雌激素受體α(ERα)36 是相對分子質量為36×103 的ERα 的一種亞型。它缺失轉錄活性區1(AF-1)和轉錄活性區2(AF-2),在生物學功能上與ERα66 有很大不同。ERα36 主要位于細胞膜和細胞質中,主要參與膜介導的非基因組信號通路。它能抑制ERα66 介導的傳統基因組信號通路,引起不同蛋白的層級磷酸化反應,增加乳腺癌和子宮內膜癌細胞及其干細胞的耐藥性、遷移能力和浸潤能力。研究顯示ERα36 與乳腺癌采用他莫昔芬治療耐藥有密切關系。對ERα36 的深入研究有助于深化乳腺癌發生發展的理論知識,為內分泌治療藥物選擇提供可能的理論依據。
引用本文: 張又, 華慧, 李楠靜, 羅婷. 雌激素受體α36影響他莫昔芬治療乳腺癌的分子機制研究進展. 華西醫學, 2016, 31(5): 986-990. doi: 10.7507/1002-0179.201600266 復制
乳腺癌是常見的女性腫瘤之一,約70%的腫瘤表達雌激素受體(ER)α[1]。目前約80%的ERα陽性乳腺癌患者生存時間超過5年[2],主要原因是采用了良好的內分泌治療[3]。針對ERα的內分泌治療藥物廣泛應用于乳腺癌的治療,包括選擇性ER調節劑如他莫昔芬(TAM),以及芳香化酶抑制劑如依西美坦、來曲唑等,這些藥物通過降低絕經前后女性體內雌激素水平發揮治療作用[4]。TAM是目前最常用的乳腺癌內分泌治療的一線藥物[5]。TAM進入細胞后,與ERα66競爭結合雌激素,形成復合體,從而阻斷雌激素信號傳導,阻止雌激素發揮作用,抑制雌激素依賴的乳腺癌細胞的增殖和存活。但是有20%~30%的患者使用TAM時出現耐藥性,從而導致治療效果不理想[6]。研究發現TAM耐藥常與細胞膜上的G蛋白耦聯雌激素受體30(GPER-30)[7]和ER如ERα36[8]有關。本文就目前ERα36導致TAM耐藥的研究進展作一綜述。
1 ERα36的發現及其結構
ERα36是2005年發現的一種雌激素受體亞型。在其被克隆之前就有報道預示這種蛋白質的存在。Li等[9]在證明ERα46是一種雌激素受體亞型,并且能通過細胞膜相關的雌激素信號傳遞通路快速激活內皮一氧化氮酶(eNOS)的實驗中,用抗ERα66抗體作蛋白質印跡分析時,意外發現有1條相對分子質量為(35~39)×103的電泳帶,推測這可能是ERα66的另一亞型。
為了確定這一假設,Wang等[10]在美國國家生物技術信息中心的基因組數據庫(GenBank)中對ERα66配體結合區序列的同源性序列進行搜索,終于在人類子宮細胞互補DNA(cDNA)文庫中找到了1條約為5.4 kb的cDNA(GenBank Accession No.BX640939)。這個cDNA互補的DNA序列與ERα66基因的配體結合區序列基本相似,它有310個氨基酸組成的開放閱讀框,編碼約35.7×103的蛋白質。它的開放閱讀框與ERα66基因第2~6個外顯子完全匹配。該cDNA的5’非編碼區與ERα66第1個內含子序列完全相同。因此,ERα36的啟動子一定在ERα66第1個內含子內。通過設計引物、聚合酶鏈反應、連接等方法,Wang等[10]構建了這個基因和ERα46、ERα66的表達質粒,并將其分別轉染入HEK293細胞中。然后對轉染前和轉染后的HEK293細胞的總蛋白用抗ERα66的單克隆抗體H222作蛋白質印跡分析,出現新的相對分子質量在36×103的蛋白條帶。證實這個基因確實能編碼相對分子質量約為36×103的蛋白質,并且也能被單克隆抗體H222所識別。由于這個基因與ERα66有較好的同源性,為了將其區分,根據其翻譯的蛋白質的相對分子質量命名為ERα36。
