葉 林，湯志剛

(武漢大學(xué)人民醫(yī)院普外科，武漢 430060)

胰腺癌是常見的消化系統(tǒng)惡性腫瘤，早期臨床癥狀不明顯，無特異性檢測方法，診斷極其困難，且病情進展迅速，大多數(shù)患者就診時已發(fā)展為中晚期局部進展性胰腺癌，約40%的患者就診時已失去手術(shù)機會，且化療、放療效果欠佳，故胰腺癌患者預(yù)后不良。在西方發(fā)達國家，胰腺癌的發(fā)病率位于消化系統(tǒng)腫瘤的第10位，是第4位的腫瘤相關(guān)致死因素，確診后5年生存率<5%[1]。目前，中國胰腺癌的發(fā)病率已由20世紀(jì)的第20位上升到第7位，病死率升至惡性腫瘤的第6位[2]。與其他腫瘤不同，胰腺癌的發(fā)病率及病死率呈明顯上升趨勢，因此胰腺癌一直是國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點，尋找新的診斷和治療方法迫在眉睫。隨著分子生物學(xué)的迅速發(fā)展，基因檢測技術(shù)逐步應(yīng)用于臨床，胰腺癌發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移和治療的分子和基因水平研究取得初步成就，進一步揭示了胰腺癌的發(fā)病機制。大量研究表明，缺氧誘導(dǎo)因子(hypoxia inducible factor，HIF)在胰腺癌的發(fā)生發(fā)展、浸潤轉(zhuǎn)移、藥物抵抗及預(yù)后等方面發(fā)揮重要作用[3-5]?，F(xiàn)就HIF在胰腺癌中的研究進展予以綜述，以提高對胰腺癌的認(rèn)識和診療水平。

1 HIF概述

HIF是一種異二聚體轉(zhuǎn)錄因子，屬于PAS(Per/Amt/Sim)結(jié)構(gòu)域家族，由HIF-α和HIF-β兩種基本的螺旋-環(huán)-螺旋蛋白組成[6]。HIF二聚體可以與缺氧反應(yīng)原件中的核心DNA序列(G/ACGTG)特異性結(jié)合，許多功能基因都含有缺氧反應(yīng)原件，這些靶基因參與缺氧引起的系統(tǒng)性反應(yīng)(如血管生成和紅細(xì)胞生成)以及細(xì)胞反應(yīng)(如葡萄糖/能量代謝的改變)，可見，HIF可調(diào)控靶基因的表達并影響其功能[7-11]。HIF的功能活性主要受α亞基轉(zhuǎn)錄后修飾及穩(wěn)定性的調(diào)控。常氧條件下，HIF-α亞基與多聚羥化酶結(jié)合而被水解，暴露脯氨酸殘基，而被泛素蛋白酶體降解；細(xì)胞缺氧時，α亞基的降解活動顯著減弱，在細(xì)胞中大量積聚，細(xì)胞中的HIF-α水平明顯增高；HIF-β亞基作為組成型核蛋白，在轉(zhuǎn)錄中具有進一步的作用。

HIF-α存在3種功能形式，每種都由不同的基因編碼。HIF-1α和HIF-2α具有相似的結(jié)構(gòu)域和類似的功能，但Keith等[12]的研究發(fā)現(xiàn)，HIF-1α和HIF-2α雖具有促進疾病發(fā)生的功能，但發(fā)揮功能的疾病階段不同，HIF-1α在腫瘤早期階段及炎癥急性期發(fā)揮重要作用；而HIF-2α更側(cè)重于腫瘤晚期階段及炎癥慢性期，甚至在特定的情況下它們的功能截然相反。目前，已知HIF-1α的作用方式主要有：①HIF-1α直接與靶基因5′端的順式作用元件結(jié)合；②HIF-1α通過蛋白之間的相互作用，與已結(jié)合在靶基因的順式作用元件的蛋白相結(jié)合，間接調(diào)節(jié)靶基因的表達；③HIF-1α可誘導(dǎo)其他調(diào)控靶基因轉(zhuǎn)錄因子的表達。目前對HIF-2α的研究處于探索階段，其調(diào)節(jié)方式尚未完全清楚。對HIF-3α的認(rèn)識更少，部分學(xué)者認(rèn)為HIF-3α可能在抑制HIF-1α和HIF-2α的功能中發(fā)揮作用[13]。

