G蛋白偶联雌激素受体30与激素依赖性肿瘤发生发展的相关性研究进展

马静静综述，童晓文指导

雌激素是生物体内一种重要的类固醇激素，不仅在生殖系统，而且在神经内分泌系统、心血管系统、泌尿系统及骨骼系统等多个系统中都发挥着广泛且重要的生理和病理作用。雌激素通过与相应的雌激素受体结合发挥相应的效能，经典的雌激素受体即雌激素核受体（estrogen receptor，ER）位于细胞核，包括ERα和ERβ两种亚型。传统观点认为雌激素主要通过其经典的核受体途径发挥慢速基因效应，此途径发挥作用较慢，常常需数小时甚至数天，然而越来越多的研究显示雌激素作用于多靶细胞后也可在短时间内出现快速的细胞效应，仅需数十秒钟到数十分钟，且不被蛋白质和RNA的合成抑制所阻断，并且证实，参与这种反应的介导因子是G蛋白偶联受体 30（G protein－coupled receptor 30，GPR30）。

GPR30是一种新型的膜性结合性雌激素受体，属于7次跨膜G蛋白偶联受体超家族中的一员，它能够参与多种组织细胞的众多生理病理过程，尽管它与传统的雌激素受体ERα、β有时存在交叉作用，但大量研究表明，GPR30的作用模式和生物学功能与经典雌激素受体ERα、β均有不同，且与二者在分子结构上无任何同源性，因此被视为一种具有独立作用的新型雌激素受体［1－4］。目前 GPR30 已成为雌激素“快速非核转录效应”中的一个研究热点。本文就GPR30的发现、结构功能、亚细胞定位、信号传递途径及其在激素依赖性肿瘤形成及进展中的作用综述如下。

1 GPR30的发现、结构特点与亚细胞定位

经典的雌激素核受体长期以来被认为是雌激素的唯一受体，而早在1977年，Pietras等［5］在分离培养的子宫内膜细胞表面发现存在雌激素的特异性结合位点，并发现雌激素可以通过与相应的位点结合快速上调子宫内膜细胞cAMP的水平，因而推测存在胞膜性雌激素受体（membrane estrogen receptor，mER）。后 Carmeci等［1］采用差减杂交的方法从人乳腺癌细胞中得到了一种G蛋白耦联受体的类似物GPCR－Br的cDNA，通过将其cDNA与基因文库比对证实，其为一种新的G蛋白耦联受体，并命名为GPR30，另外几个研究小组应用不同的实验方法在不同的细胞中也克隆得到了 GPR30 的 cDNA［3，4，6］。

G蛋白偶联受体30也称为G蛋白偶联雌激素受体1（G protein coupled estrogen receptor 1，GPER1），是 7 次跨膜 G蛋白偶联受体（G protein－coupled receptor，GPCRs）家族中的一员。GPR30的基因定位于染色体7p22，共包含7008个碱基对，mRNA由216 kbp组成，cDNA序列全长2064 bp，此序列包括一个1128 bp的长开放读码框架，编码一个含375个氨基酸的蛋白质即GPR30。该蛋白与其他G蛋白偶联受体家族成员有广泛的同源性，具有7次跨膜的高度的保守区域、4个N－糖基化位点，其中有3个N端糖基化位点在细胞外区域。嗜水性分析显示，GPR30具有经典的7次跨膜疏水区域，该区域包含链接着20～26个氨基酸残基的6个相互交替的细胞内外襻［4］。GPR30还包含一个区别于多数GPCRs的保守序列，即位于第三跨膜区后第二胞质内襻上的Asp－Arg－Tyr三联体（DRY），提示GPR30在信号转导中可能发挥作用，但却不足以预测其可能具有的功能。

研究表明GPR30广泛存在于机体多个系统的正常组织中，包括乳腺、心脏、脑、子宫、卵巢、胎盘、前列腺、肝脏、肾脏、骨骼肌、血管内皮和淋巴组织细胞等［1，4］，并在相应组织器官的恶性肿瘤组织如乳腺癌、子宫内膜癌、卵巢癌等中发现有 GPR30 过表达［1，3，6，7］。

