景學(xué)芬 王翠峰 文榮

【摘要】 原發(fā)性肝癌發(fā)病率在全世界常見惡性腫瘤中位居第5位，死亡率位居第3位，其中90%以上的原發(fā)性肝癌屬肝細(xì)胞肝癌。AMPK信號通路是一種高度保守的絲氨酸/蘇氨酸蛋白通路，是廣泛存在于哺乳動物體內(nèi)的一種能量調(diào)節(jié)器，通過促進(jìn)分解代謝、抑制合成代謝來調(diào)控腫瘤細(xì)胞的生長代謝。有研究證實(shí)當(dāng)AMPK在肝臟中頻繁發(fā)生異常表達(dá)及激活突變，其通過多種機(jī)制促進(jìn)肝癌的發(fā)生發(fā)展，而且與肝癌的治療及預(yù)后密切相關(guān)。因此，AMPK信號通路可作為一個(gè)新的靶標(biāo)，為肝癌的診斷和治療提供新的策略與思路。

【關(guān)鍵詞】 AMPK； 肝癌； 信號通路

【Abstract】 The incidence of primary liver cancer is the fifth most common malignancy over the world with the third highest mortality rate.More than 90% of primary liver cancer is hepatocellular carcinoma.AMPK signal pathway is a highly conserved serine/threonine protein pathway.It is an energy regulator that widely exists in mammals and regulates the growth and metabolism of tumor cells by promoting catabolism and inhibiting anabolism.Studies have shown that when AMPK is frequently expressed abnormally in the liver and activation of mutations，which through a variety of mechanisms to promote the occurrence and development of hepatocellular carcinoma，but also with the treatment and prognosis of hepatocellular carcinoma are closely related.Thus，AMPK signaling may become a potential target for treatment，providing new directions and strategies for HCC.

【Key words】 AMPK； Hepatocellular carcinoma； Signaling pathway

First-authors address： The First Affiliated Hospital of Baotou Medical College，Inner Mongolia University of Science and Technology，Baotou 014010，China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2018.20.037

惡性腫瘤是全球的公共健康問題，而原發(fā)性肝癌發(fā)病率在全球常見惡性腫瘤中位居第5位，死亡率排第3位[1]。從組織學(xué)劃分上，原發(fā)性肝癌可分為三種類型，分別為肝細(xì)胞肝癌（hepatocellular carcinoma，HCC）、膽管細(xì)胞肝癌和混合型肝癌，而其中肝細(xì)胞肝癌占了90%以上。流行病學(xué)調(diào)查顯示，HCC在不同的地區(qū)發(fā)病率有所不同，其中高發(fā)病率集中在東南亞和撒哈拉沙漠以南的非洲這些發(fā)展中國家，而發(fā)達(dá)國家的發(fā)病率相對較低，如北美、南美以及北歐這些國家。導(dǎo)致HCC的致病因素很多，其中病毒性肝炎引起HCC占絕大多數(shù)，此外脂肪肝、黃曲霉素、酗酒以及不潔水的長期飲用均是引起HCC的高危因素。由于HCC起病隱匿、發(fā)展速度快、惡性程度高且缺乏典型的臨床表現(xiàn)，導(dǎo)致多數(shù)患者在確診時(shí)已處于晚期，出現(xiàn)腫瘤的遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移。肝癌一旦發(fā)生其他臟器的轉(zhuǎn)移則明顯影響預(yù)后，術(shù)后生存率也隨之降低，這是引起肝癌死亡的重要因素。因此，對肝癌發(fā)生、發(fā)展的早認(rèn)識及有效治療成為新的挑戰(zhàn)。

AMPK廣泛存在于動植物體內(nèi)，是一種高度保守的絲氨酸/蘇氨酸結(jié)合蛋白，其作為一種能量平衡器，在能量代謝調(diào)節(jié)方面起到關(guān)鍵性作用，而且對腫瘤細(xì)胞的生長、增殖、自噬、新生血管形成、侵襲轉(zhuǎn)移、應(yīng)激反應(yīng)和極性調(diào)控方面均具有重要意義。有研究顯示，AMPK的磷酸化和肝癌組織大小呈明顯負(fù)相關(guān)[2]。本文通過綜述AMPK信號通路在肝癌發(fā)生、發(fā)展過程中的作用機(jī)制，探討AMPK信號通路作為肝癌診斷、治療靶標(biāo)的前景。

