雌激素受体ERα及ERβ与肿瘤关系的研究进展

赵谊宁，陶陶，张力杰，陈恕求，姜华，陈明

(1.东南大学 医学院，江苏 南京　210009； 2.东南大学附属中大医院 泌尿外科，江苏 南京　210009)

雌激素受体ERα及ERβ与肿瘤关系的研究进展

赵谊宁1，陶陶1，张力杰2，陈恕求2，姜华2，陈明2

(1.东南大学 医学院，江苏 南京210009； 2.东南大学附属中大医院 泌尿外科，江苏 南京210009)

[摘要]雌激素受体α(ERα)和雌激素受体β(ERβ)是参与调节人体多种复杂生理学反应的转录因子，雌激素受体(ER)信号转导通路的异常与乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌、结肠癌等多种肿瘤的发生及发展密切相关。本篇综述以与ER功能相关的全基因组数据为背景，回顾并且更新了ERα和 ERβ 与临床常见肿瘤关系的最新进展。总体来说，ERα在肿瘤中扮演着类似肿瘤启动因子的角色，而ERβ在肿瘤中扮演了类似肿瘤抑制因子的角色。本文中作者也讨论了目前这两种受体可能存在的临床应用及其所面临的挑战。

[关键词]雌激素受体； 基因组； 肿瘤； 综述

雌激素能够调节细胞生长、复制、发育、分化等多种生理过程。在绝经前女性中，卵巢为雌激素的主要合成器官。在绝经后女性和男性中，雌激素主要来自于如乳房、大脑、脂肪组织等性腺外器官。雌激素除了能对正常的组织和细胞起作用外，还参与乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌、结肠癌等多种肿瘤的发生和发展。雌激素主要通过雌激素受体(ER)α和ERβ这两种ER亚型作用于细胞。

1ER的表达、结构及亚型

目前，经典的ER分为ERα和ERβ两型，分别于1985年和1996年由Walter等发现及证实[1]。ERα主要表达于女性生殖系统、乳腺、肾脏、白色脂肪、肝脏等组织器官中。ERβ主要表达于卵巢、中枢神经系统、心血管系统、肺、男性生殖系统、结肠、肾脏及免疫系统中。作为核膜受体家族的成员，ER主要出现在细胞核膜上，少量表达于细胞质及线粒体中。

ERα和ERβ的基因分别位于6q25.1 及 14q23.2两条染色体上，ER包含3个功能结构域：氨基末端域(Np- terminal domain，NTD)、DNA结合域(DNA- binding domain，DBD)及羧基末端配体结合域(COOH- terminal ligand- binding domain，LBD)。NTD包含一个配体非依赖的功能活化区(activation function 1，AF1)，主要作用为激活靶基因的转录。在此区域，ERα及ERβ只有16%的氨基酸序列相同。ERα和ERβ在DBD区有97%的氨基酸序列相同，其主要作用为与基因组中的DNA特异性序列——靶基因(雌激素反应原件，estrogen- responsive elements，EREs)相结合。在LBD区，虽然ERα和ERβ只有59%的氨基酸序列相同，但它们形成的配体结合口袋的差别却很微小，也恰恰是这种微小差别可以帮助我们鉴别这两种亚型。丙基吡唑三醇(propyl pyrazole triol，PPT)与二磷酸吡啶核苷酸[2，3- bis(4- hydroxyphenyl)- propionitrile，DPN]分别为ERα和ERβ的选择性激动剂。

LBD也包含一个配体依赖的功能活化区(activation domain 2，AF2)[2- 3]。

2ER的全基因组研究

2.1ER与靶基因结合

目前对于ERα及ERβ在DBD区的高度相似性已经达成共识。在全基因组中，这两种ER表现出了大量重叠的靶基因位点[4]。但是，ERα和ERβ在DNA结合位点上仍有一些不同[5]。另外，ER与靶基因结合后可能会影响其它结构域的结构[6]。例如，ERα在乳腺癌细胞中与靶基因FOXA1结合是改变ER活性及其内分泌反应的决定因素[7]。

2.2ER诱导转录

基因表达图谱显示ERα能够上调与细胞生长相关基因的表达。ERβ功能丰富，能调节与信号转导、细胞周期进展及细胞凋亡相关基因的表达[8]。在对乳腺癌T47D细胞系的分析中发现，ERβ对与ERα相关的调节基因有多种作用，包括调节ERα基因表达、增强或削弱ERα的作用。ERβ可抑制大约70%的ERα调节基因，包括许多与细胞增殖及代谢相关的基因[9]。