ERα36從ERα66基因的下游4 374 bp處開始轉錄。ERα36和ERα46一樣,都是從ERα66基因第2個外顯子的Kozak序列開始轉錄[11]。與經典的ERα66受體相比,ERα46缺失了前173個氨基酸(AF-1),而ERα36缺少AF-1和AF-2,但仍保留DNA結合區和配體結合區。其外顯子7和8不編碼與ERα66類似的138個氨基酸,取而代之的是其特異的27個氨基酸結構域[12]。
ERα36的結構與ERα46、ERα66相比既有相同之處,也有不同之處。傳統雌激素受體 ERα66的一級結構自N端到C端可分為A、B、C、D、E、F 6個功能區[13]。A、B區為AF-1,C區為DNA結合區, D區為連接DNA結合區和配體結合區的連接區, E區為AF-2的配體結合區,F區的生物學功能目前尚不清楚[14]。而ERα36與ERα66的區別在于ERα36缺少AF-1和AF-2,但仍保留DNA結合域和配體結合區[15]。
ERα36本身無跨膜結構域,其功能類似于生長因子受體,與多種雌激素結合發揮作用。因其N端有3個潛在的酰化位點,ERα36可以與一些膜蛋白偶聯錨定在質膜上,從而調節膜起始的雌激素信號,又稱非基因組雌激素信號通路[16]。
2 ERα36影響乳腺癌TAM內分泌治療的分子機制
大部分乳腺癌是激素依賴性腫瘤,癌細胞的生長受多種激素的調控,雌激素在乳腺癌的發生發展中起著重要作用。而內分泌治療則是通過降低體內雌激素水平或抑制雌激素的作用,達到抑制腫瘤細胞生長的效果。
乳腺癌的內分泌抵抗分為原發性內分泌抵抗和繼發性內分泌抵抗。原發性內分泌抵抗是在初次接受內分泌治療時就已經產生的抵抗,繼發性內分泌抵抗則是在內分泌治療過程中產生的抵抗[17]。無論是原發性內分泌抵抗還是繼發性內分泌抵抗,雌激素的非基因組活性均為抵抗產生的重要機制。
雌激素的非基因組活性是指雌激素通過非基因組通路(如細胞膜、細胞質的信號通路)參與調控細胞的生長、更新和增殖等。而目前發現ERα36是非基因組形式導致TAM內分泌治療失敗的重要因素之一。
2.1 ERα36高表達導致TAM刺激乳腺癌細胞生長
ERα36在ER陽性和非陽性乳腺癌中參與絲裂原激活的蛋白激酶 (MAPK)/細胞外信號調節激酶(ERK)、磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)/絲氨酸蘇氨酸激酶(AKT)信號通路,使ERα36高表達時TAM像外源性雌激素激動劑一樣刺激乳腺癌細胞生長[18]。
近年有研究發現ERα36高表達的乳腺癌細胞對TAM高耐藥,這一現象引起了研究者的廣泛注意。Wang等[10]發現ERα36高表達的乳腺癌細胞對TAM高耐藥,而用短發夾RNA沉默ERα36后,TAM的敏感性部分恢復,表明ERα36是TAM抵抗中的重要因素之一。
Lin等[20]研究表明TAM能通過ERα36引起MAPK/ERK活性增加,從而引發細胞增殖。檢測TAM處理后的Hec1A細胞的MAPK和ERK1/2的磷酸化水平,發現TAM能快速引起ERK1/2的磷酸化。用抗體標記總ERK1/2未發現明顯改變。說明此時ERK1/2的磷酸化并不是總ERK1/2增加引起的。而用干擾小RNA沉默ERα36后,TAM不引起ERK1/2的磷酸化。說明ERα36參與了TAM引起MAPK/ERK活性增加的過程。用針對MAPK/ERK激酶的雙重抑制劑U0126和TAM同時處理Hec1A細胞,發現U0126能降低TAM引起的磷酸化ERK1/2表達。可見,TAM通過ERα36引起MAPK/ERK磷酸化水平增加[21]。AKT在細胞增殖和凋亡抵抗中有重要作用[22]。Lin[20]等向Hec1A細胞中加入TAM處理后發現磷酸化AKT水平快速上升。但在沉默了ERα36的Hec1A細胞中,用TAM并不能引起磷酸化AKT表達增加。此外,用PI3K抑制劑LY294002和TAM同時處理Hec1A,發現TAM引起的磷酸化AKT增加被抑制。說明TAM通過ERα36引起了PI3K/AKT活化這一過程。
