ATF3對(duì)乳腺癌的作用研究進(jìn)展

張 葳，陳君君，楊 姣，石美智，韓永龍

(1．上海海洋大學(xué)食品學(xué)院，上海 201306；2．上海健康醫(yī)學(xué)院附屬第六人民醫(yī)院東院藥劑科，上海 201306；3.上海交通大學(xué)附屬第六人民醫(yī)院藥劑科,上海 200233)

乳腺癌是發(fā)生在乳腺上皮組織的惡性腫瘤，已成為威脅女性健康和生命的一大危險(xiǎn)因素。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2018年全球約有1 810萬新發(fā)癌癥病例，其中乳腺癌210萬，占12%；約有960萬新發(fā)癌癥死亡病例，其中乳腺癌63萬，占7%；乳腺癌占860萬女性癌癥新發(fā)病例的24%，占420萬女性癌癥死亡病例的15%，均高居第1位，且乳腺癌全球發(fā)病率近年一直呈上升趨勢(shì)[1]。乳腺癌已成為女性最常見的惡性腫瘤，如何治愈乳腺癌是國(guó)內(nèi)外臨床上關(guān)注的焦點(diǎn)，對(duì)乳腺癌的研究也不斷深入。

轉(zhuǎn)錄激活因子3(activating transcription factor 3，ATF3)是一個(gè)適應(yīng)性反應(yīng)基因，在正常細(xì)胞中表達(dá)水平較低，但在損傷或化學(xué)毒素等應(yīng)激條件下表達(dá)增加[2]。ATF3基因表達(dá)異常與乳腺癌的發(fā)生發(fā)展相關(guān)，有研究表明，ATF3高表達(dá)可抑制乳腺癌細(xì)胞增殖，但另有研究表明，ATF3是促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵因素，這造成了研究者對(duì)ATF3在乳腺癌中的作用機(jī)制理解的矛盾。目前關(guān)于ATF3在乳腺癌中的作用研究還較少，具體的相關(guān)機(jī)制還需要進(jìn)一步探究。本文對(duì)近年來國(guó)內(nèi)外ATF3在乳腺癌中作用的研究進(jìn)行歸納、整理，并就ATF3在乳腺癌中的作用機(jī)制、放化療敏感性以及相關(guān)信號(hào)通路調(diào)節(jié)方面的研究進(jìn)展進(jìn)行介紹。

1 ATF3基本概述

ATF3是轉(zhuǎn)錄因子ATF/CREB家族成員之一，其分子量為21 ku，含181個(gè)氨基酸序列，由堿性區(qū)和亮氨酸拉鏈區(qū)(bzip)構(gòu)成，堿性區(qū)負(fù)責(zé)與特異DNA結(jié)合，亮氨酸拉鏈區(qū)主要負(fù)責(zé)形成二聚體調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄，ATF3與自身結(jié)合形成的同二聚體可抑制轉(zhuǎn)錄，ATF3與bzip其他成員結(jié)合形成的異二聚體可激活或抑制轉(zhuǎn)錄[3]。1989年，Hai等[4]首次從經(jīng)乙酸四脂多糖(TPA)處理的人宮頸癌HeLa細(xì)胞中提取得到了ATF3，此后ATF3被廣泛應(yīng)用于科研中。因從鼠中克隆的同源基因LRF-1、LRF-21、CRG-5及TI-241氨基酸序列與人ATF3的同源性高達(dá)95%，故命名為ATF3[5]。

ATF3是一個(gè)適應(yīng)性反應(yīng)基因，其在正常細(xì)胞中呈低濃度穩(wěn)態(tài)表達(dá)，在多種不同的體內(nèi)外損傷性應(yīng)激信號(hào)如缺氧、化療、細(xì)胞因子和DNA損傷因子等誘導(dǎo)下能迅速上調(diào)表達(dá)，使得其靶基因的轉(zhuǎn)錄水平上調(diào)，引起細(xì)胞內(nèi)的一系列變化[6]。隨著對(duì)ATF3研究的不斷深入，人們發(fā)現(xiàn)在乳腺癌發(fā)生發(fā)展中，ATF3通過調(diào)節(jié)不同的信號(hào)通路參與了細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移等過程，同時(shí)在提高化、放療敏感性上也發(fā)揮著十分重要的作用。

