2型糖尿病与肝细胞癌的关系

游宇来1，邓明华2，龚建平2

1 重庆市江津区中心医院

2 重庆医科大学附属第二医院

世界范围内，原发性肝癌是最常见的恶性肿瘤之一和第二大癌症死亡原因，而肝细胞癌（HCC）是其中最常见的类型，占原发性肝癌的90%，具有很高的发病率和病死率。我国HCC的发病率为35/10万，高于世界平均水平。HCC可由HBV感染、HCV感染、酒精性肝病、非酒精性脂肪性肝炎等引发。同时糖尿病的发病率越来越高，尤其是2型糖尿病的发病率在世界范围内均明显升高。越来越多的研究表明2型糖尿病是HCC的独立危险因素或协同危险因素。本文主要对2型糖尿病影响HCC发生的机制及两者在基因及分子水平的关系进行讨论。

2型糖尿病影响HCC的发生

2型糖尿病增加HCC发病风险

2型糖尿病是一种常见的慢性代谢性疾病，不仅对机体多个系统造成损害，而且会增加结肠癌、乳腺癌、子宫内膜癌、胰腺癌和HCC等人类恶性肿瘤发病的风险。Nagaoki等研究显示2型糖尿病可导致HCC的发病率增加2.16倍，也有研究认为2型糖尿病是HCC的独立危险因素。2型糖尿病亦可以与HBV、HCV、酒精性肝病等产生协同作用，增加患者罹患HCC的风险。

2型糖尿病在HCC发生中的可能作用机制

主流观点认为2型糖尿病影响HCC发生、发展的潜在机制主要有：胰岛素抵抗、糖和脂肪代谢紊乱［包括过量活性氧和晚期糖基化终末产物（AGEs）］、炎性介质（包括IL-6和TNFα）的异常表达等。

胰岛素抵抗是导致2型糖尿病发病的重要原因之一，也是2型糖尿病中最常见的现象。胰岛素抵抗导致过多的胰岛素进入血液，而血胰岛素增多被认为是肝纤维化、肝癌的危险因素。在胰岛素抵抗和肝癌发生的关系中共享的最经典的信号通路为胰岛素/胰岛素样生长因子（IGF）1通路，胰岛素受体及IGF-1与其配体相互作用后可激活许多信号通路，通过磷酸化作用，上调胰岛素受体底物（IRS），IRS-1、IRS-2作为重要激酶，启动了下游一系列的信号通路，这些信号通路则促进了癌细胞增殖、抗凋亡、浸润及转移。HCC的癌旁组织IGF-1的表达与肝癌切除术后的生存率有关，提示邻近组织的IGF-1旁分泌能对癌细胞的浸润、转移产生影响，这可能是2型糖尿病导致HCC预后不佳的原因之一。

AGEs是蛋白质、核酸等大分子物质在非酶糖基化反应中自发与葡萄糖形成稳定的共价加成物，能导致组织及细胞受损。2型糖尿病患者长期高血糖状态下，可导致机体产生大量的AGEs。Agosti等研究显示HCC患者血清AGEs水平明显高于对照组，且可用于评估HCC患者的肿瘤进展；AGEs与其受体RAGE结合后，进一步导致细胞外信号调节激酶1/2的磷酸化，同时激活肌醇磷脂3-激酶/蛋白激酶B信号通路，以及JKA/STAT酪氨酸磷酸化作用，最终激活核因子-κB（NF-κB），从而促进肿瘤的发生。另一方面，RAGE也能激活TGFβ，TGFβ具有强烈的生长抑制及免疫抑制作用，能促进HCC的发生及转移。

2型糖尿病患者血清中IL-6、IL-8、TNFα等炎症因子的表达明显增多，有观点认为2型糖尿病即为一种慢性炎症疾病。肝前体细胞经过长期炎症刺激可以恶性转化成肝癌干细胞。巨噬细胞分泌的TNFα通过下调泛素样蛋白D和点激酶2，导致肝前体细胞的染色体不稳定，同时通过TNFR-1/Src/STAT3信号通路增强肝前体细胞的自我更新能力，二者协同作用促进肝前体细胞向肝癌干细胞恶性转化。在β2血影蛋白基因缺陷（β2SP+/-）小鼠模型中，IL-6介导的肝脏炎症反应能激活TAK1/NF-κB信号通路，最终导致正常干细胞向肿瘤干细胞转换。