1 AMPK的結(jié)構(gòu)及信號通路的調(diào)節(jié)

AMPK是廣泛存在于動植物體內(nèi)的重要蛋白激酶，它是由α、β和γ3個(gè)亞基組成的異源三聚體復(fù)合物[3]。這3個(gè)亞基共由7個(gè)基因編碼（α1，α2，β1，β2，γ1，γ2，γ3），不同的亞單位可以自由排列組合形成不同的AMPK三聚體，人體肝臟中AMPK復(fù)合體主要為α1β2γ1型。α亞基為催化亞基，β和γ亞基為調(diào)節(jié)亞基。α亞基由N末端Thr172催化結(jié)構(gòu)域、C末端β和γ亞基結(jié)合域以及兩個(gè)區(qū)域中間的自抑制結(jié)構(gòu)域（AID）組成，其中Thr172位點(diǎn)磷酸化是AMPK激活的標(biāo)志。β亞基中N末端多個(gè)區(qū)域可以被豆蔻?；土姿峄挥贑末端和N末端之間的糖原結(jié)合域（CBM/GBM）可以結(jié)合糖原，抑制AMPK的活性，C末端的結(jié)構(gòu)域主要起到鏈接α亞基和γ亞基的作用，β亞基對AMPK組裝和定位十分重要。γ亞基有

4個(gè)重復(fù)串聯(lián)的CBS序列構(gòu)成的核苷酸結(jié)合位點(diǎn)，其中1和3位點(diǎn)主要結(jié)合ATP，當(dāng)細(xì)胞處于能量下限時(shí)，ATP則會被AMP所替代，通過變構(gòu)效應(yīng)激活A(yù)MPK[4]。

AMPK是能量穩(wěn)態(tài)的中樞調(diào)節(jié)因子，它協(xié)調(diào)代謝途徑，從而平衡營養(yǎng)供應(yīng)與能量需求。其上游靶點(diǎn)主要分子為肝激酶1（LKB1），是位于

19號染色體短臂上的腫瘤抑制基因，廣泛分布于人體多種組織中。Rowa等通過采用原位雜交技術(shù)對LKB1mRNA檢測的過程中發(fā)現(xiàn)，其表達(dá)很普遍，幾乎存在于所有的組織中，只是表達(dá)的強(qiáng)度有所不同。研究證實(shí)增殖越活躍的腫瘤組織，其表達(dá)可能越強(qiáng)。也有研究顯示，當(dāng)LKB1在細(xì)胞中出現(xiàn)高表達(dá)時(shí)，在細(xì)胞核中的表達(dá)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于細(xì)胞質(zhì)，抑制腫瘤細(xì)胞生長的關(guān)鍵是位于細(xì)胞質(zhì)中的LKB1。AMPK是LKB1的唯一底物，其通過使AMPKα亞基Thr172磷酸化而激活A(yù)MPK，進(jìn)而在控制和調(diào)節(jié)細(xì)胞能量代謝、細(xì)胞增殖、細(xì)胞凋亡和細(xì)胞極性中發(fā)揮作用。有研究表明，AICAR可誘導(dǎo)含有野生型LKB1的肺癌細(xì)胞凋亡，而當(dāng)將LKB1敲除或者使其突變失活后，AICAR的腫瘤誘導(dǎo)作用明顯抑制，這可能與突變的LKB1喪失了激酶活性，從而失去了對細(xì)胞生長增殖的控制有關(guān)。這也進(jìn)一步證實(shí)了LKB1對腫瘤負(fù)性調(diào)控的觀點(diǎn)。

