Research progress on hypoxia-inducible factor 1α in targeted therapy for hepatocellular carcinoma
-
摘要:
肝细胞癌(HCC)关键基因和调控分子为靶点的新型治疗方案逐步在临床中开展。缺氧诱导因子(HIF)作为肝癌细胞适应缺氧微环境的关键因子, 其介导改变了许多基因的转录。HIF拥有广泛的靶基因，可通过调控各种信号通路促使癌细胞发生代谢重编程、血管生成、侵袭转移、免疫逃逸等。缺氧诱导因子1α(HIF-1α)作为HIF家族的主要成员，可为HCC的治疗挖掘潜在靶点提供新思路和新见解。
Abstract:Novel therapeutic approaches targeting key genes and regulatory molecules of hepatocellular carcinoma (HCC) have gradually been carried out in clinical practice. Hypoxia-inducible factor (HIF), as a critical factor for hepatocellular carcinoma cells to adapt to the hypoxic microenvironment, mediates changes in the transcription of many genes. HIF has a wide range of target genes and can promote metabolic reprogramming, angiogenesis, invasion and metastasis, and immune escape of cancer cells by regulating various signaling pathways. Hypoxia-inducible factor 1α (HIF-1α), as the main member of the HIF family, can provide new ideas and insights for exploring potential targets for HCC treatment.
-
后Pilon骨折是由Hansen首先提出的一种特殊类型的踝关节骨折，其损伤机制为踝关节跖屈时轴向暴力合并旋转暴力引起，内踝“双边征”、干骺端“斑点征”、Die-punch骨块和距骨后向半脱位是其影像学特征[1-4]。与三踝骨折相比，后Pilon骨折治疗难度更大，预后较差[5-6]。目前，后踝骨块的复位方法、内固定材料的选择等仍存争议，如何有效开展解剖复位、选择更适合的内固定材料是手术的难点[6-7]。随着3D打印技术的飞速发展，术前模拟手术能够帮助临床医生优化手术方案与内固定材料的选择，减少术中透视，缩短手术时间。本研究探讨3D打印辅助的后Pilon骨折手术的治疗效果，现报告如下。
1. 资料与方法
1.1 一般资料
回顾性分析2012年1月—2020年12月本院收治的92例后Pilon骨折患者的临床资料，均伴有外踝或腓骨骨折。根据患者术前是否使用3D打印模型模拟手术分为3D打印组47例和对照组45例。纳入标准: ①后Pilon骨折患者; ②患者年龄≥18岁; ③无局部软组织感染的患者。排除标准: ①开放性、陈旧性骨折或病理性骨折患者; ②不能耐受手术的患者; ③既往存在踝关节功能障碍的患者; ④伴有严重多发伤而影响手术治疗效果或不能配合康复治疗或失随访的患者。2组患者性别构成、年龄、受伤部位、致伤原因、Klammer分型[8]、术前住院时间比较，差异无统计学意义(P>0.05)，见表 1。所有患者均签署知情同意书。本研究获得溧阳市人民医院医学伦理委员会批准。
表 1 2组后Pilon骨折患者一般资料比较(x±s)组别 n 性别 年龄/岁 受伤部位 致伤原因 Klammer分型 术前住院时间/d 男 女 左侧 右侧 交通伤 坠落伤 扭伤 Ⅰ型 Ⅱ型 Ⅲ型 对照组 45 22 23 51.3±11.7 23 22 18 13 14 18 13 14 8.8±1.7 3D打印组 47 22 25 52.0±12.8 23 24 17 14 16 20 12 15 8.9±1.7 1.2 研究方法
