肿瘤雌激素受体信号通路及其与肿瘤免疫应答间的交互作用①

杨　丹　韩秋菊　张　建

(山东大学药学院免疫药物学研究所，济南250012)



肿瘤雌激素受体信号通路及其与肿瘤免疫应答间的交互作用①

杨丹韩秋菊张建

(山东大学药学院免疫药物学研究所，济南250012)

癌症对人类健康造成严重威胁。肿瘤的发生发展与多种因素密切相关，除了年龄、种族及地理等因素外，临床研究中还发现乳腺癌、卵巢癌、子宫内膜癌、肝癌、前列腺癌及结肠癌等多种肿瘤在男性与女性中的发生率存在显著性差异，认为性激素可能会影响激素靶向性癌症的发生与发展，其中雌激素及其信号通路近年来成为广受关注的热点。

雌激素受体(Estrogen receptor,ER)包括ERα和ERβ，于1977年首次在子宫内膜细胞中被发现。随后，人们在乳腺、消化道、前列腺及肝脏等组织器官中陆续观察到ER的表达。目前研究认为，广泛表达的ER与多种器官如卵巢、子宫、肝脏及结肠的肿瘤发生密切相关[1]，并且，ER通路对肿瘤进程的影响是一个多阶段、多步骤的复杂生物学事件，既能够通过多个信号通路活化STAT3、NF-κB等介导肿瘤本身的生物学特性，还可以直接或间接调控免疫细胞功能。

1ER通路通过调节STAT3活性影响肿瘤的发生发展进程

目前研究认为，很多肿瘤的发生发展与ER密切相关，并且ER发挥作用具有选择性，在乳腺癌、子宫内膜癌及卵巢癌等性激素依赖的器官中发挥促进肿瘤的作用，而在其他性激素非依赖的器官中ER则呈现抗肿瘤作用。临床研究也观察到，选择性雌激素受体调节剂(SERMs)在不同的靶组织或器官中发挥激动剂或拮抗剂的调节作用[2]，这可能与ER所激活的胞内信号通路相关。其中，作为STAT(转导和转录活化因子)家族的重要成员，STAT3在多种肿瘤组织中高度活化，广泛参与肿瘤的侵袭、转移、血管发生、凋亡抵抗及免疫逃避等过程。近年来，ER通路与STAT3之间的关系也受到人们的广泛关注，在性激素依赖或非依赖的不同器官，ER通路与STAT3的交互作用也不尽相同。

1.1ER通路激活STAT3促进肿瘤发生在以女性患者为主导的肿瘤中，ER可介导STAT3持续激活，促进肿瘤的发生与转移，调节肿瘤微环境的免疫抑制状态，参与免疫逃逸的发生。其中，在乳腺癌发展进程中，STAT3与ER均发挥重要作用，且与不良预后密切相关。Liu等[3]通过长期追踪调查大量乳腺癌病例样本发现，ER阳性的乳腺癌中STAT3高度活化，可通过多种分子机制促进肿瘤的进程。一方面，ERα信号可同时激活STAT3信号通路及瘦素靶向受体Ob-RL(肥胖受体)，增强MCF-7乳腺癌细胞活力和增殖能力，促进乳腺癌的发生[4]。另一方面，乳腺癌细胞MCF-7和T47-D使乳腺癌中的成纤维细胞(CAFs)分泌大量IL-6，激活肿瘤细胞中JAK/STAT3、PI3K/AKT信号通路，导致泛素化酶E3上调，从而靶向降解ER，而ER表达的减少使CAFs表现出对雌激素治疗药物他莫昔芬耐药性的增加[5]。另外，鼻咽部虽然不是雌激素靶器官，但是部分鼻咽癌被认为是雌激素依赖。Ting等[6]研究发现，在鼻咽癌细胞HK-1 和 C666-1中，雌激素E2(17β-estradiol)的甲基化产物2-甲氧雌二醇(2ME2)可活化ER信号通路，促进抗凋亡蛋白BCL-2/XL分子的表达和STAT3的活化，促进鼻咽癌细胞的增殖；当抑制STAT3及BCL-2/XL表达时，细胞的核内复制受阻，肿瘤受到抑制。这些研究提示我们，ER、STAT3可作为肿瘤诊断和治疗的重要分子。

