睾丸孤核受体4 在前列腺癌发生、发展和治疗中的作用研究进展

段红莉徐东东石 宏王绍波*

(1.云南省第一人民医院PET/CT 中心,昆明 650100;2.大理大学临床医学院,云南大理 671000;3.昆明理工大学灵长类转化医学研究院,昆明 650100)

近年来,前列腺癌(prostate cancer,PCa)发病率不断上升。 根据最新全球癌症数据库(GLOBOCAN)估算,2018 年全球PCa 新发130 万例,PCa 相关死亡35.9 万例,是男性第二大高发癌症,也是导致男性癌症死亡的第五大原因[1]。 PCa 在以往发病率较低的亚洲国家亦有增长[2]。 早期PCa 的治疗方法包括积极监测、根治性前列腺切除和放疗等。 然而,PCa一旦发展到具有侵袭性或转移性,其治疗难度便会增大。 转移性或高危局限性PCa 的患者通常采用针对雄激素受体(androgen receptor,AR)信号的雄激素剥夺治疗(androgen deprivation therapy,ADT)。尽管大多数患者ADT 治疗初期反应良好,但平均只能维持18~20 个月[3]。 激素治疗后,该病极有可能发展为去势抵抗性前列腺癌(castration resistant prostate cancer,CRPC),进一步发展可为转移性去势抵抗性前列腺癌( metastatic castration-resistant prostate cancer,mCRPC),其中位生存期约1 ~ 2年[4]。 因此,进一步探究PCa 发生、发展及治疗过程中复杂的分子作用机制,以寻找新的药物作用靶点及治疗策略具有重要的临床意义。 近年来,PCa潜在治疗靶点睾丸孤核受体4(TR4),逐渐进入研究者的视野,本文旨在对TR4 在PCa 发生发展和治疗中的研究现状和相关进展进行综述。

1 TR4 简介

TR4 是核受体(nuclear receptor,NR)超家族成员之一,首次从人类前列腺和睾丸cDNA 库中克隆出来,在人类由NR2C2 基因编码,因其内源性生理配体未知或不存在而得名[5]。 TR4 作为一种重要的转录调控因子,可与多种核受体相互作用,通过其多种下游靶基因影响细胞内活性氧、抗氧化应激和DNA 损伤修复等;在肿瘤、多种代谢综合征、心血管疾病、衰老过程和生育能力中发挥着重要作用[6-7]。

2 TR4 在 PCa 发生、发展中的应用

2.1 TR4 在 PCa 启动中的作用

前列腺上皮内瘤变(prostatic intraepithelial neoplasia,PIN)是 PCa 重要的独立危险因素,Lin等[8]发现TR4-/-小鼠在12 个月时出现PIN,并进一步发展为 PCa,而 TR4+/+小鼠没有出现 PIN 和PCa,。 进一步机制研究证实TR4 缺失导致DNA 损伤修复基因ATM表达水平降低、DNA 损伤加重,促进PCa 启动;这一致病机制在人类PCa 临床样本免疫组化实验中也得到印证,ATM的表达随着TR4 表达减少而减少[8]。 因此,可以认为 TR4 通过促进DNA 修复和维持基因完整性,作为看守性抑癌基因抑制PCa 的启动,TR4 缺失是PCa 启动的重要因素之一。

但TR4 在PCa 中的抑癌作用可以被PPARγ 扭转。 PPARγ 也属于核受体NR 超家族成员,与TR4共享相似的配体/激活体,但具有不同的病理生理功能[9],PPAR 信号的中断会导致小鼠发生PIN[10]。PPARγ 缺失或被抑制时,TR4 可以通过干细胞群和上皮-间质转化来促进 PCa 启动。 用 PPAR 缺失(mPrE-/-)的前列腺上皮细胞进行诱导转化实验,结果显示敲低TR4 的细胞增殖受到抑制,而TR4 的过表达促进了mPrE-/-细胞的增殖[8],与敲低TR4相比,高表达TR4 的裸鼠肿瘤体积更大。

