雄激素受体与Luminal型乳腺癌内分泌耐药的研究进展△

张梦璐,王昕,邢泽宇,刘嘉琦,王杰,王翔

国家癌症中心/国家肿瘤临床医学研究中心/中国医学科学院北京协和医学院肿瘤医院乳腺外科,北京100021

乳腺癌是女性最常见的肿瘤,也是诱发癌性病死率最高的肿瘤,占全部女性新发恶性肿瘤的15%.在亚太地区的女性中,乳腺癌发生的年增长率为1.7%,远高于其他地区[1-2].随着治疗理念的更新,乳腺癌的治疗目前已进入规范化综合治疗的新时代.根据乳腺癌患者病理分子分型、组织学分级、淋巴结转移、TNM分期等的不同,可针对性的选择手术、放疗、化疗、内分泌治疗和靶向治疗等多种治疗手段,以提高乳腺癌患者的治愈率.据统计,从1989年至2015年,乳腺癌病死率已下降39%[1].

以雌激素受体(estrogen receptor,ER)阳性为分子生物学特征的Luminal型乳腺癌的激素依赖性较高.通过选择性雌激素受体调节剂(selective estrogen receptor modulator,SERM)、芳香化酶抑制药(aromatase inhibitor,AI)、孕激素、卵巢去势等针对ER信号通路的内分泌治疗后,Luminal型乳腺癌患者的生存率明显提高,疗效显著且经济.相关研究表明,规范化使用他莫昔芬治疗可以使乳腺癌患者治疗后10年复发率降低约50%,10年病死率降低约33%[3].然而,在Luminal型乳腺癌中,30%～50%的患者会对内分泌治疗产生原发性耐药,仅有约50%～70%的患者可以从辅助内分泌治疗中获益,但经过一段时间的有效治疗后该类患者中仍有部分患者不可避免地出现继发性耐药[4],最终导致肿瘤复发或转移.患者出现耐药的原因可能与除雌激素、孕激素外,仍有其他激素在乳腺癌的发生、发展过程中起重要的生物调节作用有关.随着现代分子生物学技术的发展以及精准医疗的推广,一方面,临床工作者希望能够从Luminal型乳腺癌患者中进一步区分出对内分泌治疗敏感和耐药的患者,进而筛选出最适宜行内分泌治疗的患者,真正实施个体化治疗;另一方面,面对耐药难题的出现,亟待发现全新的治疗靶点来控制Luminal型乳腺癌的进展.

随着研究的不断深入,雄激素受体(androgen receptor,AR)与Luminal型乳腺癌的关系被越来越多的临床研究和基础研究所证实.Vera-Badillo等[5]通过对7693例乳腺癌患者进行系统性综述发现,AR在乳腺癌组织中的表达率高达60.5%,与ER在乳腺癌组织中的表达率相当,甚至更高;而Luminal型乳腺癌患者的AR阳性率明显高于非Luminal型乳腺癌患者(74.8%vs31.8%,P<0.01).对于Luminal型乳腺癌患者,一方面,AR阳性往往与肿瘤直径小、组织学分级低、细胞增殖活性差、淋巴结受累数目少有关,提示通过AR途径可以抑制部分乳腺癌细胞的生长,在肿瘤的发生发展过程中起一定程度的抑癌作用[6];另一方面,有研究指出AR与他莫昔芬治疗失败有关[7].而对于ER阴性乳腺癌患者,AR阳性可能与预后无关,甚至是预后不佳的分子生物学指标之一[8-9].综上所述,AR作为一种高表达于乳腺癌中的激素受体,受ER表达状态的影响,在乳腺癌的发生、发展、耐药及预后等方面发挥着重要的信号调控作用.

1 AR的结构与功能

AR属于核受体超家族成员,由X染色体长臂(Xq11.2-q12)上的一段全长约90 kb的基因编码,该基因共有7个内含子和7个外显子,mRNA有2种异构体,分别编码920个和388个氨基酸残基组成的蛋白质.AR与ER同属于类固醇受体,广泛分布于女性乳腺、子宫、心脏、肝脏及肌肉等组织[10].AR由位于N端的转录激活区、位于C端的配体结合结构域、高保守DNA结合区、具有细胞核定位信号的铰链区4个功能结构域组成[11].细胞质中处于基态的AR与热休克蛋白结合,使C端的配体结合结构域暴露并处于稳定状态;当AR的C端与循环中的雄激素结合形成复合物,三维构象发生改变后,AR被激活,并进入细胞核作用于靶基因的雄激素反应元件,调节下游基因的转录与翻译,最终调控相关蛋白的表达[12].女性体内的雄激素包括由卵巢分泌的睾丸酮和由肾上腺分泌的睾丸酮、雄烯二酮、脱氢表雄酮(dehydroepiandrosterone,DHEA),并且在芳香化酶的作用下,雄激素在一定程度上可以向雌激素转化[13].Yeh等[14]在动物实验中发现,敲除AR基因的小鼠的乳腺发育迟缓,成熟期腺体中二级和三级导管分支减少,说明AR对于乳腺组织的生长发育至关重要.