2 ATF3在乳腺癌中的作用機(jī)制

2.1 ATF3調(diào)節(jié)增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移機(jī)制ATF3在乳腺癌形成和發(fā)展過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，表現(xiàn)為促癌或抑癌兩種作用。ATF3可通過調(diào)節(jié)增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移機(jī)制調(diào)節(jié)乳腺癌的發(fā)生發(fā)展過程。

惡性腫瘤細(xì)胞不但可以在原發(fā)部位快速浸潤(rùn)性增殖，還能通過血管和淋巴管等多種途徑向其他組織侵襲、轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致癌癥復(fù)發(fā)，這也是造成乳腺癌患者死亡的最主要原因，因此控制乳腺癌的遠(yuǎn)處侵襲和轉(zhuǎn)移對(duì)其治療和預(yù)后有重要意義。乳腺癌腫瘤細(xì)胞具有無限增殖復(fù)制、持續(xù)血管新生、逃避細(xì)胞凋亡、參與侵襲轉(zhuǎn)移等獲得性特征。Wolford等[7]發(fā)現(xiàn)，ATF3缺陷小鼠的乳腺癌轉(zhuǎn)移率低于野生型小鼠。證明了ATF3作為細(xì)胞適應(yīng)性反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的樞紐，在宿主細(xì)胞中發(fā)揮重要作用，促進(jìn)乳腺癌的轉(zhuǎn)移。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，ATF3通過促進(jìn)或抑制轉(zhuǎn)錄來調(diào)控乳腺癌腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移。Yin等[8]發(fā)現(xiàn)ATF3對(duì)高侵襲性的乳腺癌MCF10CA1a細(xì)胞具有保護(hù)作用。具體表現(xiàn)在ATF3促進(jìn)了細(xì)胞轉(zhuǎn)移相關(guān)基因fibronection-1、Twist1、Slug等的轉(zhuǎn)錄，從而促進(jìn)了細(xì)胞增殖和潛在轉(zhuǎn)移。早期研究發(fā)現(xiàn)，基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMPs)對(duì)細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix，ECM)的降解是乳腺癌侵襲、轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，乳腺癌患者大多伴有MMPs分泌水平和活性的升高。Lee等[9]在對(duì)人乳腺導(dǎo)管癌HCC1395細(xì)胞的研究中發(fā)現(xiàn)，ATF3的上調(diào)抑制了MMP-2啟動(dòng)子進(jìn)而抑制了轉(zhuǎn)錄過程，使得ECM對(duì)細(xì)胞的粘附力增強(qiáng)，從而抑制了細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。除誘導(dǎo)因素外，ATF3在乳腺癌中發(fā)揮致癌作用還是抑癌作用也可能與細(xì)胞類型及內(nèi)外環(huán)境的差異有關(guān)。周炳娟等[10]通過免疫組織化學(xué)方法對(duì)ATF3在乳腺浸潤(rùn)性導(dǎo)管癌、導(dǎo)管原位癌及癌旁乳腺組織中的表達(dá)進(jìn)行了檢測(cè)，表明ATF3的表達(dá)與乳腺浸潤(rùn)性導(dǎo)管癌的組織學(xué)分級(jí)、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及pTNM分期相關(guān)。以上均表明，ATF3與乳腺癌的侵襲、轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，可能成為評(píng)估乳腺癌患者預(yù)后的重要指標(biāo)。

