【摘要】  低氧誘導(dǎo)因子��1(HIF��1)是由兩個亞基組成的異源二聚體體蛋白，其活性主要是由a亞基的穩(wěn)定性來調(diào)節(jié)。它在低氧條件下被激活，特異性地與靶基因的低氧反應(yīng)元件結(jié)合，并誘導(dǎo)靶基因轉(zhuǎn)錄，提高腫瘤細(xì)胞的低氧適應(yīng)能力，利于其生長、增殖、轉(zhuǎn)移。其機制包括促進(jìn)腫瘤干細(xì)胞的分化，調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞的代謝，促進(jìn)腫瘤新生血管形成，抗腫瘤細(xì)胞凋亡等。近年有許多關(guān)于HIF��1與肝癌及肝癌細(xì)胞的研究，本文綜述了其與肝癌發(fā)生、發(fā)展和治療的研究現(xiàn)狀。

【關(guān)鍵詞】  低氧誘導(dǎo)因子��1;肝癌;肝癌細(xì)胞;綜述文獻(xiàn)

氧是機體新陳代謝和維持生存的必備要素，是細(xì)胞生命活動的基本前期。實體瘤生長到一定程度時，腫瘤對氧和營養(yǎng)物質(zhì)的消耗超過供給，可導(dǎo)致腫瘤微環(huán)境呈現(xiàn)低氧、低糖和低酸[1]，而腫瘤的快速細(xì)胞分裂和異常血管結(jié)構(gòu)導(dǎo)致出現(xiàn)嚴(yán)重氧缺乏(低氧)部位，低氧誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生低氧誘導(dǎo)因子(HIFs),現(xiàn)就HIF與肝癌、肝癌細(xì)胞的研究現(xiàn)狀作一綜述如下。

　　1 HIF

　　1.1 結(jié)構(gòu)職稱論文發(fā)表期刊

　　HIF��1是Semenza等[2]于1992年發(fā)現(xiàn)的，他們在低氧的肝細(xì)胞癌細(xì)胞株Hep 3B細(xì)胞的提取物中發(fā)現(xiàn)的一種蛋白，其能特異性地結(jié)合促紅細(xì)胞生成素(EPO)基因增強的寡核苷酸序列，命名為HIF��1。通過純化發(fā)現(xiàn)其為兩個亞單位組成的異源二聚體，一個是120kD的a亞單位和一個是91/93/94kD的B亞單位，兩者均為真核細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子bHLH(堿性螺旋環(huán)螺旋)�睵AS(PER、ARNT、SIM)蛋白家族成員。a和B亞基均包含bHLH結(jié)構(gòu)域、PAS結(jié)構(gòu)域、羧基末端的反式活化結(jié)構(gòu)域及入核信號。bHLH中的堿性區(qū)域介導(dǎo)與DNA結(jié)合，bHLH和PAS結(jié)構(gòu)域則共同提供亞基之間蛋白二聚化的功能界面。序列同源性a亞基目前認(rèn)為是調(diào)節(jié)HIF活化的功能亞單位，而B亞基屬于構(gòu)建型表達(dá)，不受O2調(diào)節(jié)和影響。人類的HIF��1a的基因定位于14號染色體(14q21��24), a亞單位全長826個氨基酸，其中300氨基酸為DNA最適宜結(jié)合所必須，1～166氨基酸介導(dǎo)其與HIF��1B的異二聚體化。羧基端氨基酸(391～826)包含兩個反式活化結(jié)構(gòu)域，二者被抑制結(jié)構(gòu)域分開。當(dāng)HIF�瞐與HIF��1B形成二聚體時反式活化結(jié)構(gòu)域才起作用。

　　1.2 功能

　　HIF是轉(zhuǎn)錄因子，對哺乳動物細(xì)胞中氧的穩(wěn)定起重要作用，能通過刺激促紅細(xì)胞生成素(EPO)和VEGF等的基因轉(zhuǎn)錄。而其轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物可以通過促使紅細(xì)胞生成和血管生成來增加氧的獲得，也可以激活參與的葡萄糖的轉(zhuǎn)用和代謝的酶基因表達(dá)，使細(xì)胞適應(yīng)低氧微環(huán)境。此現(xiàn)象在腫瘤細(xì)胞尤其明顯，不依賴低氧的基礎(chǔ)表達(dá)的HIF��1a即能誘導(dǎo)靶基因轉(zhuǎn)錄[3]，HIF��1還能反式作用于抗增殖基因和促凋亡基因(例如NIX、BNIP3及IGFBP3)，以利于腫瘤的生長[4]。

