雄激素非依赖性前列腺癌的发生研究进展

黄 昆(综述)，朱 明(审校)

(安徽省立医院泌尿外科，合肥230001)

前列腺癌是男性泌尿生殖系常见恶性肿瘤之一，在美国位居男性恶性肿瘤之首，占男性死亡原因的第二位。随着我国人民的饮食结构和生活习惯与西方差别的逐渐缩小，前列腺癌在我国的发病率也逐年增加。目前90%的不可治愈前列腺癌患者，早期都对主要治疗措施(包括雄激素去除)有反应，但反应期较短，12～33个月后几乎所有患者都会出现雄激素抵抗［1］，通常，临床上将雄激素完全阻断后仍有进展的前列腺癌称为雄激素非依赖性前列腺癌［2］(androgen-independent prostate cancer，AIPC)。目前对于AIPC的定义一般认为应同时具备以下几点:①血清睾酮达去势水平;②抗雄激素撤退治疗4周以上;③间隔2周，连续3次前列腺特异性抗原升高;④二线内分泌治疗期间前列腺特异性抗原继续进展;⑤骨或软组织转移病变有进展。揭示前列腺癌由雄激素依赖性向雄激素非依赖性转变的发生机制，是预防和治疗雄激素非依赖前列腺癌的关键。在此对AIPC发病机制的最新研究进展予以综述。

1 雄激素受体信号通路的活化

在前列腺中，雄激素为最主要的细胞增殖刺激物和细胞凋亡抑制物，雄激素在血液循环中最主要的形式是睾酮，睾酮在进入前列腺以后，90%以上被5α还原酶转化为双氢睾酮，双氢睾酮与雄激素受体(androgen receptor，AR)的亲和活力比睾酮强5倍。AR属于核受体超家族，由N-端区(NTD)、DNA结合区(DBD)、C-端配体结合区(LBD)以及位于DBD和LBD之间的铰链区构成。AR与雄激素结合后构象发生变化，形成二聚体，由胞质转移到核内，能识别DNA上的雄激素反应元件，并与之结合，作用于靶基因的增强子、促进靶基因的转录翻译，引发一系列蛋白的表达，从而引起前列腺特异性抗原的表达增高，促进细胞增殖，抑制细胞凋亡等。

1.1 前列腺癌细胞对雄激素敏感性增高 有研究［2］发现，AIPC患者中AR基因扩增，AR表达增加。AR基因扩增使得前列腺癌细胞对于去势后低水平的雄激素仍敏感。AIPC患者中AR的表达增高，同时伴随着细胞增殖相关蛋白KI-67表达增高［3］。去除雄激素治疗后，使得血液循环中只有极少量的雄激素，然而，由于前列腺癌细胞的AR的大量扩增，使这些极少量的雄激素，也足以维持AR信号的活化，从而促进前列腺癌细胞的生长。另外，Gregory等［4］研究发现，雄激素依赖性前列腺癌(androgen-dependent prostate cancer，ADPC)细胞转化为AIPC细胞以后，AR的表达增高、稳定性增加，且表达更加集中于细胞核内，肿瘤细胞对于双氢睾酮的促生长刺激作用更加敏感。

1.2 雄激素受体突变与AIPC的关系 AR基因突变多为点突变，导致单个的氨基酸替换，主要集中于AR的LBD区。LBD区基因的改变将导致氨基酸残基的替换，引起LBD区结构和功能的改变。主要表现为:氢键重新排列，对配基的选择性下降，结构域对配基的结合能力和容量增加，从而增加了能激活AR的配体种类［5］。AR基因突变一方面增强了AR对雄激素的敏感性，另一方面也可使其被其他类固醇和拮抗雄激素物质激活。正常情况下，AR只能在与雄激素及双氢睾酮结合后才能活化，AR发生基因突变后，使得其他内源性激素或拮抗雄激素药物可发挥AR激动剂的作用，从而促进前列腺癌细胞增殖。有几个AR突变体已从前列腺肿瘤中分离，并在实验室中证明能影响AR的功能。这些突变体为Thr877Ser、Thr877Ala、His874Tyr、Val715Met、Tyr741Cys以及双重 AR突变体 Leu701 His+Thr877Ala与Q640Stop/T877A［6-7］。