目前关于GPR30的亚细胞定位仍然存在争议。Thomas等［8］及 Filardo 等［9］认为 GPR30 同 其他 GPCRs 一样在细 胞膜上结合配体发挥相关病理生理作用。Funakoshi等［10］报道称GPR30在细胞膜上表达，但在雌激素的作用下可以转位至细胞质。Revankar等［4］的实验研究提示GPE30不存在于细胞膜上而定位于内质网。Prossnitz等［11］用细胞内标志物研究也发现，GPR30于内质网表达，甚至在与内质网连接的核膜上也有GPR30表达，Matsuda等［12］在研究中发现，GPR30不仅存在于内质网，高尔基体上也有表达，且主要表达于高尔基体，但在胞膜上并没有表达。近来有报道表明，配体的细胞膜通透性是其活化GPR30的前提条件，而雌激素具有可以自由进出细胞膜的特性，提示了GPR30可以位于细胞膜外表面、细胞质内或核内的可能性。目前对于GPR30的亚细胞定位的研究结果存在差异可能与多种因素有关，如组织细胞类型、功能状态或实验方法等不同，也可能是GPR30的亚细胞定位存在组织、细胞类型甚至功能状态的特异性，目前比较一致的结论是GPR30主要分布于内质网上而非细胞膜上，要真正确定GPR30的具体亚细胞定位还有待进一步研究。

2 GPR30相关的信号转导途径

GPR30是一种新型膜性雌激素受体，参与介导雌激素快速非基因组效应及基因组转录效应［4］。目前的大量实验研究表明，GPR30与雌激素结合后被激活，活化与其相偶联的G蛋白，使Gαβγ异三聚体解聚，分为Gα和Gβγ而分别起作用，快速激活细胞内的第二信号系统包括ERK、PI3K的激活、钙离子动员和cAMP的产生等，并间接调节一系列基因转录，从而影响下游效应分子在相应的靶组织中发挥其生物学效应如影响细胞周期进程或导致细胞增殖［7］。

2．1 EGFR－ERK／MAPK信号转导途径 雌激素与 GPR30结合后导致Gαβγ蛋白异源三聚体解离，Gβγ二聚体可激活下游的Src酪氨酸激酶系统，进而使Src衔接蛋白第317位酪氨酸残基磷酸化，促使细胞表面释放肝素结合性表皮生长因子（heparin－binding EGF－like growth factor，HB－EGF），HB－EGF能反式活化表皮生长因子受体EGFR，进而激活丝裂原活化蛋白激酶（MAPK），快速活化胞内的细胞外信号调节蛋白激酶（ERK），从而诱导了 ERK／MAPK 通路的产生［13］，而MAPK激活后会进入细胞核，启动一系列基因转录。Maggiolini等［14］的研究证实雌激素与GPR30结合后，通过下游分子 Src、Raf、Ras、Mek 级联反应快速激活 ERK， 启动 cfos的转录，使c－fos的表达上调，从而促进细胞增殖并延长细胞生长周期［15］。Filardo 等［9］研究发现在 GPR30 表达阳性的MCF－7乳腺癌细胞中雌激素可激活ERK．而在缺乏GPR30的MDA－MB－23l乳腺癌细胞中雌激素则不能激活ERK，但在MDA－MB－23l乳腺癌细胞中转染GPR30后，雌激素可激活ERK。由此可以证明GPR30在ERK／MAPK信号途径中发挥着重要的作用。

2．2 PI3K－AKT信号转导途径 GPR30也可以通过激活磷脂酰肌醇3激酶－蛋白激酶B（PI3K－AKT）途径发挥其快速激活效应。Sun等［16］研究证实了雌激素通过GPER激活PI3K，诱导细胞膜上的 3，4，5－三磷酸磷脂酰肌醇（PIP3）聚集以及新的AKT蛋白顺序性表达，从而促进细胞增殖。Revankar等［4］发现转染了ERα或GPR30的细胞都能活化PI3K，且受PI3K抑制剂LY294002的抑制，而EGFR抑制剂AGl478Z只能阻断GPR30介导的PI3K活化；而且SKBr3细胞株中P13K的激活必须有GPR30的参与，但同时也发现GPR30介导P13K活化的前提是EGFR反式激活。Lin等［17］在高表达GPR30的子宫内膜异位细胞H－38和绒毛膜细胞的研究中，同样证明了GPR30可启动PI3K的级联反应。Ignatov等［18］发现在他莫昔芬耐药的 MCF－7乳腺癌细胞中．GPR30与其高度特异性激动剂G－1结合后能诱导 AKT、MAPK活化，从而促进细胞增殖，但用GPR30反义寡聚核苷酸消除GPR30的表达后，上述效应消失。上述研究结果表明，GPR30在PI3K／AKT信号通路上发挥着重要的作用。

