AR-V7在去势抵抗性前列腺癌中的作用

许洪修 综述，白进良审校

(兰州大学第一医院泌尿外科，甘肃兰州　730000)



·综述·

AR-V7在去势抵抗性前列腺癌中的作用

许洪修 综述，白进良审校

(兰州大学第一医院泌尿外科，甘肃兰州730000)

前列腺癌是泌尿系统最常见的恶性肿瘤之一，雄激素受体(AR)在前列腺癌的发生、发展中起着重要作用。晚期前列腺癌的治疗方法主要是内分泌治疗，即雄激素剥夺治疗(ADT)。但在前列腺癌的治疗过程中，常常对其产生耐药，并发展成为去势抵抗性前列腺癌(CRPC)。有研究表明，CRPC的发生、进展及耐药性的产生与AR信号通路的再活化有关，其中雄激素受体剪接变异体7(AR-V7)在AR信号通路的再活化中起关键作用。本文对AR-V7在CRPC中的作用做一综述。

前列腺癌；雄激素受体；雄激素受体剪接变异体7；去势抵抗性前列腺癌；AR信号通路

前列腺癌(prostatecancer，Pca)是泌尿系统常见恶性肿瘤之一，在全球范围内其发病率居男性恶性肿瘤的第2位，死亡率居第5位。2014年美国癌症协会公布的前列腺癌的新诊断病例233 000人，占男性癌症新诊断病例的27%，位居第1位；其中29 480人死于前列腺癌，占癌症总体死亡率的10%，位居第2位；其总体发病率仅次于肺癌位于第2位[1-3]。近十年来，随着我国人口老龄化和生活方式的改变，前列腺癌的发病率和死亡率呈明显的逐年上升趋势[4-6]。前列腺癌的发病率在不同地区、年龄、人种中也有明显差异。有研究发现，欧美地区发病率高，东亚男性发病率相对较低；老年男性发病率较高；白种人和黑种人比黄种人发病率要高很多。此外，家族史、饮食习惯、肥胖、吸烟、职业暴露、前列腺炎及性传播疾病都是前列腺癌的危险因素。

目前，前列腺癌的治疗手段包括：前列腺癌根治术、放射治疗、全身化疗、单纯去势治疗、去势+抗雄激素治疗、内分泌治疗(或称雄激素剥夺疗法，androgendeprivationtherapy，ADT)。手术治疗仍然是早期前列腺癌的一线治疗方案。但由于我国经济水平不发达，前列腺癌早期筛查尚未得到普及，大部分患者就诊时已处于病程的晚期，ADT成为治疗晚期前列腺癌的主要方法。在ADT治疗初期，绝大多数患者血清PSA浓度的降低显著，疗效确切，但遗憾的是几乎所有患者在治疗过程中均会产生抗性并发展为难治性的去势抵抗性前列腺癌(castration-resistantprostatecancer，CRPC)。在CRPC中AR(androgenreceptor)信号通路仍然是关键，这提示CRPC的表型可能由AR的再激活导致。虽然AR-V7 (androgenreceptorsplicevariants7)在CRPC中的作用机制尚不十分明确，但有研究表明，CRPC的发生、进展及耐药性的产生与AR-V7有关。AR-V7可能成为前列腺癌一种新的生物标记和药物作用的潜在靶点，为新的靶向治疗药物的研发提供基础。

1　AR在前列腺癌中的作用

雄激素受体(androgenreceptor,AR)是核受体超家族的一员，基因位于Xq11-12,开放阅读框为2 757bp，全长雄激素受体(fulllengthandrogenreceptor,AR-FL)编码蛋白为 919 个氨基 酸，分子量约110ku。AR-FL共包含四个结构域,即包含转录活性区的N端域(N-terminaldomain,NTD)，DNA结合域(DNA-bindingdomain,DBD)，铰链区以及配体结合域(ligand-bindingdomain,LBD)[7]。雄激素受体普遍存在于正常的前列腺组织细胞和前列腺癌细胞中，在前列腺癌的发生、发展及转移中起重要作用。AR作为一个类固醇激素受体(steroidhormonereceptor，SHR)，未与雄激素结合时，在细胞质中与热休克蛋白 90(heatshockproteins,HSP90)等分子伴侣结合，核定位信号被LBD区包裹，不能被核转运子识别并结合。当AR的LBD区与雄激素结合之后AR被激活，进而发生结构改变暴露出入核定位信号，在核转运子(nucleartransporters)的帮助下从细胞质转移到细胞核，在大量共调节因子的帮助下完成最终的激活并调控其下游基因的转录[8-12]。AR与雄激素结合后，分子构象发生变化，AR-NTD与AR-LBD进行分子内二聚化(N/C作用)，暴露出AR分子中的特定修饰结构，并转移至细胞核，在细胞核内由位于DNA结合域的第二锌指结构的D-box介导分子间二聚化，AR的DNA结合域与靶基因启动子中的特异序列(雄激素反应元件，androgenresponseelements,AREs)结合，从而调节靶基因的表达。

