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雄激素受体在去势抵抗性前列腺癌进展中的作用及研究进展

2020-12-21 来源:步旅网
・3844・ 蔡忠林,等 雄激素受体在去势抵抗性前列腺癌进展中的作用及研究进展 雄激素受体在去势抵抗性前列腺癌进展中的作用及研究进展 蔡忠林 ,刘强照 ,李慧 ,花晨朝 ,周逢海 The function and research progress of androgen receptors on the development of castra— tion——resistant prostate cancer Cai Zhonglin ,Liu Qiangzhao ,Li Hui ,Hua Chenchao ,Zhou Fenghai Department ofUrology; DepartentomfNeurosurgery,Lanzhou UniversitySecondHospital,GansuLanzhou 730000,China; Departentomf Urology,Lanzhou General Hospital of Lanzhou Military Command,C,ansu Lanzhou 730050,China. 【Abstract】Androgen receptor(AR)is an important factor in progression of prostate cancer.Androgen deprivation therapy(ADT)is the standard treatment for prostate cancer,and can efectively inhibit tumor growth at early stage. After two or three years,the prostate cancer can recur or grow into castration—resistant prostate cancer(CRPC).Now there are many papers about mechanisms of the occurrence and development of CRPC after therapy of ADT,which in— clude change of the steroid hormone metabolism,AR gene amplification or express,AR co—regulators,AR splicing variants,growth factors and/or cytokines,AR mutation,etc.But the speciifc mechanisms about CRPC are not fully un— derstood and agreed on.Now it is generally believed that androgen and androgen receptors play a key role in the devel— opment of CRPC.In this paper,the roles of AR on the mechanisms of CRPC are reviewed. 【Key words】prostatic cancer,androgen receptor,androgen deprivation therapy,castration—resistant prostate cancer Modem Oncology 2016,24(23):3844—3848 【指示性摘要】雄激素受体是前列腺癌发生发展的重要因素。雄激素去势疗法是目前治疗前列腺癌的标准疗 法,在早期可以有效的抑制肿瘤生长。但2—3年内,肿瘤会复发或进展,形成去势抵抗性前列腺癌。目前关 于雄激素去势疗法治疗后去势抵抗性前列腺癌发生发展机制研究的文献较多(其中包括类固醇激素代谢的 变化、雄激素受体基因的扩增或过表达、雄激素受体辅助调节因子、雄激素受体剪接变异体、生长因子和/或 细胞因子、雄激素受体突变等等机制),但还没有对具体机制完全了解并形成共识。