雌激素相关受体亚型在乳腺癌和前列腺癌中的作用及其机制的研究进展

郭维 邹畅 程继文

作者单位：530021 南宁 1广西医科大学附属肿瘤医院泌尿外科；2广西医科大学研究生院；518020 深圳 3深圳市人民医院临床医学研究中心

雌激素相关受体亚型在乳腺癌和前列腺癌中的作用及其机制的研究进展

郭维1，2邹畅3程继文1

作者单位：530021 南宁1广西医科大学附属肿瘤医院泌尿外科；2广西医科大学研究生院；518020 深圳3深圳市人民医院临床医学研究中心

雌激素相关受体（estrogen-related receptor，ERR）是一类缺乏天然配体的转录因子，属于孤儿核受体家族中的成员。ERR包括雌激素相关受体α（ERRα）、雌激素相关受体β（ERRβ）、雌激素相关受体γ（ERRγ）三个亚型，其受体与乳腺癌和前列腺癌的发生、进展、转移及耐药等过程密切相关，本文对ERRα、ERRβ、ERRγ在乳腺癌和前列腺癌中的作用及其机制作一综述。

雌激素相关受体α；雌激素相关受体β；雌激素相关受体γ；乳腺癌；前列腺癌

不少研究已经证实，雌激素受体（estrogen receptor，ER）在乳腺癌的发生与发展中起重要作用，而在前列腺癌的发生发展中也发挥着一定的作用。用拮抗ER的方法治疗这两种癌症都取得了一定效果，但容易发生耐药而引起肿瘤复发、转移［1-2］。与ER相关的恶性肿瘤的发生发展机制极其复杂，仅单纯用雌激素-ER信号传导通路解释以上变化远远不够，因此仍有必要在这一基础上扩大研究范围，以获得新的突破。最近的研究发现雌激素相关受体（estrogen-related receptors，ERR）包括雌激素相关受体 α（ERRα）、雌激素相关受体 β（ERRβ）、雌激素相关受体γ（ERRγ）三种分子亚型，参与了乳腺癌和前列腺癌的病理生理过程［3-6］，探讨ERR对于拓宽乳腺癌和前列腺癌研究，从不同角度揭示其发生发展机制，寻找更多的治疗靶点具有实际意义。为此，本文对ERR在乳腺癌和前列腺癌中的作用及其机制作一综述。

1 ERR的结构

ERR与大多数核受体的结构类似，即ERR从氨基端至羧基端依次为A/B、C、D、E/F区：A/B区即氨基端（NTD）；C区即 DNA 结合区（DNA binding domain，DBD）；D区即铰链区，E/F区即配体结合区（ligand binding domain，LBD）。A/B 区内含有激活功能区 1（activation function 1，AF1），负责调控修饰蛋白质过程中ERR的转录活性。C区含有两个锌指结构，可以特异性地识别和结合下游靶基因序列。D区与维持蛋白质的特异性构型有关，位于E/F区的激活功能区2（activation function 2，AF2）通过调节核受体蛋白与辅调节因子之间的相互作用进一步调控ERR的转录活性。研究表明，ERR的三种亚型在LBD、DBD上有高度的序列同源性，ERR与ER在DBD上也具有较高的序列同源性［4-5］。

然而，ERR也拥有自身的结构特点。人类的ERRα、ERRβ、ERRγ是分别由不同的氨基酸组成的多肽，编码这三种多肽的基因也位于各自的染色体位点：人类hERRα基因位于染色体11q12-q13，全长20 kb，由7个外显子和6个内含子组成，hERRα基因的启动子缺乏TATA盒、CAAT盒等典型的转录结构，含有主要起始点（+1）和次要起始点（-59）两个转录起始点；人类染色体13q2.1上发现存在ERRα假基因。而hERRβ基因位于染色体14q24.3，全长130 kb，包含12个外显子，cDNA全长2.8 kb。hERRγ则位于染色体1q41，全长586 kb，cDNA全长3.0 kb。除了上述ERR分子亚型外，还发现ERRβ、ERRγ 存在剪接变体［5］。