入院后，有距骨脱位或踝关节不稳者，给予手法复位后行跟骨结节骨牵引，或给予石膏托或踝关节支具固定，术前给予消肿、镇痛、低分子肝素抗凝等处理，完善踝关节CT及三维重建检查，待踝关节皮肤出现“皱褶征”后手术。
对照组患者采用椎管内麻醉，取俯卧位或漂浮体位，气囊止血带止血，取腓骨后缘与跟腱间的后外侧入路，术中保护腓肠神经、小隐静脉，先暴露并复位外踝骨折，复位后予以锁定接骨板或1/3管形接骨板固定。根据Die-punch骨块位置从后内或后外侧切口内去除 < 2 mm影响复位的Die-punch骨块, >2 mm的Die-punch骨块予以撬拨复位[9]。根据Klammer分型，Ⅰ型后Pilon骨折需从腓骨长短肌与拇长屈肌间暴露并复位后踝骨折，先予以克氏针临时固定, C臂机透视下证实位置良好后，选择接骨板或多枚空心螺钉固定; 对于Klammer Ⅱ~Ⅲ型后Pilon骨折，常规采取后外侧切口复位固定后外侧骨块，选择接骨板或多枚空心螺钉固定，后内侧切口采用胫后肌腱前方入路[10]复位后内侧骨块，选择空心螺钉或1/3管形接骨板固定后内侧骨块。内踝前丘骨折需将后内侧切口向前画弧，复位后予以空心螺钉固定。待骨折固定后行踝关节外翻外旋应力试验，检查下胫腓联合的稳定性，若下胫腓联合不稳，则予以直径3.5 mm皮质骨螺钉固定。后外侧切口内常规放置负压引流管1根，逐层缝合切口。
3D打印组患者根据术前CT扫描结果，采用Mimics 19.0软件重建骨折模型，使用3D打印机(Ultimaker 2+型3D打印机，荷兰Ultimaker公司)打印出1∶1比例的骨折模型，术前评估骨折情况，明确手术复位标记，制订手术方案。术前采用打印模型模拟手术，选择合适的内固定材料，确定内固定放置位置、螺钉植入的方向和长度，具体手术过程与对照组相同。
1.3 术后处理
所有患者切口均达到Ⅰ期闭合，术后24 h引流量 < 20 mL时拔除引流管，拍摄踝关节正侧位X线片; 指导患者进行踝关节主动、被动功能锻炼, 4周后开始逐渐负重，术后的前3个月每月复查，此后每2~3个月骨科门诊复查1次，评估骨折愈合情况及功能评分，骨折临床愈合后完全负重。
1.4 观察指标
观察2组患者手术切口感染、皮肤坏死、下肢深静脉血栓、足趾马缰绳畸形等术后并发症发生情况，通过术后踝关节正侧位X线片或踝关节CT检查评估骨折复位情况。胫骨远端关节面移位≥2 mm为复位不良。记录2组患者手术时间、术中透视次数、骨折临床愈合时间及末次随访时美国足踝骨科协会(AOFAS)足踝评分系统评分(优为90~100分，良为75~ < 90分，一般为50~ < 75分，差为 < 50分)及踝关节疼痛视觉模拟评分法(VAS)评分。
1.5 统计学分析
采用IBM SPSS 23.0软件进行统计分析，计量资料均呈正态分布，以均数±标准差表示，组间比较采用独立样本t检验; 计数资料采用χ2检验或Fisher确切概率法分析, P < 0.05为差异有统计学意义。
2. 结果
所有患者均获12~20个月随访。所有患者术后切口均达到Ⅰ期愈合，无患者发生切口感染、皮肤坏死、下肢深静脉血栓、足趾马缰绳畸形等并发症。3D打印组手术时间、术中透视次数短于、少于对照组，差异有统计学意义(P < 0.05)。对照组有3例患者后踝骨折复位不良, 3D打印组无患者发生后踝骨折复位不良，差异无统计学意义(P>0.05)。2组患者骨折愈合时间、术后末次随访时AOFAS评分和VAS评分比较，差异无统计学意义(P>0.05)。见表 2。1例42岁右侧后Pilon骨折(Klammer Ⅱ型)女性患者的骨折治疗情况见图 1。
表 2 2组患者手术相关指标及术后随访情况比较(x±s)[n(%)]组别 n 随访时间/月 手术时间/min 术中透视次数/次 复位不良 骨折愈合时间/周 AOFAS评分/分 VAS评分/分 对照组 45 16.5±2.1 94.9±11.6 18.4±3.2 3(6.7) 13.2±1.3 90.8±4.5 1.3±0.8 3D打印组 47 16.6±1.6 81.4±9.4* 13.0±2.3* 0 12.9±1.0 92.8±4.2 1.1±0.8 AOFAS: 美国足踝外科协会; VAS: 视觉模拟评分法。与对照组比较, *P < 0.05。 ![]()
