雌激素受体相关受体γ在肿瘤中的研究进展

王笑笑 华 腾 综述 汪宏波 审校

雌激素受体相关受体γ(Estrogen-related receptor γ，ERRγ)是孤儿核受体家族雌激素受体相关受体亚家族三个成员之一。在真核生物中，不同的核受体可聚集形成不同的受体复合体转录调控多种基因的表达。ERRγ在细胞代谢中已有较深入的研究，其广泛参与细胞葡萄糖代谢、脂质代谢及氨基酸代谢的多个关键酶的调控，参与机体代谢异常性疾病的发病过程。ERRγ与经典雌激素受体(ERs)可识别同一靶基因的启动子结合位点。因此，ERRγ在雌激素依赖性疾病如乳腺癌、子宫内膜癌、骨质疏松症的发生、发展过程中也发挥着重要作用[1]。分子水平研究发现，ERRγ与肿瘤细胞代谢、增殖、转移及血管形成有关，但在不同肿瘤中具有不同的作用机制及临床预后价值。本文综述ERRγ在肿瘤中的临床相关性及其作用机制，为肿瘤的防治提供新靶点。

1 ERRγ概述

ERRγ最初是通过以糖皮质激素受体相互作用蛋白1(GRIP1)为诱饵的酵母双杂交系统被鉴定(小鼠17天胚胎cDNA文库)。人类ERRγ基因定位于染色体1q41，ERRγ蛋白存在约18种剪接变异体。ERRγ是与经典雌激素受体(ER)具有结构相似性的孤儿核受体，其蛋白结构包括N末端及C末端的AF-1和AF-2转录激活功能区、DNA结合区(DBD)、配体结合区(LBD)及铰链区五部分。ERRγ在人体广泛表达于肌肉、心脏、脑、脂肪、肾脏、胃肠道等组织器官中，其主要通过与基因启动子序列结合，转录调控下游靶基因表达发挥作用，ERRγ发挥转录激活作用无需天然配体的存在。基于ERRγ的结构特点，对ERRγ功能的初始研究主要集中于天然配体的探索及其在雌激素信号途径中的作用，后续研究发现ERRγ在细胞能量代谢的转录调控中具有重要作用，特别是当细胞需要向高能量代谢转变的应激状态下，ERRγ是细胞代谢重塑的重要参与者。基于ERRγ在能量稳态中的重要地位，近年的研究表明，ERRγ可能是代谢异常性疾病(如糖尿病、代谢综合征)、肿瘤、骨质疏松症等疾病的发病因素。

2 ERRγ在肿瘤中的表达和临床意义

目前针对ERRγ与肿瘤相关的研究主要集中于参与代谢调控的器官及以雌激素或雄激素及其受体为诱因的肿瘤类型，如肝癌、乳腺癌、子宫内膜癌、前列腺癌等。临床研究显示ERRγ在不同肿瘤中具有不同的临床病理相关性及预后价值。在前列腺癌及成神经管细胞瘤中ERRγ表达量较正常对照组织下调[2-3]。Yu等[2]研究发现，在正常前列腺组织中，ERRγ主要表达于上皮细胞的细胞核中，而在低分化前列腺癌细胞的细胞核中ERRγ表达较正常细胞明显降低甚至不表达，提示ERRγ具有抑制肿瘤的效应。另一篇研究也证实了ERRγ在前列腺癌中的抑瘤效应，该研究显示ERRγ的表达量与前列腺癌的复发率及转移率呈负相关[4]。而近期的另一项研究对190例肝癌组织中ERRγ表达进行组化分析，发现癌灶中ERRγ阳性率明显较邻近正常组织高，并与临床分期和病理分级呈正相关[5]。Madhavan等研究发现ERRγ能诱导ER阳性的乳腺癌细胞对他莫昔芬的耐药，深入分析ERRγ与他莫昔芬治疗患者预后的关联显示高表达ERRγ患者有较差的远处无转移生存率[6-7]，而其他多篇文献研究则显示ERRγ的表达在乳腺癌中与良好的预后相关[8]。此外，在子宫内膜癌中，Ren等研究显示ERRγ表达量较正常内膜组织明显增高，且与临床分期、基层浸润深度和转移淋巴结数目呈正相关[9]。ERRα与各肿瘤临床相关性较确切[10]，但ERRγ的临床相关性在不同肿瘤甚至同种肿瘤中的预后价值均不确切，可能与其不同的作用机制有关，需要在更大样本的临床病例中进一步证实。