AMPK的下游靶點(diǎn)雷帕霉素靶蛋白（mTOR）是真核生物中高度保守的STK，其活性能夠被雷帕霉素抑制。mTOR主要通過調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)翻譯來控制細(xì)胞生長?；罨腁MPK可抑制mTOR的活性，抑制蛋白質(zhì)的合成翻譯，進(jìn)而起到負(fù)性調(diào)控腫瘤生長的作用。

2 AMPK信號通路在肝癌中的研究

AMPK作為一種能量平衡器，在調(diào)節(jié)細(xì)胞能量代謝、氧化應(yīng)激及自嗜方面發(fā)揮著重要作用，由于肝臟調(diào)節(jié)脂肪酸氧化和脂質(zhì)代謝的重要作用，AMPK與正常肝功能之間的聯(lián)系非常明顯，包括HCC在內(nèi)的肝臟疾病往往與代謝紊亂有關(guān)，LKB1和AMPK表達(dá)的喪失與不良預(yù)后相關(guān)。在肝切除術(shù)前采集的患者樣本中，低LKB1表達(dá)與腫瘤的嚴(yán)重程度和顯著更短的無病生存相關(guān)[5]。類似地，患者腫瘤中AMPK活性降低與侵襲性臨床表型和不良預(yù)后相關(guān)[6]。由此看來LKB1-AMPK途徑直接影響HCC細(xì)胞的增殖[2]。在肝癌治療方面的研究中，發(fā)現(xiàn)很多治療藥物藥效的發(fā)揮依賴于AMPK信號通路，這將會使AMPK有望成為新的分子靶標(biāo)，改善肝癌的預(yù)后，提高生存率。

2.1 AMPK信號通路與肝癌發(fā)生的分子機(jī)制 肝臟是與消化、解毒、合成和儲存相關(guān)的最重要的器官之一，具有較高的能量代謝率，在糖代謝中發(fā)揮著重要作用，這正好為腫瘤的特殊能量代謝方式-有氧糖酵解（Warburg）提供了有利條件。AMPK維持肝癌細(xì)胞的能量代謝主要是通過促進(jìn)葡萄糖的攝取利用以及抑制糖原的合成分解而完成的。葡萄糖在糖酵解過程中的關(guān)鍵酶為2，6-2磷酸果糖激酶（PFK-2），其合成需要6-磷酸果糖激酶2（iPFK-2）的參與，AMPK可以激活iPFK-2，使PFK-2的合成增加，從而促進(jìn)糖酵解的進(jìn)程，進(jìn)而影響HCC的糖類代謝途徑。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，AMPK能抑制糖原合成，主要是抑制糖原合酶（GS）ser位點(diǎn)。研究顯示將腫瘤細(xì)胞中的AMPKα2敲除后，可以避免細(xì)胞GS活性的喪失[7]。同時(shí)，由于糖酵解的增加腫瘤細(xì)胞微環(huán)境中會產(chǎn)生大量的乳酸，酸性環(huán)境將為肝癌的轉(zhuǎn)移提供有利條件。

雷帕霉素靶蛋白（mTOR）是位于AMPK信號通路的下游分子，其主要通過調(diào)節(jié)細(xì)胞蛋白質(zhì)的合成代謝而影響腫瘤細(xì)胞的生長、增殖，參與調(diào)節(jié)細(xì)胞的免疫及凋亡過程。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)細(xì)胞處于應(yīng)激狀態(tài)時(shí)，細(xì)胞中的ATP分解增加合成減少，變構(gòu)活化的AMPK通過抑制mTOR的活性可以降低細(xì)胞的能量消耗，進(jìn)而保證腫瘤細(xì)胞的能量供應(yīng)[8]。此外，蛋白質(zhì)的翻譯及延長與真核生物轉(zhuǎn)錄延伸因子2（eEF2）激酶的活性密切相關(guān)，AMPK可通過調(diào)節(jié)eEF2為腫瘤細(xì)胞提供能量儲備。mTOR在各種腫瘤的研究中已被證實(shí)是一種強(qiáng)的促癌分子，在生物生理病理功能調(diào)節(jié)中均具有重要作用，但對其研究只是停留在對下位靶基因編碼區(qū)RNA的研究，對非編碼區(qū)的RNA的調(diào)節(jié)表達(dá)的研究還不完善。最新研究表明在高表達(dá)m TOR或者GP73的肝癌細(xì)胞中，mTOR/miR-27a/GP73可影響肝癌細(xì)胞的侵襲與轉(zhuǎn)移，miR-27a對于此類肝癌可能具有良好的治療效果，但其機(jī)制仍有待進(jìn)一步的研究討論[9]。

