胆固醇在肝癌中的作用机制研究进展

张娇弟 综述，刘欣跃,2△ 审校

兰州大学第二医院：1.药物基因组学实验室；2.检验医学中心，甘肃兰州 730000

胆固醇是维持细胞结构所必需的基本分子，对各种正常的生物功能至关重要，其代谢异常除增加肥胖、心血管疾病等发生风险外，也与肝细胞癌(HCC)的发生、发展密切相关[1-2]。HCC是最常见的原发性肝癌类型，与慢性肝病尤其是病毒性肝炎和代谢性脂肪性肝炎密切相关，是全球第六大常见的癌症，也是全球癌症死亡的第四大原因[3]。尽管近年来肝癌的治疗已有所突破,但预后仍较差，治疗效果不理想[4]。因此，寻找新的生物标志物或进一步开发新的预测模型对肝癌的预防、治疗及干预具有重要的临床意义。最近的研究显示胆固醇在HCC的发生、发展、耐药性及预后判断等方面发挥着重要的作用[5-7]。因此深入研究胆固醇在肝癌中的作用，并阐明其关键的分子机制，进而对患者采取有效干预措施，将有可能进一步提高肝癌的诊治水平及改善患者整体生存预后。本文对近年来胆固醇在肝癌中的作用机制与潜在的药物靶点做一综述。

1 胆固醇在肝癌中的作用

1.1膳食中胆固醇在肝癌中的作用 肝脏是维持体内胆固醇稳态的主要器官，通过血液循环合成、储存、摄取和分泌胆固醇。研究表明高胆固醇摄入与肝癌发生、发展之间存在联系，高膳食胆固醇可促进非酒精性脂肪性肝炎(NASH)，并使小鼠易于罹患NASH相关的肝癌[8],然而，过量胆固醇摄入引起的肝毒性和肝癌发生的确切机制仍不清楚。有研究发现给予转基因丙型肝炎病毒核心基因(HCVcpTg)小鼠高胆固醇饮食可诱导肝细胞增殖增强，肝内氧化和内质网应激增强，并且长期食用富含胆固醇的饮食可激活核转录因子(NF-κB)和p62/Sqstm1-NRF2轴，增强肝纤维化，从而加速肝癌的发生[9]。因此，丙型肝炎病毒感染患者应避免高胆固醇饮食，以防止脂肪性肝炎、肝纤维化和肝癌的发展。此外，ZHANG等[10]研究发现，高胆固醇膳食可通过诱导小鼠肠道菌群和代谢物的改变，促进非酒精性脂肪性HCC(NAFLD-HCC)的形成，长期高胆固醇膳食引起肠道细菌代谢产物改变，导致小鼠肝脂肪变性、脂肪性肝炎、肝纤维化，最终导致NAFLD-HCC。LIANG等[11]也发现在二乙基亚硝胺处理的小鼠中，胆固醇膳食诱导的NASH-HCC细胞比非胆固醇膳食诱导的脂肪变性-HCC细胞更大、数量更多，与脂肪变性-HCC细胞相比，NASH-HCC细胞表现出更多的异常基因表达信号通路和更多的非同义体细胞突变，在高胆固醇膳食小鼠相关的NASH-HCC细胞中发现了一些新的异常基因表达、突变和核心致癌途径，其中包括代谢相关基因和复发突变基因。这些发现进一步深入了解了膳食中胆固醇与NASH和NASH-HCC之间的联系，并提供了潜在的治疗靶点。

1.2血清胆固醇在肝癌中的作用

1.2.1血清胆固醇促进肝癌发生 虽然多项研究表明高胆固醇饮食与肝癌发生呈正相关[9-11]，但血清胆固醇与肝癌风险之间的关系存在争议。韩国一项大规模研究显示，随着血清胆固醇水平的升高，肝癌的发病率降低[12]。国内学者温艳等[13]也发现随着总胆固醇水平的升高，原发性肝癌的发病风险逐渐降低，但高血清胆固醇不太可能抑制原发性肝癌的发生和进展，因为原发性肝癌本身的后果也会导致高血清胆固醇。此外，有研究报道了HCC发生与高胆固醇血症呈正相关，可能原因为HCC影响脂质代谢和生物合成[14]。因此，需要对胆固醇在HCC发生过程中的关键分子或细胞调控因子进行更深入的研究。有研究发现脂肪酸合酶(FASN)异常激活和相关的新生脂肪生成在HCC发生过程中发挥重要作用，靶向FASN介导的从头脂肪生成能够在体内和体外抑制HCC细胞生长，然而FASN的缺失虽延迟了HCC细胞的体外生长，但并不能完全抑制HCC的发生，因此在没有从头脂肪生成的情况下，存在其他支持HCC细胞增殖和存活的机制[15]。CHE等[16]的研究发现FASN的缺失促进了固醇调节元件结合蛋白2 (Srebp2)的激活，从而触发了胆固醇的生成，通过Srebp2显性失活的形式(dnSrebp2)阻断胆固醇合成，可完全阻止FASN敲除小鼠中sgPten/c-met驱动的HCC发生，可能是因为FASN的缺失引发了体外和体内3-羟基-3-甲基戊酰辅酶A(HMG-CoA)还原酶(HMGCR) 的代偿性上调和胆固醇生物合成，同时抑制FASN和HMGCR可能会阻止这种代谢适应，导致肝癌患者肿瘤生长的速度快速下降。因此，同时靶向从头脂肪生成和胆固醇生物合成可能是治疗和预防肝癌的一种非常有效的策略，并且同样的分子机制也可能发生在其他类型的肿瘤中，但肝癌细胞内胆固醇生物合成增加的生物学后果是否直接等同于全身胆固醇水平的升高仍然未知[17]。

