ATF3对乳腺癌的作用研究进展

张 葳，陈君君，杨 姣，石美智，韩永龙

(1．上海海洋大学食品学院，上海 201306；2．上海健康医学院附属第六人民医院东院药剂科，上海 201306；3.上海交通大学附属第六人民医院药剂科,上海 200233)

乳腺癌是发生在乳腺上皮组织的恶性肿瘤，已成为威胁女性健康和生命的一大危险因素。据统计，2018年全球约有1 810万新发癌症病例，其中乳腺癌210万，占12%；约有960万新发癌症死亡病例，其中乳腺癌63万，占7%；乳腺癌占860万女性癌症新发病例的24%，占420万女性癌症死亡病例的15%，均高居第1位，且乳腺癌全球发病率近年一直呈上升趋势[1]。乳腺癌已成为女性最常见的恶性肿瘤，如何治愈乳腺癌是国内外临床上关注的焦点，对乳腺癌的研究也不断深入。

转录激活因子3(activating transcription factor 3，ATF3)是一个适应性反应基因，在正常细胞中表达水平较低，但在损伤或化学毒素等应激条件下表达增加[2]。ATF3基因表达异常与乳腺癌的发生发展相关，有研究表明，ATF3高表达可抑制乳腺癌细胞增殖，但另有研究表明，ATF3是促进乳腺癌细胞转移的关键因素，这造成了研究者对ATF3在乳腺癌中的作用机制理解的矛盾。目前关于ATF3在乳腺癌中的作用研究还较少，具体的相关机制还需要进一步探究。本文对近年来国内外ATF3在乳腺癌中作用的研究进行归纳、整理，并就ATF3在乳腺癌中的作用机制、放化疗敏感性以及相关信号通路调节方面的研究进展进行介绍。

1 ATF3基本概述

ATF3是转录因子ATF/CREB家族成员之一，其分子量为21 ku，含181个氨基酸序列，由碱性区和亮氨酸拉链区(bzip)构成，碱性区负责与特异DNA结合，亮氨酸拉链区主要负责形成二聚体调节转录，ATF3与自身结合形成的同二聚体可抑制转录，ATF3与bzip其他成员结合形成的异二聚体可激活或抑制转录[3]。1989年，Hai等[4]首次从经乙酸四脂多糖(TPA)处理的人宫颈癌HeLa细胞中提取得到了ATF3，此后ATF3被广泛应用于科研中。因从鼠中克隆的同源基因LRF-1、LRF-21、CRG-5及TI-241氨基酸序列与人ATF3的同源性高达95%，故命名为ATF3[5]。

ATF3是一个适应性反应基因，其在正常细胞中呈低浓度稳态表达，在多种不同的体内外损伤性应激信号如缺氧、化疗、细胞因子和DNA损伤因子等诱导下能迅速上调表达，使得其靶基因的转录水平上调，引起细胞内的一系列变化[6]。随着对ATF3研究的不断深入，人们发现在乳腺癌发生发展中，ATF3通过调节不同的信号通路参与了细胞侵袭和转移等过程，同时在提高化、放疗敏感性上也发挥着十分重要的作用。

2 ATF3在乳腺癌中的作用机制

2.1 ATF3调节增殖、侵袭和转移机制ATF3在乳腺癌形成和发展过程中发挥着关键作用，表现为促癌或抑癌两种作用。ATF3可通过调节增殖、侵袭和转移机制调节乳腺癌的发生发展过程。

恶性肿瘤细胞不但可以在原发部位快速浸润性增殖，还能通过血管和淋巴管等多种途径向其他组织侵袭、转移，导致癌症复发，这也是造成乳腺癌患者死亡的最主要原因，因此控制乳腺癌的远处侵袭和转移对其治疗和预后有重要意义。乳腺癌肿瘤细胞具有无限增殖复制、持续血管新生、逃避细胞凋亡、参与侵袭转移等获得性特征。Wolford等[7]发现，ATF3缺陷小鼠的乳腺癌转移率低于野生型小鼠。证明了ATF3作为细胞适应性反应网络的枢纽，在宿主细胞中发挥重要作用，促进乳腺癌的转移。进一步研究发现，ATF3通过促进或抑制转录来调控乳腺癌肿瘤的侵袭和转移。Yin等[8]发现ATF3对高侵袭性的乳腺癌MCF10CA1a细胞具有保护作用。具体表现在ATF3促进了细胞转移相关基因fibronection-1、Twist1、Slug等的转录，从而促进了细胞增殖和潜在转移。早期研究发现，基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMPs)对细胞外基质(extracellular matrix，ECM)的降解是乳腺癌侵袭、转移的关键环节之一，乳腺癌患者大多伴有MMPs分泌水平和活性的升高。Lee等[9]在对人乳腺导管癌HCC1395细胞的研究中发现，ATF3的上调抑制了MMP-2启动子进而抑制了转录过程，使得ECM对细胞的粘附力增强，从而抑制了细胞的侵袭和转移。除诱导因素外，ATF3在乳腺癌中发挥致癌作用还是抑癌作用也可能与细胞类型及内外环境的差异有关。周炳娟等[10]通过免疫组织化学方法对ATF3在乳腺浸润性导管癌、导管原位癌及癌旁乳腺组织中的表达进行了检测，表明ATF3的表达与乳腺浸润性导管癌的组织学分级、淋巴结转移及pTNM分期相关。以上均表明，ATF3与乳腺癌的侵袭、转移密切相关，可能成为评估乳腺癌患者预后的重要指标。