图 1 1例42岁右侧后Pilon骨折(Klammer Ⅱ型)女性患者的X线片和3D打印模型A、B: 术前踝关节正侧位X线片显示Klammer Ⅱ型后Pilon骨折; C、D: 术前踝关节CT三维重建显示后踝骨折延续至内踝; E、F、G: 踝关节CT平扫与后内侧、后外侧矢状位重建; H、I: 3D打印模型及术前模拟情况，并确定骨折复位标记、接骨板位置、螺钉位置及长度; J、K: 术后踝关节正侧位X线片显示骨折解剖复位，内固定位置良好。3. 讨论
3.1 后Pilon骨折的治疗现状
后Pilon骨折的后踝骨块形态多样，并且常常伴有关节面压缩骨块(Die-punch骨块)和距骨后向的半脱位，骨折移位明显，切开复位内固定是常用的治疗方法。临床中常采用后外侧入路和后内侧入路治疗后Pilon骨折[6, 11-13], 而术中解剖复位胫骨远端关节面是手术的难点[14]。目前，最常用的方法是韧带间接复位技术，该方法先复位固定外踝骨折，而后利用软组织合页的完整性复位后踝骨折，具有简便、软组织损伤小等优点，但受后踝骨块间的相互干扰和Die-punch骨块的影响，容易出现后踝骨块旋转或“开书样”复位不良[15]。此外，该方法需要反复、多角度透视下调整复位，会增加透视次数，延长手术时间。由于后Pilon骨折手术体位常采用俯卧位或漂浮体位，术中透视较仰卧位更为困难，外踝内固定也会影响后踝的透视。本研究对照组中2例骨折复位不良均因术中透视不确切而未能及时发现。
LIU T等[16]采用切断距腓前韧带将腓骨远端向后翻转来进行直视下复位后踝骨折，该方法适用于腓骨骨折伴有下胫腓联合损伤的病例，但术后存在踝关节不稳的潜在风险。KIM Y J等[17]采用松解下胫腓后韧带的方法使后踝骨折精确复位。研究[18]表明下胫腓后韧带可以提供42%的下胫腓联合稳定性，因此该方法可能影响下胫腓联合稳定性。MARTIN K D等[15, 19]使用踝关节镜监视术中复位情况，取得了良好的效果，但该方法需要术者具有关节镜手术技术，学习曲线较长。此外，还有通过外踝骨折间隙直视下辅助复位后踝骨折的方法[20-21], 该方法适用于外踝骨折线与后踝骨折位于同一平面者，不适用于腓骨高位骨折; 当外踝骨折较为粉碎时，该方法也可能会破坏外踝骨折复位的解剖标记，影响后续的外踝复位。总之，目前尚无一种十分完美的、适合所有类型的后Pilon骨折的复位技术。
3.2 3D打印优化术前规划
本研究采用3D打印技术，术前模拟手术方法有助于后Pilon骨折的复位。本研究中，与对照组相比, 3D打印组未发现复位不良患者，手术时间显著缩短，术中X线透视次数显著减少，主要原因是优化了手术方案。3D打印解决了X线片和CT检查无法兼顾复杂骨折整体与细节的问题，使术者对受伤机制、骨折形态有更直观的理解。术者通过全方位、多角度地观察后踝骨块的位置、大小、移位程度以及后踝骨块间的重叠情况，明确Die-punch骨块的大小和位置，快速、精准地找到并处理Die-punch骨块，选择正确的手术入路、手术顺序，确定骨块的复位标记，根据后踝骨块的解剖标记对后踝骨折精确复位，减少术中透视次数，减少医患双方X射线暴露，加快手术进程，提高手术效率，降低感染风险。
3.3 3D打印优化内固定选择
后Pilon骨折可以选择间接复位由前向后螺钉内固定，或者直接复位由后向前螺钉或支撑钢板内固定，但是一般认为直接复位内固定能够取得更好的复位质量和功能预后[22-24]。本研究部分患者选择“T型”接骨板固定后踝骨折，可以对后踝骨折起到三角支撑固定，具有良好的力学稳定性[23-24]，但是使用接骨板需要对软组织进行更大的剥离，且目前临床上仍缺少非常适合不同骨骼大小的接骨板，容易导致接骨板放置不妥或者放置位置不良。本研究通过术前3D打印模型精确模拟手术，有效解决了上述问题，选择了最优的内固定材料，术前模拟发现后踝骨块较大时选择接骨板固定，骨块较小时选择多枚空心螺钉固定; 若发现接骨板与骨面不服帖，则可以预弯接骨板，术中可达到精准治疗。术前预测内固定植入物放置的位置，螺钉的方向、长度，可以降低内固定植入位置不良的风险; 有限剥离软组织可以减少对软组织激惹，减少足趾马缰绳畸形的发生，有利于术后功能恢复。
本研究仍存在一些局限性: ①本研究属于回顾性研究，部分病例缺少术后CT检查结果，部分病例的失访也可能对结果有影响; ②本研究样本量较小，后期需要多中心、大样本的随机对照研究进一步验证结果。
总之，应用3D打印技术辅助治疗可以优化后Pilon骨折手术方案，缩短手术时间，减少术中透视次数，实现个体化精准治疗。