此外,ERα36還參與了TAM引起類骨髓細胞瘤原癌基因(c-Myc)表達這一過程。c-Myc是癌細胞增殖有重要作用的一種原癌基因[23]。TAM是抑制ERα66高表達乳腺癌細胞中的c-Myc表達的。而用TAM處理高表達ERα36和沉默了ERα36的Hec1A細胞時,發現高表達ERα36細胞的c-Myc表達增加,而沉默了ERα36的Hec1A細胞中,c-Myc表達無增加。而且這一過程不能被U0126抑制,說明ERα36高表達細胞中加入TAM會引起c-Myc表達增強,此過程不是通過MAPK/ERK通路,而是通過其他途徑導致的。
MTT實驗也表明高表達ERα36的Hec1A細胞用TAM處理后,細胞數量發生了快速增殖,表明ERα36高表達的乳腺癌患者在使用TAM細胞治療時,可能會引起乳腺癌和子宮內皮癌細胞增殖,從而導致內分泌治療失敗。
2.2 ERα36的高表達能導致TAM治療時表皮生長因子受體(EGFR)/人表皮生長因子受體2(HER2)循環的活化
不論ER陰性還是ER陽性乳腺癌細胞,ERα36的高表達都能導致TAM治療時ERα36-EGFR/HER2循環的活化,使乳腺癌細胞從激素依賴轉變為生長因子依賴,從而逃脫TAM治療。
過去的研究一直認為ER信號傳導在ER陰性乳腺癌中不涉及。近年研究發現ERα36在癌組織免疫組織化學檢查結果為ER、孕激素受體和原癌基因Her-2均為陰性的乳腺癌(三陰性乳腺癌,這類乳腺癌具有特殊的生物學行為和臨床病理特征,預后較其他類型差)患者中高表達[24]。Zhang等[25]研究發現ER陰性乳腺癌細胞MDA-MB-231和MDA-MB-436細胞中高表達ERα36。ERα36與EGFR/Src/Shc復合物互相作用,使EGFR和Src磷酸化。而EGFR又通過ERα36啟動子上的AP1位點促進ERα36轉錄水平,從而使EGFR穩定在一定水平,將此稱為ERα36-EGFR/HER2循環。而EGFR生長因子增加會刺激下游一系列促進細胞增殖的蛋白進行表達如STAT5和Cyclin D1等,從而促進細胞從雌激素依賴生長轉變為生長因子依賴生長[26],影響TAM的治療效果。研究表明ERα36與ER陰性乳腺癌中非雌激素通路調節EGFR/Src/ERK促使細胞增殖有關[21]。
此外,許多臨床研究發現HER2過表達與TAM治療失敗有關[27-28]。Kang等[29]報道ERα36高表達患者在TAM治療中比ERα36低表達患者效果差,而且ERα36與HER2表達有相關性。說明外源性ERα36/HER2表達可能是TAM抵抗的潛在分子機制之一。Li等[30]建立了對TAM高抵抗的細胞株MCF7/TAM,該細胞株高表達HER2和ER陽性。用TAM處理該細胞時,也引起了ERα36、EGFR和HER2的表達增加。而沉默ERα36后的MCF7細胞株中,TAM不能引起ERα36、EGFR、HER2增加。用ERα36抑制劑楮樹黃酮醇B處理細胞也發現同樣結果。說明TAM要引起EGFR和HER2上調,必須通過ERα36。用EGFR和HER2雙重抑制劑拉帕蒂尼和TAM處理細胞,發現3種蛋白表達都未上升,說明ER陽性細胞系中TAM引起ERα36、EGFR、HER2表達升高也是通過ERα36-EGFR/HER2循環的。
