综述：肝细胞癌与维生素D代谢：新靶点与治疗策略

《Cellular Oncology》：Hepatocellular carcinoma and vitamin D metabolism: novel targets and therapeutic strategies

本文系统综述了维生素D信号轴在肝细胞癌（HCC）中的关键作用与调控机制。文章指出，在HCC中，维生素D代谢与信号通路（涉及CYP2R1、CYP27B1、CYP24A1及VDR等）常发生失调，导致其抗肿瘤作用减弱。综述深入探讨了维生素D如何通过调节PI3K/AKT/mTOR、IL-6/STAT3、TGF-β/SMAD等关键致癌通路，并靶向下游节点如SREBP-1和TXNIP来发挥抗炎、抗氧化、抗增殖及抗纤维化等多重抗癌效应。最后，文章展望了通过抑制CYP24A1、开发新型维生素D类似物及VDR偏向性激动剂等策略来恢复维生素D信号，为HCC的临床治疗与药物研发提供了新的思路和潜在靶点。

　　

肝细胞癌的严峻挑战与维生素D的潜在角色

肝细胞癌（HCC）是全球癌症相关死亡的主要原因之一。尽管年龄标准化发病率和死亡率在某些地区有所下降，但由于人口老龄化和持续的病因因素，全球总体负担仍在增加。治愈性选择仅限于部分患者，而系统性疗法的长期获益有限。除了在钙磷稳态中的经典作用外，维生素D还通过细胞核维生素D受体（VDR）发出信号，调节免疫、氧化应激、纤维化和细胞代谢。

维生素D代谢的稳态与失调

维生素D代谢包括吸收、运输、活化和失活，对钙磷稳态和免疫调节至关重要。饮食中的维生素D₂和D₃在小肠吸收，在肝细胞中主要由CYP2R1进行25-羟化，生成主要的循环储存形式25-羟基维生素D [25(OH)D]。随后在肾脏（及某些免疫细胞）中由线粒体1α-羟化酶（CYP27B1）进一步羟化，产生活性激素1,25-二羟基维生素D [1,25(OH)₂D]。活性1,25(OH)₂D与VDR结合，VDR与类视黄醇X受体（RXR）异源二聚化，结合靶基因中的维生素D反应元件（VDREs），从而调节基因转录。维生素D主要通过24-羟化酶（CYP24A1）失活，该酶将25(OH)D和1,25(OH)₂D转化为无活性的代谢物。

在HCC中，这一轴心经常失调，包括CYP2R1下调、CYP27B1活性降低、CYP24A1上调和VDR功能障碍，这些共同削弱了维生素D的抗肿瘤作用，并与炎症、异常脂肪生成和免疫逃避相关。

维生素D在肝癌中的抗癌作用

抗炎作用

在HCC微环境中，慢性炎症是肿瘤发生和发展的关键驱动因素。其中，IL-6/STAT3通路在促肿瘤信号传导中扮演核心角色。证据表明，维生素D-VDR轴可以对抗这种炎症环境。在肿瘤相关巨噬细胞中，维生素D上调p27^Kip1，减少细胞内IL-6和TNF-α，抑制下游STAT3活化，最终减缓肿瘤生长。此外，维生素D还能诱导THEM4，从而抑制巨噬细胞中Akt磷酸化和下游IκBα磷酸化，并抑制NF-κB和COX-2表达。

抗氧化防御与DNA损伤修复

活性氧（ROS）通过促进DNA损伤和突变、支持异常增殖、触发细胞死亡和放大炎症反应来促进肝癌发生。维生素D可增强细胞抗氧化防御，从而减轻氧化应激并降低DNA损伤风险。维生素D能稳定DNA修复因子53BP1并抑制组织蛋白酶L（CTSL）活性，从而促进DNA双链断裂的修复。此外，维生素D还能以Sirt1依赖性机制减少衰老相关β-半乳糖苷酶（SA-β-gal）阳性细胞，下调p53、p21和p16，减轻DNA损伤并促进DNA修复。

硫氧还蛋白相互作用蛋白（TXNIP），最初被鉴定为维生素D上调蛋白1（VDUP1），可由1,25(OH)₂D₃通过直接激活VDR转录诱导。TXNIP含有α-arrestin结构域，与胞质和线粒体硫氧还蛋白（TRX）相互作用，限制TRX活性，从而影响氧化还原信号。在人类HCC组织和细胞系中，TXNIP表达下调值得关注。维生素D₃可诱导TXNIP表达，抑制HCC细胞增殖，并可能减轻慢性肝病背景下的致癌过程。