2 ERR的作用方式概述

ERR、ER虽然在分子结构上具有一定同源性并可相互作用［3-5］，但两者的具体作用方式并不相同。ER因拥有特异性配体（雌激素），能够以经典的配体依赖性方式作用于靶基因的雌激素反应元件（estrogen response element，ERE）［1］；ERR 亚型则属于孤儿核受体家族中的成员，它们缺乏天然的内源性配体，对雌激素不起反应，只能以非配体依赖性（组成性）方式发挥作用，即ERR亚型必须招募有关辅调节因子，并与它们共同形成ERR-辅调节因子复合物，继之作用于下游靶基因的ERR反应元件（estrogen-related receptor response element，ERRE），从而影响癌细胞增殖、侵袭、迁移等生物学行为，并使癌细胞对药物治疗表现出不同的应答［3-5］。需要强调的是，以上只是ERR亚型的一般作用模式，而ERR的三个亚型在不同癌组织、癌细胞的表达差异很大，其靶基因也不同，使ERR亚型的作用效应呈现出复杂性与多样性，因此在分析某一亚型受体对癌症的影响时，应充分考虑到这些因素，以便能够在一般作用模式的基础上揭示具体的作用机制。此外，当下游靶基因含有ERRE/ERR时，ERR亚型与ER可能对靶基因进行竞争性调控，出现由占主导地位者所引发的激活效应［5-7］，但ERR亚型也有可能与ER进行对话，出现重叠激活效应［8-9］。

3 ERR对乳腺癌的影响及其机制

3.1 ERRα

ERRα通过与辅助因子相互结合影响乳腺癌细胞的代谢过程。研究显示，ERRα通过Her2/IGF-1信号系统上调过氧化物酶体增殖因子γ辅激活子-1β（PGC-1β）基因的表达，又通过提高c-MYC蛋白的稳定性共同促进PGC-1β分子的产生，并与ERRα结合，加速有关物质代谢来促进癌细胞增殖［10］。在ERBB2阳性的乳腺癌细胞系中，ERBB2可通过miR-378*阻止ERRγ、GABPA结合成ERRγ/GABPA复合物，引发葡萄糖代谢联级反应速率下降及ATP生成减少；但是ERRα、PGC-1β对miR-378*的干扰影响较小，它们仍能够形成ERRα/PGC-1β复合物，使葡萄糖有氧氧化反应转变成无氧酵解反应（Warburg效应），从而及时提供额外的ATP来弥补能量供应失衡［11］。ERRα也可以与过氧化物酶体增殖因子 γ辅激活子-1α（PGC-1α）形成 ERRα/PGC-1α复合物，调节以谷氨酰胺为底物的代谢反应，特别是在低氧状态下，乳腺癌细胞更依赖谷氨酰胺代谢维持生存［12］。可见ERRα发挥上述功能离不开辅助因子的参与。

ERRα也参与乳腺癌细胞的耐药过程。研究发现，用酪氨酸激酶抑制剂拉帕替尼可降解ERRα，但却激活mTOR信号系统，并促进ERRα驱动相关靶基因表达，导致HER2阳性乳腺癌对其拮抗剂耐药［13］。在葡萄糖不足或缺乏葡萄糖的状态下，三阴性乳腺癌MDAMB-436细胞系的ERRα不但启动以乳酸为底物的氧化分解代谢，还出现将谷氨酰胺转变成谷胱甘肽反应来清除自由基，癌细胞既获得能量，又不会凋亡，用磷脂酰肌醇-3激酶/哺乳动物雷帕霉素靶基因蛋白（PIK3/mTOR）抑制剂干预，也不能抑制这些改变［14］。说明ERRα能在特定的微环境下促使TNBC细胞采取措施逃避药物的攻击。也有研究表明，ERRα、ERα共同促进乳腺癌细胞增殖对抗他莫昔芬的干预；ERRα还可独立介导癌细胞对氟维司群（fulvestrant）的抗药性，且这些效应也与临床研究ERα与ERRα在乳腺癌对抗他莫昔芬（tamox-ifen）中的作用相似。因此，在诱发乳腺癌产生耐药性的因素中，ERRα 的贡献率远超过 ERα［15］。