　　1.3 調(diào)節(jié)機制和信號通路

　　在正常條件下HIF��1a的調(diào)節(jié)是氧依賴的降解過程。Maxwell等[5]首先證實腫瘤抑制蛋白VHL(Von Hippel�睱indau tumour suppressor protein，pVHL)結(jié)合， pVHL具有E3泛素化蛋白酶活性，pVHL與HIF��1a一旦結(jié)合就會募集Elongin B、C、Cullin2(cul2)和RBX1形成功能性的E3泛素�驳鞍酌笍�(fù)合體，泛素化的HIF��1a立即被265蛋白酶復(fù)合體結(jié)合并降解。該過程中的羥基化的完成依賴于環(huán)境中O2的參與。另外人HIF��1a的803位點存在天冬酰胺，在Fe2+與O2的參與下，HIF抑制因子可以將該天冬酰胺羥基化，從而阻止HIF��1a與轉(zhuǎn)錄輔激活因子P300結(jié)合，導(dǎo)致HIF��1轉(zhuǎn)錄活性喪失[6]。而在低氧條件下HIF��1與其下游的基因(如VEGF、p53和EPO等)結(jié)合發(fā)揮作用。

　　HIF與多種基因和蛋白相關(guān)。(1)與p53的關(guān)系：Carmeliet等[7]證發(fā)現(xiàn)缺氧條件下野生型胚胎干細(xì)胞的p53蛋白水平升高，在HIF��1a基因缺失的胚胎干細(xì)胞中p53蛋白水平則沒有明顯改變，從而認(rèn)為缺氧時p53蛋白水平的升高是呈HIF��1依賴的。而去磷酸化的HIF��1同p53的誘導(dǎo)有密切關(guān)系，是同p53結(jié)合的主要形式，在p53的穩(wěn)定劑p53依賴性細(xì)胞凋亡途徑中發(fā)揮重要作用[8]。(2)與熱休克蛋白(heat shock protain，Hsp)的關(guān)系：Hsp90可直接與HIF��1a作用，并能促進(jìn)其構(gòu)想改變以利于二聚體形成，具有穩(wěn)定HIF��1的作用。組蛋白脫乙酰基酶(HDAC)抑制劑作用于Hsp70/Hp90軸，誘導(dǎo)HIF��1a非泛素依賴的途徑降解[9]。(3)與磷脂酰肌醇(��3)激酶P13K/AKT的關(guān)系：P13K可以通過刺激Hsp的表達(dá)而穩(wěn)定HIF��1[10]。Mottet等[11]發(fā)現(xiàn)在低氧條件下，依賴活性的P13K/AKT可以使缺氧早期細(xì)胞內(nèi)HIF��1a含量增加，性質(zhì)穩(wěn)定。(4)與乙肝病毒X蛋白(HBVx)的關(guān)系：Moon等[12]證實HBVx能促使HIF��1a積累，增加其穩(wěn)定和轉(zhuǎn)錄活性。(5)與壞血酸的關(guān)系：Knowles等[13]研究發(fā)現(xiàn)壞血酸能抑制氯化鈷和去鐵敏誘導(dǎo)的HIF��1a表達(dá)并降低其轉(zhuǎn)錄活性，但對嚴(yán)重乏氧誘導(dǎo)的HIF��1a表達(dá)幾乎無影響。(6)HIF��1可誘發(fā)致凋亡蛋白如BNIP3的高度聚集，BNIP3啟動子包括一個HRE,HIF��1可誘導(dǎo)該基因表達(dá)。實驗表明，在大鼠成纖維細(xì)胞和乳腺癌細(xì)胞MCF7中，缺乏HIF��1的細(xì)胞無大量BNIP3聚集，凋亡率也降低。

