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揭示失控的cAMP分子诱发肝癌的分子机制

小辛巴 药渡 2021-01-15


关于肝癌

原发性肝癌(primary carcinoma of the liver),简称肝癌,是原发于肝脏的上皮性恶性肿瘤,其中超过90%的肝癌为肝细胞癌,其余为胆管细胞型肝癌和混合型肝癌。原发性肝癌的病因目前并未完全确定,但可能与病毒性肝炎、黄曲霉毒素、代谢因素、遗传因素以及长期饮酒和抽烟有关。早期的肝癌患者通常并没有明显的症状,但随着时间的推移,患者可能会出现肝区疼痛、乏力、食欲缺乏、消瘦等症状。 


1、流行病学

发病率

原发性肝癌目前是我国第4位常见恶性肿瘤。

死亡率

原发性肝癌目前是我国第2位肿瘤致死病因。

好发人群

男性高于女性。

好发地区

农村发病高于城市。


2、病因

2.1 基本病因

2.1.1 病毒性肝炎

乙型肝炎病毒(HBV)及丙型肝炎病毒(HCV)和肝癌发生有关。在亚洲(日本除外)HBV感染是肝癌的主要发病因素。在原发性肝癌的患者中,有乙型肝炎感染背景者占80%以上。前瞻性的队列研究结果显示,有HBV感染的人群发生肝癌的危险性较普通人群高5~100倍。其在欧洲、北美以及日本,HCV感染是肝癌的主要发病因素。HCV在日本肝癌患者中的阳性率为80%~90%;意大利为44%~66%;美国为30%~50%。结果显示,HCV抗体阳性的人群较阴性的人群患肝癌的危险性高15~20倍其中伴有肝纤维化或肝硬化者发生肝癌的风险要显著高于无肝纤维化或肝硬化者。

2.1.2 黄曲霉毒素

流行病学上黄曲霉毒素(AFB1)与肝癌有密切的关系,在我国的东南沿海气候温暖、潮湿,适宜于黄曲霉的生长,谷物中黄曲霉毒素的污染较为普遍,这些地区也是肝癌的高发地区。研究表明,AFB1的摄入量与肝癌的死亡率呈正相关。迄今为止,AFB1是已知最强的致癌物,可使多种动物发生肝癌,但尚缺乏导致人肝癌的直接证据。一般认为,黄曲霉毒素污染进一步增加了HBV感染人群患肝癌的危险性。

2.1.3 代谢因素

随着生活方式的改变,代谢因素与肝癌的关系受到关注。糖尿病患者较对照人群患肝癌的风险高2.5倍;西方研究提示,肥胖非酒精性脂肪肝成为西方发达国家肝癌的重要发病因素,并认为是美国肝癌发病率提高的重要原因。

2.1.4 遗传因素

家族史及遗传因素是本病的重要的危险因素,流行病学调查表明肝癌与基因存在一定关系

2.1.5 长期饮酒和抽烟

可增加患肝癌的危险性,特别是增加HBsAg阳性患者患肝癌的危险性。在台湾一项前瞻性的研究中,HBsAg阳性患者发生肝癌的相对危险性为13.1~19.2,而HBsAg阳性患者有长期饮酒和抽烟习惯者患肝癌的相对危险性为17.9~26.9


3、症状

3.1 典型症状

3.1.1 肝区疼痛

最常见,多为肝区的间歇或持续性的钝痛或胀痛,由癌肿迅速生长使包膜绷紧所致。如肿瘤侵犯膈肌,疼痛可放射至右肩;左叶肝癌可出现上腹疼痛,可被误诊为溃疡病、胃炎等。向右生长的肿瘤可致右腰疼痛。突然发生的剧烈的肝区疼痛或腹痛提示有癌结节的破裂出血,可有腹水、腹膜刺激征和休克的体征。