Wang等[16]構建了帶熒光的雌激素應答元件(ERE)質粒,并與ERα36、ERα66、ERβ表達質粒分別或共同轉染。一旦加入雌激素,雌激素與其受體ERα36、ERα66、ERβ等結合,啟動ERE,使細胞表達熒光。結果顯示,不論雌激素刺激與否,ERα36在與ERE共轉染的熒光強度都不變。說明ERα36結合ERE后并未對雌激素進行介導,因此熒光強度不變。而ERα66和ERβ,在有雌激素情況下,熒光強度顯著增加。說明ERα66和ERβ通過ERE對雌激素進行應答。而當ERα36和ERα66共轉染,發現熒光強度顯著下降,說明ERα36能抑制ERα66與ERE結合的能力。可能是因為ERα36能與ERα66競爭性結合ERE從而影響ERα66介導雌激素的能力。說明ERα36轉錄的增加能抑制ERα66和ERβ的轉錄活性。而ERα66表達下降,使細胞利用雌激素能力下降,從而刺激細胞從激素依賴生長轉化為非激素依賴生長,如生長因子依賴生長。
2.3 ERα36與TAM耐藥導致的腫瘤干細胞形成有關
越來越多的研究表明,乳腺癌干細胞在乳腺癌發生發展中起重要作用,這些干細胞參與了腫瘤細胞的分化、自我更新、選擇性的對各種藥物耐藥。ERα36也參與了腫瘤干細胞對TAM的耐藥。
Deng等[31]研究表明,用誘導形成腫瘤干細胞的培養液培養MCF7和T47D,發現細胞中腫瘤干細胞標志物乙醛脫氫酶表達增加,說明有腫瘤干細胞在逐漸生成。而這些腫瘤細胞的ERα36表達也增加,而ERα36常導致TAM耐藥,說明腫瘤干細胞對TAM耐藥性比普通腫瘤細胞強。而且Deng等[31]用TAM處理MCF7,檢測存活細胞發現CD44+/CD24?的細胞量增加,而且這些細胞在成瘤培養液中培養后,形成的腫瘤微球更大,生長速度更快。說明TAM使腫瘤干細胞更活躍。此外,Deng等[31]還發現ERα36在乳腺癌腫瘤干細胞中與促有絲分裂的信號通路有關。為了證實ERα36能幫助乳腺癌腫瘤干細胞對TAM耐藥,在MCF7和T47D細胞中轉染質粒抑制ERα36表達,用TAM處理后發現ERα36活性降低的MCF7和T47D中CD44+/CD24?細胞量減少。說明ERα36與TAM耐藥導致的腫瘤干細胞形成有關。該研究還發現PI3K/AKT信號通路在ER陽性乳腺癌干細胞中與抗雌激素治療耐藥有關。分別用TAM處理高耐藥和低ERα36表達的MCF7和T47D腫瘤干細胞系,發現磷酸化AKT在低ERα36表達腫瘤干細胞系中都降低。說明乳腺癌腫瘤干細胞中ERα36也與PI3K/AKT信號通路有關。
Yin等[32]研究表明ER陽性乳腺癌干細胞也有表達ERα36-EGFR/HER2循環。用楮樹黃酮醇或者拉帕蒂尼也能破壞這種循環,并且恢復TAM敏感性,增加TAM對乳腺癌干細胞的抑制生長作用。表明ERα36-EGFR/HER2循環是ER陽性乳腺癌干細胞逃脫TAM治療的分子機制之一。
3 結語
ERα36是ER亞型之一,它主要位于細胞膜和細胞質中。ERα36主要介導非基因組雌激素信號通路,并且能抑制傳統基因組的雌激素信號通路。ERα36在乳腺癌發生發展中有重要作用,能增強腫瘤細胞的TAM耐藥性、遷移和浸潤能力。并且在TAM治療時,能使腫瘤細胞從雌激素依賴轉變為生長因子依賴,從而降低TAM治療效果。這些均為ERα36導致TAM耐藥的重要分子機制。關于ERα36的報道使雌激素效果多樣性變得更加清楚,增加了以ERα36作為靶點篩選藥物的可能性。對ERα36的研究深化了乳腺癌發生發展的理論,為內分泌治療藥物選擇提供了理論依據。
