線粒體DNA含量在乳腺癌中的研究進展

張 彤 陳曉杭 魏鳳香，*

(1.佳木斯大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院,黑龍江 佳木斯 154007；2.深圳市龍崗區(qū)婦幼保健院，廣東 深圳 518174)

1 線粒體DNA含量

線粒體存在于人腦和肌肉中，是一種主要通過氧化磷酸化產(chǎn)生三磷酸腺苷(ATP)的細胞器。線粒體DNA(mitochondrial DNA，mtDNA)是雙鏈的、母系遺傳的環(huán)狀核苷酸，含有16 569個堿基對(bp)，編碼37個RNA(13個信使RNA,22個轉(zhuǎn)運RNA和2個核糖體RNA)[1]。通常不同類型的細胞中每個線粒體的線粒體DNA含量均存在特異性差異，如在心臟、骨骼肌以及大腦這種能量密集型組織中，其線粒體DNA相對豐度值和每個細胞中線粒體含量均比肝臟、腎臟和肺組織高[2]。

近年來，由于活性氧(ROS)過度產(chǎn)生、大分子損傷、能量供應(yīng)不足以及必需分子(如血紅素，核苷酸)產(chǎn)生等多種導(dǎo)致線粒體功能障礙[3]進而引起線粒體DNA含量變化的情況，在乳腺癌研究中備受關(guān)注。因此，維持線粒體DNA含量對于維持乳腺癌患者的線粒體功能具有重要意義，也有助于靶向性疾病預(yù)防、早期診斷以及實現(xiàn)針對性指導(dǎo)化療方案的制定。

2 線粒體DNA含量與乳腺癌不同分子亞型

根據(jù)2020年全球癌癥統(tǒng)計[4]，女性乳腺癌已經(jīng)超過肺癌成為最常見的癌癥。目前，已有超過一半的乳腺癌患者的線粒體DNA含量顯著減少，并已有研究證明[5]，乳腺癌細胞系中線粒體DNA含量的降低與向間充質(zhì)表型的轉(zhuǎn)化有關(guān)，其較低的線粒體DNA含量可能會產(chǎn)生更具攻擊性的表型和改變的治療反應(yīng)。在大量細胞和包括活性自由基、實體腫瘤內(nèi)的缺氧環(huán)境和線粒體DNA轉(zhuǎn)錄機制缺陷等(如mtPOLG和mitochondrial transcription factor，TFAM突變/缺失)環(huán)境因素的情況下均會導(dǎo)致線粒體DNA含量的丟失。在原發(fā)腫瘤中，線粒體DNA含量丟失在高侵襲性三陰性腫瘤中比其他亞型更明顯[6]。

據(jù)報道，乳腺腫瘤的不同分子亞型，即ER表達(管腔群)：Luminal A、B、HER2富集亞型、三陰性乳腺癌：Triple Negative breast cancer，TNBC，其分子基因特征是不同的：其中，三陰性乳腺癌(ER陰性、PR陰性和HER2陰性)是一種高度侵襲性的腫瘤亞型，患者預(yù)后特別差，受體三陰性乳腺癌細胞的線粒體DNA含量低于非TNBC(Luminal A、Luminal B和HER2富集亞型)基底細胞，三陰性乳腺癌的線粒體DNA拷貝數(shù)明顯低于其匹配的非腫瘤組織，但Luminal A、B或HER2富集亞型腫瘤的線粒體DNA含量與正常匹配組織相比往往更高或保持不變[6]。

3 線粒體DNA含量與乳腺癌相關(guān)基因

線粒體DNA的含量受到多種信號通路激活的影響。目前，HER2、RAS、EGFR、ERBB2等癌基因以及磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B(PI3K/AKT)信號通路的下游成員通過移位到細胞可直接調(diào)節(jié)線粒體功能[7]，在癌細胞生存和增殖的過程中通過激活特異性HER2相關(guān)信號通路控制線粒體功能,從而介導(dǎo)其作用[8]。其中，ERBB2基因擴增和/或過表達已被報道在15～30%的人類乳腺癌惡性腫瘤中出現(xiàn)，并已被證明可促進包括DNA合成、細胞增殖和細胞生存，增加復(fù)發(fā)風(fēng)險和不良臨床結(jié)果等許多細胞功能[9]。

