ER-α36在乳腺癌中激活非基因組信號(hào)通路及誘導(dǎo)耐藥

吳水水， 徐雪芬， 黃 劍

雌激素介導(dǎo)的非基因組信號(hào)通路的激活，導(dǎo)致的腫瘤耐藥及加速腫瘤干細(xì)胞的自我更新等領(lǐng)域一直是乳腺癌研究的熱點(diǎn)。ER，尤其是其變異剪切體ER-α36，在激活乳腺癌非基因組信號(hào)通路、誘導(dǎo)耐藥及促進(jìn)腫瘤干細(xì)胞富集等方面的作用，近年來(lái)倍受關(guān)注[1-5]。

ER主要有ER-α、ER-β以及它們的變異體。ER-α主要包括ER-α66及其剪切體ER-α36和ER-α46[6-7]。ER-α36是一新型的膜性ER，主要通過(guò)介導(dǎo)非基因組信號(hào)通路來(lái)調(diào)節(jié)乳腺癌細(xì)胞的功能[8-9]。該文將著重就ER-α36的結(jié)構(gòu)、介導(dǎo)的非基因組信號(hào)通路、內(nèi)分泌治療耐藥及乳腺癌干細(xì)胞的關(guān)系進(jìn)行綜述。

1 ER-α36的結(jié)構(gòu)

2005年Dr.Wang的實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)一種新型的ER，為ER-α66的剪切變異體，該剪切變異體缺乏ER-α66的轉(zhuǎn)錄激活區(qū)，保留DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域及部分二聚體和配體結(jié)合結(jié)構(gòu)域，相對(duì)分子質(zhì)量為3.6×104，因此命名為ER-α36[8]。ER-α66主要定位于細(xì)胞核，而ER-α36主要位于細(xì)胞膜和細(xì)胞質(zhì)，又稱為膜性ER。ER-α36是從ER-α66基因的第1個(gè)內(nèi)含子中的啟動(dòng)子開(kāi)始編碼的，與ER-α66的結(jié)構(gòu)比較，缺乏AF-1和AF-2轉(zhuǎn)錄激活區(qū)，保留了DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域、部分二聚體和配體結(jié)合結(jié)構(gòu)域。ER-α36的C末端有27個(gè)額外的獨(dú)特氨基酸序列，以取代ER-α66外顯子7和8編碼的C末端138個(gè)氨基酸。ER-α36還具有3個(gè)潛在的酰基化位點(diǎn)，故ER-α36蛋白主要定位于細(xì)胞膜(50%)，部分定位于細(xì)胞質(zhì)(40%)，少數(shù)定位于細(xì)胞核(10%)[8,10]。ER-α66的另一剪切體ER-α46，相對(duì)分子質(zhì)量為4.6×104，在ER-α46的結(jié)構(gòu)中，選擇性剪切了第1個(gè)編碼外顯子，所以缺乏ER-α66 N端的173個(gè)氨基酸，即A/B區(qū)或AF-1區(qū)，其它結(jié)構(gòu)和ER-α66相同[8]。ER-α46在乳腺癌中的作用，尚不清楚。

2 ER-α36介導(dǎo)的非基因組信號(hào)通路

新型ER-α36可介導(dǎo)由乳腺癌細(xì)胞膜始發(fā)的雌激素信號(hào)，激活磷脂酰肌醇-3激酶(phosphatidylinositol 3-kinase, PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B)、絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)/細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases, ERK)等胞內(nèi)信號(hào)通路-即非基因組信號(hào)通路，調(diào)節(jié)乳腺癌細(xì)胞的生長(zhǎng)增殖。研究發(fā)現(xiàn),ER-α36能抑制ER-α66和ER-β的E2依賴和E2非依賴轉(zhuǎn)錄活性，并參與其誘導(dǎo)的MAPK/ERK和PI3K/AKT快速磷酸化[9]。在E2作用下，在ER-α66+/ER-α36+乳腺癌細(xì)胞系MCF7、T47D和H3396中，胞內(nèi)MAPK/ERK信號(hào)通路被快速激活；當(dāng)用shRNA特異性沉默ER-α36后，E2不能誘導(dǎo)MAPK/AKT磷酸化。而當(dāng)特異性沉默ER-α66后，在ER-α36存在的狀態(tài)下，E2仍然能誘導(dǎo)MAPK/AKT磷酸化。該研究清楚表明，MAPK/AKT的磷酸化，不是由ER-α66而是由ER-α36的快速雌激素信號(hào)介導(dǎo)[11-12]。另有研究顯示，ER-α36能誘導(dǎo)胞內(nèi)信號(hào)通路RAS/MAPK/ERK和PI3K/AKT活化，并誘導(dǎo)原癌基因c-myc的編碼產(chǎn)物c-myc表達(dá)，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)與增殖[13]。新近一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，ER-α36通過(guò)激活E2介導(dǎo)的MAPK/ERK信號(hào)通路，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖和遷移[4]。除乳腺癌外，ER-α36在其它腫瘤亦能激活非基因組信號(hào)通路。在子宮內(nèi)膜癌Ishikawa細(xì)胞中，E2通過(guò)ER-α36快速激活PKCδ/ERK通路，增強(qiáng)Cyclin D1/CDK4表達(dá)[14]。上述研究結(jié)果均表明新型雌激素膜受體ER-α36，介導(dǎo)E2誘導(dǎo)的胞內(nèi)信號(hào)通路，促進(jìn)MAPK/ERK和PI3K/AKT快速磷酸化，影響腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)增殖等生物學(xué)特性。