2 HIF與胰腺癌的關(guān)系

氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)作為細(xì)胞生長的必要條件，決定其形態(tài)和功能。伴隨實體腫瘤的快速增長，氧氣及營養(yǎng)物質(zhì)的需求不斷增加，導(dǎo)致腫瘤出現(xiàn)缺血缺氧的微環(huán)境，而缺氧又引起HIF在腫瘤組織中大量積累，因此，在實體腫瘤中，HIF水平普遍增高，胰腺癌作為乏氧性腫瘤也不例外。HIF水平的升高與胰腺癌的發(fā)生進展、浸潤轉(zhuǎn)移、預(yù)后及藥物抵抗密切相關(guān)。

2.1HIF促進胰腺癌的發(fā)生發(fā)展及浸潤轉(zhuǎn)移 胰腺癌組織中HIF-1α水平明顯增高上調(diào)了某些參與缺氧反應(yīng)的蛋白質(zhì)水平，如血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)、葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白1、細(xì)胞生存蛋白；同時，還參與腫瘤的炎癥反應(yīng)，但確切的分子機制尚未明確。Li等[3]通過分析HIF-1α、化學(xué)趨化因子和巨噬細(xì)胞表面抗原68之間的關(guān)系，從炎癥反應(yīng)水平說明了HIF-1α與胰腺癌發(fā)生的關(guān)系，揭示了HIF-1α具有促進化學(xué)趨化因子分泌的功能，在腫瘤部位召集大量的單核/巨噬細(xì)胞，加速胰腺星狀細(xì)胞的活化，導(dǎo)致胰腺導(dǎo)管腺癌原位發(fā)生炎癥及纖維化。進一步基因?qū)用娴难芯堪l(fā)現(xiàn)，HIF-1α通過激活趨化因子受體1基因的表達，促進胰腺癌細(xì)胞的趨化遷移，在胰腺導(dǎo)管腺癌的侵襲進展中發(fā)揮作用，而HIF-2α未表現(xiàn)以上作用[4]。由此可見，HIF-1α與HIF-2α致病機制不同，需單獨進行研究。蛋白水平對HIF-1α與胰腺癌發(fā)生關(guān)系的研究表明，HIF-1α與VEGF、葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白1的水平呈正相關(guān)，與生存蛋白的水平無關(guān)，HIF-1α可通過調(diào)節(jié)胰腺癌組織中VEGF和葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白1的含量來促進癌癥的發(fā)生[5]。同時，Toll樣受體4作為HIF-1α上游的蛋白受體，在胰腺癌中高表達，并與HIF-1α協(xié)同促進胰腺癌的進展，在蛋白質(zhì)相互作用中闡釋HIF-1α促進胰腺導(dǎo)管腺癌發(fā)生的機制[14]。

細(xì)胞層面的研究表明，HIF-1α可與干細(xì)胞因子基因啟動子區(qū)域的缺氧反應(yīng)元件結(jié)合，激活干細(xì)胞因子的轉(zhuǎn)錄活性，促進胰腺癌的進展[15]。胰島素是胰腺內(nèi)分泌功能的重要產(chǎn)物，有研究表明，胰島素可與HIF-1α協(xié)同提高胰腺癌細(xì)胞的能動性，在胰腺癌細(xì)胞的浸潤轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用[16]。此研究結(jié)論應(yīng)引起高度重視，胰腺癌手術(shù)患者術(shù)后胰島素分泌不足，血糖升高是常見術(shù)后并發(fā)癥，根據(jù)以上研究結(jié)論，補充胰島素治療可增加癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移，術(shù)后胰島素治療會加速患者病情進展，因此，迫切需要進行胰島素對癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移影響的進一步臨床研究。

近年來，隨著對HIF-2α研究的不斷深入，HIF-2α與胰腺癌的關(guān)系逐漸被人們認(rèn)識，胰腺癌HIF-2α明顯升高也得到普遍認(rèn)可。Li等[17]對比胰腺癌組織和正常組織的研究發(fā)現(xiàn)，胰腺癌組織中HIF-2α水平明顯增高，可能通過激活磷脂酰肌醇-3-激酶/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白通路，促使非經(jīng)典途徑的谷胺酰胺代謝而發(fā)揮作用。另有研究認(rèn)為，HIF-2α通過促使上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致細(xì)胞失去極性，恢復(fù)干細(xì)胞特性，從而增強腫瘤細(xì)胞侵襲能力；并認(rèn)為HIF-2α具有促進血管生成，提高有氧酵解的功能，可能與VEGF及葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白1的功能相關(guān)，但具體機制有待進一步研究[18]。Zhang等[19]進一步體內(nèi)實驗證實，HIF-2具有致癌基因作用，其表達與鈣黏素、波形蛋白和細(xì)胞表面抗原31相關(guān)，而未發(fā)現(xiàn)HIF-1α的此作用，在基因水平也明確了HIF-2α具有促進腫瘤發(fā)生的作用。以上研究表明，HIF-1α和HIF-2α在胰腺癌細(xì)胞系和胰腺癌組織中都高表達，已被學(xué)者廣泛接受，但其作用機制尚未達成統(tǒng)一認(rèn)識。綜上所述，HIF與胰腺癌的關(guān)系不僅表現(xiàn)在基因水平，還與蛋白質(zhì)間的相互作用有關(guān)，HIF及其作用途徑有望為胰腺癌的診斷和治療帶來希望。