除细胞核途径外，在前列腺癌细胞的细胞质中，配体结合的AR引起Src酪氨酸激酶快速短暂的激活，小GTP结合蛋白的活化形式增加，促分裂原活化蛋白激酶的活性激活[13]。雄激素通过AR与Src-SH3位点[14]或细丝蛋白A[15-16]的直接作用激活这些传导通路，引起细胞增殖和转移。有研究表明，雄激素激活的AR与细丝蛋白A相互作用，增强了细胞的运动性[17]。这可能与前列腺癌的侵袭转移有关。这些证据表明，AR在前列腺癌的发生、发展中起重要作用。

前列腺特异性抗原(prostatespecificantigen,PSA)是受AR调节的重要靶基因之一，也是公认的前列腺癌诊断和预后的监测标志物。鉴于AR信号通路在前列腺癌发生与发展中的重要作用，ADT一直作为晚期前列腺癌的主要治疗方法。在治疗初期，伴随患者血清中PSA浓度的降低，绝大多数患者病情得到暂时的控制，但随着时间的推移和抗雄激素受体药物的使用，最终几乎所有患者都会对该疗法产生抗药性，并发展为CRPC。CRPC是前列腺癌治疗领域的难点，也是导致患者死亡的主要原因。尽管ADT可以最大程度地降低前列腺癌患者血清中的雄激素浓度以及PSA含量，但是在CRPC患者血清中PSA含量明显升高，以及AR基因的扩增和超表达，提示AR信号通路的再活化。有研究表明，AR-V7在非雄激素依赖性AR信号通路再活化和CRPC的发生、发展中起重要作用。

2　AR-V7在CRPC中的作用

有学者早期研究发现，在一些表达AR的细胞系中，除了观察到AR蛋白条带外，有一些低分子量的蛋白也会被检测出来，但当时未引起人们的重视。随着对CRPC研究的深入，这些低分子蛋白逐渐引起人们的注意，成为研究的热点。这些低分子蛋白是一种截短的AR-FL，与AR-FL一样在N-端都具有NTD和DBD结构域，但是在C-端缺少LBD结构域，不能与雄激素结合，这些AR亚型被命名为AR剪切变异体(ARsplicevariants，AR-Vs)。但其保留了DBD，可以与靶基因结合，调控靶基因的表达。这导致了它对ADT治疗不敏感和去势抵抗性。有研究发现，AR-Vs的水平在CRPC患者中明显高于激素敏感性前列腺癌患者，提示患者预后不良[18]。目前已发现20余种AR-Vs，以mRNA水平或蛋白质水平存在于前列腺癌细胞系或前列腺癌样本中[19-24]，其中AR-V7(又称AR3)是最常见的，最具代表意义的一种，通常被选为模型来研究[25]。

2.1AR-V7的亚细胞定位虽然大部分AR-Vs的结构都很类似，但是AR-Vs不同的亚细胞定位使它们有不同的生物学活性和功能。AR-V7 在主要位于细胞核内，能够指导包括经典雄激素受体调节基因在内的基因转录[26-27]。但是AR-V7 的表达形式比较复杂。在良性前列腺组织中,AR-V7 主要表达于基底细胞和间质细胞中，在管腔上皮细胞中表达很少。但在恶性组织中,AR-V7 主要表达于管腔上皮细胞的胞质中，在CRPC组织中则主要细胞核中表达[26]。这些结果表明,可能有更多的因素参与决定了AR-V7 在细胞核中的定位。

2.2AR-V7在CRPC中的作用

2.2.1AR-V7激活AR信号通路AR-V7具有完整的NTD和DBD区以及一个特殊的C端，但是其缺失了LBD区，这种结构的特殊性使其持续地活化并可以在没有雄激素结合的状态下形成二聚体并激活AR信号通路，招募辅助因子完成下游基因的转录激活[28]。有研究发现[29]，在雄激素存在的情况下，AR-V7 具有结合雄激素效应元件(androgenresponseelement,ARE)的能力，而且AR-V7与AR有多个重叠的靶基因，可以替代AR的转录活性，激活了下游基因的转录，例如前列腺特异抗原(prostatespecificantigen，PSA)等，促进了AR下游基因PSA等的表达，从而促进了前列腺癌细胞的生长。在雄激素耗尽的条件下，AR-V7在蛋白表达、转录活性以及细胞增殖方面，比AR有更强的促进作用。此外，在无雄激素的情况下，当AR与AR-V7 共同表达时，AR-V7可以协助AR-FL(full-lengthandrogenreceptor)完成核转移，甚至AR-V7可以协助AR-FL逃脱紫杉醇对于AR核转移的抑制[29]。以上结果说明，AR-V7可以直接激活AR信号通路指导下游基因的表达，也可以替代AR的作用，甚至在雄激素耗尽的情况下，促进AR-FL核转移而激活AR信号通路，引起前列腺癌细胞的增殖。这也解释了在无雄激素的情况下，为何AR通路会再激活，也为趋势抵抗性提供了潜在的解释。