ERRα还与乳腺癌的恶性征象有关。在TNBC细胞系中，ERRα直接与纤维连接蛋白（fibronectin）基因的三个ERRE结合，诱导TNBC癌细胞发生上皮间质转化（EMT），同时还促进移植瘤的生长及肺转移［16］。ERRα影响TNBC细胞的迁移能力：⑴ERRα激活TNFAIP1基因表达BACURD2蛋白，削弱RhoA蛋白的稳定性，导致TNBC细胞获得定向迁移能力［17］；⑵ERRα与β-连环蛋白（β-catenin）共同促进Wnt11蛋白的表达，而TNBC癌细胞又能够以自分泌的形式利用这种蛋白质正反馈于自身，增强了TNBC细胞的迁移能力［18］。表眀TNBC在ERRα介导的多条通路下，获得了巨大的破坏力，这可能是临床上常难以控制其进展，导致患者预后不良的原因之一。但也有研究表明ERRα对乳腺癌发挥双重作用：在乳腺原位移植MDA-BO2-FRT细胞系的瘤体中，虽然ERRα促进血管内皮生长因子（VEGF）表达，使瘤体新生血管，但ERRα又通过上调护骨素（osteoprotegerin）抑制破骨细胞形成，阻止已转移的癌细胞破坏骨骼［19］，提示在同一个机体内，ERRα对相同基因型和表现型的原发瘤与继发转移瘤产生的影响差异巨大，呈现出ERRα作用的多样性。

3.2 ERRγ

ERRγ对乳腺癌产生正性效应。Ijichi等［9］发现，ERα可通过雌激素依赖的形式激活ERRγ靶基因表达，此后ERRγ便分别通过提高ER的转录活性驱动含有ERE的下游靶基因表达和独立地促进含有ERE的下游靶基因表达两种途径实现对雌激素信号的传导，提高癌细胞的增殖与迁移能力，使乳腺癌转移到淋巴结。Zhang等［20］在利用双酚 A（Bisphenol A，BPA）处理的乳腺癌细胞系MDA-MB-231、BT-549实验中观察到，基质金属蛋白酶 2（matrix metalloproteinase2，MMP2）、MMP9 以及ERRγ的表达均上调，癌细胞的侵袭、迁移能力随之加强，而利用si-ERRγ敲低ERRγ后观察到癌细胞的侵袭力却显著减弱，表明ERRγ也参与癌细胞的侵袭、迁移活动。研究还发现，在ERα阳性的MCF-7细胞系中，细胞外信号调节激酶/丝裂原活化蛋白激酶（ERK/MAPK）直接催化ERRγ蛋白质发生磷酸化，使其结构稳定性与功效加强，从而激活含有ERE/ERRE的下游靶基因表达产物，促进癌细胞生长，并对他莫昔芬治疗产生抗药性［21-22］；不仅如此，在ERK/MAPK信号转导途径的强大影响下，ERRγ蛋白质被不断磷酸化，继之激活多个不同的下游靶基因表达，导致他莫昔芬治疗ER阳性乳腺癌的效果欠佳，预后更差［23］。提示在特定状态下，虽然乳腺癌细胞的ER基因仍能表达产物，并拥有ER阳性的表型，但ER激活含有ERE/ERRE靶基因的作用却被ERRγ剥夺，癌细胞的增殖再不依赖ER介导，使某些ER阳性乳腺癌不再适合用他莫昔芬治疗。然而，也有ERRγ抗乳腺癌方面的报道。研究发现ERRγ可以促进E-钙黏附蛋白（E-cadherin）表达，使细胞具有上皮表型的特征，减少间充质细胞的基因表达及其表型出现，进而阻止乳腺癌细胞发生迁移［24］。ERRγ还可激活p21、p27等基因表达，阻止细胞周期运转，使乳腺癌细胞增殖能力下降，但血管生成素则直接阻遏ERRγ基因转录，从而消除ERRγ的抗增殖作用［25］。综上可知，ERRγ对乳腺癌产生了两种截然相反的效应，这可能与癌细胞亚型、癌细胞系种类、癌细胞所处的环境等因素相关。

3.3 ERRβ

ERRβ具有对抗乳腺癌的作用。Sengupta等［26］发现，ERRβ可上调卵泡抑制素表达，介导被切割的多聚ADP 核糖聚合酶（poly ADP ribose polymerase，PARP）促进乳腺癌细胞凋亡，同时卵泡抑制素又上调E-钙黏附蛋白表达和下调基质金属蛋白酶7表达，阻止EMT的发生，从而抑制乳腺癌细胞侵袭和迁移；ERRβ还高调乳腺癌扩增序列2（breast cancer amplified sequence2，BCAS2）的表达，导致细胞周期蛋白 D1（cyclin D1）表达下调，使乳腺癌细胞被迫停滞在G1/S期，遏制癌细胞增殖与生长。在ERR的三个亚型受体中，唯独ERRβ能够与被雌二醇活化的ERα结合成ERRβ-ERα复合物，使之被固定在核基质内，ERα便无法激活DNA中的靶基因，从而中止由雌激素信号介导的乳腺癌细胞增殖及抗凋亡效应［27］。Heckler等［28］通过对 TNBC 的实验发现在ERRβ受体激动剂的介导下，ERRβ的剪接受体ERRβ2使乳腺癌细胞停滞于G2/M期，无法进行细胞分裂而凋亡，这表明以ERRβ2为靶点可能是治疗乳腺癌的又一种选择。