2.2 TR4 在 PCa 进展中的作用

TR4 在PCa 进展中的作用与多种因素有关,目前的研究主要集中在信号通路与细胞所在环境两个方面。

2.2.1 信号通路

PPARγ 信号扭转TR4 的抑癌作用在PCa 进展中发挥着重要的作用。 有报道显示通过PPARγ 发挥作用的降糖药物噻唑烷二酮(thiazolidinedione,TZD)可以激活 TR4[7]。 Lin 等[11]发现 TZD 促进PCa 进展与TR4 的表达水平有关,当TR4 低表达时则促进PCa 进展,相反则影响不大。 国际糖尿病联合会(International Diabetes Federation,IDF)最新数据显示,2019 年全球糖尿病患病人数为4.63 亿[12]。因此,对于伴发PCa 的糖尿病患者,选择TZD 治疗糖尿病时应注意检测TR4 的表达量,高表达TR4 的患者应避免使用TZD,否则将促进PCa 进展。

TR4 在转录水平上调控CCL2 的表达,从而促进 PCa 转移。 Ding 等[6]发现与低 Gleason 评分的PCa 组织相比,高Gleason 评分的组织中 TR4 的表达更高;并在CWR22Rv1 细胞体外迁移/侵袭实验中发现TR4 对PCa 细胞的迁移/侵袭有促进作用,在原位异种移植小鼠模型中CCR2 拮抗剂通过阻断CCL2/CCR2 轴发挥抑制TR4 的作用,从而抑制PCa转移。

Walter 等[13]发现miRNA 的差异可能与 PCa 的侵袭行为有关。 Qiu 等[14]进一步发现TR4 通过下调 miR-373-3p 导致 TGFβR2/p-Smad3 表达降低,从而促进PCa 转移。 TGFβ/Smad3 信号在肿瘤恶化的监管中发挥重要作用[15],在三种PCa 细胞实验中添加 miR-373-3p 后,Western blot 显示 TGFβR2 及其下游Smad3 表达降低,体内实验显示TR4 过表达(overexpressed,OE)的小鼠比用载体转导和OETR4+OE-miR-373-3p 的PCa 原位移植的小鼠转移灶更多。

研究表明CRPC 可通过增加S/P 细胞数量来促进CRPC 转移[16],而CD133+干细胞负责癌细胞的迁移和转移[17-18],包括 PCa[19-20]。 Zhu 等[21]研究发现前列腺癌CD133+S/P 细胞中TR4 的高表达导致EZH2 及其下游转移相关靶基因高表达,从而促进PCa 进展。 敲除 CD133+S/P 细胞中的 TR4,PCa 细胞形态发生改变,分化程度增高;敲低TR4的小鼠比干扰控制组发生转移的数目少,当添加EZH*2 时可以逆转TR4 介导的前列腺癌S/P 细胞的侵袭性。

此外,陶伟[22]研究发现 TR4 可以通过上调circPLCL2 促进 PCa 转移。 circPLCL2 为环状 RNA,通过海绵样作用与miR-425-5P 结合,从而抑制miR-425-5P 表达,而miR-425-5P 可以与下游靶基因FGF9 的 3′UTR 结合,调控FGF9 的表达。 TCGA数据库也显示与局限性PCa 相比,mCRPC 中FGF9更高,细胞侵袭实验也证实过表达miR-425-5P 和FGF9 时可以部分逆转 TR4 促进的PCa 侵袭转移能力。

2.2.2 细胞环境

大约1/4 肿瘤可归因于慢性感染和其他不明原因炎症[23],在众多的浸润性免疫细胞中,巨噬细胞被证实在促进PCa 启动[24]和侵袭[25-26]方面发挥重要作用。 Ding 等[27]发现TR4 通过增加金属肽酶抑制剂1(metallopeptidase inhibitor 1,TIMP-1)的表达来抑制肌基质金属肽酶2(matrix metallopeptidase 2,MMP2)/肌基质金属肽酶9(MMP9)的表达,从而增加巨噬细胞向 PCa 组织浸润来促进 PCa 进展。TIMP-1 是 MMP2 和 MMP9 的抑制因子[28-29],在PCa siTR4/THP-1 siTR4 共培养体系的PCa 细胞中高表达 TIMP-1 mRNA,而 MMP2 和 MMP9 表达降低,同样在高Gleason 分的PCa 组织样本中TIMP-1表达更高,MMP2/MMP9 表达较低,巨噬细胞浸润也更多。 当添加抗TIMP-1 抗体时可抑制TR4、促进C4-4-2 细胞侵袭的能力。