1.3 AR共激活因子与AIPC的关系 AR共激活因子是与AR转录激活功能相关的蛋白质因子，对AR介导的转录起辅助激活、辅助抑制或双重作用。AR在前列腺细胞中的功能活性不止取决于蛋白水平、蛋白结构的完整性，更重要的是取决于AR共激活因子的功能活性［8］。共激活因子本身不与DNA直接结合，不直接提高AR表达也不能增加AR进入细胞核的数量，而是其通过C端功能区与AR发生蛋白-蛋白间的相互作用，降低AR在转录激活中对配体浓度的需求，使AR介导的转录活性大幅度提高。AR共激活因子是通过以下3种方式参与ADPC向AIPC的进展，这3种机制单独或联合发挥作用。①共激活因子过度表达导致AR被非雄激素类固醇激活:共激活因子的招募使AR突变体的类固醇特异性降低，使突变的AR能对其他类固醇产生应答。②共激活因子过表达导致AR能被抗雄激素物质激活。Miyamoto等［9］，在哺乳动物细胞双杂交实验中证明:抗雄激素物质羟基氟他胺等能以一种剂量依赖的方式促进AR与雄激素受体共激活因子70之间的相互作用。③AR基因突变导致AR的构象改变，使其在共激活因子的作用下导致AR活化。

2 与AR无关的信号通路

在前列腺癌细胞内可能存在一些与AR信号通路完全无关的基因及其相应的信号分子的表达，但它们与AIPC的发生有密切的关系，即AR的旁路介导。PTEN是一种特异性的前列腺癌抑癌基因，其编码的产物是一种磷酸酶，对磷酸肌醇-3激酶/蛋白激酶B(phosphoinositide 3-kinase/protein kinase B，PI3K/Akt)信号通路有负调控作用，而这条信号通路激活后刺激Akt蛋白质产生，导致几个细胞凋亡蛋白失活，从而增强了细胞的存活。研究发现与良性前列腺增生及ADPC相比，AIPC肿瘤组织中PTEN表达减少甚至缺失［10］。如果让ADPC细胞过度表达PTEN的下游分子 Akt，可以使 ADPC细胞中的CASP2.1 转变为非依赖雄激素生长［11］。Li等［12］研究证明PTEN的表达缺失可能与AR雄激素非依赖性活化有直接作用。当Akt阻断凋亡时，其初级靶基因之一是Bcl-2，Bcl-2过表达已在激素难治性前列腺癌中发现，Bcl-2的过表达能保护细胞免受抗雄激素物质撤除所诱导的凋亡。此外，中性粒细胞在AIPC中要比在ADPC中更多见，随着肿瘤分级、分期的增加，中性IPC中中性粒细胞的数量更是明显。加快中性粒细胞的低速率增生使癌细胞粒细胞的数量也随之增加，尤其是在内分泌治疗过的前列腺癌和幸免于大多数化疗药物以及内分泌和放射治疗。另外，中性粒细胞的分泌产物甲状旁腺素相关蛋白、神经肽激素、神经介质血清素、蛙皮素等均能增加邻近癌细胞的增生，从而导致AIPC的进展。

3 前列腺中微环境的改变

前列腺癌的发生、进展是机体内外多种因素共同作用的结果，微环境也起着重要的作用。前列腺中的基质细胞包括表达AR的平滑肌细胞和成纤维细胞、淋巴细胞、肥大细胞以及内皮细胞。基质细胞受雄激素调节，通过表达细胞因子以促进上皮生长。在AIPC患者中，基质细胞对雄激素的反应丧失，可不受限制地表达各种细胞因子，并作用于上皮细胞。肿瘤上皮细胞的生长不再依赖于基质细胞的旁分泌作用，而产生不依赖于雄激素的自分泌作用，分泌的生长因子能促进自身增殖［13］。转化生长因子β信号途径的丢失会导致成纤维细胞产生一些可溶性因子，如肝细胞生长因子和转化生长因子α等，这些因子能通过抑制上皮细胞的凋亡来促进肿瘤的发生、增殖和迁移［14］。另外，新近研究指出，前列腺癌的发生、发展并非是由上皮或间质单方面决定的，而是由二者交互作用所构成的肿瘤-宿主界面微环境的平衡状态所决定的，活化的成纤维细胞被称为癌相关成纤维细胞，是上述微环境中最主要的宿主细胞之一［15］。