2.2 ATF3對(duì)化療敏感性的影響化療指使用細(xì)胞毒藥物治療腫瘤的全身治療方法，無論是口腔、靜脈、體腔給藥，化療藥物都會(huì)隨血管到達(dá)全身各處，因此療效較好。但化療是把雙刃劍，抗腫瘤的同時(shí)也可增加化療耐藥和腫瘤轉(zhuǎn)移，使治療效果大大降低[11]。如乳腺癌常用的一線化療藥物紫杉醇、阿霉素、順鉑、環(huán)磷酰胺、氟尿嘧啶等在治療時(shí)易產(chǎn)生耐藥反應(yīng)，使治療效果大大降低。化療耐藥是由一個(gè)或多個(gè)應(yīng)激源誘導(dǎo)發(fā)生的，申夢(mèng)琴等[12]通過研究高侵襲轉(zhuǎn)移性乳腺癌MDA-MB-231細(xì)胞和低侵襲轉(zhuǎn)移性乳腺癌MCF-7細(xì)胞中的上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)與耐藥的關(guān)系，證實(shí)了乳腺癌中的化療耐藥與EMT相關(guān)，即EMT是乳腺癌細(xì)胞產(chǎn)生耐藥的應(yīng)激源。EMT可降低乳腺癌細(xì)胞對(duì)化療藥物促凋亡信號(hào)的敏感性抑制乳腺癌細(xì)胞凋亡，同時(shí)通過降解細(xì)胞基質(zhì)、減少細(xì)胞黏附力等誘導(dǎo)乳腺癌細(xì)胞的侵襲、轉(zhuǎn)移過程[13]?；熯€能改變?cè)l(fā)腫瘤的微環(huán)境和轉(zhuǎn)移部位的微環(huán)境，使癌細(xì)胞在一個(gè)更適合的環(huán)境下生長(zhǎng)。

紫杉醇(paclitaxel，PTX)是最常用的治療乳腺癌的一線化療藥物，PTX作為細(xì)胞毒類藥物可抑制腫瘤的生長(zhǎng)，但化療中產(chǎn)生的耐藥性和腫瘤轉(zhuǎn)移也是亟待解決的問題。Chang等[14]的研究表明，PTX可顯著降低乳腺癌腫瘤體積，也可改變?nèi)橄侔┠[瘤周邊血管狀態(tài)，協(xié)助乳腺癌細(xì)胞進(jìn)入血循環(huán)，且能改變肺組織微環(huán)境，使更適合乳腺癌細(xì)胞生存，從而引起乳腺癌轉(zhuǎn)移，但敲除ATF3的表達(dá)后，在PTX作用下表現(xiàn)出更低的細(xì)胞轉(zhuǎn)移性，表明PTX依賴ATF3引起乳腺癌細(xì)胞的肺轉(zhuǎn)移。所以敲除ATF3能抑制乳腺癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移，以此提高PTX的化療療效。ATF3可將化療藥物與乳腺癌腫瘤轉(zhuǎn)移聯(lián)系起來，抑制ATF3的作用可提高化療的療效。

阿霉素(doxorubicin，DOX)也是乳腺癌的一線化療藥物之一，這類藥物有較強(qiáng)的心臟毒性和誘導(dǎo)腫瘤耐藥性。Hasim等[15]研究發(fā)現(xiàn)，DOX能誘導(dǎo)ATF3在人乳腺癌MDA-MB-231細(xì)胞和MCF-7細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)，ATF3表達(dá)的下調(diào)導(dǎo)致小鼠胚胎細(xì)胞對(duì)DOX的敏感性下降?？傊?，提高ATF3的水平能使乳腺癌細(xì)胞對(duì)化療的敏感性增強(qiáng)，但化療引起的耐藥性和促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移仍然存在，這就需要進(jìn)一步探究抵抗耐藥性的相關(guān)機(jī)制。

2.3 ATF3對(duì)放療敏感性的影響放療療法是利用放射線治療腫瘤的局部治療方法，保乳術(shù)后放射治療可通過消除殘留腫瘤細(xì)胞，或通過誘導(dǎo)一個(gè)異位效應(yīng)，提高有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的早期乳腺癌患者的治愈率[16]。放療的原理是電離輻射導(dǎo)致細(xì)胞的雙鏈DNA發(fā)生斷裂而導(dǎo)致細(xì)胞死亡，但人體細(xì)胞的DNA損傷修復(fù)機(jī)制會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞為維持自身基因的穩(wěn)定性而降低對(duì)放療的敏感性[17]。乳腺癌患者同樣存在著對(duì)放療敏感性低的問題，譙鳳等[18]通過建立裸鼠MDA-MB-231乳腺癌模型發(fā)現(xiàn)，腫瘤放療增敏劑可提高放療敏感性。此外，ATF3對(duì)放療敏感性也發(fā)揮著比較重要的作用，靶向調(diào)控ATF3可提高乳腺癌患者對(duì)放療的敏感性。