EGFR和HER-2是HER上皮生長(zhǎng)因子受體家族(包括HER-1即EGFR、HER-2、HER-3和HER-4)中最重要的成員[15]。乳腺癌中EGFR基因擴(kuò)增和蛋白過(guò)表達(dá)現(xiàn)象已有明確報(bào)道[16]。HER-2基因擴(kuò)增和蛋白過(guò)表達(dá)是乳腺癌惡性特征的重要表現(xiàn)[17]，而20%～30%乳腺癌呈HER-2陽(yáng)性。研究發(fā)現(xiàn)，ER-α36和EGFR/HER-2存在分子間的雙向交互作用，ER-α36正向調(diào)節(jié)EGFR和HER-2表達(dá)，EGFR亦可通過(guò)ER-α36基因的5’編碼區(qū)AP1結(jié)合位點(diǎn)誘導(dǎo)ER-α36表達(dá)，且ER-α36可穩(wěn)定EGFR蛋白表達(dá)，促進(jìn)E2誘導(dǎo)的HER-2表達(dá)[18-19]。ER-α36亦可和EGFR/Src/Shc復(fù)合體相互作用，活化Src和EGFR，進(jìn)而激活胞內(nèi)MAPK/ERK和EGFR/STAT5信號(hào)通路，從而促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞生長(zhǎng)增殖[18]。低濃度E2誘導(dǎo)ER-α36通過(guò)Src-Y416磷酸化，激活Src，進(jìn)而激活EGFR/STAT5信號(hào)通路，促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞增殖[20]。在ER-α66-/ER-α36+/HER-2+的乳腺癌SKBR-3細(xì)胞中，特異性沉默ER-α36后，降低HER-2蛋白的表達(dá)，表明ER-α36和HER-2之間存在密切的關(guān)系[19]。上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果均表明，ER-α36可能通過(guò)和EGFR/HER-2生長(zhǎng)因子受體家族的雙向交互作用，激活非基因組信號(hào)通路。

3 ER-α36與Tamoxifen耐藥

Tamoxifen是選擇性ER調(diào)節(jié)劑，廣泛用于治療進(jìn)展期ER陽(yáng)性乳腺癌，已成為絕經(jīng)前和絕經(jīng)后乳腺癌高危患者的預(yù)防藥物。但30%～40%的乳腺癌患者在Tamoxifen治療后出現(xiàn)繼發(fā)耐藥。主要的耐藥機(jī)制有ER表達(dá)缺失或突變、藥物代謝基因突變、多種生長(zhǎng)因子轉(zhuǎn)導(dǎo)的通路，如PI3K/AKT、AMPK/ERK通路異常激活等[21]。ER-α36在ER陽(yáng)性乳腺癌Tamoxifen耐藥方面的作用，近年來(lái)也倍受關(guān)注。ER-α66+/ER-α36+的乳腺癌患者，與ER-α66+/ER-α36-的乳腺癌患者相比，無(wú)瘤生存率和疾病特殊生存率DSS均較低，且不易從Tamoxifen治療中獲益[22]。一項(xiàng)對(duì)Tamoxifen耐藥的乳腺癌細(xì)胞研究顯示，Tamoxifen誘導(dǎo)ER-α66+乳腺癌MCF-7細(xì)胞過(guò)表達(dá)ER-α36，繼而腫瘤細(xì)胞對(duì)Tamoxifen產(chǎn)生耐藥。當(dāng)沉默ER-α36后，乳腺癌細(xì)胞可恢復(fù)對(duì)Tamoxifen治療的敏感性[23]?？梢?jiàn)，Tamoxifen可能通過(guò)ER-α36的介導(dǎo)，激活胞內(nèi)信號(hào)通路RAS/MAPK/ERK和PI3K/AKT。MAPK/ERK信號(hào)通路的持續(xù)激活，在細(xì)胞生長(zhǎng)和增殖中發(fā)揮重要作用，而PI3K/AKT信號(hào)通路的持續(xù)激活，促使乳腺癌細(xì)胞逃逸Tamoxifen誘導(dǎo)的凋亡[3]，ER-α36過(guò)表達(dá)或許是Tamoxifen耐藥的機(jī)制之一[7]。