　　在腫瘤壞死周邊區(qū)域，促凋亡蛋白BNIP3(BCL2/adenovirus EIB19 kDa interacting protein 3)和NIX(BNIP3類似物)在轉(zhuǎn)錄水平表達(dá)增加。缺氧可以上調(diào)BNIP3在腫瘤細(xì)胞系、上皮細(xì)胞和巨噬細(xì)胞中的表達(dá)，過表達(dá)的BNIP3可以結(jié)合抗凋亡蛋白Bal��2和Bcl�瞲L并抑制它們的保護(hù)作用。BNIP3的啟動子含有低氧反應(yīng)元件(HRE)，HIF��1a可以誘導(dǎo)次基因轉(zhuǎn)錄。

　　總之，HIF在低氧條件下激活后，轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)相應(yīng)的下游基因，包括血管生成、能量代謝、紅細(xì)胞生成、誘導(dǎo)或阻止細(xì)胞凋亡、刺激細(xì)胞增生等。

　　2 HIFs與腫瘤

　　缺氧是實體腫瘤常見的現(xiàn)象，腫瘤形成過程關(guān)鍵是腫瘤細(xì)胞對缺氧的適應(yīng)。而HIFs在這一過程中起著中樞紐帶作用。Talks等[14]利用免疫組化方法檢測了HIF��1在多種組織中的表達(dá)，結(jié)果顯示，HIF��1在膀胱癌、腦腫瘤、乳腺癌、結(jié)腸癌、卵巢癌、胰腺癌、前列腺癌和腎癌中均有高表達(dá)。而研究[15��17]表明：大量腫瘤抑制基因的失活(如pVHL、PTEN和p53)，多種腫瘤基因的激活(如Ha�瞨as、cMyc)及不同生長因子通路的激活(如表皮生長因子、胰島素、IGF��1、IGF��2、血管緊張素2、血栓素及PDGF)均可誘導(dǎo)HIF��1的活化。由于HIF在腫瘤組織中的表達(dá)上調(diào)及HIF��1對血管生長和腫瘤生長的作用，可以推測如果HIF通路阻斷就可以降低血管生成和腫瘤生長，此已由Moon等[12]在小鼠肝癌細(xì)胞和胚胎干細(xì)胞的實驗中證實。

　　Krishnamachary等[18]研究發(fā)現(xiàn)HIF��1a可刺激人結(jié)腸癌HCT116細(xì)胞浸潤人工三線基底膜(Matrigel)、誘導(dǎo)組織蛋白酶D、基質(zhì)金屬蛋白酶2(MMP2)等多種與腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移相關(guān)的因子和水解酶類的表達(dá)，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞粘附，降解細(xì)胞外基質(zhì)和腫瘤細(xì)胞遷移。職稱論文發(fā)表期刊

　　非侵襲性乳腺癌中HIF��1的過表達(dá)與細(xì)胞增殖密切相關(guān);口腔鱗狀細(xì)胞癌HIF��1的過表達(dá)也與細(xì)胞的增殖相關(guān);肺癌中HIF��1過表達(dá)與凋亡關(guān)系密切 。有研究報道，表達(dá)HIF��1a的腫瘤生長不但沒有延遲，反而加速，這可能是低氧誘導(dǎo)的凋亡減少而應(yīng)激誘導(dǎo)的增殖增加[19] 。
3 HIFs與肝癌