目前普遍认为在去势抵 抗性前列腺癌中,雄激素和雄激素受体在其发生发展中起到了关键的作用。本文就雄激素受体在前列腺癌 进展为去势抵抗性前列腺癌的机制中的作用加以综述。 【关键词】前列腺癌;雄激素受体;雄激素去势疗法;去势抵抗性前列腺癌 【中图分类号】R737.25 【文献标识码】A DOI:10.3969/j.issn.1672—4992.2016.23.045 【文章编号】1672—4992一(2016)23—3844—05 前列腺癌是一种老年男性高发性疾病,是西方发达国家 男性最常见的恶性肿瘤,男性癌症患者的第二大死因。近年 高,2013年全球死于前列腺癌的人数超过了29 000人 。 目前治疗前列腺癌的标准方法是雄激素剥夺治疗(androgen deprivation therapy,ADT)。但在ADT治疗后发现,大部分的 来,在我国发病率也逐年上升,已列为我国泌尿系肿瘤的第 三位…。尽管在筛查和早期诊断前列腺癌方面有所进步,但 仍有一部分人进入晚期或者出现转移,在最近研究报告中显 示这部分人群接近20%。的确,前列腺癌的发病率仍然很 —06——03 【收稿13期】 2016—病人在2~3年内进展为去势抵抗性前列腺癌(castration— resistnta prostate cancer,CRPC)。其中雄激素受体(androgen receptor,AR)在前列腺癌的发生及进展中扮演着重要角色。 本文主要针对前列腺癌转变为去势抵抗性前列腺癌的相关 机制进行综述,指导下一步临床及基础研究的方向。 1去势抵抗性前列腺癌的定义 【基金项目】 兰州市人才创新创业项目(编号:2015一RC一16) 【作者单位】 兰州大学第二临床医学院泌尿外科;。神经外科,甘 肃 兰州730000 前列腺癌患者接受标准ADT治疗后,许多患者在2—3 年内呈现好转,但是最终前列腺癌会继续进展并且表现为对 ADT治疗效果欠佳。因此对接受ADT治疗后仍然进展的前 列腺癌的发生发展形成了很多的观点,同时将此种前列腺癌 兰州军区兰州总医院泌尿外科,甘肃兰州730050 【作者简介】 蔡忠林(1988一),男,上海奉贤人,在读硕士,主要从 事泌尿外科临床工作及相关学术研究。E—mail: 714833558@qq.com 称作为:雄激素非依赖性前列腺癌和激素难治性前列腺癌等 等。在2009年,由Kim NC等人 发现:经过ADT治疗后, 【通讯作者】 周逢海(1964一),男,甘肃兰州人,主任医师,硕士生 导师,主要从事泌尿外科临床工作及相关学术研究。 E—mail:Zhoufengh@163.corn 前列腺癌的进展还是依赖于雄激素和雄激素受体的相互作 用,且进展的前列腺癌对激素的进一步治疗并不都是完全没 现代肿瘤医学2016年12月第24卷第23期 MODERN ONCOLOGY,Dec.-2016,Y .24 Q 兰 ・3845・ 有效果。基于此项研究,认识到了进展的前列腺癌还是对雄 激素敏感,只不过ADT治疗已经不能满足有效抑制肿瘤生 长的需要。所以将该ADT治疗后仍然进展的前列腺癌更名 固醇受体辅助激活因子(SRC),是一类具有乙酰转移酶的 AR辅助激活因子,通过促进AR相关增强子/启动子和AR 靶基因的转录起始位点之间的复合物形成,反过来增强AR 介导的转录活性 。③其他包括p3O0/CBP:在STAT3存在 为去势抵抗性前列腺癌。目前,参照那彦群等人主编的 (2o14版中国泌尿外科疾病诊断治疗指南》,CRPC的定义 为:前列腺癌经过初次持续雄激素剥夺治疗(ADT)后仍然进 展的。同时具备下列两个条件:①血清睾酮量<50ng/dl或 <1.7nmo ̄L;②连续3次,间隔1周,PSA上升,较最低值升 下促进雄激素非依赖前列腺癌细胞中IL一6介导的AR活 性 ,脱甲基酶LSD1和JMJD2e:通过组蛋白H3脱甲基化 导致AR介导的转录活性增强 等等。 4雄激素受体对去势抵抗性前列腺癌转化的作用机制 高50%以上。 2雄激素受体与去势抵抗性前列腺癌的关系 前列腺是一种雄激素依赖性器官,雄激素与前列腺细胞 内的AR结合作用于前列腺间质和腺上皮中,通过细胞内受 体(核受体)介导多种生物学活性。AR介导的雄激素信号传 导通路在调控前列腺上皮细胞增殖及凋亡的平衡、细胞的生 长及分泌作用、维持男性生殖系统的功能方面起重要作 用 J。