去势抵抗性前列腺癌形成机制的研究进展

冯小兰，黄喜健

(广西壮族自治区民族医院a.病理科,b.泌尿外科，南宁 530001)

前列腺癌是男性最常见的恶性实体肿瘤之一。多数患者诊断时已为中晚期。雄激素剥夺治疗(androgen deprivation therapy,ADT)是中晚期前列腺癌最主要的治疗方法，多数患者对ADT治疗初期有效，但经过18～36个月的治疗后，将逐渐发展为去势抵抗性前列腺癌(castration-resistant prostate cancer，CRPC)，“去势”指利用手术去势或药物去势方式将95%来源于下丘脑-垂体-性腺轴的雄激素去除；“去势抵抗”指手术去势或药物去势后，其他途径如雄激素合成增加、肿瘤雄激素受体(androgen receptor,AR)改变及非雄激素信号活化等诸多因素导致疾病进展[1]。CRPC发病机制至今不明，是当前研究的难点和热点。有学者在已有前列腺癌基础和临床研究的基础上，提出了CRPC的3种形成机制：①AR相关机制。AR信号通路的激活发挥重要作用。②干细胞形成机制。干细胞生长不依赖AR，能够在ADT治疗后向CRPC进展。③神经内分泌转化机制[2]。去势治疗可诱导前列腺癌细胞发生神经内分泌分化(neuroendocrine differentiation,NED),前列腺癌NED细胞不再依赖于AR信号通路而通过旁分泌和自分泌的作用促进前列腺癌细胞的生长。现对CRPC形成机制的研究进展进行综述。

1 AR相关机制

前列腺是性腺器官。雄激素可以调节前列腺细胞的生长，并通过与前列腺细胞内的AR结合介导多种生物学功能。CRPC的形成依赖于雄激素-AR信号通路。这条信号通路调控前列腺上皮细胞增殖与凋亡的平衡，影响细胞生长。导致前列腺癌组织中AR敏感性增高的机制是CRPC中的AR主要相关机制。机体通过多种途径再激活AR，以确保在持续低水平雄激素的环境下，AR仍能在前列腺癌进展为CRPC中发挥重要作用。