目前對ER-α36的研究雖然取得了一定的進展,但是對于其在包括乳腺癌在內的腫瘤發生發展過程中的表達情況、與ER-α66及其他變異體的相互關系和生物學意義仍不清楚。目前國內外已有許多學者和制藥企業開始轉變以往化學合成新藥的研究思路,著眼于從植物中研究和開發療效好、不良反應少的天然藥物。可以預見,通過對ERα36的結構和生物學效應的研究,將ERα36作為靶點,研究具有雌激素樣作用的中藥將會成為一個新的藥物開發熱點。
乳腺癌是常見的女性腫瘤之一,約70%的腫瘤表達雌激素受體(ER)α[1]。目前約80%的ERα陽性乳腺癌患者生存時間超過5年[2],主要原因是采用了良好的內分泌治療[3]。針對ERα的內分泌治療藥物廣泛應用于乳腺癌的治療,包括選擇性ER調節劑如他莫昔芬(TAM),以及芳香化酶抑制劑如依西美坦、來曲唑等,這些藥物通過降低絕經前后女性體內雌激素水平發揮治療作用[4]。TAM是目前最常用的乳腺癌內分泌治療的一線藥物[5]。TAM進入細胞后,與ERα66競爭結合雌激素,形成復合體,從而阻斷雌激素信號傳導,阻止雌激素發揮作用,抑制雌激素依賴的乳腺癌細胞的增殖和存活。但是有20%~30%的患者使用TAM時出現耐藥性,從而導致治療效果不理想[6]。研究發現TAM耐藥常與細胞膜上的G蛋白耦聯雌激素受體30(GPER-30)[7]和ER如ERα36[8]有關。本文就目前ERα36導致TAM耐藥的研究進展作一綜述。
1 ERα36的發現及其結構
ERα36是2005年發現的一種雌激素受體亞型。在其被克隆之前就有報道預示這種蛋白質的存在。Li等[9]在證明ERα46是一種雌激素受體亞型,并且能通過細胞膜相關的雌激素信號傳遞通路快速激活內皮一氧化氮酶(eNOS)的實驗中,用抗ERα66抗體作蛋白質印跡分析時,意外發現有1條相對分子質量為(35~39)×103的電泳帶,推測這可能是ERα66的另一亞型。
為了確定這一假設,Wang等[10]在美國國家生物技術信息中心的基因組數據庫(GenBank)中對ERα66配體結合區序列的同源性序列進行搜索,終于在人類子宮細胞互補DNA(cDNA)文庫中找到了1條約為5.4 kb的cDNA(GenBank Accession No.BX640939)。這個cDNA互補的DNA序列與ERα66基因的配體結合區序列基本相似,它有310個氨基酸組成的開放閱讀框,編碼約35.7×103的蛋白質。它的開放閱讀框與ERα66基因第2~6個外顯子完全匹配。該cDNA的5’非編碼區與ERα66第1個內含子序列完全相同。因此,ERα36的啟動子一定在ERα66第1個內含子內。通過設計引物、聚合酶鏈反應、連接等方法,Wang等[10]構建了這個基因和ERα46、ERα66的表達質粒,并將其分別轉染入HEK293細胞中。然后對轉染前和轉染后的HEK293細胞的總蛋白用抗ERα66的單克隆抗體H222作蛋白質印跡分析,出現新的相對分子質量在36×103的蛋白條帶。證實這個基因確實能編碼相對分子質量約為36×103的蛋白質,并且也能被單克隆抗體H222所識別。由于這個基因與ERα66有較好的同源性,為了將其區分,根據其翻譯的蛋白質的相對分子質量命名為ERα36。
ERα36從ERα66基因的下游4 374 bp處開始轉錄。ERα36和ERα46一樣,都是從ERα66基因第2個外顯子的Kozak序列開始轉錄[11]。與經典的ERα66受體相比,ERα46缺失了前173個氨基酸(AF-1),而ERα36缺少AF-1和AF-2,但仍保留DNA結合區和配體結合區。其外顯子7和8不編碼與ERα66類似的138個氨基酸,取而代之的是其特異的27個氨基酸結構域[12]。