-
[1] 李宏一, 罗业浩, 罗筱凡, 等. 缺氧诱导因子对肝细胞癌的作用机制及临床意义[J]. 临床肝胆病杂志, 2022, 38(3): 688-692. [2] LLOVET J M, MONTAL R, SIA D, et al. Molecular therapies and precision medicine for hepatocellular carcinoma[J]. Nat Rev Clin Oncol, 2018, 15(10): 599-616. doi: 10.1038/s41571-018-0073-4
[3] SEMENZA G L, WANG G L. A nuclear factor induced by hypoxia via de novo protein synthesis binds to the human erythropoietin gene enhancer at a site required for transcriptional activation[J]. Mol Cell Biol, 1992, 12(12): 5447-5454.
[4] 张璐, 方岳, 牛继国, 等. 缺氧诱导因子-1与恶性肿瘤关系的研究进展[J]. 医学综述, 2021, 27(5): 924-930. [5] GUO Y, XIAO Z Q, YANG L, et al. Hypoxia-inducible factors in hepatocellular carcinoma (Review)[J]. Oncol Rep, 2020, 43(1): 3-15.
[6] LIU J, YANG C, HUANG X M, et al. Knockdown of FBI-1 inhibits the Warburg effect and enhances the sensitivity of hepatocellular carcinoma cells to molecular targeted agents via miR-3692/HIF-1α[J]. Front Oncol, 2021, 11: 796839. doi: 10.3389/fonc.2021.796839
[7] SHARMA A, SINHA S, SHRIVASTAVA N. Therapeutic targeting hypoxia-inducible factor (HIF-1) in cancer: cutting gordian knot of cancer cell metabolism[J]. Front Genet, 2022, 13: 849040. doi: 10.3389/fgene.2022.849040
[8] ALFAROUK K O, VERDUZCO D, RAUCH C, et al. Erratum: Glycolysis, tumor metabolism, cancer growth and dissemination. A new pH-based etiopathogenic perspective and therapeutic approach to an old cancer question[J]. Oncoscience, 2014, 2(4): 317.
[9] 梁婷, 斯韬, 刘湘慧, 等. 糖酵解及其关键限速酶在肝细胞癌中的作用研究进展[J]. 陕西医学杂志, 2022, 51(9): 1171-1173. [10] 鲁琴, 关建华, 曾建伟, 等. 解毒消癥饮通过HIF-1/miR-210调节葡萄糖能量代谢抑制肝癌细胞增殖的生物学机制研究[J]. 福建中医药, 2022, 53(11): 34-41. [11] LUO J Y, SUN P B, ZHANG X, et al. Canagliflozin modulates hypoxia-induced metastasis, angiogenesis and glycolysis by decreasing HIF-1α protein synthesis via AKT/mTOR pathway[J]. Int J Mol Sci, 2021, 22(24): 13336.