2.2HIF與胰腺癌預(yù)后 臨床上，胰腺癌HIF表達水平明顯升高主要用于評估患者預(yù)后。大量研究表明，HIF-1α可以作為判斷胰腺癌生存率的重要指標(biāo)[5,14,20]。有研究通過免疫組織化學(xué)技術(shù)檢測58例胰腺癌患者和20名正常人體的組織樣本發(fā)現(xiàn)，HIF-1α、VEGF及葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白1水平明顯升高；同時,處于局部進展期或發(fā)生淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的患者與未發(fā)生者相比，HIF-1α、VEGF及葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白1水平也明顯增高；Cox回歸分析提示，HIF-1α是評估胰腺癌患者預(yù)后生存期的獨立標(biāo)志物，進一步對比診斷后短期生存(<6個月)和長期生存(6～60個月)患者組織中HIF-1α水平發(fā)現(xiàn)，其評價預(yù)后的特異度為87.1%，靈敏度為55.6%，反映了HIF-1α對患者診斷后生存時間評估的重大意義[20]。Zhang等[14]通過擴大樣本例數(shù)比較HIF-1α表達與胰腺癌患者臨床病理特征之間的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，雖然HIF-1α表達水平與胰腺癌患者的年齡、性別、腫瘤部位及分化程度無關(guān)，但與腫瘤的大小、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、靜脈侵襲及臨床分期密切相關(guān)。上述研究認(rèn)為，HIF-1α的表達與患者臨床病理特征有關(guān)，影響患者的生存期，并用定量數(shù)據(jù)加以解釋，充分強調(diào)了HIF-1α在胰腺癌預(yù)后評估中的意義。

除HIF-1α外，HIF-2α也能作為評估胰腺癌患者診斷后生存期的標(biāo)志物。有研究發(fā)現(xiàn)，HIF-2α水平與腫瘤分化、臨床分期及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，而與患者性別、年齡、腫瘤位置及大小無關(guān)，與HIF-1α對患者預(yù)后的影響高度一致，僅在腫瘤分化和大小方面存在差異[18]。隨后，進一步的研究發(fā)現(xiàn)，HIF-2α調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮鈣黏素與TWIST-1基因啟動子的結(jié)合，導(dǎo)致形成胰腺癌組織血管生成擬態(tài)，促進癌癥發(fā)生；多因素分析結(jié)果顯示，HIF-2α水平是胰腺癌患者預(yù)后的獨立影響因素[21]。定性分析HIF-2α與影響預(yù)后的臨床病理特征之間的關(guān)系，形成初步的認(rèn)識后，再運用科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕y(tǒng)計學(xué)方法可提高其在胰腺癌患者生存期估計中的可信度。

2.3HIF與胰腺癌的藥物抗性 血管生成在腫瘤的快速生長過程中發(fā)揮重要作用，為腫瘤細(xì)胞提供必要的營養(yǎng)物質(zhì)和氧氣，同時也是化療藥物到達腫瘤部位發(fā)揮作用的重要途徑?；熕幬镌谝认侔?乏氧性實體腫瘤)的高效集聚尚有待進一步探究。研究表明，HIF-1α陰性的移植腫瘤則對放療及化療(順鉑、依托泊昔)的敏感性大大增強[22]。放療進一步激活腫瘤細(xì)胞中HIF-1α的活性，增加VEGF釋放，促進腫瘤血管生成，導(dǎo)致腫瘤對放療不敏感。Harashima等[23]發(fā)現(xiàn)，HIF-2α可通過調(diào)節(jié)生存素的表達控制胰腺癌細(xì)胞系對腫瘤壞死因子凋亡相關(guān)配體的敏感性，若用小干擾RNA抑制HIF-2α表達，生存素的水平也會降低，從而提高胰腺癌細(xì)胞對凋亡相關(guān)配體的敏感性，促進癌細(xì)胞凋亡，可見HIF-α對藥物、放療及具有殺滅癌細(xì)胞功能的物質(zhì)發(fā)揮功能起拮抗作用。