2.2 AMPK與肝癌的發(fā)生、發(fā)展 乙型肝炎病毒（HBV）與丙型肝炎病毒（HCV）感染是引起我國肝癌發(fā)生的重要誘因，兩種肝炎病毒既可單獨(dú)作用也能協(xié)同效應(yīng)[10]。主要是以協(xié)同方式激活膽固醇調(diào)節(jié)元件敏感信號通路、過氧化物酶體增殖物激活受體（PPARs）和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，調(diào)控脂類的合成和代謝，增強(qiáng)細(xì)胞由脂肪變性向癌的轉(zhuǎn)變。在此過程中，AMPK信號通路可通過降低甘油三酯（TG）在肝臟內(nèi)的堆積以及負(fù)性調(diào)控AMPK的磷酸化而抑制脂類的合成代謝，進(jìn)而影響肝細(xì)胞脂肪變性及向肝癌的發(fā)展[11]。隨著人們生活質(zhì)量的提高，在我國因不良飲食習(xí)慣所致的非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）成為僅次于病毒性肝炎的第二大肝病[12]。研究發(fā)現(xiàn)脂肪性肝炎可直接進(jìn)展為肝癌，而不依賴常規(guī)的肝炎-肝硬化-肝癌的發(fā)病模式[13]。有研究證實(shí)AMPK可降低脂肪酸合成或增加脂肪酸氧化，延緩NASH向肝癌的發(fā)展，其主要通過下調(diào)mTORC1、上調(diào)PPARα的表達(dá)以及抑制LXR的轉(zhuǎn)錄等途徑，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)多靶點(diǎn)調(diào)控NASH的病變程度[11]。最新研究表明，AMPK可能與脂肪肝及其相關(guān)性疾病所致的肝癌前病變相關(guān)，這為進(jìn)一步探討脂肪肝性肝癌前病變發(fā)生發(fā)展的分子機(jī)制提供了新的思路[14]。在Cheng等[2]研究中，通過使用30個(gè)臨床組織樣本研究了HCC中AMPK活性的臨床病理學(xué)，包括細(xì)胞增殖、差異分級、腫瘤大小和微血管密度，發(fā)現(xiàn)HCC中的AMPK活性低于癌旁肝組織，AMPK活性與HCC細(xì)胞生長，腫瘤差異等級和腫瘤大小呈負(fù)相關(guān)，說明AMPK活性可能對HCC具有抑制作用。

惡性腫瘤細(xì)胞的發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移以及凋亡均與機(jī)體的原癌基因的激活、抑癌基因的滅活以及能量代謝的異常密切相關(guān)。當(dāng)細(xì)胞處于應(yīng)急狀態(tài)或能量代謝異常時(shí)，隨著細(xì)胞微環(huán)境中酸性代謝物的增多，腫瘤細(xì)胞急易發(fā)生脫落及遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移。而 AMPK 則可以通過調(diào)節(jié)抑癌基因的活性及糾正能量代謝紊亂來降低腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移。P53基因參與腫瘤細(xì)胞血管形成、細(xì)胞周期調(diào)控以及癌細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移，也有研究證實(shí)其與腫瘤的耐藥性也有一定關(guān)系。當(dāng)細(xì)胞能量代謝失衡時(shí)，AMPK可通過磷酸化P53絲氨酸殘基而使其激活，活化的P53可通過負(fù)性調(diào)控mTOR通路中斷腫瘤的增殖，降低腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移。Akt蛋白與腫瘤的轉(zhuǎn)移相關(guān)，而AMPK可以通過對Akt的調(diào)節(jié)來影響腫瘤的轉(zhuǎn)移，但其中的信號傳導(dǎo)關(guān)系非常復(fù)雜[15]。在長期服用化療藥物的肝癌患者中，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡的死亡受體CD95在耐藥的腫瘤細(xì)胞中可以被激活，通過誘導(dǎo)NF-kB的活化增加腫瘤的侵襲性，而AMPK家族中的SNARK可以通過調(diào)節(jié)CD95-NF-kB通路來影響的侵襲轉(zhuǎn)移[16]。同時(shí)AMPK也可通過影響金屬基質(zhì)蛋白酶（MMP）家族中的MMP-2和MMP-9蛋白來降低腫瘤細(xì)胞的侵襲性[17]。