4 细胞调节通路与AIPC的关系

Culig等［16］最初报道，AR能被胰岛素样生长因子1(insulin-like growth factor 1，IGF-1)激活，在雄激素缺乏的情况下，IGF-1能促进AR的转录活性。Marelli等［17］发现促性腺激素释放激素受体激动剂能通过干扰IGF-1的促有丝分裂作用，对AIPC细胞株DU145有直接的抑制作用。表明IGF-1可能在前列腺癌由雄激素依赖性进展为非依赖性中发挥重要作用。另外，雄激素非依赖性前列腺癌的进展与炎性因子的过表达有密切关系［18］，白细胞介素6(interleukin-6，IL-6)是一种重要的促血管生成因子及炎性因子，同时作为一种多潜能的细胞因子也是细胞因子网络中的关键成分。研究发现，AIPC患者血清中的IL-6水平明显升高，现已证明在普遍使用的所有前列腺癌细胞系(PC-3、DU145和LNCaP)中IL-6高亲和力受体均有表达。Yang等［19］发现，IL-6能通过丝裂原活化蛋白激酶通路或信号转导转录活化因子3来加强 AR转录活性，相反，IL-6也能通过PI3K/Akt信号转导通路来抑制AR的转录活性。此外，酪氨酸激酶信号途径、PI3K/Akt/雷帕霉素靶蛋白信号途径也能够活化AR信号通路，同时，这些信号分子也有可能成为治疗AIPC的可能靶点，有研究［20］报道在动物实验中，同时抑制Akt/雷帕霉素靶蛋白和胞外信号调控激酶信号，丝裂原活化蛋白激酶信号通路能够抑制AIPC的生长。

5 其他可能导致AIPC的机制

5.1 潜伏细胞 AIPC是由于处于潜伏状态的原本存在的AIPC细胞，在去除雄激素的条件下获得选择性生长优势发展而来的结果。在前列腺癌形成开始，前列腺癌组织就是由雄激素依赖的肿瘤细胞与雄激素非依赖的肿瘤细胞组成。在雄激素存在的情况下，雄激素依赖性的肿瘤细胞大量增殖，成为前列腺癌的主要部分。当雄激素去除后，雄激素依赖性的肿瘤细胞大量死亡，少量的潜伏的雄激素非依赖性的肿瘤细胞获得生长优势大量增殖，从而逐渐替代雄激素依赖性肿瘤细胞导致AIPC的发生。

5.2 雄激素介导的抗凋亡与 AIPC关系 Cofey等［21］研究发现，双氢睾酮可通过改变特定的原凋亡基因的表达来增加凋亡的起始阈值。表明雄激素可能作为一个普遍的存活信号来发挥作用，可以对抗各种通路的凋亡信号。同时认为核因子κB是雄激素幸存信号通路的一个重要调控子。

5.3 上皮-间质的相互作用 前列腺癌组织的基质成分在前列腺癌细胞的侵袭、转移中起重要作用，对于AIPC的产生可能也起着重要的作用，AIPC的产生可能与上皮和基质之间的竞争作用有关。在正常前列腺组织中，雄激素可通过旁分泌来介导前列腺上皮与基质间的相互作用，从而维持前列腺上皮与基质之间的平衡;去除雄激素后导致AR信号的减弱，这就直接或间接促使基质细胞产生促凋亡信号，从而导致ADPC中的癌上皮细胞凋亡。在AIPC组织中，由激活的Akt或胞外信号调控激酶信号通路所引起的强大生存信号，能够对抗由基质细胞产生的促凋亡信号，从而使得前列腺癌组织能够在去除雄激素的环境中继续生存［22］。

6 结语

AIPC的产生是一个涉及多种基因、信号分子及表型改变的事件，目前有关AIPC进展的研究和学说有很多，但AIPC的产生机制至今尚未完全清楚。在此列举了目前几种关于AIPC产生的可能机制，但实际情况是AIPC的发生可能涉及更加错综复杂的信号机制。研究的目的就是要找出引起AIPC产生的关键基因及信号分子，以这些关键基因及信号分子为靶点，使前列腺肿瘤细胞停止向雄激素非依赖性转化，并使细胞增殖重新受到调控，从而给AIPC的治疗带来实质性的突破。

［1］Fioriti D，Mischitelli M，Monaco F，et al.Cancer stem cells inprostate adenocarcinoma:a target for new anticancer strategies［J］.J Cell Physiol，2008，216(3):571-575.

［2］Schnadig ID，Beer TM.Optimal timing of chemother-apy in androgen independent prostate cancer［J］.Urol Onco1，2009，27(1):97-100.