2.3ER的转录调节

ER的转录调节是通过募集不同的转录辅助调节因子(coregulators，CoRs)实现的，CoRs在对基因表达的活化(辅助活化因子)与抑制(辅助抑制因子)中起着决定性作用。ERα与ERβ只拥有不到50%的相同CoRs，这提示两种ER在转录调节方面有着不同的作用[10]。常见的辅助活化因子为雌二醇，辅助抑制因子如他莫昔芬(tamoxifen，Tam)及雷洛昔芬(raloxifene，Ral)等[11]。

3ER与肿瘤

3.1ER与乳腺癌

ERα在正常的乳腺上皮细胞中表达少于10%，在乳腺癌中表达却增加到50%～80%。ERα在乳腺导管、小叶上皮及基质细胞中均有表达[12]。

ERα在乳腺发育中所扮演的角色已在ERα基因敲除(ERαKO)小鼠中得到证实，ERα能够影响乳腺上皮细胞的增殖和分化[13]。ERα的异常表达能够促进乳腺癌的发生及进展。乳腺癌病人的抗雌激素治疗也经常针对ERα受体，包括选择性ER调节剂(estrogen receptor modulators，SERMs)如他莫昔芬、雷洛昔芬及托瑞米芬等，选择性ER下调剂及芳香化酶抑制剂如阿那曲唑、来曲唑及依西美坦等。他莫昔芬是目前应用最广的乳腺癌抗雌激素治疗药物，但是，只有70%的ERα阳性乳腺癌病人对他莫昔芬敏感，这其中有30%～40%的病人在接受抗雌激素治疗肿瘤复发后会对该种疗法产生抵抗[14]。另外，他莫昔芬虽然能在乳腺中起到拮抗ER的作用，但却在骨、子宫内膜、心血管系统等乳腺外组织及器官中起到一定的与雌激素激动剂类似的雌激素效应。因此，他莫昔芬在这些组织中往往有双面效应。另外一种SERM雷洛昔芬，被认为比他莫昔芬较少发生类似的双面效应，能够减少子宫内膜癌及血栓形成的风险。

ERβ基因敲除(ERβKO)小鼠有着与正常小鼠相同的乳腺发育过程[15]，大约80%的正常乳腺上皮细胞表达ERβ。但在乳腺癌组织中ERβ的表达明显减少甚至消失，这可能与其基因启动子甲基化相关[16]。体外研究显示，乳腺癌中ERβ的再表达能够抑制肿瘤细胞的增殖、促进细胞凋亡，并能够提高化学治疗疗效[17]。临床证据同样也证实，ERβ表达的缺失与乳腺癌的不良预后及内分泌治疗抵抗相关[18]。ERβ通过抑制MAPK及PI3K通路的活性起到抑制乳腺癌细胞增殖作用[19]。ERβ能够调控细胞周期中与增殖及凋亡相关的基因，这也是它能抑制细胞增殖的原因之一[9]。但是，有少量研究指出ERβ的表达与细胞增殖增强相关，并且是乳腺癌不良预后的因素之一[20- 21]。另有一些研究指出，绝经后女性ERβ的表达与临床预后无明显相关性[22]。

3.2ER与卵巢癌

在育龄女性中，ERα表达于卵巢基质细胞、膜细胞、被覆上皮细胞及黄体细胞中。对于绝经后妇女，ERα主要表达于卵巢被覆上皮细胞、卵巢囊肿膜细胞及基质细胞中。相反，ERβ主要位于颗粒细胞中[23]。

绝大多数卵巢肿瘤患者表达ERα或ERβ。ERα表达水平高低与卵巢癌的雌激素依赖性、侵袭性及对内分泌治疗的反应相关。ERα是肿瘤抑制性microRNA(miR)- 206的靶基因，miR- 206能下调ERα阳性卵巢癌细胞系中ERα的表达，miR- 206的类似物能够抑制卵巢癌细胞的增殖及侵袭[24]。近期研究显示，ERα促进卵巢癌进展的作用主要是由TC0100223、TC0101686、TC0101441、TC0101441等长链非编码RNA所介导，这些长链非编码RNA都能促进卵巢癌的发生与进展[25]。从ERα能够促进卵巢癌发展的方面来看，内分泌治疗应该是一种治疗卵巢癌很好的选择，但是抗雌激素治疗却在临床实际应用中表现平平[2，23]。

ERβ表达减少与卵巢组织癌变密切相关，ERβ表达减少可能参与了卵巢的癌变过程。使用ERβ兴奋剂DNP或再引入ERβ，能够显著抑制卵巢癌细胞系及卵巢种植性肿瘤细胞的生长[26]。ERβ主要通过下调磷酸化RACα丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(AKT)、细胞周期蛋白D1及A2的表达，上调细胞周期蛋白抑制因子p21(WAF1)的表达而发挥抑制肿瘤生长的作用。另外，ERβ能够显著抑制ERα的表达及活性。

