雄激素受体(AR)与肝癌的研究进展

许 勇综述 焦华波审校

肝细胞肝癌(hepatocellular carcinoma,HCC)在全世界范围内是 1种常见恶性肿瘤。乙型肝炎病毒(hepatitis B virus,HBV)和丙型肝炎病毒(hepatitis C virus,HCV)的慢性感染在 HCC的发生中起到了重要的作用。另外 HCC还有 1个很明显的流行病学特点,就是在世界范围内 HCC患者中男性明显比女性多,男女患者之比为(2～4)∶1[1];并且从全球肿瘤的统计数据来看,世界范围内 HCC在男性癌症死亡病例数中排第 3位,而HCC在女性患者癌症死亡病例数中排第 6位[2]。这种性别上的差异肯定在一定程度上与一些HCC危险因素接触有关,比如酒精和烟草,但性激素及其受体在肝癌的发生发展中也起到了一定的作用[3]。近年研究还发现,长期口服避孕药及雄激素制剂能诱发某些良性(如血管瘤、腺瘤、局灶性结节性增生)和恶性肝脏肿瘤(如HCC)[4]。这些都表明 HCC可能与雄激素及雄激素受体 AR存在某种联系。AR是甾体激素受体超家族的一员,该家族成员能以高专一性、高亲和力与激素及激素应答元件结合调控基因转录。本文就雄激素受体AR在肝癌中的研究进展做一综述。

1 AR的结构及其功能

编码 AR的基因位于X染色体的 q11-12区带,为单拷贝基因,总长度大于 90 kb,由 8个外显子组成,外显子 1最大,编码受体N端的残基也最不保守。其N端结构域与AR的转录激活有关,该区域包含 2种多聚体,即多聚谷氨酸和多聚脯氨酸,它们被认为在转录激活方面起着重要作用。外显子 2和 3编码AR的 DNA结合区域(DBD),该结构则高度保守,由 68个氨基酸组成,能形成 2个锌指结构;外显子 4和 8则编码受体的铰链区和配体结合结构域(LBD),该区域起着形成二聚体和结合配体的作用[5]。AR基因的多态性研究报道甚少[6]。在 AR的表达调节中 AR mRNA的稳定性起着重要作用。AR基因编码的雄激素受体是 1种由 918个氨基酸组成的核蛋白[5]。AR大小约为 110 kd。

AR的作用机制:AR在胞质中能与热休克蛋白(heat shock protein,Hsp)结合,当雄激素与AR结合后,AR即被激活。此时热休克蛋白解离,AR进入细胞核中,通过与靶基因上的雄激素反应元件(androgen response element,ARE)的顺式作用增强子序列相互作用,从而在转录水平上调节基因表达[7]。雄激素受体的转录激活功能由核受体辅助激活因子介导,这些辅助因子通过多级作用催化组蛋白乙酰化和甲基化而修饰染色质结构[8],促进RNA聚合酶Ⅱ转录起始复合物与启动子结合,激活基因转录,表达蛋白质,进而控制细胞生长。

AR基因的转录激活区域以CAG(编码谷氨酰胺,位于AR蛋白N末端)重复为特征,CAG重复的多少控制AR基因的表达:CAG重复多的AR基因与相应激活物结合后 AR表达被抑制。已经有数据表明,CAG重复少的男性患乙型肝炎病毒相关肝细胞癌[9]的危险性明显增加;Yu等[10]对HBV阳性男性患者追踪调查 7～11年,得出结论:CAG重复少(＜20)和雄激素高的患者与CAG重复多(＞24)和雄激素水平低的患者相比,前者HCC发病率较后者高 4倍。但他们[11]在女性患者的研究中得出了相反的结论:AR等位基因 2个位点均超过 23个CAG重复的妇女,比那些较少 CAG重复或只有 1个AR等位基因位点的妇女有更高的HCC发生危险,并且在 HBV携带者且年龄＜53岁女性中这种关系更加密切。