2．3 cAMP－PKA信号转导途径 研究发现由雌激素诱导的GPR30依赖性ERK1／2激活能在暴露于雌激素刺激后快速从峰值水平恢复到基础水平，表明存在一种精确控制ERK1／2激活或失活的调控机制，而胞内环磷酸腺苷（cAMP）的发现解释了这一现象。研究发现雌激素可以通过GPR30激活腺苷酸环化酶（adenylate cyclase，AC），催化 ATP生成cAMP，使胞内cAMP增加，而细胞内cAMP浓度的提高又激活了cAMP依赖性的蛋白激酶A（protein kinase A，PKA），使Raf－1失活而降低ERK活性，进而调控细胞生长，且PKA抑制剂和AC抑制剂可阻滞该效应［19］。该途径能被17βE2、E2、他莫西酚、抗雌激素 ICI182，780 和 GPR30 特异性激动剂G－1激活，但170αE2和黄体酮无此作用。Thomas等［8］研究了SKBR－3乳腺癌细胞膜标本和转染了GPR30后完整的SKBR－3乳腺癌细胞表明，E2引起的cAMP产生与GPR30激活相关。Kang等［20］研究植物雌激素发现，特异性ERK阻断剂U0126可通过阻断GPR30所介导的胞内cAMP的活化，减弱植物雌激素的效应，进一步证明了雌激素与GPR30结合后可通过cAMP途径发挥生物作用。Cheng等［21］在乳腺癌细胞中也证明GPR30与雌激素结合后可快速活化细胞内第二信使信号，诱导cAMP生成，进而参与非基因组效应的调节及肿瘤的发生和发展。

2．4 Ca2＋信号转导途径 GPR30参与了对 Ca2＋信号途径的调节。研究发现在雌激素将GPR30激活后，不同的细胞都表现出了细胞内钙离子的快速增多现象［4，22］。而加入GPR30特异性激动剂G1活化GPR30后，发现细胞内Ca2＋同样浓度都迅速升高，同时也可激活各类Ca2＋结合蛋白引起细胞反应，证明 GPR30 参与了对 Ca2＋信号途径的调节。Revankar等［4］用离体研究发现在转染了GPER1的COS7细胞中，雌激素可以通过快速调节 Ca2＋途径来实现生物效应；Dennis等［22］发现在转染GPR30的SKBr3细胞中，雌激素可通过快速调节Ca2＋途径来实现调控肿瘤的增殖、凋亡及侵袭转移等生物学效应。Romano等［23］研究发现GPER1参与了雌激素对下丘脑促性腺激素释放激素细胞内Ca2＋的调节并涉及到GABAA受体。上述研究均表明了GPR30能调控Ca2＋信号通路，然而GPR30激活后促使细胞内游离Ca2＋快速变化的具体机制目前尚不清楚，需进一步研究。

3 GPR30与激素依赖性肿瘤

目前已有大量研究表明GPR30不仅存在于正常组织，而且在相应组织器官的恶性肿瘤组织如乳腺癌、子宫内膜癌、卵巢癌等中发现有GPR30过表达，提示其表达与肿瘤的发生及其生物学行为有着一定程度的相关性。GPR30介导雌激素的快速非基因组效应及基因组转录反应，在相应靶细胞、组织中发挥生物学效应，如影响细胞周期进程或导致细胞增殖等，从而参与一些雌激素相关恶性肿瘤等的发生发展。

3．1 GPR30与乳腺癌 乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤之一，多年研究证实其属于雌激素依赖性肿瘤，据统计其发病率占全身各种恶性肿瘤的7%～10%，发病常与遗传有关，绝经期前后的妇女发病率较高，严重威胁着女性身体健康甚至危及生命。目前关于GPR30在乳腺癌中表达的研究较多，已在多种乳腺癌细胞中检测到GPR30的表达，如MCF－7、MDA－MB－231 和 SKBr3 等细胞株［2，8，24，25］。Filardo 等［24］用免疫组化法检测361例乳腺癌和12例正常乳腺组织中GPR30、ER及孕激素受体（PR）的表达，及与一些临床指标之间的关系，发现 GPR30 和 ER 的表达呈正相关（P＜0．05），ER的变化同HER－2／neu和肿瘤大小相反，但GPR30的表达却与HER－2／neu和肿瘤大小呈正相关，且GPR30与肿瘤的转移有显著相关性（P＝0．014），提示GPR30过表达可能是乳腺癌恶性生物学侵袭及不良转归的预后因子。该研究表明在乳腺癌组织中GPR30和雌激素受体（ER）存在着一定的同步性，提示二者共存在致乳腺癌的发生中起着重要的作用。因此，对于激素依赖性乳腺癌患者，在使用现有的ER抑制剂的基础上辅助应用拮抗GPR30的药物也许可以更彻底地封闭雌激素效应，提高内分泌治疗的有效率，为众多乳腺癌患者提供了新的治疗方向。