［3］Haapala K，Kuukasjarvi T，Hyytinen E，et al.Androgen receptor amplification is associated with increased cell proliferation in prostate cancer［J］.Hum Pathol，2007，38(3):474-478.

［4］Gregory CW，Johnson RT Jr，Mohler JL.Androgen receptor stabilization in recurrent prostate cancer is associated with hypersensitivity to low androgen［J］.Cancer Res，2001，61(7):2892-2898.

［5］Guang H，Grant B.Mutation of the androgen receptor causes oncogenic transformation of the prostate［J］.PNAS，2005，102(4):1151-1156.

［6］Tap ME，Rajeshkumar B，Halabi S.Androgen receptor mutations in androgen-independent prostate cancer:Cancer and Leukemia Group B Study 9663［J］.J Clin Oncol，2003，21(14):2673-2678.

［7］Ceraline J，Cruchant MD，Erdmann E.Constitutive activation of the androgen receptor by a point mutation in the hinge region:a new mechanism for androgen-independent growth in prostate cancer［J］.Int J Cancer，2004，108(1):152-157.

［8］Chang CY，McDonnell DP.Androgen － receptor－ cofactor interactions as targets for drug discovery［J］.Trends Pharmacol Sci，2005，26(5):225-228.

［9］Miyamoto H，Yeh S，Wilding G.Promotion of agonist activity of antiandrogens by the androgen receptor coactivator，ARA70，in human prostate cancer DU145 cells［J］.Proc Natl Acad Sci USA，1998，95(13):7379-7384.

［10］Bertram J，Peacock JW，Fazli L.Loss of PTEN is associated with progression to androgen independence［J］.Prostate，2006，66(9):895-902.

［11］Gao H，Ouyang X，Banach WA.Combinatorial activities of Akt and B-Raf/Erk signaling in a mouse model of androgen-independent prostate cancer［J］.Proc Natl Acad Sci USA，2006，103(39):14477-14482.

［12］Li P，Nicosia SV，Bai W.Antagonism between PTEN/MAC1/TEP-1 and androgen receptor in growth andapoptosis of prostatic cancer cells［J］.J Biol Chem，2001，276(23):20444-20450.

［13］Yang F，Fuxhorn Jh，Ressler SJ.Stromal expression of connective tissue growth factor promotes angiogenesis and prostate cancer tumorigenesis［J］.Cancer Res，2005，65(19):8887-8895.

［14］Bhowmick NA，Chytil A，Plieth D.TGF-β signaling in fibroblasts modulates the oncogenic potential of adjacent epithelia［J］.Science，2004，303(5659):848-851.

［15］Kellermann MG，Sobral LM，Dasilva SD.Mutual paraerine effects of oral squamous cell carcinoma cells and normal oral fibroblasts:Induction of fibroblast to myofibroblast transdiferentiation and modulation of tumor cell proliferation［J］.Oral Oncol，2008，44(5):509-517.

［16］Culig Z，Hobisch A.Androgen receptor activation in prostatic tumor cell lines by insulin-like growth factor-I，keratinocyte growth factor and epidermal growth factor［J］.Eur Urol，1995，27(Suppl 2):45-47.

［17］Marelli MM，Moretti RM.Insulin-like growth factor-I promotes migration in human androgen-independent prostate cancer cells via the alphavbeta3 integrin and PI3-K/Akt signaling［J］.Int J Oncol，2006，28(3):723-730.

［18］Yan TZ，Jin FS，Xie LP.Relationship between glucocorticoid receptor signal pathway and androgen-independent prostate cancer［J］.Urol lnt，2008，81(2):228-233.

［19］Yang L，Wang L，Lin HK.Interleukin-6 diferentially regulates androgen receptor transactivation via PI3K-Akt，STAT3，and MAPK，three distinct signal pathways in prostate cancer cells［J］.Biochem Biophys Res Commun，2003，305(3):462-469.

［20］Kinkade CW，Castillo-martin M，Puzio-kuter A，et al.Targeting AKT/mTOR and ERK MAPK signaling inhibits hormone-refractory prostate cancer in a preclinical mouse model［J］.J Clin Invest，2008，118(9):3051-3064.

［21］Cofey RN，Watson RW，O'Neill A.Androgen-mediated resistance to apoptosis［J］.Prostate，2002，53(2):300-309.

［22］Shen MM，Abate-shen C.Pten inactivation and the emergence of androgen-independent prostate cancer［J］.Cancer Res，2007，67(14):6535-6539.