3.1.2 消化道症状

食欲缺乏、消化不良、恶心、呕吐,因缺乏特异性而易被忽视。腹水或门静脉癌栓可导致腹胀、腹泻等症状。

3.1.3 消耗表现

乏力、消瘦、全身衰弱,晚期少数患者可呈恶病质状。

3.1.4 发热

一般为低热,偶达39℃以上,持续性或午后低热或驰张型高热

3.1.5 转移灶症状

有时成为肝癌的首发症状。如转移至肺可引起咳嗽、咯血,胸膜转移可引起胸痛和血性胸水。肺动脉及其分支癌栓栓塞,可突然发生严重的呼吸困难、低氧血症和胸痛。癌栓阻塞下腔静脉,可出现腹水、下肢严重水肿;阻塞肝静脉可出现Budd-Chiari综合征。骨转移可引起局部疼痛或病理性骨折。转移至脊柱或压迫脊髓神经可引起局部疼痛和截瘫。如发生颅内转移,可出现相应的症状和体征,严重者可突发脑疝而死亡。

3.2 伴随症状

3.2.1 自发性低血糖

见于10%~30%的患者,系因肝癌细胞的异位分泌胰岛素或胰岛素样物质;或肿瘤抑制胰岛素酶或分泌一种胰岛β细胞刺激因子;亦可因肝癌组织过多消耗葡萄糖所致。严重时可引起昏迷、休克而导致死亡。

3.2.2 红细胞增多症

2%~10%患者可发生,可能系循环中红细胞生成素增多引起。

3.2.3 其他

罕见的有高脂血症、高钙血症、类癌综合征、性早熟和促性腺激素分泌综合征、皮肤卟啉症和异常纤维蛋白原血症等,可能与肝癌组织的异常蛋白合成,异位内分泌及卟啉代谢紊乱有关。

3.3 并发症

可由肝癌本身或并存的肝硬化引起,常见于病程的晚期,是肝癌的主要致死原因。

3.3.1 肝性脑病

常为终末期肝病的并发症,占死亡原因的34.9%。消化道出血、大量利尿或高蛋白饮食等是常见的诱因。

3.3.2 消化道出血

占死亡原因的15.1%。合并肝硬化或门静脉、肝静脉癌栓者可因门静脉高压而引起食管或胃底静脉曲张破裂出血。也可因胃肠黏膜糜烂、凝血机制障碍而出血。

3.3.3 肝癌结节破裂出血

发生率为9%~14%。肝癌组织坏死、液化可致自发破裂或因外力而破裂。如限于包膜下可有急骤疼痛,肝脏体积迅速增大;若破入腹腔引起急腹痛、腹膜刺激征,严重者可致出血性休克或死亡。

3.3.4 血性胸腹水

膈面肝癌可直接浸润或经血流或淋巴转移引起血性胸水,常见于右侧。血性腹水可因腹腔种植转移或肝硬化凝血障碍而致。

3.3.5 继发感染

因癌肿长期消耗,机体抵抗力减弱,尤其在放射或化学治疗后血白细胞下降者,易并发各种感染,如肺炎、肠道感染、自发性细菌性腹膜炎等。


自从人类第一次控制火以来,他们就开始在火周围扎营、传播信息,当有危险靠近时互相发出信号,同样地,细胞周围携带特殊信息的特定分子或许也能根据需要来帮助调节我们机体的功能,一种被称为环AMP(cAMP)的分子或许就在细胞内自由移动,并帮助管理机体的不同过程,而不可思议的是,其似乎会在正确的地方和正确的时间对环境的变化不断做出反应,那么cAMP到底是如何做到这一点的,目前科学家们并不清楚,日前来自加利福尼亚大学等机构的科学家们就对此进行了解释,相关研究结果刊登在了国际杂志Cell上。