2.3 AMPK與肝癌的靶向治療 隨著診斷技術(shù)的發(fā)展以及治療手段的多樣化，HCC治療由原來的外科治療變?yōu)榱思中g(shù)、放化療、移植、免疫靶向治療為一體的復(fù)合治療模式，其中靶向治療由于其特異性強(qiáng)、毒副作用弱等優(yōu)點(diǎn)成了近些學(xué)者研究的熱點(diǎn)。鑒于HCC病理特點(diǎn)，它的治療和預(yù)后主要取決于臨床分期，晚期肝癌的治療非常困難，極具挑戰(zhàn)性，實(shí)現(xiàn)腫瘤的早期診斷及治療顯得尤為重要。研究證實(shí)，AMPK信號通路不僅可影響腫瘤細(xì)胞的增殖、侵襲轉(zhuǎn)移，而且還具有抗腫瘤和逆轉(zhuǎn)腫瘤多重耐藥的作用。其中PI3K/AKT/mTOR信號通路的表達(dá)異常與HCC的肝內(nèi)轉(zhuǎn)移、血管浸潤和惡性程度密切相關(guān)。目前依賴PI3K/AKT/mTOR信號通路的肝癌靶向治療藥物，如Everolimus、CC-223等正在進(jìn)行治療肝細(xì)胞癌的臨床試驗(yàn)中。CTAB（一種納米材料合成中的打孔劑）通過依賴AMPK信號通道也可起到抗肝癌的作用。有研究表明黃連素及其他影響細(xì)胞內(nèi)能量代謝相關(guān)藥物均可通過以AMPK為靶點(diǎn)來起到抗腫瘤的作用[18]。目前，索拉非尼是臨床上唯一批準(zhǔn)用于肝癌治療的分子靶向藥物，在使用的過程中仍存在一些問題，如可能造成嚴(yán)重的不良反應(yīng)及沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，因此特異的靶向藥物及個(gè)體化的用藥方案是后續(xù)藥物研發(fā)者們應(yīng)該關(guān)注的地方。

3 展望

綜上所述，在腫瘤整個(gè)代謝過程中，AMPK扮演著重要的角色，它通過復(fù)雜而又精細(xì)的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，對腫瘤的發(fā)展及轉(zhuǎn)歸施以影響。但關(guān)于此信號通路在轉(zhuǎn)移性肝癌引起的惡性腹腔積液中的表達(dá)情況，以及在惡性腫瘤的不同組織分型中的表達(dá)的異同及其分子機(jī)制等，目前鮮見報(bào)道，筆者有關(guān)此方面的研究正在進(jìn)行中。雖然AMPK信號通路在肝癌中許多調(diào)節(jié)機(jī)制仍不清楚，但隨著醫(yī)學(xué)診療技術(shù)的發(fā)展、診療手段的提高、對疾病研究的深入以及藥物研發(fā)的不斷投入，相信AMPK信號通路可以為肝癌的靶向治療藥物的開發(fā)提供新的方向和機(jī)遇，為肝癌的治療和預(yù)后提供新的策略與思路，最終使患者受益。

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（收稿日期：2018-03-01） （本文編輯：程旭然）