1.2ER通路抑制STAT3信号发挥抗肿瘤作用在非雌激素依赖的肿瘤中，ER信号通路则对转录因子STAT3活性发挥抑制作用，降低炎症因子的表达，干扰肿瘤微环境的免疫抑制状态，成为肿瘤免疫的重要组成部分。在对180例HCC患者的研究中，Hou等研究者观察到ERα分子显著降低。进一步分析发现，ERα进雌性小鼠体内肿瘤抑制性分子PTPRO(蛋白酪氨酸磷酸酶O型受体)的表达，抑制了肝癌细胞和组织中STAT3的活性，减少IL-6的自分泌，最终抑制肿瘤发生。同样，在过表达ERα细胞系Huh-7和 SMCC-7721中也观察到这一现象[7]，揭示了ER通过PTPRO分子调控STAT3信号通路抑制肝癌进程的分子机制。另外，多发性骨髓瘤(MM)细胞高表达雌激素受体，多项研究证明经E2刺激可诱导多发性骨髓瘤细胞的凋亡。Treon等[8]以E2 处理ARH 77、OCI My-5 等骨髓瘤细胞，发现细胞的增殖能力未受影响，但是凋亡细胞明显增多。Wang等[9]的研究发现，经E2刺激后，活化STAT3的蛋白抑制分子(PIAS3)表达水平显著升高，并且与STAT3的相互作用增强，导致STAT3结合DNA的能力和转录活性下降；同时，在多发性骨髓瘤的发病过程中发挥重要作用的IL-6及其受体的表达显著降低，从而抑制了肿瘤的发生。该研究表明，ER并不能直接与STAT3结合，而是通过PIAS3发挥作用，阐明了ER调控STAT3信号通路的另一种分子机制。

2ER通路通过调节NF-κB活性影响肿瘤的发生发展进程

在乳腺癌、子宫内膜癌、胶质瘤、肝癌等肿瘤中，ER信号通路可与NF-κB相互作用，调节细胞因子的表达，发挥促进或抑制肿瘤发生发展的作用。众所周知，NF-κB与STAT3关键信号通路之间存在调控作用，临床研究也观察到它们在ER阳性的乳腺癌组织中同时高度活化，但是ER是否仅仅调控某一种分子而引发其他信号通路的变化，目前尚没研究阐明。

2.1ER通路激活NF-κB促进肿瘤发生早期Frasor等[10]利用基因芯片发现，经E2处理的乳腺癌细胞系中多种基因如生长因子、增殖相关因子、凋亡与抗凋亡分子均发生显著变化，并且ER活化后与肿瘤发生密切相关的前列腺合酶2(PEG2)分子亦显著升高。随后对这一现象进行深入研究发现，经E2处理后乳腺癌细胞MCF-7中ER发生活化，一方面迅速上调下游靶基因PTGES(编码前列腺素PGE2合酶的分子)，同时炎症因子TNF-α、IL-1β表达显著增高；E2和上述细胞因子协同刺激后，ERβ分子活化更为显著，诱导下游NF-κB活化，进一步促进PTGES分子表达，从而增强PGE2分子的分泌，促进肿瘤的生长和进程[11]。最新报道称，XBP1(X-盒靶向蛋白1)为雌激素药物耐药基因，免疫共沉淀实验证明ER可与XBP1直接结合，促进ER通路的活化。在乳腺癌LCC9细胞系中将XBP1沉默后，NF-κB信号通路中的p65/RelA表达下调；沉默ERα后，NF-κB活化受到抑制，XBP1分子表达下调，乳腺癌LCC9细胞对他莫昔芬的敏感性增强，肿瘤细胞凋亡增多，抑制了肿瘤发展[12]。而在子宫内膜癌中关于ER与NF-κB的报道，仅发现Ishikawa细胞系经E2刺激后，NF-κB通路活化，VEGF和b-FGF分子显著上调，增殖和迁移能力显著增强，这种现象可被NF-κB抑制剂所阻断[13]，提示在子宫内膜癌中关于ER和NF-κB的研究存在巨大空间，有待进一步探讨。