2.2.2AR-V7调节肿瘤内分泌及肿瘤基因的表达上皮细胞的可塑性是前列腺癌转移性传播和治疗抗药性发展的关键[30]。有证据表明，AR-V7的表达和上皮细胞与间质细胞之间的转化有关系(EMT)。AR-V7在进展期前列腺癌细胞的EMT标记物分析中过度表达。与AR-FL的细胞转染相比，AR-V7的细胞转染导致了间质细胞标记物、N-钙黏蛋白、波形蛋白、Snail基因和Zeb1基因的高表达[31]。另一项研究表明，AR-V7的表达可以促肿瘤自分泌和旁分泌生长因子过度表达，包括转移生长因子β2和胰岛素样生长因子1，同时大量的EMT相关基因如CDH2、VIM、SNAI1和TWIST也出现高表达[32]。这些研究说明，AR-V7可能在前列腺癌转移中有促进作用。

2.2.3AR-V7的表达促进抗药性的产生由于AR在细胞质中停留和核转移依赖于AR的LBD与微管的相互作用，而AR-V7缺失了LBD区，其核转移不依赖于雄激素的结合，其合成后可直接进入细胞核，从而逃避了多烯紫杉醇类抗肿瘤药物的作用。有研究证实[29]，AR-V7可以降低AR-FL与微管的相互结合，且AR-V7与AR-FL形成的异源二聚体可以使AR-FL在不与微管结合的情况下完成核转移。临床样本中，AR-V7的高表达与CRPC有明确的一一对应关系。在CRPC样本(n=25)AR-V7的mRNA的表达是激素敏感性前列腺癌(n=82, P<0.000 1)的20倍[27]。AR-V7蛋白表达的免疫组化分析显示，激素抵抗性肿瘤的核定位水平明显高于激素敏感性肿瘤(44% vs.9%,P<0.01)[26]。另一项前瞻性的研究连续收集的CRPC患者循环肿瘤细胞中的AR-V7，这些患者要么经恩杂鲁胺要么经阿比特龙治疗(每组n=31)。在两组中，AR-V7阳性患者的PSA反应率降低，PSA无进展生存期缩短，临床或影像学无进展生存期缩短，总生存期缩短。这些结果提示，AR-V7可能参与了恩杂鲁胺和阿比特龙抗药性的发展[33]。这些证据说明了AR-V7的表达使前列腺癌对化疗药物及ADT治疗产生抗药性，从而促进了前列腺癌向难治性CRPC的发展。

另外，有研究证实AR-V7具有二聚体化转录活性，通过与AR-FL形成异源二聚体、与其他AR-Vs形成异源二聚体或自身形成同源二聚体的分子，调节靶基因的表达，促进细胞的生长与增殖[34]。我们推断AR-V7与AR-FL形成异源二聚体促进了AR-FL的核转移，从而激活了AR信号通路，但此研究只说明AR-V7在AR信号通路激活和CRPC进展中起到了促进作用，并未阐明具体的作用机制，尚需大量实验来研究阐述。

3　小结及展望

AR-V7作为AR-Vs中的一员，在CRPC的发生、发展及耐药中起重要作用。现有研究表明，AR-V7具有结合雄激素反应元件的能力，可以直接激活AR信号通路调控下游基因的表达，促进前列腺癌细胞的生长；甚至在雄激素耗尽的情况下，促进AR-FL核转移而激活AR信号通路，引起前列腺癌细胞的增殖和ADT治疗的抗药性。另一项研究证实，AR-V7与EMT有关，通过促进肿瘤的内分泌和旁分泌因子表达及相关基因的激活，进而促进了前列腺癌转移。此外AR-V7的特殊结构使其可以逃避多烯紫杉醇类抗肿瘤药物的作用从而促进了CRPC的进展。但AR-V7的作用机制尚不十分清楚，AR-V7与AR-FL是否发生相互作用及作用的机制，AR-V7与其他AR-Vs之间是否存在相互作用及相互作用的机制，以及AR-V7调节下游基因和其他信号通路潜在的交叉联系的机制都尚需大量实验进一步研究阐述。相信随着对AR-V7分子机制及相关靶基因研究的深入，能够发现新的肿瘤标记物及药物作用的新的靶点，为我们提供更多更有效的治疗前列腺癌的手段。

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(编辑王玮)

2015-12-24

2016-03-03

白进良，主任医师，教授，硕士生导师.

E-mail：bjl13893156917@163.com

许洪修(1989-)，男(汉族)，在读研究生，从事泌尿外相关工作.E-mail：xuhongxiu904@126.com

R737.25

A

10.3969/j.issn.1009-8291.2016.08.020