因此AR介导的雄激素信号转导通路调控着细胞转 录效率的高低,直接影响细胞的生长。目前比较一致的看法 是雄激素受体在形成去势抵抗性前列腺癌方面发挥着极大 作用 j 。Hughes等。。 在研究前列腺癌的进展中发现,AR 表达始终存在,甚至在大多数去势抵抗性前列腺癌中仍然有 AR表达。Kinoshita等 亦发现80%的去势抵抗性前列腺 癌的AR表达增加,仅有20%~30%去势抵抗性前列腺癌的 AR显著性缺失,而不是过去认为的去势抵抗性前列腺癌中 AR表达减少。另外,Marcelli等 统计了99例早期前列腺 癌的患者,没有发现一例AR存在突变。但在进展期的前列 腺癌38例患者中,8例有AR突变,占21%。Haelens等 研 究发现了AR铰链区的两个突变R629Q、K630。Zhou等 叫 也报道了一些常见且容易识别的雄激素受体突变序列 H874Y/T887A和T877S。突变的AR可以利用辅助激活因 子中的不同亚型增加细胞基因的表达,从而促进肿瘤细胞的 生长。随着对基因转录的进一步深入研究,越来越多的研究 结果支持机体通过多种途径再激活AR,使得AR在前列腺 癌进展为去势抵抗性前列腺癌中发挥着重要的作用[6,11 J。 3雄激素受体的背景 雄激素受体是一种配体依赖型的反式转录调节蛋白,属 于核受体超家族中的类固醇受体,细胞核受体家族是真核转 录因子最大的一族。人类的AR基因定位于x染色体(Xql 1 12),包含8个外显子和7个内含子,全长90kb,编码918 个氨基酸。它是由四个不同的功能区域组成,包括氨基端反 式调节区(NTD)、DNA结合区(DBD)、铰链区和配体结合区 (LBD)[6,11 。雄激素特别是双氢睾酮和睾酮与AR结合引起 构象的改变,进而与热休克蛋白一90复合物解离,再同源二 聚化并迁移至细胞核,与雄激素调节基因启动区的雄激素反 应原件结合,进而激活或抑制转录多种生物分子的表 达 。此外,有研究报道,AR通常会召集一些辅助调节 复合物来增强或者抑制转录活性,这些辅助调解分子许多都 属于酶类,能够通过乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化修饰相 关复合物中的蛋白氨基酸。同时他们也被看做是分子伴侣、 转录机制募集者和RNA剪接体的调节者 J,对肿瘤的生长 和发展起着重要的作用。现在已经有150多种分子被认为 是AR的辅助激活因子和辅助抑制因子 。例如:①辅助激 活因子FKBP51被发现在去势小鼠身上复发的LAPC一4前 列腺肿瘤中是上调的 ,从而调控肿瘤细胞的生长。②类 在前列腺癌发展为去势抵抗性前列腺癌的过程中,其主 要通过以下几种分子机制来重新激活AR:①类固醇激素代 谢的变化;②AR基因的扩增或过表达;③AR辅助调节因子; ④AR剪接变异体;⑤生长因子和/或细胞因子;⑥AR突变等 等 l ,。这些机制在前列腺癌转变为去势抵抗性前列腺癌 的过程中,并不是单独发挥作用,而是相互联系、相互作用, 形成一个复杂的机制网络,最终导致去势抵抗性前列腺癌的 形成。 4.1类固醇激素代谢的变化 在前列腺癌病人用ADT治疗后,血清睾酮和双氢睾酮 减少到治疗前的1/10。但是,在前列腺癌组织中的睾酮和双 氢睾酮是治疗前总量的20%~40%L21.2 。这些残余睾酮和 双氢睾酮可能都是由肾上腺产生的脱氢表雄酮转化而来,由 于生理浓度的脱氢表雄酮并不能激活AR或者刺激前列腺 癌的扩增。所以其通过周围目标组织的某些特殊细胞,它们 拥有多种类固醇合成酶,将脱氢表雄酮转化成睾酮或双氢睾 酮 ,从而与AR结合促进肿瘤细胞的生长。同样的,2008 年Montgomery等人发表的论文指出:CRPC中转录因子的表 达增加,这些转录因子能够参与编码多种与雄激素合成有关 的酶,加强合成雄激素,由此对ADT的治疗反应性变差 。 4.2 AR基因的扩增或过表达 在雄激素去势的压力下AR表达上调,使得其在雄激素 低水平下与配体尽可能的结合,增加结合的几率,从而保障 肿瘤细胞的生长 。AR基因的过表达对CRPC的作用在 2004年Chen等人发表的文献中早有发现:在用人工合成过 表达的AR诱导LNCaP细胞对残余雄激素敏感,恢复AR调 控的基因表达。