ERα、ERβ与Ki-67在甲状腺癌中的研究进展
2016-03-11王松徐德龙
王松 徐德龙
·综述与讲座·
ERα、ERβ与Ki-67在甲状腺癌中的研究进展
王松 徐德龙
甲状腺癌是最常见的内分泌恶性肿瘤,占全部头颈部的1/3,女性高发且近年来增长趋势明显。雌激素受体可分为ERα与ERβ，在许多恶性肿瘤的形成和发展过程中起重要作用，在甲状腺中普遍认为ERα高表达对甲状腺癌起促进作用，而ERβ则起抑制作用。Ki-67是反应细胞增殖活性一项重要指标，与染色质及有丝分裂关系密切，对甲状腺癌的诊断、鉴别、治疗、预后评估有重要作用。本文就ERα、ERβ与Ki-67在甲状腺癌中研究进展进行综述。
ERα；ERβ；Ki-67；甲状腺癌
甲状腺癌有明显的性别倾向，且女性表现出更高的检出率及增长趋势，考虑甲状腺癌可能是激素依赖性肿瘤，雌激素及雌激素受体(estrogen receptor,ER)可能在甲状腺癌的发生发展中起到重要作用[1]。Ki-67抗原是1983年Gerdes等[2]发现的在增殖细胞中表达的反映细胞增殖的核抗原，是目前已知最具增殖能力代表性、应用最广泛的增殖细胞标志之一。Ki-67在乳腺癌研究较多，且大多数学者认为其在乳腺癌的诊断与预后评价中有重要的作用，而在甲状腺癌中的研究较少，且研究结果尚有分歧。本文就雌激素受体与Ki-67在甲状腺癌中的关系及其作用机制做一综述。
1 甲状腺癌的流行病学调查
近年来，甲状腺癌发病率呈明显上升趋势，已成为最常见的内分泌恶性肿瘤,占全部头颈部恶性肿瘤的1/3。甲状腺癌可分为分化型甲状腺癌(differentiated thyroid carcinoma, DTC)包括乳头状甲状腺癌(papillary thyroid carcinoma,PTC)、滤泡状甲状腺癌(follicular thyroid carcinoma, FTC),未分化型甲状腺癌(anaplastic thyroid carcinoma, ATC)和低分化型甲状腺髓样癌髓样癌(medullary thyroid carcinoma, MTC)。PTC 约占全部甲状腺恶性肿瘤的75%～80%，FTC约占全部甲状腺恶性肿瘤的16%。
近年来，辅助检查技术迅速发展，甲状腺癌的检出率明显增高，甲状腺癌病死率稳定，因此，甲状腺癌在流行病学上表现出的发病率增高可能是由于过度诊断造成的。Davies等[3]的研究分析了1975至2009年美国的甲状腺癌的发病趋势,得出结论:自1975年起甲状腺癌的发病率已经翻了近两倍,从4.9/10万到现在的14.3/10万,其涨幅完全可归结于甲状腺乳头状癌,从3.4/10万增至12.5/10万,女性患者发病率增加大约为男性的4倍,但死亡率无明显变化,仍为0.5/10万。在我国，孙嘉伟等[4]的调查研究表明，1988至1992年中国甲状腺癌粗发病率为1.78/10万，2009年上升至6.56/10万。男性粗发病率从1988年的0.92/10万上升至2009年的3.11/10万，女性粗发病率从1988年2.71/10万上升至2009年的10.09/10万,甲状腺癌在女性所有癌症发病率中排第8位。
2 雌激素受体(ERα、ERβ)
ER为一种类固醇受体，为配体依赖性的反式转录调节蛋白，可分为两型：核雌激素受体(nuclear estrogen receptor,nER)和膜雌激素受体(memhrame estrogen receptor,mER)。近几年研究又发现了一种新型雌激素膜受体GPR30。nER包括ERα和 ERβ，它们位于细胞核内，介导雌激素的基因型效应，即通过调节特异性靶基因的转录而发挥“基因型”调节效应。ERα基因ESR1 位于人 6 号染色体，由 8 个外显子编码，有 Xba Ⅰ和 Pvu Ⅱ限制酶；ERβ基因ESR2 位于人 14 号染色体，由 8 个外显子编码，有 Rsa Ⅰ和 Alu Ⅰ限制酶[5]。