1.2.2血清胆固醇影响肝癌预后 血清胆固醇在肝癌进展及预后中的潜在作用仍存在争议。日本的一项研究发现体质量指数(BMI)高(≥25.0 kg/m2)和低胆固醇(<160 mg/dL)的个体肝癌相关的死亡风险明显增加，在将随访时间限制在>5年后，这些关联仍然存在，超重/肥胖、低血清胆固醇水平与肝癌相关病死率升高关系密切[18]。另外有研究发现，与术前血清胆固醇水平(>100 mg/dL)较高的患者相比，术前血清胆固醇水平较低的患者(<100 mg/dL)的肝癌复发率更高[19]，这可能是因为前者术前肝功能储备较差。然而，胆固醇与肝癌预后关系背后的机制尚未完全阐明。肝癌的发展主要是由肿瘤抑制基因的功能缺失突变驱动的。CHAN等[17]发现，p90核糖体S6激酶2(RSK2)失活突变与人肝癌的侵袭性有关，从功能上恢复RSK2在天然RSK2缺失的乙型肝炎病毒(HBV)阳性Hep3B细胞中的表达在体外抑制了癌细胞的增殖和迁移，在体内抑制了致瘤性，可能的机制是RSK2失活突变减弱了依赖sos1/2的负反馈环，导致MAPK信号的激活，MAPK信号的激活可增强胆固醇生物合成相关基因的表达。另外，该研究发现脂质代谢重编程也在肝癌的发展中起着关键作用，但其潜在机制尚不完全清楚。LIU等[20]的研究显示microRNA-612 (miR-612)通过PI3K/AKT2和Sp1/Nanog信号通路抑制HCC的上皮间质转化(EMT)、干细胞特性和肿瘤转移，miR-612水平低、线粒体三功能酶α亚基(HADHA)水平高的患者预后差，总生存期短，miR-612通过HADHA介导的脂质代谢编程抑制侵袭性肿瘤、EMT和HCC转移的形成。另外ACSL4是acyl-CoA合成酶(ACS)家族中的一员，已被鉴定为甲胎蛋白高表达HCC的新标志物，ACSL4可以通过积累在HCC细胞内的甘油三酯、胆固醇和脂滴来调节脂肪生成。在机制上，ACSL4通过c-Myc上调HCC细胞中的主要脂肪生成调节因子固醇调控元件结合蛋白1(Srebp1)及其下游的脂肪生成酶，而Srebp1在ACSL4介导的脂肪生成调控及肝癌细胞增殖和转移中至关重要，临床数据显示ACSL4与Srebp1在HCC患者中的表达呈正相关，联合其他生物标志物可对HCC预后进行较好的预测，总之，该研究揭示了ACSL4调节脂质代谢并促进HCC进展的新机制[21]。