2008年Chen等人同样的得出了相似的结 论:在去势治疗中,尽管抑制了雄激素的产生,但是低水平的 雄激素仍存在,在这种微环境下,前列腺癌细胞通过AR扩 增使其自身对这些低水平激素敏感,研究也同样指出了AR 是过表达的,AR的过表达对形成去势抵抗性前列腺癌是有 帮助的 。在没有接受ADT治疗的前列腺癌病人中几乎很 少能显示出AR的扩增 。越来越多的文献报道:接受过 ADT治疗的前列腺癌病人中有高达80%的病人显示出了 AR的扩增,只是扩增的程度因不同的研究而有所不 同 ]。 4.3 AR辅助调节因子 AR能够通过招募一些辅助因子复合物来调节基因的表 达,这些辅助因子复合物要么是辅助激活因子能够增强表 达,要么是辅助抑制因子能够抑制表达。一些辅助调节因子 能够加强与进展为去势前列腺癌有关的蛋白质的表达[27]。 由于许多辅助调节因子能够和转录因子相互作用,所以辅助 调节因子的过度表达同时带有AR依赖性和AR非依赖性。 细胞研究表明辅助调节因子表达的增加能够加强总体AR 的活性尤其在低雄激素水平下,就像拓宽了配体特异性一 -3846・ 蔡忠林,等 雄激素受体在去势抵抗性前列腺癌进展中的作用及研究进展 通路,诱导肿瘤细胞的生长 4.6 AR的突变 样。一种依靠辅助因子SRC家族激活AR的分子机制中, SRC一1或SRC一2/TIF2/NCoA2的过度表达使得AR对低水 平的雄激素有反应,使得AR再次发挥促进肿瘤细胞生长的 作用 。而且SRC一2和AR表达都增加的肿瘤患者与那 些上述两种蛋白低水平的患者相比,前者疾病复发风险较 J。 AR突变在前列腺癌早期很少,但是将近10%一30%去 势抵抗性前列腺癌病人带有AR突变,尤其在接受了ADT治 疗时,这表示AR通过突变改变AR的某些特性以此耐受 ADT治疗。AR的四个结构区都可以突变,但大部分突变出 现在LBD 。在去势抵抗性前列腺癌病人中,大约50%AR 高 。另外Fujimoto N等 的研究结果表示:前列腺癌细 胞通过AR转移至细胞核中并和辅助激活因子作用增强了 肿瘤细胞对雄激素的敏感性。2016年Sun S等人发现 BAP18作为一种AR的辅助激活因子,能够在前列腺癌细胞 突变聚在LBD 4个不连续的区域:①第670—678氨基酸区 域;②第701—730氨基酸区域;③第741—763氨基酸区域; ④第872—910氨基酸区域 。在AR的LBD区中,体细胞 中调控AR诱导的反式激活,进而促进肿瘤细胞的生长和进 展为去势抵抗性前列腺癌 。因此,AR和辅助因子通过多 种机制相互作用,使前列腺癌细胞对雄激素超敏感从而让一 部分前列腺癌病人对雄激素不再绝对依赖,导致前列腺癌从 雄激素依赖型转变成去势抵抗型。 4.4 AR剪接变异体 对于蛋白质来说,在其表达合成过程中,选择性剪接过 程是其一个重要的步骤。在许多肿瘤中,比如前列腺癌中存 在许多的突变,其中剪接变异体就是其中的一种。在正常的 前列腺组织中很少见到剪接变异体,但是在去势前列腺癌中 能见到许多选择性剪接过的AR的亚型,这些亚型都缺少了 有调控作用的C末端的激素结合区 。最近的结果显 示,激素结合区对AR的转录活动不是必须的,当该区缺失 后能够持续性的激活AR的转录,并不依赖雄激素 弼 。 那些对AR激素结合区剪接后而产生的变异体在前列腺癌 转化成去势前列腺癌的发生发展中起着重要的作用。近些 年来,在关于AR剪接变异体的研究中,越来越多的文献关 注于AR—V7剪接变异体,且在CRPC转移中能够见到AR —v7蛋白和转录水平的增加。AR—V7缺乏LBD区,位于 细胞核,与DNA结合不依赖于雄激素,能够充分的诱导前列 腺癌的生长 一 。 4.5生长因子和/或细胞因子 在前列腺癌患者接受ADT治疗之后,AR信号通路受到 抑制。机体可以通过其他信号通路来稳定AR、加强AR的 转录活性,也会取代AR的一些生物活动,其中包括AR所介 导的肿瘤细胞的生长。例如:在早期及已经转移的前列腺癌 中普遍发现存在PI3K/Akt/ⅡlTOR信号通路和RAF/MEK/ ERK信号通路,两种信号通路与前列腺癌的生长及进展有关 系,而且AR信号通路与PI3K/Akt/mTOR信号通路之间存在 双向交叉联系,当AR信号通路受到抑制,肿瘤细胞可以通 过PBK/Ak mT0R信号通路实现肿瘤的生长及进展 。 