2 AR和ER的交互作用

乳腺癌细胞中,AR与ER的交互作用可能与AR在Luminal型乳腺癌中所起的作用有关[10].ER包括ERα和ERβ两种异构体[15],一方面,ERα与雌激素结合,可以使乳腺细胞在雌激素的驱动下快速增殖,弱化DNA修复机制从而造成基因突变的累积,进而发挥出雌激素的致癌作用;另一方面,ERα信号通路可以激活细胞周期蛋白D(cyclin D)-细胞周期蛋白依赖性激酶4/6(cyclin-dependent kinase 4/6,CDK4/6)-视网膜母细胞瘤(retinoblastoma,Rb)基因通路,使细胞从G1期进入S期,促进乳腺细胞的增殖与分化[16].ERβ作为ER的另一种形式,可与ERα发挥相反的作用.

当循环中的雌二醇出现后,AR位于N端的转录激活区和ERα的配体结合结构域发生直接相互作用,导致两者的转录活性均受到抑制[17].在一项对HeLa细胞进行暂时性转染的临床前研究项目中,免疫共沉淀实验结果显示:当ERα过表达(ERα∶AR=5∶1)时,类固醇受体共活化剂--ARA70(NCOA4)可以促使ERα发挥作用;相反,当AR过表达(ERα∶AR=1∶5)时,AR可以通过拮抗ERα使ARA70特异性地促使AR活化,从而诱导AR信号级联放大与转录[10].D'Amato等[18]检测到大量激活的AR在雌激素反应元件处聚集,进而推测AR可能会与ERα竞争性结合反应元件,从而抑制雌激素的致癌效应.Need等[19]利用乳腺癌ZR-75-1细胞株分析Luminal型乳腺癌中AR与ERα的关系,结果发现:AR通过与雄激素结合或连续高表达进入激活状态,使ERα的生物活性降低,减少其作用的发挥从而抑制乳腺癌细胞增殖.此外,Rizza等[20]通过对AR阳性但ERα状态不同的两组细胞株[MCF-7(ERα阳性)、MDA-MB-231(ERα阴性)]的研究发现,AR与AR激动剂结合后,可以通过与ERβ启动子区的雄激素反应元件结合,相对上调ERβ mRNA和蛋白在乳腺细胞中的表达水平,增强ERβ对ERα产生的拮抗作用,并降低p21和cyclin D的表达水平,使MCF-7细胞从G1期进入S期的过程受阻,最终抑制肿瘤细胞的增殖并促进其凋亡,遏制乳腺癌的进展.上述研究结论可部分阐明AR阳性与Luminal型乳腺癌患者预后良好的关系,但由于研究对象不同,缺乏对大批量研究对象的长期随访,及对AR阳性的判定标准差异等问题,AR在Luminal型乳腺癌中的实际意义尚待进一步研究.

3 AR与Luminal型乳腺癌内分泌治疗耐药的关系

乳腺癌内分泌治疗耐药的机制众多.现有研究发现,ER旁路的激活、ER相关辅助因子对其信号转导通路的影响、ER基因突变或基因多态性的存在、ER在内分泌治疗后不明原因的丢失、细胞周期调控机制的异常、外泌体在肿瘤细胞之间传递耐药分子以及肿瘤微环境的改变等多种因素,均可诱导乳腺癌细胞过度增殖,使乳腺癌内分泌治疗发生原发性或继发性耐药现象[21].

由于耐药现象的出现,Luminal型乳腺癌全新的分子治疗靶点,例如CDK4/6和AR通路,成为该领域的研究热点.相关研究发现,CDK4/6与cyclin D结合并激活后,两者形成的复合物cyclin DCDK4/6可使Rb磷酸化,继而释放转录因子E2F,促进细胞基因转录,催化乳腺细胞从G1期进入S期[16].目前,CDK4/6已被大量研究,其在细胞周期中所发挥的分子调控机制已得到基本阐明,CDK4/6抑制剂也已在内分泌治疗耐药的Luminal型乳腺癌患者中初见治疗成效[22].然而,关于AR在乳腺癌内分泌治疗耐药过程中所起作用的研究仍存在欠缺[23].Cochrane等[24]报道,在192例接受内分泌治疗的乳腺癌患者中,内分泌治疗有效患者的乳腺肿瘤细胞中平均AR阳性率为57.5%,而内分泌治疗耐药患者的乳腺肿瘤细胞平均AR阳性率则明显提高(70.0%);该研究还发现,AR∶ERα≥2.0的患者接受他莫昔芬治疗失败的风险比AR∶ERα<2.0的患者增加了4倍,提示AR过表达可能与乳腺癌患者对他莫昔芬耐药有关,并且提出AR与ERα的比值可以作为乳腺癌患者无疾病进展生存期和疾病特异性生存率的独立预测指标.随后,Ciupek等[25]仔细研究他莫昔芬耐药株时发现,AR在该类耐药株中的表达水平明显增高.以上研究显示的AR相关的耐药现象均为AR可诱导乳腺癌患者对内分泌治疗耐药提供了证据.