2.2ER通路抑制NF-κB发挥抗肿瘤作用肿瘤的维持是一个复杂的免疫分子相互作用的过程，转录因子NF-κB是炎症信号通路重要的组成部分，关于雌激素受体通路抑制NF-κB发挥抗肿瘤作用的报道较少。Xu研究组为了探讨雌激素在肝癌进展中的作用机制，建立了小鼠肝癌细胞H22的原位荷瘤模型。结果发现，对比雄性阉割组、卵巢切除组以及雌激素治疗组的实验数据，E2可通过ER抑制NF-κB活化，一方面显著下调抗凋亡基因Bcl2，另一方面抑制下游增殖周期相关分子(cyclin D、cyclin A、PCNA)和基质金属蛋白(MMP2、MMP9)等肿瘤侵袭相关分子的表达[14]。这一研究证明，雌激素及其信号通路可以抑制HCC的发生，进一步明确了雌激素抑制肝癌的分子机制。

3ER通路通过调节其他通路影响肿瘤的发生发展进程

除以上描述的STAT3、NF-κB信号通路外，ER还可以通过PI3K、MAPK、PPARδ(过氧化物酶体增殖物激活受体δ)、FOXa(叉头框结构蛋白家族)等参与肿瘤发生发展的进程，调节肿瘤免疫应答。

3.1ER通路激活其他通路促进肿瘤发生在ERα阳性的乳腺癌细胞系MCF-7 和 T47D中，Yang等发现ERα与PI3K信号通路密切相关。PI3K抑制剂GDC-0941可抑制ER通路的活化，显著促进乳腺癌细胞的凋亡，抑制增殖[15]。说明PI3K可成为治疗ER阳性乳腺癌的有效靶点。在子宫内膜癌中则发现，雌激素信号通路活化可进一步促进P38/AKT/ERK/PPARδ等信号通路，并上调VEGF、b-FGF及MMP9分子的表达，促进细胞的增殖、迁移能力及肿瘤血管生成，促进肿瘤的发展[13,16-18]。

3.2ER通路激活其他通路抑制肿瘤发生雌激素受体通路激活可抑制肿瘤发生，FOXa、PPARδ及MAPK等转录因子也被认为与这一现象密切相关。FOXa作为调控肿瘤蛋白质形成的重要分子，在DEN诱导小鼠肝癌模型中，研究者发现雌性小鼠中Foxa1/Foxa2与ER直接结合，进而抑制肿瘤形成，在女性HCC病例样本中也观察到这一现象，但是其具体分子机制尚待研究[19,20]。肝癌细胞系过表达ER或经E2刺激后，PPARγ的表达受到显著抑制[21]，并促进炎症信号通路ERK/MAPK，引起NLRP3上调，从而抑制肝癌细胞的增殖[22]。

4肿瘤细胞ER信号通路与免疫细胞功能间的交互作用

在肿瘤微环境中，聚集多种免疫抑制细胞，如Treg、肿瘤相关巨噬细胞(TAM)及骨髓来源的抑制性细胞(MDSC)，与TGF-β、IL-10等多种高水平表达的免疫抑制因子共同负向调控抗肿瘤免疫应答。近年来研究还发现，肿瘤细胞中ER信号通路与免疫细胞的功能之间存在密切的交互作用。

4.1ER信号通路与获得性免疫应答间的交互作用肿瘤浸润淋巴细胞对肿瘤免疫清除极为重要。在临床研究中，Baker等通过对1953例女性乳腺癌病例样本进行分析发现，与ER阴性的肿瘤组织相比，ERα阳性的乳腺癌组织中CD8+T细胞数量较少，提示ER信号通路与CD8+T在肿瘤微环境中的募集相关[23]。随后，Chan等在利用雌激素抑制剂治疗ERα阳性的乳腺癌患者时观察到，对药物有应答的肿瘤患者体内CD8+T/Foxp3+T的比例明显增加，且癌旁组织中Treg数目减少[24]。而Kadota等[25]在长期随访肺癌病人中发现，ERα高表达时肿瘤微环境中则存在大量Treg细胞，且患者的预后效果较差。这些研究提示，肿瘤细胞中ER信号通路与淋巴细胞浸润及肿瘤微环境的免疫状态密切相关。

另一方面，浸润的T细胞则可调节肿瘤细胞ER信号通路，进而影响肿瘤侵袭、迁移等。研究发现，多种肾癌细胞系及原代肾癌组织均表达ERβ。Yeh等利用Transwell实验发现，与肾癌细胞共孵育后，T细胞分泌IFN-γ、CCL3及CCL5等细胞因子和趋化因子，募集更多的T细胞到达肿瘤部位；同时，与肿瘤孵育后的T细胞高水平表达促肿瘤因子，包括胰岛素生长因子(IGF-1)和成纤维细胞生长因子(FGF-7)，而肾癌细胞中肿瘤抑制性分子DAB2IP(homolog 2-interacting protein)的表达显著降低，进一步增强了ERβ信号通路的活化，加剧肿瘤侵袭和恶性增殖能力[26]。