ERα与ERβ二者拥有几乎等同的DNA结合区域，均可分为A～F 6 个结构域和 3 个功能区，功能区包括氨基端的非配基依赖的转录激活区 AF1[acti-vation function (AF) domains](A/B区)、DNA 结合区(DNA-binding domain，DBD)(C区)、配基结合区(ligand-bindingdomain，LBD)及其所含的配基依赖的转录激活区AF2(D/E/F区)，A/B区同源性为30%，C区96%，D区30%，E/F区为59%，这导致了二者之间的差异及对雌激素反应的不同。ERα和ERβ在结构、组织分布上均不相同,即使在同一器官中，二者的表达量和表达方式也有所不同,说明二者的作用是复杂的，可产生完全不同的生理和病理作用[6]。雌激素受体的信号转导传导途径非常复杂,主要有基因组(genomic)和非基因组(nongenomic)途径。基因组途径包括配体依赖途径(ligand-dependent)、配体非依赖途径(ligand-independent)、不依赖ERE的转录途径(ERE-independent)[7]。(1)配体依赖途径(ligand-dependent)：在雌激素缺乏时，ER 与 HSP90(热休克蛋白 90)以一种不活泼单体形式存在,结合雌激素后，雌激素受体与Hsp90裂解,激活的ER可以直接与雌激素反应元件(estrogen response element,ERE)结合,而后与直接作用于靶基因或辅激活物,对目标基因启动子作用，产生相关生理效应[8，9]。(2)配体非依赖途径(ligand-independent)：ERα、ERβ均可被非雌激素的其他因子激活，如表皮生长因子(EGF)、胰岛素样生长因子-1(IGF-1)等可激活ERα，MAPK可磷酸化ERβ N末端,以不依赖配体的形式结合p160辅激活物SRC-1，再作用于ERE，而过氧化氢,紫外线和十字孢碱可诱导ERβ超表达也归于此途径[10，11]。(3)不依赖ERE的转录途径(ERE-independent)： nER可以不通过ERE,而是通过与AP1、SP1、NF-êB等调节靶基因转录，雌激素E(2)与4-羟基三苯氧胺(4HT)也可通过该途径调节ERα的活性，影响靶基因及转录，都是不依赖ERE的转录途径[12，13]。非基因组(nongenomic)途径：雌激素可不通过基因组途径激活雌激素受体继而活化基因，而是直接激活了胞膜信号通路，通过多种蛋白激酶级联的方式产生快速细胞反应。这种信号转导模式称为非基因组模式。
3 雌激素受体与甲状腺癌
甲状腺癌女性高发，且生育期女性最多见，10 岁前甲状腺癌的发生率与性别无明显差异，而生育期女性甲状腺癌的发病率明显增加，绝经后发病率显著下降，这些迹象表明甲状腺癌的发生与雌激素密切相关[14]。ER亚型在甲状腺癌中的表达并非一致，有可能是受到混杂因子的干扰，像年龄、性别、癌的类型、其他并存疾病等，但ERα和ERβ在雌激素敏感器官中可对恶性肿瘤细胞增殖产生不同的作用则已被大多数学者认可[15]。ER的研究在乳腺癌中较多并取得了很大的成果，目前也已经成为甲状腺癌研究的热点之一。
ERα在甲状腺癌中高表达尚无一致报道，但大多数研究证实甲状腺癌中ERα的高表达与对照组相比，有明确的统计学意义。Fan等[16]研究表明，ERα在甲状腺癌组织中高表达，雌激素通过ERα受体依赖途径诱导细胞自噬，这种作用是与活性氧、细胞外信号调节激酶激活作用(ERK1/2)、PTC细胞的生存及生长联系在一起的，这种细胞自噬作用可促进甲状腺癌细胞的增长，抑制细胞凋亡。Huang等[17]在研究miR-219-5p时发现miR-219-5p在PTC组织样本中是被抑制的, 而miR-219-5p的表达在PTC患者中与性别、肿瘤大小、淋巴结转移显著相关，有意义的是ERα是miR-219-5p的作用直接靶点，而miR-219-5p的表达与ERα负相关，ERα的超表达可反作用于miR-219-5p在抑制PTC细胞的增殖、转移方面的作用，间接促进了PTC细胞的增殖转移，ERα与甲状腺癌密切相关。