细胞增殖与代谢

在HCC中，维生素D-VDR轴通常被描述为PI3K/Akt/mTOR信号通路的生理“刹车”。维生素D状态和信号的破坏——包括缺乏、VDR下调和代谢酶异常——在HCC中常见，并可促进增殖和转移。异常的PI3K/Akt/mTOR信号驱动固醇调节元件结合蛋白1（SREBP-1）活化，从而上调脂肪生成酶，如硬脂酰辅酶A去饱和酶（SCD）、脂肪酸合酶（FASN）、乙酰辅酶A羧化酶（ACC）和ATP柠檬酸裂合酶（ACLY），以支持肿瘤生长。恢复维生素D-VDR活性可以通过诱导PTEN和抑制Akt磷酸化来对抗这一级联反应。在HCC细胞中，1,25-二羟基维生素D₃通过抑制组蛋白去乙酰化酶2（HDAC2）增加PTEN表达，从而减弱PI3K/Akt信号传导并阻滞细胞周期进程。维生素D还可以使对依维莫司耐药的HCC模型重新敏感。

维生素D还与缺氧信号有交集。骨化三醇可以以VDR依赖性方式调节PTEN，抑制PI3K活性并间接限制缺氧诱导因子HIF-1/2α的合成。值得注意的是，骨化三醇也发挥VDR非依赖性作用：在HCC细胞中，它降低了HIF-α mRNAs的翻译效率，并将HIF1A和EPAS1转录本重新分配到翻译活性较低的核糖体部分，同时伴随Akt和下游翻译起始因子磷酸化的减少。此外，维生素D诱导DNA损伤诱导转录本4（DDIT4/REDD1），促进结节性硬化症复合物1/2（TSC1/2）复合物的组装并抑制mTOR活性。

SREBP-1是驱动从头脂肪生成的主要转录因子。在HCC中，靶向维生素D-SCAP-SREBP-1轴可能破坏SREBP-1依赖性脂肪生成成瘾，并从代谢根源上削弱肿瘤脂质供应。这些发现为优化维生素D状态和开发基于25(OH)D的、可能独立于VDR起作用的SCAP-SREBP抑制剂提供了理论依据。

维生素D还可能调节肿瘤血管可塑性。维生素D结合蛋白（VDBP）可以与Twist1的螺旋-环-螺旋DNA结合域相互作用，阻断Twist1与VE-钙粘蛋白启动子的结合，从而抑制血管生成拟态（VM）。维生素D还促进VDR-YY1复合物的形成，该复合物增强GC基因的转录并增加VDBP表达。这一级联反应可以抑制肿瘤增殖并限制血管可塑性和免疫排斥。在患者来源的异种移植（PDX）模型中，维生素D联合抗PD-1疗法比单独使用免疫检查点阻断表现出更大的抗肿瘤功效。

抗纤维化作用

TGF-β/SMAD级联反应是典型的促纤维化通路，在HCC中经常过度激活，驱动肝星状细胞活化、细胞外基质沉积、上皮-间质转化（EMT）和肿瘤进展。从肝病病理学角度来看，维生素D代谢失调可能解除了对促纤维化TGF-β/SMAD信号的内分泌“刹车”，从而使肝脏易于发生纤维化驱动的肝癌发生。在肝纤维化模型中，维生素D/VDR直接结合HRC启动子内的VDREs，抑制HRC转录，减弱TGF-β1/SMAD3信号传导，并抑制星状细胞活化。

维生素D还可以通过激活肝星状细胞（HSCs）中的VDR来减轻纤维化。VDR干扰早期的Yes相关蛋白1（YAP）转录活性，防止HSC转分化为肌成纤维细胞，并激活AMPKα，减少ATP产生并限制HSC增殖。在CCl₄诱导的纤维化中，肝脏特异性缺失YAP/TAZ可减少纤维化，并减弱VDR激活的保护作用，而抑制YAP则可挽救由VDR缺乏引起的纤维化加剧。VDR激动剂和YAP抑制剂的联合治疗可协同抑制HSC活化和肝损伤。此外，非甾体VDR激动剂16i可降低成纤维细胞活化蛋白-α（FAPα）表达，并破坏中性粒细胞胞外陷阱（NETs）与HSC活化之间的正反馈循环。这种效应是由VDR-RXR复合物介导的，该复合物竞争性地限制了转录激活因子在FAPα启动子上的结合，从而抑制了纤维化信号传导和炎性细胞因子的产生。

HCC中维生素D活性的失调

VDR–RXRα轴破坏削弱维生素D信号

为了发挥经典的转录活性，维生素D受体必须与类视黄醇X受体-α异源二聚化以形成具有转录能力的复合物。因此，RXRα的构象和翻译后修饰是VDR信号输出的关键决定因素。异常的RXRα磷酸化已成为破坏肝细胞癌中VDR信号传导的核心机制。在临床HCC组织和细胞模型中，RXRα被ERK/MAPK通路在Ser260位点强烈磷酸化，这阻碍了其降解，降低了转录活性，并促进了肿瘤生长。从机制上讲，RXRα-Ser260磷酸化损害了共激活因子复合物的招募，破坏了VDR–RXR–染色质相互作用，并诱导了对1,25(OH)₂D₃的“激素抵抗样”状态。