AR再激活的分子机制主要有：①AR基因扩增及过度表达。AR基因扩增在CRPC中很常见，但在治疗之前很少出现[3]，而有研究报道，在接受过ADT治疗的患者中大部分显示出AR扩增[4]。由于去势治疗后导致机体雄激素缺乏，激素的缺乏导致AR基因的转录压力持续增加，促使AR基因扩增，AR表达上调，引起AR对外界刺激的敏感性增强，使得AR在低水平雄激素情况下，尽可能增加与配体结合率，有利于肿瘤细胞的生长[5]。②AR的突变。与未经治疗的前列腺癌患者相比，经过系统性激素治疗后AR突变逐渐升高。研究表明，在AR中已有100多个点突变，AR基因的配体结合区是与前列腺癌相关点突变的主要发生区域[6]，而AR基因最常见的点突变是F876L。突变使得受体特异性降低，不仅使原本体内为AR拮抗剂转变成潜在的激动剂，而且使类固醇激素(如孕酮和雌激素等)原本几乎对前列腺癌细胞无刺激作用的物质激活AR转录[7]，从而促进肿瘤细胞的增殖，降低前列腺癌细胞对雄激素的依赖性[8]。另一方面，突变增强了AR的转录激活功能，使治疗后极低浓度雄激素环境下AR基因转录增加，前列腺癌细胞在系统性激素治疗后仍能够无限制生长[9]。③AR辅助调节因子表达异常。AR在共抑制因子的阻遏效应丧失及共激活因子的持续刺激下，间接增强AR的转录活性，使得在体内雄激素低浓度环境下，AR信号通路仍能激活，去势治疗后癌细胞仍快速增殖，如抑制因子Rb基因的失活及激活因子BAP18的扩增等。BAP18(分子量为18 000的BPTF相关蛋白)是2016年由Sun等[10]研究发现的一种AR的辅助激活因子，通过活化AR信号通路，调控前列腺癌细胞中AR诱导的反式激活，促进CRPC的生长和进展。此外，Fujimoto等[11]的研究表明，AR还可以从细胞质转移至细胞核中，并在辅助激活因子作用下激活，增加前列腺癌细胞对雄激素的敏感性。④生长因子与细胞因子的作用。在体内雄激素低浓度环境下，机体加强许多生长因子、细胞因子等介导的信号通路，使AR在CRPC中对残留的雄激素敏感性增加，从而形成去势抵抗。如白细胞介素-6在体外实验中，无雄激素的环境下，可以通过激活蛋白激酶A途径激活AR信号通路；表皮生长因子受体可以通过激活前列腺癌中的促分裂原活化的蛋白激酶信号通路，调节AR的功能。⑤AR剪接变异体处于持续激活状态可能是导致CRPC的重要机制。AR剪切变异体(AR splicevariants,AR-Vs)是截短了的AR亚型，在ARC端选择性剪切后配体结合区结构丢失，AR-Vs在N端具有N端结构域和DNA结合域，而C端缺少配体结合域，这种结构使AR-Vs无法与雄激素结合[12]。但在低雄激素水平的条件下，AR-Vs 可形成二聚体并激活AR信号通路，引起前列腺癌细胞的增殖，成为去势抵抗的潜在因素。ARV7是AR-Vs的研究热点,是具有临床意义的剪接变异体。AR-V7是前列腺癌组织中表达量最高的AR变异体，并且是唯一一种在临床样品中可重复鉴定的变体。有研究表明，与不表达AR-V7的患者相比，前列腺癌组织中表达AR-V7的患者进展至CRPC的时间显著缩短[13]。ARV7在无雄激素环境下仍能够激活AR信号通路，招募辅助因子完成下游基因的转录激活。而作为主要的下游基因表达产物前列腺特异性抗原的表达增强也促进了前列腺癌细胞的生长，为前列腺癌向难治性CRPC的发展提供了合理的解释[14]；ARV7可以调节肿瘤内分泌及肿瘤基因的表达，如转化生长因子2、上皮-间充质转化相关基因如钙黏素2等的表达，在促进前列腺癌转移中起作用；ARV7在正常前列腺组织中位于基底细胞及间质细胞内，而在CRPC阶段则主要表达于管腔上皮细胞核中[15]，说明其合成后直接进入细胞核，不在细胞质中停留，从而逃避了多烯紫杉醇类抗肿瘤药物阻断AR的核转运作用，产生抗药性[16]。可见，ARV7与CRPC密切相关和新型 AR靶点药物的治疗敏感性密切相关，可作为可靠的预后标志物。因而关注AR-Vs的表达，有助于今后制订更好的破坏AR-Vs表达信号的治疗策略，并研制出相关的靶向药物。

以上机制通常相互作用、相互配合，在共同作用下，雄激素-AR信号通路再次激活，最终形成CRPC。

2 干细胞形成机制

肿瘤干细胞不仅是肿瘤发生的主要原因，也是肿瘤耐药、转移及治疗后复发的潜在因素。前列腺由腺泡、导管上皮及间质组成，上皮包括分泌细胞、基底细胞、少量神经内分泌细胞及干细胞等。前列腺干细胞存在于前列腺基膜的微环境中，可以分化为腺泡及导管上皮。正常的前列腺干细胞数量非常少，仅占上皮细胞总量的0.1%～0.3%。前列腺肿瘤干细胞表达CD44，也可以表达CK5、CK14，但不表达前列腺上皮标志物，如AR、前列腺特异性抗原等[17]。