ERα在甲状腺癌的发生中起到了重要的作用。研究表明甲状腺干细胞和祖细胞的ERα(ESR1)和ERβ(ESR2)及ERα mRNA的表达水平比分化后的甲状腺细胞高出八倍，雌激素可抑制甲状腺干/祖细胞的分化，可能是甲状腺癌发生的一种因素[18]。甲状腺癌细胞表现出新陈代谢的改变,使它们在受抑制的环境中可维持较高的扩散率，在甲状腺癌中，ERα的表达是改变代谢适应的主要因素,与细胞的增殖及新陈代谢改变密切相关[19]。雌激素作用于ER后通过多种方式影响、控制甲状腺癌的演化。Chu等[20]最近的研究表明雌激素和缺氧在甲状腺癌中是有联系的，雌激素作用于ER通过调解关键细胞、代谢和分子过程调节上皮-内皮细胞从而控制甲状腺癌的演变。故认为肿瘤细胞激素成分和对细胞内氧含量适应性可促进甲状腺癌的演变，这项发现提示雌激素受体拮抗剂和低氧抑制剂可以被临床上利用，组合在一起成为治疗甲状腺癌一种新方法。
在不同类型的甲状腺肿瘤、不同年龄、不同性别等因素的不同都会造成研究结果的偏差，具体控制变量后的研究更有意义。而Rajoria等[21]的研究通过免疫组织化学方法检测了血清雌激素、黄体酮、FSH和LH水平和ER、PR、FSHR和LHR在甲状腺组织的表达，选取了女性患者甲状腺腺瘤(n=70),结节性甲状腺肿(n= 73),甲状腺乳头状癌(n= 149),低分化甲状腺癌(n= 12),或未分化甲状腺癌(n= 8)和正常对照组(n= 60)的样本。不同类型的甲状腺肿瘤患者的血清雌激素水平的阳性率和ERα表达明显不同与正常对照。ERβ表达的阳性率在各种类型的甲状腺肿瘤明显低于在正常甲状腺组织,特别是在低分化癌和未分化癌。ERα和PR的表达的阳性率可用于甲状腺乳头状癌的诊断及鉴别,而ERβ表达状态对低分化癌和未分化癌的诊断是重要的。此外,甲状腺腺瘤往往伴随着血清FSH、LH水平增高,以及FSHR和LHR表达。因此,联合检测血清性激素水平和受体的表达可用于鉴别诊断和评估各种类型的甲状腺肿瘤的分化程度。Liu等[22]的研究发现育龄女性PTC患者(18～45岁;n= 50)比同龄女性NTG患者(n=30)ERα百分比明显高,而ERβ表现出相反的模式。女性PTC患者ERα或ERβ表达在生育年龄的和过了生育年龄(>45岁，n=39)组之间没有差别。在生育年龄的女性PTC患者,ERα表达水平与Ki-67是呈正相关的,而ERβ与P53突变型呈负相关。此外,与那些细胞核外ERα本地化患者相比，细胞核外ERα表达患者更多更容易有甲状腺外转移。在超过生育年龄的PTC患者,无论是ERα还是ERβ表达未显示与Ki-67,突变型P53、VEGF、肿瘤大小、TNM分期,或淋巴结转移有任何关联。ERα可能是一个有用的免疫组织化学标记用于PTC的鉴别诊断。ER亚型与Ki-67,突变型P53、VEGF的表达的关联和在生育年龄的女性PTC患者需进一步探讨，雌激素激活后的ERα可能调解刺激影响PTC增长和发展而ERβ则有抑制作用。Derwahl等[23]的研究，过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARgamma)活动通过ERα或ERβ的超表达而减少,而抑制ERα或ERβ则PPARgamma表达增加。而服用罗格列酮(RTZ)，会阻止了ER的影响及表达,特别是在PTC细胞。此外,抑制 PPARgamma 使得ER表达和活动增加。功能上,ERα激活抵消了PPARgamma抑制作用,但ERβ激活聚合了PPARgamma并诱导凋亡作用,尤其是在PTC细胞。ERβ和PPARgamma之间的交互作用增强了凋亡前分子的表达,比如细胞凋亡蛋白酶-3(caspase-3)和细胞凋亡因素。PPARgamma和ERβ之间的相互作用显著抑制甲状腺癌细胞的增殖和迁移,针对甲状腺癌提供一个新的治疗策略。ERα和 ERβ在甲状腺癌中作用不同，Chen等[24]的研究也支持雌激素可能是通过ERα促进癌细胞增殖,而通过ERβ抑制癌细胞增殖。ERα/ERβ比例增加会促进甲状腺癌的生长、浸润及转移。对甲状腺癌中雌激素受体的表达及与其他因子的关系时需要具体区分年龄、性别、肿瘤类型，相关研究分析总结后分析可看出在育龄女性DTC或仅是PTC患者中，雌激素受体与肿瘤的相关性更密切，大多数研究提示ERα对甲状腺癌的演变起促进作用，ERβ则起抑制作用，更有研究提示ERβ的低表达与ATC和MTC相关，而ERα并无特殊意义。不同类型甲状腺癌的发病与进展的机制需要进一步研究探讨，而雌激素受体很有可能是一个突破口。
