有待进一步阐释；(2)肝细胞中Notch通路的激活诱导了胆管细胞癌及类胆管癌型肝癌的发生，提示了特定通路的异常调控诱发特定肿瘤类型或具有特定转录特征肿瘤类型的产生，因此鉴定关键信号通路可能有助于肿瘤特异性疗法的临床应用[21]；(3)特异性抑制Notch通路后，肝癌的基因转录特征随之改变。鉴于此，靶向Notch通路可能具备良好的治疗效果。经过Notch靶向抑制治疗后，高Notch活性肝癌病灶可能面临着两种不同的命运，基因转录的特征发生转变或是依赖于Notch通路激活的肿瘤逐渐消退。然而，该研究中Notch通路阻滞后肝癌发生频率基本不变，提示基因转录特征性转变的可能性。靶向Notch通路的治疗方案仍具可行性，但需在适合的动物模型中进行药物疗效评估；(4)该项研究中构建的NASH相关肝癌小鼠模型论证了Notch通路激活驱动肝癌的发生，那该通路的激活是特异性NASH相关还是同样存在于肝癌发生的其他病因中仍需要进一步研究探讨。

总而言之，在肝癌发生的研究领域，针对肥胖相关的NASH慢性肝病背景，即使没有突变驱动，Notch通路的持续激活亦能推动肝癌的发生。鉴于肝癌发生的复杂机制，目前的研究进展提示肝癌发生过程中多条机制路线并行，各自决定不同转录类型肝癌的可能性，这也许能为肝癌的精准治疗提供更有意义的线索。