关于AR诱导耐药的相关机制,Ciupek等[25]针对耐药细胞进行研究后发现,耐药细胞中AR水平升高,且可与表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor,EGFR)发生相互作用,促使乳腺癌细胞中的EGFR及其下游ERK1/2磷酸化进入激活状态.活化的ERK1/2可使ERα磷酸化,即引起ERα旁路激活,导致内分泌治疗失败.Basile等[10]研究认为,AR诱导耐药的相关机制可能与在AR的诱导下,乳腺肿瘤从雌激素依赖转化为雄激素依赖有关.Spinola等[26]在动物实验中使用AI治疗小鼠乳腺癌,结果显示:AI治疗可明显降低乳腺癌小鼠血浆及肿瘤组织中孕烯醇酮和黄体酮的水平,提升瘤体内睾酮的水平.同样也研究认为,雄激素是雌激素的前体,例如睾酮被氧化后可转化为雌二醇[18].AI作为绝经后妇女乳腺癌内分泌治疗的一线药物,其作用机制为抑制雄激素向雌激素的转化,导致循环中游离睾酮和DHEA含量增多,而雌二醇含量降低[27-29].因此,当乳腺肿瘤因活化的AR信号通路由雌激素依赖转化为雄激素依赖时,雄激素取代雌激素成为此时的致癌因子,AI治疗后导致的雄激素水平升高恰好可增加雄激素介导的致癌效应,导致治疗失败,即产生耐药[30].

4 AR可能成为新的乳腺癌治疗靶点

鉴于细胞信号通路的复杂性和乳腺肿瘤细胞的高度异质性,关于克服原发性或继发性耐药导致的内分泌治疗失败,提高乳腺癌患者的临床获益率方面取得显著成果.针对AR的生物靶向治疗,寻求AR与ER的平衡被逐渐认可,且AR联合其他内分泌治疗药物也成为具有可行性的治疗方案[31].一方面,以AR与ER的交互作用为切入点,有临床试验表明,皮下植入雄激素缓释剂可使AR与之结合并进入激活状态,进而通过AR与ER的交互作用拮抗ERα的生物功能,改善Luminal型乳腺癌患者治疗效果[32].植入的雄激素缓释剂不仅能够预防乳腺癌治疗后的复发与转移,同时还可以改善患者由于雄激素缺乏所致的颜面潮红、夜间睡眠障碍、情绪焦虑等伴随症状.与雄激素缓释剂作用相近的Enobosarm,作为新一代选择性雄激素受体激动剂的代表,也可以通过上述类似途径控制乳腺癌的进展[33].此外,考虑AR可诱导耐药,因此使用AR抑制剂来增加患者对内分泌治疗的敏感度也可能成为克服患者耐药情况的全新治疗策略.值得一提的是,口服AR抑制剂--Enzalutammide联合依西美坦治疗激素依赖性乳腺癌患者的Ⅱ期随机双盲临床试验正在进行中[34],期待其结果可以提供更多的关于AR治疗乳腺癌的临床证据.

5 展望

由于AR在不同分子亚型乳腺癌中的表达率及临床病理学意义不同,因此AR未来有望成为新的划分乳腺癌亚型的生物学指标.Luminal型是乳腺癌最常见的类型,因此内分泌治疗在乳腺癌患者的治疗手段中始终占据不可或缺的地位.尽管耐药机制复杂多样,但鉴于内分泌治疗耐药难题带来的困扰,如AR在Luminal型乳腺癌中对肿瘤发生发展及原发性或继发性耐药所产生的影响,靶向作用于AR信号通路的全新治疗策略逐渐成为传统内分泌治疗的重要补充.目前,中国越来越多的医院的病理科能够将AR列入乳腺癌病理检查常规项目,这不仅方便研究者对AR的更深入探索,而且还可以在一定程度上指导临床医师做出更加个体化的医疗决策.