3 ERRγ在肿瘤中的作用机制

3.1 ERRγ与肿瘤能量代谢

代谢改变影响肿瘤进展的各个层面，如快速生长、增殖、抵抗环境应激、迁移、侵袭及耐药等。雌激素受体相关受体家族成员，特别是ERRα与ERRγ，是肿瘤能量代谢的重要调控者[11-12]。功能基因组学的发展为明确ERRs的转录调控效应创造了有利条件，基于染色质免疫共沉淀技术(CHIP)的分析结果显示，ERRγ的靶基因在全基因组范围内广泛参与代谢调控，ERRγ可与超过700种编码线粒体蛋白的基因启动子区结合。肿瘤组织中常出现有氧糖酵解，称为Warburg效应，可为肿瘤细胞快速生长提供能量及代谢物质，研究表明，参与糖酵解过程的大多数基因可被ERRγ结合并调节，如磷酸果糖激酶、己糖激酶2(HK2)、甘油醛脱氢酶(GAPDH)和烯醇化酶1(ENO1)等[13]。在乳腺癌中，运用shRNA沉默ERRγ的表达可降低乳腺癌细胞对葡萄糖的摄取，表明ERRγ可能是葡萄糖代谢的关键组分；葡萄糖代谢过程中的另一个关键步骤是将丙酮酸转化成乙酰辅酶A(CoA)，其由丙酮酸脱氢酶复合物(PDC)催化。丙酮酸脱氢酶激酶(PDK)可磷酸化PDC以抑制其活性，从而导致代谢从葡萄糖氧化转变为脂肪酸氧化(FAO)，其家族成员PDK4在维持能量平衡中具有重要作用。Lee等[14]研究表明，在肝癌细胞中ERRγ可介导缺氧诱导的PDK4表达，并证实了ERRγ对PDK4的直接调控作用。肿瘤组织中常存在供氧不足及快速增殖的状态，此时，葡萄糖将转变为乳酸，乳酸脱氢酶(LDHs)是催化这一过程的关键酶，该家族中多个亚型(如LDHB、LDHD)受到ERRα和ERRγ的调控，乳腺癌细胞中，ERR γ能负性调控有氧糖酵解过程，miR-378*或siRNA所致的ERRγ表达下调可抑制三羧酸循环基因的转录调控，进而使葡萄糖代谢中氧化磷酸化向有氧糖酵解转变，伴随乳酸产生增多及LDHA表达增加[15]。反之，过表达ERRγ则可增加乳腺癌细胞氧化磷酸化代谢水平[16]。ERRγ调控的代谢网络多抑制肿瘤的生长，这一点与ERRγ在多数肿瘤中具有良好的预后价值相一致。在前列腺癌中也证实了这一点，ERRγ可作为雄激素受体的下游因子来调节前列腺癌细胞的代谢及生长。雄激素信号通路可通过下调ERRγ的表达而促进有氧糖酵解及肿瘤细胞生长。可见，在前列腺癌中ERRγ可抑制细胞有氧糖酵解，从而抑制肿瘤生长[4]。这些结果表明，ERRs可以在葡萄糖摄取、葡萄糖向丙酮酸转化、丙酮酸进入TCA循环和糖酵解几个关键步骤调控葡萄糖代谢。目前已有多个研究证实ERRα在脂质代谢中的作用[11-12]，ERRγ可与ERRα的大多数靶基因结合，因此它也可能参与脂质合成和代谢基因的转录调节，但尚元ERRγ在肿瘤脂质代谢中的研究。能量代谢在维持肿瘤表型中的重要作用为揭示ERRγ在肿瘤中的非雌激素信号效应提供了新思路。

3.2 ERRγ与肿瘤细胞周期及增殖

ERRγ除通过影响肿瘤能量代谢来影响细胞生物学功能外，其还可通过能量非依赖性途径来影响肿瘤的发生发展，ERRγ对肿瘤细胞增殖的影响取决于其对下游靶基因的调控模式，在不同肿瘤中ERRγ对下游细胞周期及增殖相关基因的作用结果不同，在前列腺癌细胞株LNCaP和DU145中稳定过表达ERRγ可抑制肿瘤细胞的体外增殖和体内成瘤，通过荧光素酶报告基因系统发现ERRγ可直接激活细胞周期抑制基因p21、p27的转录，阻碍细胞周期中G1-S期的转换，最终抑制了肿瘤细胞的增殖和肿瘤的形成[2]，该作用方式在乳腺癌中也得到证实[17]，在子宫内膜癌中ERRγ可作为miR-205的下游因子进而抑制肿瘤细胞增殖、迁移及侵袭[18]。而在肝癌细胞中通过siRNA沉默ERRγ表达或运用ERRγ特异性抑制剂GSK5182则可上调p21、p27表达，阻断细胞周期从而抑制肝癌细胞增殖[5]，可见，在肝癌中，ERRγ可促进肝癌细胞增殖。在调控肿瘤细胞增殖过程中，ERRγ也存在非直接转录调控效应，在ERα阳性的子宫内膜癌细胞中，ERRγ能抑制雌激素受体介导的转录活性来抑制肿瘤细胞的生长，而在ERα阴性的子宫内膜癌细胞中则是相反的结果，表明ERRγ可通过影响经典雌激素受体信号通路来调控细胞的增殖[19]。而另一项研究则表明在雌激素敏感的内膜癌中ERRγ可介导雌激素信号通路的促肿瘤增殖效应[20]。这些研究结果均表明，ERRγ能通过不同的途径影响肿瘤细胞的增殖，即便在同种肿瘤中，不同的研究也提示不同的实验结果，说明ERRγ在肿瘤细胞增殖中的具体调控机制及效应还有待进一步阐明。