[12] ZHOU L, ZHAO Y, PAN L C, et al. Sirolimus increases the anti-cancer effect of Huai Er by regulating hypoxia inducible factor-1α-mediated glycolysis in hepatocellular carcinoma[J]. World J Gastroenterol, 2022, 28(32): 4600-4619.
[13] ZHANG S L, ZHANG M L, CHEN J X, et al. Ginsenoside compound K regulates HIF-1α-mediated glycolysis through Bclaf1 to inhibit the proliferation of human liver cancer cells[J]. Front Pharmacol, 2020, 11: 583334.
[14] 满婷婷. 敷和备化方联合TACE术治疗原发性肝癌的临床研究及相关机制探究[D]. 南宁: 广西中医药大学, 2022. [15] 朱婷婷, 程紫薇, 邢东炜, 等. 缺氧微环境调控肝细胞癌血管新生的研究进展[J]. 医学研究杂志, 2021, 50(9): 19-22. [16] HAHNE M, SCHUMANN P, MURSELL M, et al. Unraveling the role of hypoxia-inducible factor (HIF)-1α and HIF-2α in the adaption process of human microvascular endothelial cells (HMEC-1) to hypoxia: Redundant HIF-dependent regulation of macrophage migration inhibitory factor[J]. Microvasc Res, 2018, 116: 34-44.
[17] MARIOTTI V, FIOROTTO R, CADAMURO M, et al. New insights on the role of vascular endothelial growth factor in biliary pathophysiology[J]. JHEP Rep, 2021, 3(3): 100251.
[18] WEI X, ZHAO L, REN R, et al. MiR-125b loss activated HIF1α/pAKT loop, leading to transarterial chemoembolization resistance in hepatocellular carcinoma[J]. Hepatology, 2021, 73(4): 1381-1398.
[19] YANG B, PAN C S, LI Q, et al. Inhibitory effects of Chanling Gao on the proliferation and liver metastasis of transplanted colorectal cancer in nude mice[J]. PLoS One, 2019, 14(2): e0201504.
[20] WEN Y, ZHOU X Q, LU M T, et al. Bclaf1 promotes angiogenesis by regulating HIF-1α transcription in hepatocellular carcinoma[J]. Oncogene, 2019, 38(11): 1845-1859.
[21] HE Y, YANG W H, GAN L L, et al. Silencing HIF-1α aggravates non-alcoholic fatty liver disease in vitro through inhibiting PPAR-α/ANGPTL4 singling pathway[J]. Gastroenterol Hepatol, 2021, 44(5): 355-365.
[22] ZHU T T, CHENG Z W, PENG X L, et al. HIF-1α RNAi combined with Asparagus polysaccharide exerts an antiangiogenesis effect on hepatocellular carcinoma in vitro and in vivo[J]. Evid Based Complement Alternat Med, 2021, 2021: 9987383.
[23] KIM S M, HAN J M, LE T T, et al. Anticancer and antiangiogenic activities of novel α-mangostin glycosides in human hepatocellular carcinoma cells via downregulation of c-met and HIF-1α[J]. Int J Mol Sci, 2020, 21(11): 4043.
[24] ZHANG C, WANG N, TAN H Y, et al. Direct inhibition of the TLR4/MyD88 pathway by geniposide suppresses HIF-1α-independent VEGF expression and angiogenesis in hepatocellular carcinoma[J]. Br J Pharmacol, 2020, 177(14): 3240-3257.
[25] ABD EL-FATTAH E E, SABER S, YOUSSEF M E, et al. AKT-AMPKα-mTOR-dependent HIF-1α activation is a new therapeutic target for cancer treatment: a novel approach to repositioning the antidiabetic drug sitagliptin for the management of hepatocellular carcinoma[J]. Front Pharmacol, 2021, 12: 720173.
[26] 张宁宁, 陆伟. 肝细胞癌的靶向治疗[J]. 临床肝胆病杂志, 2021, 37(8): 1753-1757. [27] GURZU S, SILVEANU C, FETYKO A, et al. Systematic review of the old and new concepts in the epithelial-mesenchymal transition of colorectal cancer[J]. World J Gastroenterol, 2016, 22(30): 6764-6775.