3．2 GPR30与子宫内膜癌 子宫内膜癌是女性生殖系统常见的恶性肿瘤，是妇科三大恶性肿瘤之一，在中国其发病率仅次于子宫颈癌，严重威胁着广大妇女的健康与生命。子宫内膜癌的发病机制尚不明了，但子宫内膜癌的发生与雌激素长期刺激及局部雌激素受体失衡有关这一观点已得到公认。目前已在HEC50、HEClA及Ishikawa等子宫内膜癌细胞株中检测到 GPR30 表达［15，25］，提示 GPR30 参与 子宫内膜 癌 的发生发展，但其作用机制仍未阐明。Vivacqua等［15］研究发现E2和4－羟泰米芬（OHT）可快速诱导Ishikawa和 HEClA细胞中c－fos的表达，促进细胞的生长，而通过转染GPR30反义表达载体，该诱导效应消失，提示GPR30参与该效应的发生。Smith等［26］研究证实GPR30在恶性程度较高的子宫内膜癌组织中表达水平明显高于正常人子宫内膜组织，且其表达水平和肿瘤的恶性程度成正比，与患者术后1年生存率成反比，并发现在子宫内膜癌细胞中，GPR30与EGFR的表达呈正相关，而与孕激素受体（PR）负相关。He等［27］研究证实GPR30参与子宫内膜癌的发生发展，并与其生物学行为有关，且GPR30与子宫内膜癌的临床分期、组织分级、淋巴结转移显著相关，高表达患者通常生存时间短，预后较差。以上研究均表明GPR30在子宫内膜癌的发生发展中发挥着重要作用，但其机制还不清楚，有待于进一步研究阐明。

3．3 GPR30与卵巢癌 卵巢癌是女性妇科最常见的恶性肿瘤之一，是一种早期诊断率低而病死率高的妇科常见恶性肿瘤。雌激素在卵巢癌的发生中起着重要的作用，而其中的信号转导途径却仍不清楚。目前关于GPR30在卵巢癌发生发展中的作用的研究资料比较少。有研究结果显示GPR30与雌激素结合后，通过GPR30－EGFR转导通路刺激卵巢癌细胞增殖侵袭。Smith等［28］研究发现GPR30在高度恶性上皮性卵巢癌中的表达率明显高于低度恶性的卵巢肿瘤，差异有统计学意义，且与低生存率呈正相关，进一步研究表明GPR30表达与卵巢癌的临床分期、组织分级、淋巴结转移及患者生存率有关。Albanito 等［29］研究发现，在 ERα 阳性的 BG－l卵巢癌组织中，E2和 GPR30特异性受体 G－1均能上调c－fos的表达，而且证实其也是通过EGFR／ERK信号途径发挥其效应的，并且对于E2或者G－1引起的c－fos激活和EGFR／ERK信号活化需要GPR30和ERα共同参与，即两者在卵巢癌的发生与增殖中起到协同作用。目前的研究均提示GPR30参与卵巢癌的发生发展，其介导的信号转导可能是卵巢癌增殖和进展中的关键途径，但其作用机制有待进一步深入研究。

总而言之，GPR30作为一种新型的膜性结合性雌激素受体，介导雌激素快速非基因组效应及基因组转录效应，影响下游效应分子，在相应靶组织中发挥生物学效应，参与机体多个系统组织细胞的生理、病理过程，影响细胞周期进程及其增殖侵袭转移能力，与肿瘤的分化程度、恶性行为等密切相关。目前GPR30已成为雌激素“快速非核转录效应”在雌激素相关的肿瘤发生发展机制的研究热点。尽管目前关于GPR30的研究很多，但是对于其结构、明确的细胞内位点、在不同效应器官中的生物学效应和作用机制、信号转导途径、与肿瘤的发生发展和预后的关系等还存在大量的疑问甚至争议，有待于进一步的研究与探索。

随着对GPR30的研究进一步深入，GPR30的生理作用及作用机制会被逐渐阐明，使人们对雌激素的各种生理、病理作用及其机制有更进一步的了解，完善人们对激素敏感性肿瘤发生发展的认识，同时有可能为雌激素敏感的恶性肿瘤提供新的治疗靶点，改善患者预后，为临床上广大的激素依赖性肿瘤患者带来新的希望。GPR30的表达水平可作为评估肿瘤患者预后的重要指标，对指导临床治疗有重要价值，也为抗雌激素治疗时的致瘤危险的预见和避免提供了参考依据。

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