ERα36的結構與ERα46、ERα66相比既有相同之處,也有不同之處。傳統雌激素受體 ERα66的一級結構自N端到C端可分為A、B、C、D、E、F 6個功能區[13]。A、B區為AF-1,C區為DNA結合區, D區為連接DNA結合區和配體結合區的連接區, E區為AF-2的配體結合區,F區的生物學功能目前尚不清楚[14]。而ERα36與ERα66的區別在于ERα36缺少AF-1和AF-2,但仍保留DNA結合域和配體結合區[15]。
ERα36本身無跨膜結構域,其功能類似于生長因子受體,與多種雌激素結合發揮作用。因其N端有3個潛在的酰化位點,ERα36可以與一些膜蛋白偶聯錨定在質膜上,從而調節膜起始的雌激素信號,又稱非基因組雌激素信號通路[16]。
2 ERα36影響乳腺癌TAM內分泌治療的分子機制
大部分乳腺癌是激素依賴性腫瘤,癌細胞的生長受多種激素的調控,雌激素在乳腺癌的發生發展中起著重要作用。而內分泌治療則是通過降低體內雌激素水平或抑制雌激素的作用,達到抑制腫瘤細胞生長的效果。
乳腺癌的內分泌抵抗分為原發性內分泌抵抗和繼發性內分泌抵抗。原發性內分泌抵抗是在初次接受內分泌治療時就已經產生的抵抗,繼發性內分泌抵抗則是在內分泌治療過程中產生的抵抗[17]。無論是原發性內分泌抵抗還是繼發性內分泌抵抗,雌激素的非基因組活性均為抵抗產生的重要機制。
雌激素的非基因組活性是指雌激素通過非基因組通路(如細胞膜、細胞質的信號通路)參與調控細胞的生長、更新和增殖等。而目前發現ERα36是非基因組形式導致TAM內分泌治療失敗的重要因素之一。
2.1 ERα36高表達導致TAM刺激乳腺癌細胞生長
ERα36在ER陽性和非陽性乳腺癌中參與絲裂原激活的蛋白激酶 (MAPK)/細胞外信號調節激酶(ERK)、磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)/絲氨酸蘇氨酸激酶(AKT)信號通路,使ERα36高表達時TAM像外源性雌激素激動劑一樣刺激乳腺癌細胞生長[18]。
近年有研究發現ERα36高表達的乳腺癌細胞對TAM高耐藥,這一現象引起了研究者的廣泛注意。Wang等[10]發現ERα36高表達的乳腺癌細胞對TAM高耐藥,而用短發夾RNA沉默ERα36后,TAM的敏感性部分恢復,表明ERα36是TAM抵抗中的重要因素之一。
Lin等[20]研究表明TAM能通過ERα36引起MAPK/ERK活性增加,從而引發細胞增殖。檢測TAM處理后的Hec1A細胞的MAPK和ERK1/2的磷酸化水平,發現TAM能快速引起ERK1/2的磷酸化。用抗體標記總ERK1/2未發現明顯改變。說明此時ERK1/2的磷酸化并不是總ERK1/2增加引起的。而用干擾小RNA沉默ERα36后,TAM不引起ERK1/2的磷酸化。說明ERα36參與了TAM引起MAPK/ERK活性增加的過程。用針對MAPK/ERK激酶的雙重抑制劑U0126和TAM同時處理Hec1A細胞,發現U0126能降低TAM引起的磷酸化ERK1/2表達。可見,TAM通過ERα36引起MAPK/ERK磷酸化水平增加[21]。AKT在細胞增殖和凋亡抵抗中有重要作用[22]。Lin[20]等向Hec1A細胞中加入TAM處理后發現磷酸化AKT水平快速上升。但在沉默了ERα36的Hec1A細胞中,用TAM并不能引起磷酸化AKT表達增加。此外,用PI3K抑制劑LY294002和TAM同時處理Hec1A,發現TAM引起的磷酸化AKT增加被抑制。說明TAM通過ERα36引起了PI3K/AKT活化這一過程。