3.3 ERRγ与肿瘤的侵袭、迁移及血管形成

ERRγ在肿瘤侵袭、迁移中的研究尚少，Tiraby等[16]研究发现在乳腺癌中，ERRγ可直接结合E-钙黏蛋白基因启动子并上调其表达，进而促进细胞间质-上皮转化(Mesenchymal-epithelial transition，MET)过程，抑制乳腺癌细胞的侵袭转移能力。而另一项研究则显示，在三阴性乳腺癌中，ERRγ可介导双酚A的促肿瘤侵袭迁移效应[21]。存在这两种相反结果的原因可能是乳腺癌细胞表面受体的不同。在子宫内膜癌中，ERRγ则是具有促肿瘤迁移、侵袭能力的miR-205的直接下游靶点，而miR-205可抑制ERR γ的表达，提示ERRγ可能具有抑制内膜癌细胞侵袭转移的能力。在前列腺癌中，低表达ERRγ的前列腺癌细胞其侵袭能力更强[4]。可见大部分肿瘤研究均提示ERRγ可抑制肿瘤细胞的侵袭迁移。ERRγ在血管生成中的作用已有多篇报道，在胎盘血管形成过程中，ERRγ缺陷的小鼠血管内皮生长因子A(VEGFA)及内皮素表达增多，血管生成增加，提示ERRγ可能具有抑制血管形成的作用[22]。而在缺氧环境中，ERRγ则可通过直接增加VEGFA的转录，促进视网膜部位的血管生成和血管重建[23]。可见，ERRγ对组织血管形成具有重要作用，而具体作用方式则根据组织类型的不同而有差异。目前尚无ERRγ在肿瘤血管生成中的研究报道，基于肿瘤环境中常出现的缺氧环境及ERRγ与缺氧诱导因子(HIF)、VEGFA等分子之间的相关性，有理由推测ERRγ可能通过影响血管生成影响肿瘤的发生发展。

4 小结与展望

ERRγ在多种肿瘤中差异表达并具有不同的临床预后价值，但大部分的研究仍显示ERRγ的高表达提示肿瘤预后良好，而ERR家族的另一个因子ERRα则与肿瘤的不良预后相关[11]。机制上，本文主要介绍了ERRγ调控肿瘤发生发展的下游机制。ERRγ掌控着肿瘤细胞内庞大的代谢基因网络，在响应各种环境应激状态下可作为能量代谢的关键调节剂。近年来，随着OHIP、高通量测序技术及生物信息学的发展，ERRγ在肿瘤细胞其它生物合成途径和生物过程中的作用也逐渐显露，如肿瘤细胞增殖、侵袭、迁移及血管生成等。而根据目前研究，调节ERRγ表达及转录活性的上游因子主要有一些miRNA[15，18](如miR-378，miR-205)及ERK，目前的很多研究表明ERK/MAPK通路的激活可促进ERR γ蛋白的表达及其转录活性[20，24-25]，进而在子宫内膜癌细胞中促进肿瘤细胞增殖，以及在ER+的乳腺癌中促进肿瘤细胞对他莫昔芬的耐药等。另一方面，由于ERRγ蛋白配体结合域具有较强的伸缩性，能适应性结合大小不同的分子，近年越来越多的受体活性调节剂被合成，如己烯雌酚、双酚A、4-羟基他莫昔芬、DY131、GSK5182等[26-27]，而使用这些小分子受体调节剂似乎在治疗乳腺癌、肝癌等肿瘤方面表现出抗肿瘤增殖活性[5，8]。研究表明ERRγ抑制剂GSK5182可降低未分化甲状腺癌细胞的内源性ERRγ蛋白水平，从而使细胞内钠碘同向转运体定位于胞膜上，最终增加癌细胞放射性碘的摄取，提高未分化甲状腺癌对放射治疗的敏感性，增强疗效[28]。因此，使用以ERRγ为靶点的药物有望成为有效的肿瘤靶向治疗手段。而当前证据均表明ERRγ的调控作用具有细胞和组织特异性，因此需要更深入的研究来明确ERRγ在肿瘤中的作用，从而评估其作为治疗靶点的真正潜能。

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