4 ERR对前列腺癌的影响及其机制

ERRα与前列腺癌发生有关。在前列腺间质细胞系WPMY-1中，前列腺素E2及其受体激活蛋白激酶A，可促进ERRα基因表达产物，而且前列腺素E2还招募ERRα驱动芳香酶基因表达，使该酶将雄激素催化成雌二醇，提高局部雌激素水平，从而可能导致前列腺癌的发生［29］。但是当低氧时，ERRα 与乏氧诱导因子 1-α（HIF1-α）相互作用，避免后者被泛素化而遭到降解，确保HIF1-α促进VEGFA、糖酵解代谢酶的基因表达产物，使前列腺癌细胞对微环境的变化具有应对和适应能力，导致增殖与生长更为迅猛［30］。提示ERRα是促进癌细胞主动排除外部干扰，能够继续进展的重要因素之一。

ERRα还与前列腺癌进展转移有关。在前列腺癌细胞系PC-3中，ERRα、β-连环蛋白及Wnt11构成的自分泌信号环路促进癌细胞迁移［18］。在去势抵抗性前列腺癌（castration-resistant prostate cancer，CRPC）的体外与体内研究模型中，ERRα 上调转化生长因子 β1（TGFβ1），促进间质细胞表达骨膜蛋白，使前列腺癌进展和转移；在癌细胞转移到骨以后，ERRα又上调VEGFA、WNT5a与TGFβ1等基因的表达，进而调节破骨细胞与成骨细胞的形成与活动，使破骨细胞占优势而破坏骨质，增加了CRPC的恶性程度［31］。说明在ERRα介导的多个信号分子作用下，治疗CRPC更为棘手。然而，也有研究表明［32］，上调的PGC-1α可调控ERRα对下游靶基因的转录激活，使前列腺癌细胞选择分解代谢获得生存的机会，从而抑制前列腺癌进展及转移。这一研究成果为调节辅激活子基因表达水平，靶向性干扰ERRα治疗前列腺癌带来了新的启示。

ERRγ、ERRβ也对前列腺癌施加影响。在体外培养的PC3细胞中，ERRγ激活细胞周期依赖性蛋白p21、p27基因表达，抑制癌细胞生长，但血管生成素则阻遏ERRγ 基因表达，消除这些抗癌效应［25］。Fujimura等［33］注意到前列腺癌组织ERRβ、ERRγ的免疫阳性反应积分远低于前列腺良性病变组织的免疫阳性反应积分，而ERRβ与ERRγ的积分或临床指标却无相关性，ERRβ积分的变化与患者生存期也无相关性，但ERRγ积分低的患者有生存期缩短的趋势，而且ERRα积分高、ERRγ积分低的患者生存期比ERRα积分低、ERRγ积分高的患者更短，提示在前列腺癌中，ERRα具有促进癌生长的作用，而ERRβ或ERRγ则可能具有抗癌作用，因此ERR亚型在前列腺癌组织中显现出的差异性表达模式，将有助于评估前列腺癌患者的预后。

5 小结

虽然ERRα、ERRβ、ERRγ均可激活下游靶基因或介导各种信号通路影响乳腺癌和前列腺癌的物质能量代谢、发生、发展、转移、耐药等过程，但这些受体亚型对乳腺癌、前列腺癌的影响却存在巨大的差异：ERRα对乳腺癌和前列腺癌总体上表现为促进作用；ERRβ具有对抗乳腺癌和前列腺癌的作用；ERRγ对乳腺癌呈现双重作用，却有对抗前列腺癌的作用。因此可以根据ERR各亚型的特点制定出针对性的靶向干预措施，为这两种肿瘤的诊治提供一定线索。然而ERR亚型对乳腺癌和前列腺癌影响的机制十分复杂，并且所参与的网络信号系统纵横交错，因此仍需进一步揭露ERR亚型与下游分子的相互关系，这或许是今后研究ERR所要解决的问题。

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［2016-12-12收稿］［2017-02-27修回］［编辑 江德吉］

R339；R73

A

1674-5671（2017）04-05

10.3969/j.issn.1674-5671.2017.04.19

国家自然科学基金资助项目（81660424）

程继文。E-mail：chengjiwen1977@foxmail.com