Krug等[19]討論了加速部分乳房照射治療浸潤(rùn)性乳腺癌存在的爭(zhēng)議，證明了放療確實(shí)減少了浸潤(rùn)性乳腺癌的復(fù)發(fā)。放療更是局部控制三陰性乳腺癌的方法，研究發(fā)現(xiàn)保乳術(shù)后聯(lián)合放療明顯降低三陰性乳腺癌局部復(fù)發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)，并降低了轉(zhuǎn)移率[20-21]。但在乳腺癌放療中確實(shí)存在敏感性問題，張?jiān)葡嫉萚22]研究了miR-424/HMGA1分子軸對(duì)乳腺癌放療敏感性的影響，他們用不同輻射強(qiáng)度的60Coγ-射線處理人乳腺癌MDA-MB-468細(xì)胞，觀察miR-424和HMGA1的表達(dá)變化，證實(shí)了miR-424/HMGA1分子軸可調(diào)控乳腺癌放療敏感性，并發(fā)現(xiàn)過表達(dá)miR-424可增強(qiáng)MDA-MB-468細(xì)胞對(duì)γ-射線放療的敏感性。Zhao等[23]研究了ATF3對(duì)乳腺癌放射抵抗的影響，發(fā)現(xiàn)放療后ATF3在乳腺癌腫瘤組織和不同的乳腺癌細(xì)胞株中均高表達(dá)，且ATF3增加了乳腺癌細(xì)胞的輻射抗藥性。因此，通過沉默ATF3的表達(dá)可能促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞凋亡，增強(qiáng)乳腺癌細(xì)胞對(duì)放療的敏感性，提高放療效果。

2.4 ATF3調(diào)節(jié)的信號(hào)通路調(diào)節(jié)ATF3調(diào)節(jié)的信號(hào)通路眾多，其中TGF-β/Smad信號(hào)通路、miR-590/GOLPH3信號(hào)通路和Wnt/β-catenin信號(hào)通路等在乳腺癌的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要的作用。

TGF-β/Smad信號(hào)通路通過ATF3在乳腺癌中發(fā)揮抑癌作用。TGF-β信號(hào)通過其調(diào)控蛋白Smad活化誘導(dǎo)ATF3高表達(dá)，ATF3與Smad蛋白的復(fù)合物和Idl蛋白啟動(dòng)子結(jié)合從而抑制Idl的表達(dá)，進(jìn)而影響乳腺癌細(xì)胞的分化。Yin等[24]研究發(fā)現(xiàn)，TGF-β上調(diào)ATF3靶基因Snail及twist表達(dá)，也上調(diào)TGF-β自身表達(dá)，形成正反饋環(huán)路，ATF3高表達(dá)抑制了乳腺癌MCF10CA1a細(xì)胞增殖。Rohini[25]等在人乳腺癌MDA-MB-231細(xì)胞中檢測(cè)了TGF-β作用下與Smad4蛋白相互作用的ATF3表達(dá)水平，以及相互作用時(shí)發(fā)揮關(guān)鍵作用的MMP-13啟動(dòng)子水平，發(fā)現(xiàn)小干擾RNA干擾Smad4后，MDA-MB-231細(xì)胞中的MMP-13啟動(dòng)子活性降低，導(dǎo)致ATF3的表達(dá)減少。因此，靶向Smad4可能通過TGF-β作用調(diào)控ATF3的水平，從而抑制乳腺癌的發(fā)展。