此外,ERα36還參與了TAM引起類骨髓細胞瘤原癌基因(c-Myc)表達這一過程。c-Myc是癌細胞增殖有重要作用的一種原癌基因[23]。TAM是抑制ERα66高表達乳腺癌細胞中的c-Myc表達的。而用TAM處理高表達ERα36和沉默了ERα36的Hec1A細胞時,發現高表達ERα36細胞的c-Myc表達增加,而沉默了ERα36的Hec1A細胞中,c-Myc表達無增加。而且這一過程不能被U0126抑制,說明ERα36高表達細胞中加入TAM會引起c-Myc表達增強,此過程不是通過MAPK/ERK通路,而是通過其他途徑導致的。
MTT實驗也表明高表達ERα36的Hec1A細胞用TAM處理后,細胞數量發生了快速增殖,表明ERα36高表達的乳腺癌患者在使用TAM細胞治療時,可能會引起乳腺癌和子宮內皮癌細胞增殖,從而導致內分泌治療失敗。
2.2 ERα36的高表達能導致TAM治療時表皮生長因子受體(EGFR)/人表皮生長因子受體2(HER2)循環的活化
不論ER陰性還是ER陽性乳腺癌細胞,ERα36的高表達都能導致TAM治療時ERα36-EGFR/HER2循環的活化,使乳腺癌細胞從激素依賴轉變為生長因子依賴,從而逃脫TAM治療。
過去的研究一直認為ER信號傳導在ER陰性乳腺癌中不涉及。近年研究發現ERα36在癌組織免疫組織化學檢查結果為ER、孕激素受體和原癌基因Her-2均為陰性的乳腺癌(三陰性乳腺癌,這類乳腺癌具有特殊的生物學行為和臨床病理特征,預后較其他類型差)患者中高表達[24]。Zhang等[25]研究發現ER陰性乳腺癌細胞MDA-MB-231和MDA-MB-436細胞中高表達ERα36。ERα36與EGFR/Src/Shc復合物互相作用,使EGFR和Src磷酸化。而EGFR又通過ERα36啟動子上的AP1位點促進ERα36轉錄水平,從而使EGFR穩定在一定水平,將此稱為ERα36-EGFR/HER2循環。而EGFR生長因子增加會刺激下游一系列促進細胞增殖的蛋白進行表達如STAT5和Cyclin D1等,從而促進細胞從雌激素依賴生長轉變為生長因子依賴生長[26],影響TAM的治療效果。研究表明ERα36與ER陰性乳腺癌中非雌激素通路調節EGFR/Src/ERK促使細胞增殖有關[21]。
此外,許多臨床研究發現HER2過表達與TAM治療失敗有關[27-28]。Kang等[29]報道ERα36高表達患者在TAM治療中比ERα36低表達患者效果差,而且ERα36與HER2表達有相關性。說明外源性ERα36/HER2表達可能是TAM抵抗的潛在分子機制之一。Li等[30]建立了對TAM高抵抗的細胞株MCF7/TAM,該細胞株高表達HER2和ER陽性。用TAM處理該細胞時,也引起了ERα36、EGFR和HER2的表達增加。而沉默ERα36后的MCF7細胞株中,TAM不能引起ERα36、EGFR、HER2增加。用ERα36抑制劑楮樹黃酮醇B處理細胞也發現同樣結果。說明TAM要引起EGFR和HER2上調,必須通過ERα36。用EGFR和HER2雙重抑制劑拉帕蒂尼和TAM處理細胞,發現3種蛋白表達都未上升,說明ER陽性細胞系中TAM引起ERα36、EGFR、HER2表達升高也是通過ERα36-EGFR/HER2循環的。