4 針對乳腺癌不同治療方案的線粒體DNA含量變化

目前，乳腺癌的主要治療方案是綜合治療模式，包括手術(shù)治療、輔助化療、激素治療、靶向治療、放療等多種方法，并根據(jù)患者診斷年齡、腫瘤大小、淋巴結(jié)狀態(tài)、腫瘤分級以及傳統(tǒng)的臨床病理指標(biāo)進行劃分，對于激素受體陽性的乳腺癌婦女考慮接受包括芳香酶抑制劑(aromatase inhibitor，AI)在內(nèi)共10年的輔助內(nèi)分泌治療[10]；對于單個原發(fā)性乳腺癌患者的轉(zhuǎn)移和/或死亡風(fēng)險進行分類來決定是否建議患者接受圍手術(shù)期治療；對于高危的原發(fā)性乳腺癌患者接受圍手術(shù)期化療和/或內(nèi)分泌治療，旨在消除潛在的微轉(zhuǎn)移；對于轉(zhuǎn)移性乳腺癌患者，為了延長生命，化療是系統(tǒng)性治療的主要途徑，也可以應(yīng)用內(nèi)分泌(聯(lián)合)和/或抗HER2治療[11,12]。目前，除了傳統(tǒng)細胞毒性藥物組成的方案，基于環(huán)素的蒽環(huán)類的化療方案和基于紫杉類的化療方案被廣泛使用，均適用于轉(zhuǎn)移性腫瘤。

4.1 基于蒽環(huán)類藥物的輔助化療

蒽環(huán)類藥物阿霉素(doxorubicin)和表柔比星(epirubicin,EPI)是目前乳腺癌治療中最常用的藥物，其可誘導(dǎo)線粒體發(fā)生嚴(yán)重氧化應(yīng)激以及損傷線粒體DNA，如在心臟毒性方面的脫靶效應(yīng)。在原發(fā)腫瘤中，線粒體DNA含量低的乳腺癌患者接受含蒽環(huán)類藥物的化療具有更好的療效，并且在晚期疾病的輔助化療中，腫瘤中低線粒體DNA含量的患者從蒽環(huán)類藥物為主的化療(5-氟尿嘧啶/蒽環(huán)類/環(huán)磷酰胺，F(xiàn)AC/FEC)中獲益增加[13]。現(xiàn)把包括ERBB2(HER2)[14]和TIMP1[15]在內(nèi)的幾種標(biāo)志物描述為預(yù)測輔助蒽環(huán)類藥物化療的益處。因此，乳腺腫瘤中常見的線粒體DNA含量下降可能被用于指導(dǎo)化療方案的制定并加以利用。

4.2 基于紫杉類藥物的輔助化療

白蛋白結(jié)合紫杉醇(Nab-paclitaxel)是一種白蛋白結(jié)合的紫杉醇納米顆粒，可以在不用藥前安全輸注，是新一代的紫杉類藥物。根據(jù)轉(zhuǎn)移性乳腺癌報告的數(shù)據(jù)表明，納米顆粒、白蛋白結(jié)合紫杉醇比溶質(zhì)型紫杉醇具有更好的抗腫瘤活性[16]。在ERBB2/HER2陰性乳腺癌患者的最新輔助化療方案中，蒽環(huán)類藥物與紫杉類藥物聯(lián)合使用后的臨床完全緩解率(pathological completeremissions,pCR)比單獨使用蒽環(huán)類藥物的方案增加一倍[17]。因此，手術(shù)治療和多種藥物按順序聯(lián)合使用的輔助化療的乳腺癌治療方案有助于提供更好的療效優(yōu)勢以確定各種個體化治療的靶點。