在HCC中，VDR表达显示出明显的队列依赖性变异。一些研究报告称，HCC组织内非实质细胞中VDR mRNA表达相对较高，这表明较高的VDR丰度可能会增加细胞对维生素D抗增殖作用的敏感性。然而，也有证据表明，在肝脏疾病进展过程中，KLF4–VDR轴失调，KLF4下调损害了VDR的转录控制。这些发现强调，VDR表达水平不一定反映功能性维生素D信号传导，因为转录输出取决于RXRα状态及相关共调节因子的完整性。在HBV相关HCC中，HBV感染可下调肝癌细胞中VDR的转录和蛋白水平，从而减弱维生素D对病毒转录-复制和炎症信号传导的抑制作用。相反，活化的VDR可以直接抑制HBV核心启动子活性，表明在VDR水平上存在病毒-宿主双向调控。此外，据报道，与慢性肝病组织相比，HCC中VDR启动子内的CpG甲基化增加；去甲基化处理降低了细胞模型中的启动子甲基化并恢复了VDR表达，表明表观遗传沉默是HCC中VDR失活的一种潜在可逆机制。

CYP27B1介导的维生素D活化减少

CYP27B1催化25(OH)D转化为活性代谢物1,25(OH)₂D。虽然传统上认为其主要在肾脏表达，但CYP27B1也在许多肾外组织表达，使得维生素D能在组织和肿瘤微环境中局部激活并进行旁分泌/自分泌调节。在肝脏相关研究中，在HCC细胞系和人类HCC组织中检测到CYP27B1，并证明25(OH)D可在HepG2细胞中转化为1,25(OH)₂D，从而导致CYP24A1等经典靶基因的诱导。临床上，HCC肿瘤组织中的CYP27B1 mRNA水平显著低于非肿瘤对应组织，表明随着恶性进展，局部活化能力降低。

HCC微环境的特点是慢性炎症和细胞因子驱动的信号传导，特别是IL-6/STAT3轴的持续激活。尽管在人类HCC细胞中细胞因子调节CYP27B1的直接证据仍然有限，但在结直肠癌和原代人胎盘细胞中的研究表明，TNF-α和IL-6可以下调CYP27B1转录，这支持了炎症网络可能减弱局部维生素D活化的观点。值得注意的是，免疫细胞如巨噬细胞和树突状细胞可能会响应炎症刺激而上调CYP27B1，这与在上皮肿瘤细胞中观察到的抑制效应形成对比，表明存在细胞类型特异性的调节模式。

与HCC进展相关的CYP2R1下调

CYP2R1是主要的肝脏维生素D 25-羟化酶，催化胆钙化醇转化为25(OH)D，这是VDR信号传导的主要循环前体。在与肝癌发生密切相关的代谢应激条件下，肝脏CYP2R1表达受到抑制。这种抑制与循环25(OH)D水平降低有关，并可能减弱维生素D的抗增殖和抗纤维化作用。流行病学研究进一步表明，较低的血清25(OH)D浓度与较高的HCC发病率和不良肝脏结局相关，而生物可利用维生素D水平与HCC患者的生存期密切相关，这表明在从代谢功能障碍相关脂肪性肝病（MASLD）进展为HCC的过程中，其具有潜在的生物标志物效用。遗传证据还表明，CYP2R1多态性调节HCV感染患者的HCC风险，这意味着在慢性肝损伤的情况下，25-羟化能力受损可能会增加对肝癌发生的易感性。

CYP24A1上调与HCC中的维生素D抵抗

CYP24A1是一种线粒体24-羟化酶，通过降解25(OH)D和1,25(OH)₂D来终止维生素D信号传导，从而减弱VDR介导的抗增殖作用。在肝癌发生过程中，特别是在缺氧条件下，骨化三醇显著诱导HCC细胞中CYP24A1的表达，建立了一种前馈的“维生素D抵抗”机制，损害了VDR活性。一项2024年的多队列机器学习研究将阳性权重分配给CYP24A1，用于HCC风险评分模型；较高的分数与较差的总生存期相关，支持CYP24A1作为HCC从MASLD或病毒性肝损伤进展的潜在预后生物标志物。遗传研究进一步表明CYP24A1 rs6013897多态性与肝硬化和HCC风险相关，这与在慢性肝损伤下维生素D分解代谢改变在肿瘤发生中的作用一致。据报道，类黄酮抑制CYP24A1表达，从而恢复1,25(OH)₂D₃在HCC细胞中的活性和抗癌作用。总之，这些发现将CYP24A1定位为维生素D信号传导的“刹车”和HCC中潜在的致癌放大器。靶向抑制CYP24A1可能会延长骨化三醇的细胞内半衰期并增强其肿瘤抑制活性。因此，将维生素D补充与CYP24A1抑制剂相结合的策略可能为克服HCC耐药性提供新途径。

维生素D在肝细胞癌中的治疗前景

本综述总结了维生素D通过多种机制影响HCC中关键致癌通路，并强调了恢复维生素D信号传导的新兴策略，如CYP24A1抑制、新一代维生素D类似物和VDR偏向性激动剂，以促进临床转化和药物开发。