　　3.1 HIF��1與肝癌細(xì)胞增殖、凋亡的關(guān)系

　　肝癌是實體瘤的一種，和其它實體腫瘤一樣存在著缺氧現(xiàn)象，而腫瘤的形成、腫瘤細(xì)胞的增殖分化的關(guān)鍵一步是對缺氧的適應(yīng)，這個適應(yīng)過程是通過形成多血管體系和提高糖酵解速率來完成的，通常情況，缺氧存在能使腫瘤細(xì)胞的一些基因和蛋白表達(dá)變化發(fā)生變化，如氧調(diào)節(jié)蛋白(oxygen regulated proteins,ORPs)、VEGF、促紅細(xì)胞生成素(EPO)、P53和血小板源性生長因子B等[20��21]。肝癌細(xì)胞的能量供應(yīng)主要通過糖酵解實現(xiàn)的。肝癌細(xì)胞在氧缺乏的狀態(tài)通過下列途徑獲取能量：(1)磷酸甘油激酶1(PGK1)和丙酮酸激酶M2(PKM2)，分析低氧處理的各種鼠肝癌細(xì)胞株和人肝癌細(xì)胞株發(fā)現(xiàn)，PGK1和PKM2mRNA均有一定增加而HIF��1amRNA并沒變化，進(jìn)一步分析HIF��1可激活轉(zhuǎn)錄糖酵解途徑的關(guān)鍵酶PGK1和PKM2mRNA。(2)HIF��1a誘導(dǎo)己糖激酶2表達(dá)，糖酵解加強[22]。(3)磷酸果糖激酶/果糖��2，6�捕�磷酸酶(PFK��2/FBPaswe��2)為同工酶，低氧時HIFs可明顯提高肝癌細(xì)胞內(nèi)PFKFB4mRNA水平，導(dǎo)致PFK��2/FBPaswe��2含量增加[23]，導(dǎo)致糖酵解的加快。能量供給的增加有利于肝癌細(xì)胞的增殖，而且在低氧條件下HIF��1a可以誘導(dǎo)己糖激酶2表達(dá)，從而促進(jìn)肝癌細(xì)胞的增殖。有研究報道HIF��1a具有潛在的抗凋亡作用從而促進(jìn)肝癌細(xì)胞的生長和肝癌的發(fā)生，肝癌細(xì)胞在缺氧低于4h的情況下，HIF��1a和Bcl��2隨著缺氧程度的的增加表達(dá)逐漸升高，而Caspase��3的表達(dá)卻相反,表明HIF��1a表達(dá)與與肝癌細(xì)胞的凋亡抑制有關(guān)[24]。

　　3.2 HIF��1與肝癌血管的關(guān)系

　　肝癌細(xì)胞的不斷增殖生長和肝癌的發(fā)展離不開肝癌新生的血管運送氧和營養(yǎng)。HIF��1a作為一種轉(zhuǎn)錄因子存在于肝癌細(xì)胞中，是VEGF基因上游重要表達(dá)調(diào)控因子。實驗證實HIF��1a不僅可促進(jìn)VEGF的轉(zhuǎn)錄而且可以增加VEGFmRNA的穩(wěn)定性。Moon等[12]用HBx轉(zhuǎn)基因小鼠模型研究發(fā)現(xiàn)，與非新生物區(qū)肝組織比較，新生物病損區(qū)HIF��1a和VEGF明顯增加VEGF的過度表達(dá)可促進(jìn)大量微血管的形成。此外，HIF��1a在低氧條件下還可以通過調(diào)節(jié)血管生成因子Ang��1和Ang4來誘導(dǎo)血管生成[25]。

　　研究還發(fā)現(xiàn)，HIF��1a在大多數(shù)腫瘤組織中的表達(dá)與腫瘤的浸潤、轉(zhuǎn)移和預(yù)后密切相關(guān)[26��27]。

　　3.3 HIF��1與肝癌的治療

　　由于HIF��1在肝癌形成和肝癌血管形成中的作用，因此可以通過HIF��1a的穩(wěn)定和降解，或者調(diào)節(jié)其活性來發(fā)揮抗腫瘤作用。2�布籽醮贫�醇(2ME2)是個新的抗腫瘤和抗血管生成物質(zhì)，它能在破壞腫瘤細(xì)胞微管的濃度下抑制腫瘤生長和血管生成，在轉(zhuǎn)錄后水平下調(diào)HIF��1表達(dá)，并抑制HIF��1誘導(dǎo)的VEGF的基因轉(zhuǎn)錄[28]。血管的形成是實體瘤的浸潤、轉(zhuǎn)移所必需的，因而在這方面的研究也受到了重視，Yeo等[29]用YC��1處理小白鼠，發(fā)現(xiàn)HIF��1a的活性被抑制，結(jié)果腫瘤血管生成中斷，腫瘤生長受抑制。

　　4 結(jié)語

　　HIF��1在多種惡性腫瘤細(xì)胞中表達(dá)均高于正常組織細(xì)胞，且在腫瘤細(xì)胞的增殖腫瘤的生長浸潤、轉(zhuǎn)移等過程起著重要作用;而且針對于HIF��1的研究也越來越多，一些研究者認(rèn)為針對設(shè)計的新抗癌藥物可能對肝癌以及其他腫瘤的治療帶來新的希望，因此，對HIF��1的深入認(rèn)識以及了解其與肝癌的關(guān)系將更有利于肝癌的治療，提高肝癌患者的生存率。

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