2.2 ATF3对化疗敏感性的影响化疗指使用细胞毒药物治疗肿瘤的全身治疗方法，无论是口腔、静脉、体腔给药，化疗药物都会随血管到达全身各处，因此疗效较好。但化疗是把双刃剑，抗肿瘤的同时也可增加化疗耐药和肿瘤转移，使治疗效果大大降低[11]。如乳腺癌常用的一线化疗药物紫杉醇、阿霉素、顺铂、环磷酰胺、氟尿嘧啶等在治疗时易产生耐药反应，使治疗效果大大降低。化疗耐药是由一个或多个应激源诱导发生的，申梦琴等[12]通过研究高侵袭转移性乳腺癌MDA-MB-231细胞和低侵袭转移性乳腺癌MCF-7细胞中的上皮-间充质转化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)与耐药的关系，证实了乳腺癌中的化疗耐药与EMT相关，即EMT是乳腺癌细胞产生耐药的应激源。EMT可降低乳腺癌细胞对化疗药物促凋亡信号的敏感性抑制乳腺癌细胞凋亡，同时通过降解细胞基质、减少细胞黏附力等诱导乳腺癌细胞的侵袭、转移过程[13]。化疗还能改变原发肿瘤的微环境和转移部位的微环境，使癌细胞在一个更适合的环境下生长。

紫杉醇(paclitaxel，PTX)是最常用的治疗乳腺癌的一线化疗药物，PTX作为细胞毒类药物可抑制肿瘤的生长，但化疗中产生的耐药性和肿瘤转移也是亟待解决的问题。Chang等[14]的研究表明，PTX可显著降低乳腺癌肿瘤体积，也可改变乳腺癌肿瘤周边血管状态，协助乳腺癌细胞进入血循环，且能改变肺组织微环境，使更适合乳腺癌细胞生存，从而引起乳腺癌转移，但敲除ATF3的表达后，在PTX作用下表现出更低的细胞转移性，表明PTX依赖ATF3引起乳腺癌细胞的肺转移。所以敲除ATF3能抑制乳腺癌细胞转移，以此提高PTX的化疗疗效。ATF3可将化疗药物与乳腺癌肿瘤转移联系起来，抑制ATF3的作用可提高化疗的疗效。

阿霉素(doxorubicin，DOX)也是乳腺癌的一线化疗药物之一，这类药物有较强的心脏毒性和诱导肿瘤耐药性。Hasim等[15]研究发现，DOX能诱导ATF3在人乳腺癌MDA-MB-231细胞和MCF-7细胞中表达上调，ATF3表达的下调导致小鼠胚胎细胞对DOX的敏感性下降。总之，提高ATF3的水平能使乳腺癌细胞对化疗的敏感性增强，但化疗引起的耐药性和促进肿瘤转移仍然存在，这就需要进一步探究抵抗耐药性的相关机制。

2.3 ATF3对放疗敏感性的影响放疗疗法是利用放射线治疗肿瘤的局部治疗方法，保乳术后放射治疗可通过消除残留肿瘤细胞，或通过诱导一个异位效应，提高有淋巴结转移的早期乳腺癌患者的治愈率[16]。放疗的原理是电离辐射导致细胞的双链DNA发生断裂而导致细胞死亡，但人体细胞的DNA损伤修复机制会导致细胞为维持自身基因的稳定性而降低对放疗的敏感性[17]。乳腺癌患者同样存在着对放疗敏感性低的问题，谯凤等[18]通过建立裸鼠MDA-MB-231乳腺癌模型发现，肿瘤放疗增敏剂可提高放疗敏感性。此外，ATF3对放疗敏感性也发挥着比较重要的作用，靶向调控ATF3可提高乳腺癌患者对放疗的敏感性。