雄激素参与了体内许多生长发育和代谢的过程。近年来一些研究发现,在一些非性激素靶组织的肿瘤中存在一定的性激素依赖性,如甲状腺癌、肺癌、脑瘤、胰腺癌、肠癌和肝癌等。随着研究的深入,现在能够对这种现象在分子水平上作出解释。现在认为雄激素可通过AR的介导:①AR的N端具有某些转录活化因子,可与 c-fos、c-jun、ras等与细胞增殖和分化有关的癌基因相互调节,促进细胞增殖;②AR可控制细胞的程序性死亡过程,导致转化细胞和肿瘤细胞生长优势;③刺激一些生长因子的表达而促进细胞增殖,如表皮生长因子、胰岛素样生长因子、转化生长因子等;AR与雄激素结合后,通过旁分泌和自分泌机制使靶组织对生长因子的刺激更敏感,从而使细胞增殖旺盛。④调节与细胞周期有关的调节蛋白,cyclin-B2的表达,促进细胞分裂,而影响激素依赖性肿瘤细胞的增殖。

2 雄激素受体与肝细胞性肝癌的关系

2.1 雄激素受体在肝癌组织中的表达

正常肝组织,肝癌组织与癌周肝组织AR表达的关系:多数研究[12～15]表明,胞核或胞质 AR平均浓度为癌组织 ＞癌周组织＞正常肝组织,其间差异有统计学意义。如梁力建等[13]在 23例HCC的癌瘤和癌周组织的胞质和胞核均检出AR,但平均浓度癌瘤＞癌周组织＞正常肝,其差异有显著意义。孙力勇等[14]用RBA法对 31例肝癌组织及其癌旁组织与 6例正常肝组织的AR进行测定,结果表明三者之间AR的阳性表达差异有统计学意义。

2.2 雄激素受体在肝癌组织中的定位

AR在肝癌中的定位目前国内外均有研究报道。AR在肝癌组织中的定位存在 3种形式[13,14],即胞质型(AcR),胞核型(AnR)及胞质胞核混合型。哪型为主目前尚无定论。程计林等[16]用免疫组化 ABC法对 13例肝细胞癌进行检测,结果显示AR主要分布于胞质。梁力建等[13]用同样的方法检测了 23例原发性肝细胞癌的AcR及AnR,结果是 AcR与 AnR均同时阳性;卢汉平等[12]通过放射配基结合分析法(RBA法)对 192例原发性肝癌组织中胞质雄激素受体(AcR)及胞核雄激素受体(AnR)进行检测,结果发现:AcR及AnR的含量均明显高于癌周组织,而亲和力无显著性差异。AnR/AcR比值可以表明 AR在胞质、胞核中结合位点的相对含量,在肿瘤组织中,AnR/AcR比值显著升高,提示AnR的改变更为明显。AcR及AnR同时阳性的检出率为 34.1%,明显低于 AcR的阳性率(56.6%);罗放等[17]则采用免疫胶体金染色法对 13例肝细胞肝癌的AR表达进行测定,并用免疫透射电镜进行观察,结果发现胶体金颗粒主要分布于线粒体双层膜和脊膜。粗面内质网、结合及游离核蛋白体、核膜及核周间隙、异染色质及常染色质等部位。在 AR表达的阳性率的报道上,由于所用标本来源不同(如新鲜标本和陈旧石蜡包埋标本),检测手段不同(如生化法和免疫组化法)及样本大小不同(如大样本和小样本)和患者种族的差异等,导致 AR阳性的检出率差异较大,低者仅为 50.0%,高者可达100.0%。

关于 AcR及AnR之间的具体关系如何,在肝癌的发生发展中的影响如何,目前尚无明确的相关报道。白咸勇等[18]用二乙基亚硝胺(Diethlniteosm ine,DEN)诱发大鼠肝癌的实验研究中发现,DEN诱癌第 4周,可见少量肝细胞呈 AR阳性表达,细胞散在分布,胞质和(或)胞核内可见阳性反应颗粒,胞核反应强于胞质。随着肝癌发展进程,AR阳性肝细胞数逐渐增多,反应增强或胞质反应强于胞核,或胞核反应强于胞质。至诱癌第 18周,肝癌结节内癌细胞大多呈阳性表达,胞核反应强于胞质。该结果提示 AnR与肝癌的形成发展过程更密切。同时卢汉平等[12]用RBA法对原发性肝癌及癌周组织中 AcR,AnR分别进行测定分析,结果发现癌组织AcR,AnR的含量明显高于癌周组织,由于 AnR/AcR比值可以表明 AR在胞核,胞质中结合位点的相对含量,而肿瘤组织的 AnR/AcR比值显著高于癌周组织(P＜0.001),从而提示癌组织与癌周组织相比,其 AnR改变更为明显,AnR对判断肿瘤组织中 AR状态也更有意义。同时作者还建议在临床检测 AcR的同时更应注意AnR的分析检测,特别是AnR/AcR的比值,用两者综合评价肿瘤组织的AR状态,较单纯分析 AcR含量或进行定性分析更有意义。