2型糖尿病和HCC在基因及分子水平的相互联系

2型糖尿病能增加HCC的发生，而肝脏作为重要的糖代谢器官，对人体葡糖糖稳态至关重要。HCC发展导致的肝功能受损会使胰岛素的清除能力下降，对AGEs清除减少，以及缺氧应激等能够引起肝源性糖尿病。可见HCC的发展也能对糖代谢产生影响。越来越多的研究报道了2型糖尿病和HCC在基因及分子水平的相互联系，探索两者之间是否存在共同的发病易感基因及共同的分子机制有助于进一步理清两者的关系。

核受体辅激活蛋白5（NCOA5）

在2型糖尿病和HCC中的作用NCOA5基因位点位于20q13.1区域。它编码雌激素受体α和β的共同调节因子、孤儿核受体Rev-ErbAβ，并参与雌激素受体α介导的基因转录。雌激素和雌激素受体α可以调节炎性细胞因子的表达、葡萄糖和脂质的稳态以及增加胰腺β细胞的存活，阻碍2型糖尿病和HCC的发展。NCOA5通过雌激素受体α能负调节NF-κB诱导的IL-6表达。而IL-6是一种已知的能导致HCC和2型糖尿病的炎性因子。

在Gao等进行的实验中，NCOA5+/-基因单倍体不足导致雄性小鼠表达的NCOA5降低，IL-6水平升高，诱发雄性小鼠发生HCC，同时出现糖耐量减退，而同基因型的雌性小鼠未发生HCC和糖耐量降低。该实验证实了NCOA5是HCC的抑癌基因。进一步的实验发现，NCOA5基因的单核苷酸变异（T445A），其中一个苏氨酸变成丙氨酸，导致NCOA5失去抑制HCC的功能，同时出现2型糖尿病的早期表现，表明NCAO5的变异是2型糖尿病和HCC的共同致病因素。连锁分析显示，NCOA5和其相邻的2个基因与2型糖尿病相关，NCOA5变异可能导致2型糖尿病。

转录因子7类似物2（TCF7L2）

同时影响HCC和2型糖尿病的发病TCF7L2是目前发现的与2型糖尿病关联性最高的基因之一，其单核苷酸多态性与2型糖尿病密切相关，是2型糖尿病最强的易感基因。人TCF7L2基因位于染色体10q25.3，大量表达于人胰岛β细胞和脂肪组织。TCF7L2基因编码一个β-连环蛋白核受体，介导Wnt信号通路。Wnt信号通路对胰岛β细胞增殖、胰岛素分泌有重要作用，并影响胰高血糖素样肽1的合成，因此对血糖稳态非常重要。TCF7L2缺失会导致胰岛β细胞功能障碍及凋亡。TCF7L2的单核苷酸多态性影响外显子的选择性剪接，从而产生B1、B3、B7 3种不同的转录产物。B3、B7对胰岛β细胞功能具有保护作用，促进β细胞的增殖和胰岛素的分泌，而B1导致β细胞凋亡，他们之间的不平衡是2型糖尿病发病的重要原因。TCF7L2单核苷酸多态性在不同人群中对2型糖尿病的影响已经被证实，例如单核苷酸多态性位点rs7903146、rs11196205和rs12255372与东亚人的2型糖尿病显著相关。

另一方面，最近有研究报道了TCF7L2基因多态性与肝硬化患者HCC发病风险之间的关系。其结果显示位于TCF7L2基因的3个单核苷酸多态性位点rs290481、rs290487和rs290489遗传变异可能增加HCC的风险。TCF7L2基因的遗传变异可能增加胰岛素抵抗。胰岛素抵抗会通过上调IGF-1的表达，同时促进IGF-2、IGF-2受体及IRS-1的过表达，最终导致HCC。临床分析和基因分析亦发现TCF7L2可以同时影响HCC和2型糖尿病的发病率。