3 胰腺癌治療的新方向

HIF在胰腺癌發(fā)生發(fā)展、浸潤轉(zhuǎn)移、藥物抵抗及預(yù)后中發(fā)揮重要作用，但作用機制尚未明確，涉及蛋白質(zhì)間的相互作用及基因表達的調(diào)控，并不是單基因一條通路能完成的過程，而是多基因、多階段的連鎖反應(yīng)。通過抑制胰腺癌發(fā)病過程的重要分子HIF，達到控制癌癥發(fā)生、進展的目的。

Sibenaller等[24]研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞外超氧化物歧化酶可清除非線粒體中的過氧化物，抑制胰腺癌細(xì)胞生長，其機制可能是細(xì)胞外超氧化物歧化酶過表達破壞細(xì)胞內(nèi)的氧氣/過氧化物平衡，從而作用于信號傳導(dǎo)通路的氧化還原反應(yīng)，抑制癌細(xì)胞增殖。細(xì)胞外超氧化物歧化酶不僅抑制胰腺癌細(xì)胞中HIF-1α的表達，同時也會降低VEGF的水平，表明HIF-1α及VEGF都受到細(xì)胞外抗氧化酶——超氧化物歧化酶的調(diào)控，生物合成或從其他動植物中提取細(xì)胞外超氧化物歧化酶應(yīng)用于臨床，為胰腺癌患者的治療帶來了希望。非編碼核糖核苷酸(miR-142)在胰腺癌組織及胰腺癌細(xì)胞系中表達水平都增高，miR-142/HIF-1α信號軸參與調(diào)節(jié)癌細(xì)胞的增殖侵襲，并與胰腺癌的病理分期和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，miR-142是一種長度約20個核苷酸的單鏈RNA，針對其設(shè)計互補的核苷酸片段，達到抑制癌細(xì)胞增殖轉(zhuǎn)移的目的[25]。

另有研究顯示，脯氨酸羥化酶過表達可抑制HIF-1α及VEGF的表達水平，阻斷HIF-1α通路和血管生成，延緩胰腺導(dǎo)管腺癌患者的病程[26]；負(fù)顯性的HIF-1α通過抑制葡萄糖代謝阻斷胰腺癌的形成過程[27]；長鏈非編碼RNA(ENST00000480739)[28]、大黃素和大黃酸[29]、胺氮雙環(huán)酮[30]等通過抑制HIF-1α的水平及其信號通路達到延緩胰腺導(dǎo)管腺癌病理過程的目的。無論是蛋白質(zhì)間的相互作用，還是基因表達水平抑制HIF的表達，或中藥的開發(fā)使用都是基于胰腺癌發(fā)病機制基礎(chǔ)上更深一步的探究，并有望實現(xiàn)突破。

吉西他濱作為常用的化療藥物，廣泛應(yīng)用于胰腺癌患者。有研究發(fā)現(xiàn)，與單獨吉西他濱治療胰腺癌動物相比，HIF-1α的靶向藥物聯(lián)合吉西他濱能顯著延長原位癌動物的生存期；同時，在細(xì)胞系水平，HIF-1α抑制劑PX-478聯(lián)合吉西他濱能顯著提高其抗腫瘤細(xì)胞增殖的作用[31-32]。胰腺癌中HIF-2α的相關(guān)研究較少，僅發(fā)現(xiàn)生存素抑制劑YM155能促進胰腺癌的凋亡，并抑制胰腺癌的進展[23]。

4 小 結(jié)

胰腺癌是一種常見的惡性程度極高的消化系統(tǒng)腫瘤，號稱“癌中之王”。胰腺癌的發(fā)病率和死亡率逐年上升，早期主要的生物學(xué)特征是神經(jīng)浸潤，癌性疼痛伴隨病程始終，嚴(yán)重影響患者的生存質(zhì)量，但發(fā)病機制尚未明確，HIF-1α和HIF-2α在胰腺癌的發(fā)生發(fā)展、浸潤轉(zhuǎn)移、藥物抵抗中均發(fā)揮重要作用，并可作為評估患者預(yù)后的重要指標(biāo)。近年來，靶向治療為癌癥的治療帶來了希望，HIF作為一種新型小分子物質(zhì)，針對其作用途徑尋找有效抑制物成為胰腺癌治療的新方向。