3 雄激素受体与肝癌预后的关系

目前大多数研究证明 AR阳性的肝癌预后较 AR阴性的差。Nagasue等[19]报道AR阴性肝癌患者手术后 5年生存率为55%,然而 AR阳性患者则为 0%。而最近 Wang等[20]报道调查了在韩国调查了 32名(9名女性,23名男性)肝癌患者,分别取肝癌组织和癌旁组织,用 RT-PCR的方法分析AR的表达情况,结果所有 64个标本均表达 AR,不受性别、病毒感染、以及肿瘤和癌旁组织等因素影响,并且表达量上也无明显差别。此外,在32名患者中,已有 7人生存期超过了 5年。

4 肝癌的抗雄激素治疗

目前很多学者均认为HCC是雄激素依赖性肿瘤。雄激素被认为是导致和促进肝癌发生发展的因素之一[21]。Tanaka等[22]对 46名由 HCV引起的肝硬化男性患者进行前瞻性研究。检测了在血清中睾酮、游离睾酮和雌二醇的含量,发现雄激素水平的上升、雌激素水平的下降可以促进 HCC的发生,肝硬化患者高雌激素可以降低肿瘤发生的危险性。认为升高的睾酮与雌二醇比例以及降低的雌激素水平可以预测 HCC的发生。因此HCC的抗雄激素治疗从理论上说应该有效。但治疗结果却不令人乐观。Chao等[23]对 32例无法手术切除的 HCC患者应用抗雄激素化合物氟它胺,750ng/d,8周,结果却发现该化合物对HCC的大小无影响。他们认为氟它胺治疗 HCC无效而且HCC可能不是 1个雄激素依赖性肿瘤。Grimaldi等[24]也得出相似的结论,他们对 224名肿瘤无法切除的患者进行多中心双盲治疗,结果发现使用抗雄激素治疗结果与安慰剂无差异。雄激素在HCC发生、发展中的作用机制仍不明确,应进一步研究。

最近还有研究表明HBx蛋白可能在HCC中与AR有联系,HBx定位于细胞质。有研究[25,26]认为 HBx是男性 HBV感染和肝癌形成之间的关键病毒因素。HBx可以增强AR的活性,还阐明了HBx是 1个AR正性的转录调节因子,在雄激素浓度依赖的模式里发挥作用。他们的研究还表明 HBx是 1个正性雄激素信号通路的调节因子的观点,这也可以解释 HBV感染的HCC患者以男性为主的现象。

总之,对于肝癌和雄激素受体AR的关系,还有待于我们进一步研究,相信在不久的将来内分泌治疗也将成为肝癌的 1个重要治疗手段。

[1] El-Serag HB,Rudolph KL.Hepatocellular carcinoma:epidemiology andmolecular carcinogenesis〔J〕.Gastroenterology,2007,132(7):2557.

[2] Parkin DM,Bray F,Ferlay J,et al.Global cancer statistics,2002〔J〕.CA Cancer JClin,2005,55(2):74.

[3] De Maria N,Manno M,Villa E.Sex hormones and liver cancer〔J〕.MolCell Endocrinol,2002,193(1～2):59.

[4] Giannitrapani L,Soresi M,La Spada E.Sex hormones and risk of liver tumor〔J〕.Ann N Y Acad Sci,2006,1089:228.

[5] 解 芳,刘 峻,张永莲.雄激素受体的作用机制〔J〕.生物化学与生物物理进展,1999,20(2):101.

[6] Trakooljul N,Ponsuksili S,Schellander,et al.Polymorphisms of the porcine androgen receptor gene affecting its am in.Acid sequence and expression level〔J〕.Biochem Biophys Acta,2004,1678(2 ～ 3):94.