糖原合成激酶3β

与HCC和2型糖尿病的关系GSK-3β基因定位于3q13.3，是一种多功能的丝氨酸/苏氨酸激酶，主要由氨基端、激酶区和羧基端3个结构域组成，同2型糖尿病有关的胰岛素信号通路和与肿瘤发生相关的Wnt信号通路均有关，在调节血糖，调控细胞增殖、分化、凋亡以及肿瘤发生等方面都发挥重要作用。当上游Wnt信号不存在时，GSK-3β的N-端苏氨酸残基磷酸化（p-Ser9-GSK-3β）以后能使β-连环蛋白磷酸化，磷酸化的β-连环蛋白最终在细胞内降解。而Wnt信号存在时，可阻滞p-Ser9-GSK-3β，从而阻滞β-连环蛋白的降解，并导致β-连环蛋白在细胞内蓄积。最终β-连环蛋白进入细胞核内并激活原癌基因c-myc以及癌细胞转移相关的MMP-7等。该途径的激活出现在早期HCC中，也与HCC增殖、浸润、迁移有关。

Qiao等通过RT-PCR和蛋白质印迹法分析了60例HCC患者的肝癌标本，发现GSK-3β mRNA、GSK-3β和p-Ser9-GSK-3β蛋白均较非肿瘤患者明显升高。他们同时检测了p-Ser9-GSK-3β表达水平与2型糖尿病的关系，相关和回归分析显示，p-Ser9-GSK-3β过表达与2型糖尿病显著相关，相关系数为0.259（P=0.001）。表明GSK-3β参与了HCC和糖尿病的发病过程，可能是导致2型糖尿病患者HCC风险增加的一个因素，需进一步的深入研究GSK-3β表达异常能否同时导致2种疾病的发生。

Toll样受体（TLR）4

信号分子影响HCC和2型糖尿病的发生TLR4是非获得性免疫中识别病原微生物的主要受体，在体内分布广泛，如肝细胞、Kupffer细胞、肝星状细胞、肝窦内皮细胞、胆管上皮细胞、树突状细胞等。可被病原微生物的脂多糖等外源性配体激活，发挥清除病原体的作用；也可被饱和游离脂肪酸、热休克蛋白等内源性配体激活。TLR4激活后，通过MyD88的信号转导通路，促进丝裂原活化蛋白激酶和IKB激酶家族磷酸化，引起TNFα、IL-6、IL-1等分泌，引发慢性炎性反应。在肝脏中，TLR4介导的慢性炎症反应能促进HCC的发生。

饱和脂肪酸激活TLR4引起的炎症级联效应是高脂饮食导致全身炎症反应的关键步骤，同时也能导致胰岛素抵抗，并增加糖异生。在Mamedova等进行的实验中，高浓度棕榈酸酯处理后，HepG2细胞中磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶1的启动子活性增加了2倍，证实饱和脂肪酸增加糖异生。TLR4可能是联系炎症介质和2型糖尿病的关键。在另一项研究中，新近诊断的2型糖尿病患者较健康对照组TLR4及下游配体（如MyD88、TRIF）的表达水平均增高，TLR4通路相关分子IRF3、NF-κB、p65表达水平均有上升，并伴随IL-lβ、IL-6、TNFα、IL-8等细胞因子和趋化因子水平升高，TLR4信号通路促进了2型糖尿病的炎症发病过程。综上所述，TLR4介导的慢性炎症参与了2型糖尿病及HCC的发生，是2型糖尿病和HCC紧密联系的另外一种机制。

HCC与2型糖尿病的发病密切相关。许多细胞代谢的证据表明，这两种疾病可能是由某种特定的易感基因引起的。2型糖尿病患者血脂异常、高血糖、高胰岛素抵抗程度可影响肝细胞代谢、遗传、免疫功能。另一方面，肝脏是糖代谢的重要器官，严重的肝衰竭可以导致血糖升高。这两种疾病的关系非常复杂，今后仍需努力探索相互影响的可能机制。