另外在许多研究中发现,许多生长因子、细胞因子等介导的 信号通路加强能够增强AR的信号通路从而来形成去势抵 抗,有许多途径能够使得AR在CRPC中对残留的雄激素敏 感 ]。例如:在体外雄激素耗尽的环境下,通过药物催化剂 如生长因子或白介素一6激活蛋白激酶A途径,能够充分的 激活AR[钾]。研究表明SRC在前列腺癌中普遍存在,在 CRPC中其表达量异常增加,SRC位于生长因子受体下游,它 和它的下游生物活动被证实能够稳定并将AR受体易位至 细胞核内从而增强AR的活性 。有趣的是,在没有进行 ADT时,AR自己能够调节其他信号通路。比如AR能诱导 细胞因子INPP4B和PHLPP来限制AKT信号通路介导的肿 瘤细胞的生长。但是当进行ADT减弱AR的部分生物效应 后,INPP4B和PHIJPP的表达减少,于是就增强了AKT信号 突变常常降低受体特异性,增加了能结合并激活AR的类固 醇激素的种类 J,从而促进肿瘤细胞的增殖。最近几项独 立研究表示发生在LBD的突变影响了受体的构象,降低了 受体的特异性,但不影响辅助调节因子的募集 ,因此肿 瘤细胞在不改变辅助因子促进肿瘤生长的前提下,通过降低 受体特异性,增强了AR介导的细胞增殖,进一步保证了肿 瘤细胞的生长。另外由于置换突变的位置及性质不同,所以 LBD的突变改变了AR构象,改变了受体黏附的亲和力、N/C 末端的相互作用能力以及辅助激活因子和分子伴侣相互作 用的能力L54 3。AR中的铰链区和DBD位于NTD和LBD之 间,相比于所报道的后两者的突变,铰链区和DBD区的突变 报道个数少,自2012年起,关于铰链区和DBD区突变的文 献,只有1O篇关于单个碱基置换的文献,其中3篇是关于铰 链区的,7篇是关于DBD区的 。铰链区除能灵活的连接 DBD和LBD外,还拥有核定位信号和微管结合域,Thadani— Mulero等 认为,那些拥有AR铰链区微管结合域的AR,在 形态上易于形成紫杉醇介导的微管稳定性,这种稳定性是消 除了核定位和受体的转录活性而形成的。这有力的证明了 铰链区有助于AR的转录活性,但像AR—V7等没有铰链区 的AR突变体,没有微管结构,可能通过目前未知的机制在 细胞核内集聚,从而激活AR转录结构。Haelens等 研究 发现了铰链区两个突变:R629Q和K630T,这两个突变减少 细胞核局限化并与受体的DNA结合,从而保证肿瘤细胞的 生长。同样Haelens等 也发现Gln668Arg和Ile670Thr突变 也是在铰链区,在受体水平、配体结合水平和DNA结合水平 没有改变的情况下,较野生型受体活性增加,并且配体的特 异性减低。NTD区包含了转录激活区、配体依赖的TAU一1、 配体非依赖的TAU一5区。TAU一5区同时跟AF一1有 关 。几乎所有AR的突变有三分之一发生在NTD,大部分 这些突变被认为是随着ADT而出现的,在接受去势抵抗性 前列腺癌的病人中发现,AR第142、221氨基酸位点的两个 突变,都位于NTD的TAU一1区域。两种突变都增强了对双 氢睾酮的反应 。另外据报道在中国人群中,上诉两种突 变中的CAG重复序列长度均较多种AR突变体的平均值短。 由于CAG重复序列的缩短与前列腺癌的风险增高有关,所 以CAG重复序列缩短很可能促进肿瘤前列腺癌的进展 。 5展望 当今社会,前列腺癌逐渐成为男性高发恶性肿瘤之一, 对人类的生活及社会产生严重的负面影响,使得个人、家庭 和社会的负担越来越大。目前针对前列腺癌的治疗方法大 多数局限于雄激素药物或者手术去势治疗,但很多前列腺癌 患者不可避免的在接受去势治疗后疾病仍然进展成为去势 抵抗性前列腺癌,仅仅延长了生命,最终仍因为肿瘤进展而 现代肿瘤医学2016年12月第24卷第23期 MODERN ONCOLOGY,Dec.2016,VOL.24,NO.23 ・3847・ 死亡。迄今为止,对雄激素依赖型前列腺癌转化为去势抵抗 性前列腺癌的机制没有完全清楚,希望通过本篇文章能够对 机制的研究起到提示作用,并指导基础及临床研究的方向。 【参考文献】 [1]Siegel R,Naishadham D,Jemal A.Cancer statistics,2012[J].CA Cancer J Clin,2012,62(1):1O一29. 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