Wang等[16]構建了帶熒光的雌激素應答元件(ERE)質粒,并與ERα36、ERα66、ERβ表達質粒分別或共同轉染。一旦加入雌激素,雌激素與其受體ERα36、ERα66、ERβ等結合,啟動ERE,使細胞表達熒光。結果顯示,不論雌激素刺激與否,ERα36在與ERE共轉染的熒光強度都不變。說明ERα36結合ERE后并未對雌激素進行介導,因此熒光強度不變。而ERα66和ERβ,在有雌激素情況下,熒光強度顯著增加。說明ERα66和ERβ通過ERE對雌激素進行應答。而當ERα36和ERα66共轉染,發現熒光強度顯著下降,說明ERα36能抑制ERα66與ERE結合的能力。可能是因為ERα36能與ERα66競爭性結合ERE從而影響ERα66介導雌激素的能力。說明ERα36轉錄的增加能抑制ERα66和ERβ的轉錄活性。而ERα66表達下降,使細胞利用雌激素能力下降,從而刺激細胞從激素依賴生長轉化為非激素依賴生長,如生長因子依賴生長。
2.3 ERα36與TAM耐藥導致的腫瘤干細胞形成有關
越來越多的研究表明,乳腺癌干細胞在乳腺癌發生發展中起重要作用,這些干細胞參與了腫瘤細胞的分化、自我更新、選擇性的對各種藥物耐藥。ERα36也參與了腫瘤干細胞對TAM的耐藥。
Deng等[31]研究表明,用誘導形成腫瘤干細胞的培養液培養MCF7和T47D,發現細胞中腫瘤干細胞標志物乙醛脫氫酶表達增加,說明有腫瘤干細胞在逐漸生成。而這些腫瘤細胞的ERα36表達也增加,而ERα36常導致TAM耐藥,說明腫瘤干細胞對TAM耐藥性比普通腫瘤細胞強。而且Deng等[31]用TAM處理MCF7,檢測存活細胞發現CD44+/CD24?的細胞量增加,而且這些細胞在成瘤培養液中培養后,形成的腫瘤微球更大,生長速度更快。說明TAM使腫瘤干細胞更活躍。此外,Deng等[31]還發現ERα36在乳腺癌腫瘤干細胞中與促有絲分裂的信號通路有關。為了證實ERα36能幫助乳腺癌腫瘤干細胞對TAM耐藥,在MCF7和T47D細胞中轉染質粒抑制ERα36表達,用TAM處理后發現ERα36活性降低的MCF7和T47D中CD44+/CD24?細胞量減少。說明ERα36與TAM耐藥導致的腫瘤干細胞形成有關。該研究還發現PI3K/AKT信號通路在ER陽性乳腺癌干細胞中與抗雌激素治療耐藥有關。分別用TAM處理高耐藥和低ERα36表達的MCF7和T47D腫瘤干細胞系,發現磷酸化AKT在低ERα36表達腫瘤干細胞系中都降低。說明乳腺癌腫瘤干細胞中ERα36也與PI3K/AKT信號通路有關。
Yin等[32]研究表明ER陽性乳腺癌干細胞也有表達ERα36-EGFR/HER2循環。用楮樹黃酮醇或者拉帕蒂尼也能破壞這種循環,并且恢復TAM敏感性,增加TAM對乳腺癌干細胞的抑制生長作用。表明ERα36-EGFR/HER2循環是ER陽性乳腺癌干細胞逃脫TAM治療的分子機制之一。
3 結語
ERα36是ER亞型之一,它主要位于細胞膜和細胞質中。ERα36主要介導非基因組雌激素信號通路,并且能抑制傳統基因組的雌激素信號通路。ERα36在乳腺癌發生發展中有重要作用,能增強腫瘤細胞的TAM耐藥性、遷移和浸潤能力。并且在TAM治療時,能使腫瘤細胞從雌激素依賴轉變為生長因子依賴,從而降低TAM治療效果。這些均為ERα36導致TAM耐藥的重要分子機制。關于ERα36的報道使雌激素效果多樣性變得更加清楚,增加了以ERα36作為靶點篩選藥物的可能性。對ERα36的研究深化了乳腺癌發生發展的理論,為內分泌治療藥物選擇提供了理論依據。
目前對ER-α36的研究雖然取得了一定的進展,但是對于其在包括乳腺癌在內的腫瘤發生發展過程中的表達情況、與ER-α66及其他變異體的相互關系和生物學意義仍不清楚。目前國內外已有許多學者和制藥企業開始轉變以往化學合成新藥的研究思路,著眼于從植物中研究和開發療效好、不良反應少的天然藥物。可以預見,通過對ERα36的結構和生物學效應的研究,將ERα36作為靶點,研究具有雌激素樣作用的中藥將會成為一個新的藥物開發熱點。