图片来源:CNBC


研究者Susan Taylor教授说道,我们非常感兴趣研究cAMP对机体健康的影响,这项研究中,我们通过对荧光工具进行工程化修饰使其能将基因编辑技术CRISPR与生物传感器技术相结合;这种荧光探针就能帮助研究者以一种全新的方式来观察细胞内部,结果发现,失控的cAMP或许会导致一种罕见肝癌的发生,即纤维板层肝细胞癌(FLC,fibrolamellar carcinoma)。研究者解释道,cAMP和钙离子是人类细胞所需的两种重要的次级信号分子,其作用位点通常是由结合蛋白、激酶和支架蛋白精心调节的,从而就会形成信号分子群落。


研究者认为,细胞通常是由膜所包裹的细胞器组成,这些细胞器就好像是工厂里的房间一样发挥着特殊的功能,比如细胞的能量工厂—线粒体,研究者惊讶地发现,一种能结合cAMP的主要蛋白能通过一种类似于油滴在水中形成的过程来在细胞中形成无膜(没有壁)的细胞器。cAMP会被动态地隔离到这些无膜的细胞器中,当这些结构被破坏时,cAMP就会淹没细胞,从而导致细胞失控生长,进而诱发肿瘤;研究者表示,大部分FLC患者均携带有一种突变,在该突变中,重要的cAMP调节蛋白会被加入到一种不相关的蛋白质中,尽管研究人员知道这种杂交蛋白会导致FLC肿瘤的形成,但他们并不清楚其中的具体分子机理。


这项研究中,研究者发现,致癌的融合蛋白会干扰含有cAMP的无膜细胞器,从而促使cAMP淹没细胞,而失去形成这些含有cAMP的无膜细胞器能力的正常肝脏细胞则会表现出失控的细胞生长模式,这就是癌症发生的标志,本文研究还揭示了FLC发生背后的特殊机制,以及失控的cAMP如何导致癌症。研究者Jin Zhang表示,尽管只占到了细胞总体积1%的比例,但这些无膜细胞器却可以吸收99%的细胞组织,而且这些含有cAMP的无膜细胞器还能被FLC致癌融合蛋白完全干扰,从而就能帮助研究人员意外发现其致癌效应的机制。


由于cAMP对每个人类细胞都非常重要,其存在于大脑、心脏和胰腺细胞的无膜细胞器中,因此目前研究人员正在分析上述特殊细胞类型中这些动态结构的功能;最近研究人员开始关注生物系统中所形成的多种无膜细胞器,未来研究人员将会深入分析这些无膜细胞器中还存在什么东西,并深入理解到底是什么样的规则能促进特殊的分子进入并停留在这些无膜细胞器中,由于其与癌症发生直接相关,后期研究人员还将继续在分子层面上深入研究揭示失控的cAMP诱发癌症的分子机制。


作者 | 小辛巴

审校 | Jacqueline


参考文献

[1].Yosuke Chiba;Toshinori Kawanami;Kei Yamasaki;Keigo Uchimura;Atsuji Matsuyama;Kazuhiro Yatera.Hyper‐progressive disease after immune checkpoint inhibitor in SMARCA4 ‐deficient small‐cell lung carcinoma.[J].Respirology Case Reports.2020

[2].Wang Hui;Mou Shaoyu;Tu Min.Study on the Effect of Nano Albumin Paclitaxel Combined with Carboplatin in the Treatment of Lung Squamous Cell Carcinoma.[J].Journal of nanoscience and nanotechnology.2020

[3].Aya Miyagawa-Hayashino;Satoru Okada;Naoko Takeda-Miyata;Yasutoshi Takashima;Tadaaki Yamada;Yoshizumi Takemura;Junji Uchino;Masayoshi Inoue;Koichi Takayama;Eiichi Konishi.TTF-1 and c-MYC-defined Phenotypes of Large Cell Neuroendocrine Carcinoma and Delta-like Protein 3 Expression for Treatment Selection.[J]. Applied Immunohistochemistry & Molecular Morphology.2020



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