4.3 基于鉑類藥物的輔助化療

在治療轉(zhuǎn)移性乳腺癌婦女時，含鉑治療方案的腫瘤反應(yīng)率很高。最常用的兩種治療轉(zhuǎn)移性乳腺癌的鉑類藥物是卡鉑和順鉑，卡鉑通常比順鉑的毒性更小。有初步的低質(zhì)量證據(jù)表明，以鉑為基礎(chǔ)的治療方案對轉(zhuǎn)移性三陰性乳腺癌女性患者有中度的生存益處[18]。因此，進一步的以鉑為基礎(chǔ)的治療方案在這一轉(zhuǎn)移性乳腺癌婦女亞群體中的隨機試驗是十分必要的。

5 乳腺癌患者線粒體DNA含量與預(yù)后的關(guān)系

5.1 線粒體DNA含量與生存期

腫瘤細胞線粒體DNA含量與生存期的關(guān)系主要采用定量聚合酶鏈反應(yīng)(quantitative polymerase chain reaction，qPCR)進行分析。在使用蒽環(huán)類藥物為基礎(chǔ)的治療方案中，線粒體DNA含量較高的乳腺癌患者的無病生存期(disease-free survival，DFS)明顯低于線粒體DNA含量較低的乳腺癌患者。但在未接受輔助化療的患者中，線粒體DNA含量差異對無病生存期無影響[19]。因此，乳腺癌線粒體DNA拷貝數(shù)水平可能被認(rèn)為是預(yù)測乳腺癌患者對含蒽環(huán)類藥物治療反應(yīng)的潛在生物標(biāo)志物。

5.2 線粒體DNA含量與癌癥相關(guān)疲勞

在接受蒽環(huán)類或紫杉類化療的早期乳腺癌患者的研究中，首次表明外周血線粒體DNA含量降低與化療患者癌癥相關(guān)疲勞(Cancer-related fatigue，CRF)的發(fā)生有關(guān)[20]。癌癥相關(guān)疲勞被定義為一種衰弱和持續(xù)的身體、情緒或認(rèn)知疲勞感，可能與癌癥或其治療有關(guān)。引起該病的一個原因主要是由于缺乏能量導(dǎo)致線粒體功能障礙[21]。因此，線粒體功能是減輕癌癥相關(guān)疲勞的重要靶點。據(jù)報道，乳腺癌患者化療過程中線粒體DNA含量與包括年齡、焦慮、失眠、血紅蛋白水平和體重指數(shù)在內(nèi)的身體疲勞[22]呈負相關(guān),進一步評估線粒體DNA含量降低和移位環(huán)(D-loop)區(qū)域核苷酸序列變化[21]可作為潛在癌癥相關(guān)疲勞生物標(biāo)志物的價值，有利于提高對癌癥相關(guān)疲勞生物學(xué)通路的理解。

5.3 線粒體DNA含量與化療相關(guān)認(rèn)知障礙

化療相關(guān)的認(rèn)知障礙(chemotherapy-related cognitive impairment，CRCI)在乳腺癌患者中也常并發(fā)，其發(fā)病機制可能與線粒體功能障礙相關(guān)。盡管在相關(guān)報道[20]的二次分析中可能是由于認(rèn)知功能調(diào)節(jié)的生物學(xué)機制的復(fù)雜性，并沒有發(fā)現(xiàn)線粒體DNA含量減少與CRCI惡化之間的任何關(guān)聯(lián)，但乳腺癌中線粒體DNA含量的降低也可能與化療相關(guān)的認(rèn)知障礙惡化有關(guān)，進一步的研究有助于闡明癌癥相關(guān)疲勞的類似機制。

6 結(jié)語

綜上所述，線粒體DNA含量有可能成為乳腺癌早期診斷及治療的新靶點。其常見的線粒體DNA含量下降、線粒體DNA的潛在表達、以及非腫瘤組織中線粒體DNA表達、含量的降低均有助于識別和檢測乳腺癌的形成與轉(zhuǎn)移，為高風(fēng)險人群的疾病預(yù)防和乳腺癌的早期診治提供新方向。根據(jù)乳腺癌的不同分子亞型中采用手術(shù)治療、蒽環(huán)類、紫杉類鉑類藥物的輔助化療以及多種不同的治療方案。線粒體DNA含量低還可能誘發(fā)對某些治療的敏感性，對于評估患者的預(yù)后情況是具有一定臨床意義的，但其藥物誘導(dǎo)機制還需進一步研究。