4.2ER信号通路与天然免疫应答间交互作用天然免疫在抗肿瘤中也发挥重要作用，其中NK细胞可以直接杀伤肿瘤细胞，是重要的免疫防线。NK细胞通过活化性受体和抑制性受体对靶细胞识别，而雌激素E2可刺激肺癌细胞LTEP-a2和A549高表达促血管生成的解聚素-金属蛋白酶17(ADAM17)，导致肿瘤微环境中可溶性MICA/B分泌量增多，从而竞争性结合NK细胞活化性受体NKG2D，抑制了NK细胞的杀伤功能[27]，提示ER信号通路可协助肺癌细胞抵抗NK细胞的杀伤作用，促使肿瘤细胞逃逸免疫监视。巨噬细胞作为重要的天然免疫细胞也参与了肿瘤发展的多个方面。Svensson小组的临床研究发现，E2活化ER信号通路后，ER阳性的乳腺癌细胞分泌大量CCL2、CCL5等趋化因子，并引起VEGF高表达，促进肿瘤相关巨噬细胞(TAM)的募集和肿瘤发展。这一现象在小鼠乳腺癌肿瘤模型和斑马鱼中均得到了验证[28]，说明雌激素可间接调控巨噬细胞功能进而影响肿瘤的发展。

肿瘤微环境中的天然免疫细胞对肿瘤ER信号通路也有调节作用。例如，临床研究发现肾癌组织中有大量CD66b+的中性粒细胞募集。进一步研究发现，中性粒细胞(HL-60N)可上调肾癌细胞786-O和A498的ERβ表达，提高下游促血管生成的VEGFa及低氧诱导因子(HIF2α)的产生，增强肿瘤的侵袭、迁移能力[29]。另外，Rao小组[30]发现膀胱癌患者肿瘤组织中有大量肥大细胞浸润，并证明肥大细胞可促进膀胱癌细胞中ERβ表达上调，诱导下游CCL2、CCR2、EMT、MMP9一系列分子的表达，最终促进肿瘤细胞的侵袭能力。上述研究表明，天然免疫细胞与肿瘤细胞中ER信号通路存在密切的相互作用。

5结束语与展望

雌激素受体信号通路对乳腺癌、卵巢癌、肝癌、结肠癌及胃癌等的调控机制已成为肿瘤领域的研究热点之一。一方面，雌激素受体信号通路可通过STAT3或NF-κB多种途径调控肿瘤进程，提示雌激素受体及其下游调控分子可成为潜在的肿瘤治疗靶点，为多种肿瘤的治疗提供了新的切入点。另一方面，肿瘤雌激素受体信号通路与免疫细胞功能密切相关，进一步明确雌激素与肿瘤免疫耐受的分子机制，确定免疫细胞与肿瘤雌激素受体信号通路的双向调控机制仍将是这一领域的重要方向。

目前，选择性雌激素受体调节剂(SERMs)疗法如他莫昔芬、雷洛昔芬及巴多昔芬能有效地治疗乳腺癌、骨质疏松、心血管、子宫癌、肝炎等多种疾病，但是这些药物的副作用仍很凸显，这可能与ER受体在不同组织器官扮演的角色不同有关。因此，进一步明确ER的组织选择性作用机制是亟需解决的问题之一。我们有理由相信，进一步明确雌激素受体的调控机制将为研发机体耐受的雌激素药物提供重要理论依据，最终为临床男性及女性肿瘤患者实现个体化“精准治疗”提供新的策略和方向。

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[收稿2015-12-21修回2016-01-26]

(编辑张晓舟)

doi:10.3969/j.issn.1000-484X.2016.05.034

作者简介：杨丹(1990年-)，女，在读硕士，主要从事免疫药理与免疫治疗方向的研究，E-mail:ydsduimm@163.com。通讯作者及指导教师：张建(1965年-)，女，教授，博士生导师，主要从事免疫药理与免疫治疗学研究，E-mail:zhangj65@sdu.edu.cn。

中图分类号R392

文献标志码A

文章编号1000-484X(2016)05-0748-04

①本文为国家自然科学基金(30972692，81373222，31200651)资助项目。