[28] 杨柳, 赵英琦, 黄晓妍, 等. HIF-1α经TRAP1调节肝癌细胞HepG2的EMT作用研究[J]. 重庆医学, 2019, 48(5): 721-725. [29] FENG B, ZHU Y, SUN C Y, et al. Basil polysaccharide inhibits hypoxia-induced hepatocellular carcinoma metastasis and progression through suppression of HIF-1α-mediated epithelial-mesenchymal transition[J]. Int J Biol Macromol, 2019, 137: 32-44.
[30] CHEN Q W, LIN W F, YIN Z F, et al. Melittin inhibits hypoxia-induced vasculogenic mimicry formation and epithelial-mesenchymal transition through suppression of HIF-1α/Akt pathway in liver cancer[J]. Evid Based Complement Alternat Med, 2019, 2019: 9602935.
[31] 郑苏苏. 松友饮联合TACE治疗不能手术切除肝癌患者的临床研究及分子机制探索[D]. 上海: 复旦大学, 2014. [32] CHEN G Q, WU K W, LI H, et al. Role of hypoxia in the tumor microenvironment and targeted therapy[J]. Front Oncol, 2022, 12: 961637.
[33] DOMBLIDES C, LARTIGUE L, FAUSTIN B. Control of the antitumor immune response by cancer metabolism[J]. Cells, 2019, 8(2): 104.
[34] WAN M, DING Y, LI Z, et al. Metabolic manipulation of the tumour immune microenvironment[J]. Immunology, 2022, 165(3): 290-300.
[35] SMITH V, LEE D, REARDON M, et al. Hypoxia is associated with increased immune infiltrates and both anti-tumour and immune suppressive signalling in muscle-invasive bladder cancer[J]. Int J Mol Sci, 2023, 24(10): 8956.
[36] 李伟, 刘娜, 孙巨勇, 等. 沉默HIF-1α表达逆转缺氧诱导肝癌免疫抑制的实验研究[J]. 中国免疫学杂志, 2018, 34(10): 1478-1482, 1486. [37] CHEN Z Q, ZUO X L, CAI J, et al. Hypoxia-associated circPRDM4 promotes immune escape via HIF-1α regulation of PD-L1 in hepatocellular carcinoma[J]. Exp Hematol Oncol, 2023, 12(1): 17.
[38] SALMAN S, MEYERS D J, WICKS E E, et al. HIF inhibitor 32-134D eradicates murine hepatocellular carcinoma in combination with anti-PD1 therapy[J]. J Clin Invest, 2022, 132(9): e156774.
[39] 邓哲. 薯蓣丸抑制HIF-1α改善肝癌微环境缺氧与免疫逃逸的机制研究[D]. 长沙: 湖南中医药大学, 2020. -
期刊类型引用(5)
1. 刘波，曹光华，张文玺，杨栋，姜辉，乔之军. 3D打印技术在腓骨头上入路治疗复杂胫骨平台后外侧骨折中的临床应用. 实用临床医药杂志. 2024(05): 17-20+58 . 
本站查看
2. 彭涛，孙敏捷，ANWAR-FADZIAhmad Fahmi，康立峰. 3D打印技术在药物制剂领域的研究进展. 药学进展. 2024(07): 484-495 . 百度学术
3. 季烨，魏朝，李昂，王梦醒. 3D打印技术在生物医学领域的应用进展. 中国医疗设备. 2024(10): 175-180 . 百度学术
4. 郭伟鸿，郭晓泽，章莹. 后pilon骨折的诊断与治疗进展. 中国骨科临床与基础研究杂志. 2024(05): 386-390 . 百度学术
5. 刘涛，牛国旗，蒋维利，程嘉伟. 后Pilon骨折的诊疗进展. 齐齐哈尔医学院学报. 2023(20): 1942-1946 . 百度学术
其他类型引用(0)
下载:
计量
- 文章访问数: 142
- HTML全文浏览量: 30
- PDF下载量: 21
- 被引次数: 5
苏公网安备 32100302010246号