β-catenin可以作為特異性的致癌信號(hào)介導(dǎo)腫瘤的免疫逃避和免疫治療抵抗，從而為腫瘤治療提供新靶點(diǎn)[26]。Sha等[27]發(fā)現(xiàn)，ATF3過表達(dá)導(dǎo)致β-catenin及Wnt/β-catenin信號(hào)靶基因c-myc和cyclin D1在巨噬細(xì)胞中表達(dá)升高，這說明ATF3過表達(dá)激活了Wnt/β-catenin信號(hào)通路。Yan等[28]研究發(fā)現(xiàn)，過表達(dá)ATF3誘導(dǎo)的小鼠乳腺癌腫瘤與激活Wnt/β-catenin信號(hào)通路有關(guān)。Wnt/β-catenin信號(hào)通路發(fā)揮作用的幾種配體Wnt7b等和ATF3的已知轉(zhuǎn)錄靶點(diǎn)Snai2等在小鼠乳腺癌EMT-6細(xì)胞中均高表達(dá)，小干擾RNA干擾ATF3后，Wnt7b、Snai2等表達(dá)顯著降低，證明這些基因是ATF3的調(diào)控靶點(diǎn)。表明通過抑制ATF3的表達(dá)可抑制乳腺癌細(xì)胞增殖信號(hào)在Wnt/β-catenin信號(hào)通路中的傳遞，從而抑制下游基因β-catenin表達(dá)，進(jìn)而抑制乳腺癌細(xì)胞的增殖。

Song等[29]研究發(fā)現(xiàn)，miR-590-3p的過表達(dá)可抑制乳腺癌MDA-MB-231細(xì)胞和MCF-7細(xì)胞的增殖，GOLPH3可抑制miR-590-3p的表達(dá)，而ATF3可抑制GOLPH3的表達(dá)，從而抑制乳腺癌細(xì)胞增殖。所以miR-590/GOLPH信號(hào)通路可能成為乳腺癌的診斷和臨床治療的新途徑。

3 討論

當(dāng)今社會(huì)乳腺癌仍是威脅女性生命的主要危險(xiǎn)因素和醫(yī)學(xué)界關(guān)注的焦點(diǎn)。ATF3在乳腺癌中發(fā)揮致癌作用還是抑癌作用可能與誘導(dǎo)因素、細(xì)胞類型及內(nèi)外環(huán)境的差異有關(guān)。通過介紹ATF3在乳腺癌增殖、轉(zhuǎn)移和放化療敏感性中發(fā)揮的作用，以促進(jìn)醫(yī)學(xué)界對(duì)ATF3在乳腺癌中的作用有充分的認(rèn)識(shí)，為乳腺癌的臨床治療提供參考和理論依據(jù)。

ATF3通過調(diào)控增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移機(jī)制調(diào)節(jié)乳腺癌發(fā)生發(fā)展過程，通過三種主要的信號(hào)通路發(fā)揮作用。同時(shí)，化、放療技術(shù)的不斷發(fā)展也為乳腺癌患者的治愈帶去了福音，隨著醫(yī)藥技術(shù)的進(jìn)步，這方面的藥物也會(huì)越來越多，但化療引起的耐藥性和促進(jìn)乳腺癌腫瘤轉(zhuǎn)移仍是亟待解決的難題。目前，關(guān)于ATF3在乳腺癌中的作用機(jī)制的研究還較少，具體的相關(guān)機(jī)制還需要進(jìn)一步進(jìn)行研究。比如ATF3應(yīng)激反應(yīng)后轉(zhuǎn)錄和調(diào)控的具體機(jī)制不清晰，其在腫瘤中發(fā)揮的功能也存在較大的學(xué)術(shù)爭(zhēng)議。隨著科學(xué)界對(duì)ATF3研究的不斷深入，其在乳腺癌發(fā)生發(fā)展中存在的矛盾或許會(huì)得到解答。探索ATF3在乳腺癌中的作用機(jī)制，通過調(diào)控ATF3提高PTX、DOX等化療療效，可為乳腺癌預(yù)防、治療和預(yù)后評(píng)價(jià)提供參考依據(jù)，具有深遠(yuǎn)的意義。