一些研究显示，在正常的卵巢上皮细胞中ERβ只在核膜上表达。然而在卵巢癌细胞中，几乎都能在细胞质中找到ERβ[27]，而且细胞质中出现ERβ是卵巢癌患者预后不良因素之一[28]。这些新的研究结果显示，ERβ在细胞中不同位置可能在卵巢癌的发展中扮演着不同的角色。

3.3ER与前列腺癌

除雄激素外，雌激素在前列腺的生长及发育过程中也扮演着重要角色。在ERα基因敲除小鼠中，前列腺的组织结构也发生了改变。在成年老鼠前列腺组织中只有少量的ERα表达，而且主要集中于基质细胞中。ERβ在人及成年老鼠前列腺上皮细胞中高表达。ERβ基因敲除小鼠腹侧前列腺较正常小鼠有明显增生[29]。

对于人类，ERα的表达水平随着前列腺癌分级分期的升高逐渐增加。对ERα基因敲除小鼠的研究显示，ERα是能够决定前列腺癌变的重要因素，ERα基因敲除小鼠前列腺组织上皮内瘤变的发生率明显降低[30]。与ERα相比，ERβ的表达因为其DNA启动子甲基化而在前列腺癌变过程中逐渐消失[31]。在体外前列腺癌细胞系中加入DNA甲基化转移酶及脱乙酰化酶抑制剂能够有效地使ERβ再表达，并可以减少前列腺组织的增生并增加其凋亡[32]。因此，ERβ正成为一种治疗前列腺癌的新靶点。

前列腺癌治疗过程中会出现强烈的抗雌激素效应。有研究显示，早期给予托瑞米芬能够显著延缓前列腺癌的进展[33]。选择性ER调节剂(SERM)雷洛昔芬可以使雄激素非依赖性ERα(- )ERβ(+)PC3细胞凋亡[34]。另外，雷洛昔芬也可以抑制前列腺癌肺转移[35]。尽管ERβ在大多数前列腺癌中表达减少甚至缺失，但有些研究指出，ERβ阳性的前列腺癌患者的无肿瘤生存期显著缩短[36]。

3.4ER与结肠癌

临床及动物研究显示，激素替代疗法(hormone replacement therapy，HRT)可以减少女性结肠癌发生的风险。另外，男性较同龄女性更容易发生结肠癌。这些发现提示雌激素能降低结肠癌的发病风险。ERβ为结肠上皮中的主要ER体，其在结肠癌中的表达水平较正常结肠组织明显下降。ERβ在结肠癌表达水平的减少往往预示着分化不良及更高的Dukes分期。ERβ在结肠癌中的抗癌作用已经在小鼠体内实验得到证实：对于自发性结肠腺瘤，清除ERβ能够使腺瘤体积增加[37]。对于结肠癌细胞系的全基因组研究显示，ERβ的再表达能够促进细胞凋亡及分化，并能调整细胞周期。ERβ再表达同样能下调白介素6的表达及其下游网络，这预示着ERβ介导了结肠癌变过程中的抗炎机制[38]。在相同模型中，ERβ再表达能显著下调有致瘤作用的miR- 17- 92 及 miR- 200a/b的出现[39]。

4总结

雌激素通过ERα及ERβ发挥着重要的生理作用，异常的雌激素信号转导可以促进诸如乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌、结肠癌等多肿瘤的发生和发展。总体来说，ERα在肿瘤早期表达量是增加的，扮演着类似肿瘤启动因子的角色。抗雌激素治疗目前已广泛应用在乳腺癌治疗当中。相反，ERβ在肿瘤的进展过程中逐渐减少，扮演了类似肿瘤抑制因子的角色。因此，ERβ有望成为肿瘤治疗的新靶点。然而，目前关于ERβ在肿瘤中的表达及作用尚存在一些争议，这些分歧可以用人群的异质性来解读，这也可能是因为乳腺组织的高度异质性引起的。因此，ERβ在肿瘤中的作用有待进一步研究。

致谢本论文资金支持来自国家自然科学基金资助课题(81572517)及东南大学附属中大医院泌尿外科实验研究所。

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[收稿日期]2016- 02- 18[修回日期] 2016- 03- 10

[基金项目]国家自然科学基金资助项目(81572517)

[作者简介]赵谊宁(1991-)，男，回族，山东德州人，在读硕士研究生。 E- mail：403345226@qq.com

[通信作者]陈明E- mail:mingchenseu@126.com

[中图分类号]R339； R73

[文献标识码]A

[文章编号]1671- 6264(2016)03- 0418- 05

doi：10.3969/j.issn.1671- 6264.2016.03．028

[引文格式] 赵谊宁,陶陶,张力杰,等.雌激素受体ERα及ERβ与肿瘤关系的研究进展[J].东南大学学报:医学版,2016,35(3):418- 422.

·综述·