2.3 TR4 在PCa 化疗和放疗中的作用

绝大多数ADT 治疗的PCa 患者难于避免进展为CRPC[30]。 化疗药物多西他赛(docetaxel,DTX)是CRPC 的一线药物。 然而,52%的 CRPC 患者在接受治疗后出现了不同程度的耐药性[31]。 Yu等[32]首次通过检测接受DTX 治疗患者的活检样本细胞实验发现 TR4 与 PCa 耐 DTX 相关,陈彼得等[33]实验结果与之一致。 Hu 等[34]进一步验证TR4 的过表达可导致lincRNA-p21 及其下游靶基因低氧诱导因子-1α(hypoxia inducible factor-1 alpha,HIF-1α) 和血管内皮细胞生长因子-A(vascular endothelial growth factor,VEGF-A)的高表达,导致DTX 抗性增加。 早期报道提示lincRNA-p21 可能与HIF-1α 在调节癌症中的Warburg 效应有关[35],应用GPL8300 和GDS4109 数据库分析发现TR4 与HIF-1α 和 VEGF-A 正相关,对同一 PCa 患者 DTX 治疗前后行活检,接受治疗后HIF-1α 和VEGF-A 明显表达增高。 同样,高跃等[36]在 PCa 细胞 DU145 的研究中发现TR4 可与miR-145 的启动子结合,抑制其表达,从而降低 PCa 对 DTX 的敏感性。 在 DTX 为PCa 一线用药前,依托泊苷也是PCa 化疗药物之一,陈彼得等[37]研究发现高表达TR4 的PC3 细胞对依托泊苷化疗有抵抗作用。

此外,依据早期报道提示,PCa CD133 S/P 细胞比非S/P 细胞具有更高的耐药性[38],Yang 等[39]进一步研究发现TR4 在PCa C4-2 细胞系的CD133+S/P 中高表达。 据报Oct4 在耐药癌症患者中高表达,包括 PCa[40]、口腔鳞癌[41]、直肠癌[42]。 而 TR4在转录水平上调控Oct4 也得到证实[43],将Oct4 加入PCSC siRNA 细胞逆转了TR4 敲低介导的药物敏感性增加,同样,在C4-2siTR4-CD133 细胞培养中加入IL1Ra 得到相似的结果,以上结果表明TR4 通过上调Oct4-IL1Ra 信号来促进PCa S/P 细胞耐药。

放疗是局限性PCa 的标准治疗方法之一[30-31],然而,相当数量的PCa 对放疗有不同程度的抵抗。Yu 等[32]通过细胞辐照实验发现TR4 上调可以增强PCa 细胞的耐辐射能力,进一步使用gH2AX 聚焦动力学分析发现敲除PCa 细胞中的TR4 会损害DNA双链断裂(DNA double-strand breaks,DSBs)的再连接修复,而DSBs 是DNA 损伤最有害的类型。 Yan等[44]人对电离辐射反应分子的检测发现敲除TR4使Gadd45a 的表达缺失,并增加了电离辐射诱导的细胞毒性。

3 总结与展望

在NR 超家族中,AR 被广泛研究,是PCa 治疗中最成熟的靶点。 然而,绝大多数所有接受以AR轴为靶点的激素治疗患者均难以避免地产生耐药性,因此,靶向替代信号通路有望成为PCa 尤其是晚期mCRPC 治疗的有效方法之一。 TR4 在PCa 的发生、发展、耐药及放疗抵抗中起重要作用。 贝沙罗汀[34]、TRA16 蛋白[45]等靶向抑制 TR4 的反式激活,具有增加化疗敏感性的潜能,但相关临床证据尚不充分,有待进一步研究。

NR 超家族的成员具有相似或同一转录因子或配体,存在复杂的共调节机制。 尽管目前对这些调节机制仍知之甚少,相信深入探究其与TR4 在PCa的交叉作用,将为发现新的肿瘤调节机制及新的药物作用靶点打开新天地,从而为临床提供更多、更为有效的PCa 治疗策略,特别是对于常规治疗耐药的PCa 患者。