4 Ki-67抗原与甲状腺癌
Ki-67抗原是在增殖细胞中表达的反映细胞增殖的核抗原，是由分子量为345 kD和395 kD两条多肽链组成的核蛋白，具有非组蛋白的特点，其基因定位于10 号染色体，是目前已知最具增殖能力代表性、应用最广泛的增殖细胞标志之一,Ki-67在除了细胞增殖G0期以外的时期都表达，它开始表达于细胞周期的G1期，在S期及G2期表达增加，至M期达高峰，在分裂晚期很快消失，从S期进入G2期，Ki-67蛋白与染色质及有丝分裂关系非常密切。目前已有很多研究证明了恶性肿瘤细胞中Ki-67的表达水平越高其临床疗效及预后就越差，这一观点在关于宫颈癌、乳腺癌、白血病和肝细胞癌等的研究中得到证实[25,26]。
在甲状腺癌中Asioli等[27]认为核抗原Ki-67的抗体1很大程度上与肿瘤复发风险增加有关，而且认为Ki67或许可以取代核分裂像计数成为一种更为客观的评估细胞增殖的方法，细胞增殖标志物。Miyauchi等[28]临床研究同样支持Ki-67可反应甲状腺肿瘤的细胞增殖活性，在390个PTC患者中Ki-LI ≤ 5%共312 个(80%);5%
近来的研究表明Ki-67标记指数可用于对PTC患者的术后同甲状腺球蛋白及甲状腺球蛋白倍增时间预测[32]。Ki-67在甲状腺癌中的应用前景广泛，可成为一项指标，增加诊断的准确度，Lacoste-Collin等[33]研究了HBME-1 CK-19和Ki-67在提高细针吸细胞学诊断FTC的作用，其中Ki-67的阳性率为1%，敏感性为85.0%(95%置信区间，75.5～94.5),特异性 70.6%(95%置信区间，58.4～82.7)，相比下有较高的敏感性，增加了细针吸细胞学在FTC诊断中的准确性，有助于区分肿瘤的恶性程度。Ki-67在甲状腺癌中的研究相对于其他肿瘤的研究较少，但目前的研究表明Ki-67在甲状腺癌中同样扮演着重要的角色。
雌激素和甲状腺癌之间的关系密切，ERα在甲状癌高表达，尤其高分化型甲状腺癌，ERβ则有相反表现，尤其在低分化及未分化性甲状腺癌中低表达，ERα/ERβ比例增加也会促进甲状腺癌的生长、浸润及转移，ER的表达在甲状腺癌中的作用是复杂的，在不同类型的甲状腺癌中的表达及作用不同，ER可能成为治疗甲状腺的一条新途径，已有研究证实三氧苯胺(tamoxifene, TAM)对ER阳性及阴性甲状腺癌生长均有抑制作用，可通过ER通路和非雌激素受体通路抑制甲状腺癌生长[34-36]。为甲状腺癌的雌激素治疗提供了证据，进一步的研究其作用机制可为甲状腺癌的临床治疗提供新的方法。Ki-67在甲状腺癌中高表达已被大量研究证实，有望取代核分裂像计数成为一种更为客观的评估细胞增殖的方法，Ki-67标记指数可用于甲状腺癌危险性分级、鉴别诊断、肿瘤侵袭性、治疗、预后判断等反面均有重要作用。Ki-67与ER在甲状腺癌中的关联研究较少，且尚无统一结果，需要进一步研究。
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10.3969/j.issn.1002-7386.2016.08.041
050017 石家庄市，河北医科大学2013级硕士研究生(王松)；河北医科大学第三医院普通外科(徐德龙)
徐德龙，050051 河北医科大学第三医院普通外科；
E-mail：xdl8866@126.com
R 736.1
A
1002-7386(2016)08-1243-05
2015-12-08)