在乳腺癌Tamoxifen治療獲得性耐藥的發(fā)展過(guò)程中，乳腺癌細(xì)胞從開(kāi)始的雌激素依賴性生長(zhǎng)，轉(zhuǎn)變?yōu)樯L(zhǎng)因子依賴性生長(zhǎng)。在乳腺癌MCF-7/TAM耐藥細(xì)胞中，ER-α36和EGFR表達(dá)升高，細(xì)胞生長(zhǎng)速度加快，體外遷移和侵襲能力增強(qiáng)。當(dāng)特異性沉默ER-α36后，引起EGFR蛋白表達(dá)降低，從而導(dǎo)致細(xì)胞生長(zhǎng)增殖、體外遷移和侵襲能力均減弱[24]。另一研究亦表明，ER-α36與EGFR/HER-2相互作用，影響乳腺癌細(xì)胞生長(zhǎng)增殖，促進(jìn)Tamoxifen耐藥；用雙重絡(luò)氨酸激酶抑制劑Lapatinib或ER-α36下調(diào)劑Broussoflavonol B，阻斷ER-α36與EGFR/HER-2正向調(diào)節(jié)回路，能恢復(fù)MCF-7/TAM細(xì)胞對(duì)Tamoxifen處理的敏感性[25]。綜上所述，ER-α36和EGFR/HER-2相互作用，可能是乳腺癌細(xì)胞Tamoxifen耐藥的主要機(jī)制[26]。

4 ER-α36與乳腺癌干細(xì)胞

越來(lái)越多的證據(jù)支持腫瘤干細(xì)胞學(xué)說(shuō)，該學(xué)說(shuō)認(rèn)為腫瘤起源于具有干細(xì)胞特性的細(xì)胞亞群，具有細(xì)胞自我更新、腫瘤形成和多潛能分化的能力，腫瘤干細(xì)胞在乳腺癌發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移中的重要作用，日益受到關(guān)注。在SKBR-3(ER-α66-/ER-α36+)乳腺癌細(xì)胞中，ALDH1+干細(xì)胞亞群和高度表達(dá)ER-α36的亞群為同一細(xì)胞群體。當(dāng)特異性沉默ER-α36后，ALDH1+腫瘤干細(xì)胞數(shù)量顯著減少，表明ER-α36和乳腺癌干細(xì)胞亞群關(guān)系密切[19]。在MCF7和T47D乳腺癌細(xì)胞中，富集了CD44+CD24-腫瘤干細(xì)胞亞群，亦過(guò)度表達(dá)ER-α36，且通過(guò)ER-α36激活胞內(nèi)信號(hào)通路PI3K/AKT，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖及誘導(dǎo)Tamoxifen和ICI182,780耐藥[12]。ER-α36可能在乳腺癌干細(xì)胞及耐藥亞群中發(fā)揮重要作用。

5 展望

目前，乳腺癌主要的治療方式包括手術(shù)治療、放療及靶向治療。靶向治療毒副作用輕、有廣泛的前景，如抗ER的Tamoxifen治療。然而，Tamoxifen治療過(guò)程中產(chǎn)生的耐藥，是乳腺癌靶向治療過(guò)程中最大的挑戰(zhàn)。ER-α36膜受體可能通過(guò)和生長(zhǎng)因子受體EGFR/HER-2分子間的雙向交互作用，激活胞內(nèi)AMPK/ERK、PI3K/AKT信號(hào)通路，最終導(dǎo)致乳腺癌細(xì)胞生長(zhǎng)增殖及Tamoxifen耐藥。因此，抗ER-α36可能成為抵御Tamoxifen耐藥的重要手段，并將可能成為今后乳腺癌治療的特異性新靶點(diǎn)。

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