[7] Marschke KB,Tan JA,Kupfer SR,etal.Specificity of simple hormone response elements in androgen regulated genes〔J〕.Endrocrine,1995,3(6):819.

[8] 马 瑞,吴赛珠.心血管系统雄激素受体的研究进展〔J〕.第一军医大学学报,2001,21(2):945.

[9] Yeh SH,Chang CF,Shau WY,et al.Dominance of functional androgen receptor allele with longer CAG repeat in hepatitis B virusrelated female hepatocarcinogenesis〔J〕.Cancer Res,2002,62(15):4346.

[10] Yu MW,Cheng SW,Lin MW,et al.Androgen-receptor gene CAG repeats,plasma testosterone levels,and risk of hepatitis B-related hepatocellular carcinoma〔J〕.JNatl Cancer Inst,2000,92(24):2023.

[11] Yu MW,Yang YC,Yang SY,etal.Androgen receptor exon 1CAG repeat length and risk of hepatocellular carcinoma in women〔J〕.Hepatology,2002,36(1):156.

[12] 卢汉平,高锦辉.胞核雄激素受体测定对评价前列腺癌,肝癌受体状态的意义〔J〕.癌症,2003,22(2):168.

[13] 梁力建,吕明德,黄浩夫,等.原发性肝癌与癌周组织雄激素受体的临床研究〔J〕.中华肿瘤杂志,1996,18(3):214.

[14] 孙力勇,肖 萍,单礼成.肝癌及癌旁组织中雄激素受体的改变〔J〕.中华肝胆外科杂志,1999,5(3):210.

[15] 郑金峰,曾 燕,蒋艳霞.原发性肝细胞肝癌雄激素受体的测定及其与临床病理特征关系的研究〔J〕.中国肿瘤临床,1998,25(3):363.

[16] 程计林,刘宝玲,牛正先,等.原发性肝癌表皮生长因子受体和雄激素受体的表达及其关系〔J〕.癌症,1996,15(4):303.

[17] 罗 放,马少华,唐时森,等.雄激素受体、雌激素受体在肝细胞性肝癌中的免疫电镜观察〔J〕.重庆医科大学学报,2001,26(3):265.

[18] 白咸勇,贾秀红,成令忠,等.雄激素受体在肝癌发生过程中的表达及意义〔J〕.中国组织化学与细胞学杂志,1998,7(3):294.

[19] Nagasue N,Yu L,Yukaya H,et al.Androgen and estrogen receptors in hepatocellar carcinoma and surrounding liver parenchyma:impact on intrahepatic recurrence after hrpatic resection〔J〕.Br J Surg,1995,82(4):542.

[20] A GWang,K Y Lee,SY Kim,et al.Theexpression ofestrogen receptors in hepatocellular carcinoma in Korean patients〔J〕.Yonsei Med J,2006,47(6):811.

[21] De Maria N,Manno M,Villa E.Sex hormones and liver cancer〔J〕.Mol Cell Endocrinol,2002,193(18):59.

[22] Tanaka K,Sakai H,Hashizume M,et al.Serum testosterone:estradiol ratio and the development of hepatocellular carcinoma amongmale cirrhotic patients〔J〕.Cancer Res,2000,60(18):5106.

[23] Chao Y,chan WK,Huang YS,et al.PhaseⅡ study of flutamide in the treatment of hepatocellular carcinoma〔J〕.Cancer,1996,77(4):635.

[24] Grimaldi C,Bleiberg H,Gay F,et al.Evaluation ofantiandrogen therapy in unresection hepatocellular carcinoma:resultsofa European Organization for Research and Treatment of Cancermulticentric doubleblind trial〔J〕.JClin Oncol,1998,16(2):411.

[25] Chi-Ming Chiu,Shiou-Hwei Yeh,Pei-Jer Chen,et al.Hepatitis B virus X protein enhances androgen receptor-responsive gene expression depending on androgen level〔J〕.PNAS,2007,104(36):2571.

[26] YangWJ,Chang CJ,Yeh SH,et al.Hepatitis B virus X protein enhances the transcriptional activity of the androgen receptor through c-Src and glycogen synthasekinase-3beta kinase pathways〔J〕.Hepatology,2009,49(5):1515.