Krug等[19]讨论了加速部分乳房照射治疗浸润性乳腺癌存在的争议，证明了放疗确实减少了浸润性乳腺癌的复发。放疗更是局部控制三阴性乳腺癌的方法，研究发现保乳术后联合放疗明显降低三阴性乳腺癌局部复发的风险，并降低了转移率[20-21]。但在乳腺癌放疗中确实存在敏感性问题，张云霞等[22]研究了miR-424/HMGA1分子轴对乳腺癌放疗敏感性的影响，他们用不同辐射强度的60Coγ-射线处理人乳腺癌MDA-MB-468细胞，观察miR-424和HMGA1的表达变化，证实了miR-424/HMGA1分子轴可调控乳腺癌放疗敏感性，并发现过表达miR-424可增强MDA-MB-468细胞对γ-射线放疗的敏感性。Zhao等[23]研究了ATF3对乳腺癌放射抵抗的影响，发现放疗后ATF3在乳腺癌肿瘤组织和不同的乳腺癌细胞株中均高表达，且ATF3增加了乳腺癌细胞的辐射抗药性。因此，通过沉默ATF3的表达可能促进乳腺癌细胞凋亡，增强乳腺癌细胞对放疗的敏感性，提高放疗效果。

2.4 ATF3调节的信号通路调节ATF3调节的信号通路众多，其中TGF-β/Smad信号通路、miR-590/GOLPH3信号通路和Wnt/β-catenin信号通路等在乳腺癌的发生发展中发挥重要的作用。

TGF-β/Smad信号通路通过ATF3在乳腺癌中发挥抑癌作用。TGF-β信号通过其调控蛋白Smad活化诱导ATF3高表达，ATF3与Smad蛋白的复合物和Idl蛋白启动子结合从而抑制Idl的表达，进而影响乳腺癌细胞的分化。Yin等[24]研究发现，TGF-β上调ATF3靶基因Snail及twist表达，也上调TGF-β自身表达，形成正反馈环路，ATF3高表达抑制了乳腺癌MCF10CA1a细胞增殖。Rohini[25]等在人乳腺癌MDA-MB-231细胞中检测了TGF-β作用下与Smad4蛋白相互作用的ATF3表达水平，以及相互作用时发挥关键作用的MMP-13启动子水平，发现小干扰RNA干扰Smad4后，MDA-MB-231细胞中的MMP-13启动子活性降低，导致ATF3的表达减少。因此，靶向Smad4可能通过TGF-β作用调控ATF3的水平，从而抑制乳腺癌的发展。

β-catenin可以作为特异性的致癌信号介导肿瘤的免疫逃避和免疫治疗抵抗，从而为肿瘤治疗提供新靶点[26]。Sha等[27]发现，ATF3过表达导致β-catenin及Wnt/β-catenin信号靶基因c-myc和cyclin D1在巨噬细胞中表达升高，这说明ATF3过表达激活了Wnt/β-catenin信号通路。Yan等[28]研究发现，过表达ATF3诱导的小鼠乳腺癌肿瘤与激活Wnt/β-catenin信号通路有关。Wnt/β-catenin信号通路发挥作用的几种配体Wnt7b等和ATF3的已知转录靶点Snai2等在小鼠乳腺癌EMT-6细胞中均高表达，小干扰RNA干扰ATF3后，Wnt7b、Snai2等表达显著降低，证明这些基因是ATF3的调控靶点。表明通过抑制ATF3的表达可抑制乳腺癌细胞增殖信号在Wnt/β-catenin信号通路中的传递，从而抑制下游基因β-catenin表达，进而抑制乳腺癌细胞的增殖。

Song等[29]研究发现，miR-590-3p的过表达可抑制乳腺癌MDA-MB-231细胞和MCF-7细胞的增殖，GOLPH3可抑制miR-590-3p的表达，而ATF3可抑制GOLPH3的表达，从而抑制乳腺癌细胞增殖。所以miR-590/GOLPH信号通路可能成为乳腺癌的诊断和临床治疗的新途径。

3 讨论

当今社会乳腺癌仍是威胁女性生命的主要危险因素和医学界关注的焦点。ATF3在乳腺癌中发挥致癌作用还是抑癌作用可能与诱导因素、细胞类型及内外环境的差异有关。通过介绍ATF3在乳腺癌增殖、转移和放化疗敏感性中发挥的作用，以促进医学界对ATF3在乳腺癌中的作用有充分的认识，为乳腺癌的临床治疗提供参考和理论依据。

ATF3通过调控增殖、侵袭和转移机制调节乳腺癌发生发展过程，通过三种主要的信号通路发挥作用。同时，化、放疗技术的不断发展也为乳腺癌患者的治愈带去了福音，随着医药技术的进步，这方面的药物也会越来越多，但化疗引起的耐药性和促进乳腺癌肿瘤转移仍是亟待解决的难题。目前，关于ATF3在乳腺癌中的作用机制的研究还较少，具体的相关机制还需要进一步进行研究。比如ATF3应激反应后转录和调控的具体机制不清晰，其在肿瘤中发挥的功能也存在较大的学术争议。随着科学界对ATF3研究的不断深入，其在乳腺癌发生发展中存在的矛盾或许会得到解答。探索ATF3在乳腺癌中的作用机制，通过调控ATF3提高PTX、DOX等化疗疗效，可为乳腺癌预防、治疗和预后评价提供参考依据，具有深远的意义。