2 靶向胆固醇对肝癌的治疗

2.1以胆固醇代谢为靶点治疗肝癌 晚期肝癌的标准治疗药物是多激酶抑制剂索拉非尼和瑞格拉非尼，但它们的疗效有限[22]。因此，急需寻找肝癌治疗的新的药物靶点。胆固醇生物合成异常是在HCC中经常观察到的一种代谢改变，基础研究和临床研究强调靶向胆固醇代谢结合已批准的化疗药物，以更好地治疗各种癌症。HMGCR是胆固醇生物合成中的限速酶，是他汀类降胆固醇药物的靶标，在大型流行病学研究中，他汀类药物的使用可降低HCC发生的风险，表明胆固醇生物合成途径具有潜在的肿瘤形成支持作用[23]。他汀类药物也被证明可以抑制培养的人HCC细胞增殖及小鼠c-Myc驱动的HCC发展[16]。也有研究发现在肝癌中，洛伐他汀联合二十碳五烯酸(EPA)可调节HMG-CoA和低密度脂蛋白受体(LDLR)的表达，从而抑制HepG2细胞的增殖[24]。在ZHAO等[25]的研究中，通过给小鼠高胆固醇饮食和用阿托伐他汀(一种广泛使用的甲羟戊酸途径抑制剂)降低胆固醇来测试胆固醇对二乙基亚硝胺诱导的HCC进展的影响，发现在注射二乙基亚硝胺的小鼠中，高胆固醇饮食诱导了更多、更大的肝脏肿瘤，并增加了肺转移的发生风险，采用阿托伐他汀降低胆固醇可以减少这些影响。然而，HMGCR抑制剂(他汀类药物)常用于心血管疾病的治疗，但关于其作为抗癌药物的作用仍有争议。 越来越多的证据显示降胆固醇药物对肝癌具有预防和治疗的作用[24-25]，因此，开发降胆固醇药物对于肝癌及代谢相关的慢性疾病的治疗是必要的。熊果酸(UA)是一种天然的五环萜类化合物，研究发现UA增加了HCC细胞的周期阻滞和凋亡，并降低了致癌生长信号因子的激活，且所有这些作用都在补充胆固醇后被明显逆转，这表明UA可通过降低胆固醇作用抑制HCC细胞生长[26]。总之，这些结果表明，UA是一种潜在的降胆固醇药物，可用于预防和治疗HCC患者和胆固醇相关的慢性疾病。此外，Genkwadaphnin (GD)是从芫花(百里香科)的花蕾中分离得到的一种瑞香烷二萜，脱氢胆固醇还原酶(DHCR24)是胆固醇生物合成途径的关键酶，参与脂筏的形成。研究发现干扰DHCR24可改变肝癌细胞的生长和迁移，GD可抑制DHCR24的表达和活性，以及DHCR24介导的胆固醇生物合成和脂筏形成，进一步抑制肝癌细胞的侵袭和迁移，因此，通过影响HCR24介导的胆固醇代谢可能是一种有效的肝癌治疗策略，GD可能是一种有前景的肝癌治疗药物[27]。

2.2胆固醇与肝癌治疗的耐药 对化疗或放疗有很强的耐药性是肝癌患者在常规治疗中面临的主要障碍之一。胆固醇代谢的改变与抗癌药物的耐药有关。WANG等[28]发现在肝癌细胞中，7-酮基胆固醇(7-KC)通过PI3K/mTOR信号通路上调p-糖蛋白(P-gp)的表达，从而降低阿霉素的疗效。SUK等[29]也发现NPC2(一种分泌性糖蛋白)下调和游离胆固醇积累通过增强肝癌细胞中MAPK/AKT信号通路作用而削弱索拉非尼的疗效。因此，NPC2介导的游离胆固醇分泌可能是肝癌细胞对索拉非尼耐药的标志。ATHAVALE等[30]在体外研究中发现，用低密度脂蛋白胆固醇(LDLC)预处理HCC细胞可降低索拉非尼在HCC细胞中的细胞毒性。因此，胆固醇在对各种治疗药物的耐药性产生方面具有重要作用，需开展更多的临床研究，以了解高胆固醇与肝癌治疗反应的相关性，以及胆固醇或其代谢直接或间接干扰多种药物疗效的作用方式。

3 胆固醇调节肝癌相关的免疫细胞功能

胆固醇是细胞膜的重要组成部分，对受体介导的信号传导至关重要，因此可能影响免疫细胞的功能。有报道称，高胆固醇血症诱导造血干细胞(HSC)表观遗传改变，进而干扰自然杀伤T细胞(NKT)和γδ T细胞的发育，此外，胆固醇还能影响树突状细胞(DCs)的抗原呈递[30]。最近的研究表明，胆固醇可以影响基于T细胞的癌症免疫治疗的疗效[31]，CD8+T细胞存在于富含胆固醇的肿瘤微环境中，积聚胆固醇增强了T细胞内质网应激，可导致T细胞衰竭，因此，免疫治疗的效果下降，然而，T细胞中胆固醇的减少恢复了这些细胞的抗肿瘤活性[31]。QIN等[32]的研究发现血清胆固醇水平与人肝癌自然杀伤(NK)细胞的数量和活性相关，胆固醇在NK细胞中积累并激活其对肝癌细胞的效应功能。此外，胆固醇对癌症相关免疫系统的影响是多方面的，并不局限于特定的细胞类型，如YANG等[33]发现高水平的胆固醇通过促进CD44转位到脂筏和阻断脂筏外的CD44-上皮型钙黏附素相互作用来抑制肝癌细胞的侵袭潜能，更重要的是下调CD44或促进其在脂筏内的滞留可能是治疗HCC的新策略。

4 小 结

综上所述，阻断胆固醇的合成和摄取对肿瘤的形成和生长具有抑制作用，但胆固醇在肝癌的发生、发展、预后及治疗中的作用仍有争议。虽然大多数研究表明，控制胆固醇水平可以防止肝癌的发生、发展，这促使一些研究者提倡在肝癌治疗中使用一些药物来降低胆固醇，但胆固醇是否是最合适的预测肝癌发生及预后的生物标志物尚不确定。因此，胆固醇在致癌信号通路及肿瘤微环境中的作用等问题有待更深入的研究，从而为肝癌的诊断、治疗及预后判断提供理论基础,为相关药物研发提供新的分子靶点及思路。