前列腺癌干细胞不表达AR，其生长不依赖于AR，ADT治疗可使激素依赖的肿瘤细胞凋亡，但不表达AR的前列腺干细胞仍能存活并向CRPC进展[18]。有研究表明，治疗后前列腺干细胞所占肿瘤细胞的比例较治疗前有所升高[19]。肿瘤干细胞虽然仅占肿瘤细胞总数的极小部分，但具有自我更新、多向分化和强大的形成肿瘤能力，导致前列腺癌复发，使机体在雄激素剥夺的情况下获得抵抗性。

前列腺癌中存在促进肿瘤形成，并促进肿瘤侵袭和转移的CD44+肿瘤干细胞，雄激素虽在前列腺癌肿瘤干细胞分化成熟过程中发挥重要作用，但对于前列腺癌肿瘤干细胞的生长并非必需。 Yes相关蛋白-转录增强因子2为维持干细胞特性的另一个标志物，Yes相关蛋白1在CRPC中被活化，说明前列腺肿瘤干细胞可能是导致ADT治疗失败的根本原因[20]。现研究的前列腺肿瘤干细胞经典相关信号通路包括Notch、Hedgehog、Wnt/β联蛋白、磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B等[21]。

OV6为上皮来源肿瘤干细胞的理想标志物，正常前列腺组织中，OV6主要表达于基底细胞，OV6阳性前列腺癌细胞具有干细胞特性，在多种上皮肿瘤中发挥药物抵抗和促进肿瘤进展作用。OV6阳性前列腺癌细胞可以通过招募单核细胞并诱导其分化为肿瘤相关巨噬细胞，从而重塑前列腺癌的微环境,促进肿瘤细胞生长、转移和化疗药耐药，进展为CRPC。

有学者认为，前列腺癌进展为CRPC后出现放射性耐受可能与前列腺癌干细胞相关[22]，其机制可能为对于处于静止状态、AR阴性的前列腺癌干细胞放疗不起作用[23]。目前对前列腺癌干细胞在CRPC中的特性及作用有待进一步研究。

3 NED机制

近年来，前列腺癌在去势治疗后癌细胞发生NED的现象受到关注，前列腺癌NED的细胞可以通过旁分泌和自分泌的作用促进前列腺癌细胞的生长，认为是CRPC形成的重要机制之一。对于NED的细胞起源目前有两种说法：①正常神经内分泌细胞均散在分布于前列腺上皮内，与NED的细胞共同起源于非肿瘤来源的多能干细胞[24]；②由于前列腺癌患者经过去势治疗等相关治疗手段后，癌细胞诱导分化发生NED，可能是肿瘤细胞对药物抵抗的一种自身反应。研究发现体外培养的雄激素依赖性前列腺癌细胞株(LNCaP)在无雄激素培养液(模拟ADT)的环境中NED指标升高,同时细胞形态接近于神经内分泌细胞，表现为更明显的胞质减少及树突显著[25]。因而目前多数支持第二种说法。

在雄激素缺乏环境诱导下，前列腺癌细胞转化为具有神经内分泌细胞样功能的肿瘤细胞，这些细胞具有上皮细胞特征，组织形态学主要表现为单个散在或小巢样，与癌细胞共同构成腺腔样结构，免疫组织化学表现出NSE特征，如CgA、Syn或CD56阳性，但缺乏典型的神经内分泌肿瘤形态学特征。这些细胞不表达AR和前列腺特异性抗原，不依赖于AR信号通路，也不受雄激素调节，具有刺激周围肿瘤细胞发生激素抵抗的增殖作用，能影响肿瘤的抗凋亡功能[2]。前列腺癌经ADT治疗后细胞发生NED率显著升高，且与治疗时间呈正相关，具有更强的侵袭性和转移性。NED与临床不良预后有很大相关性。

研究表明，一些细胞因子在前列腺癌NED过程中发挥重要作用。如白细胞介素-6在LNCaP中，通过激活多种信号通路激活NED[26]；白细胞介素-8不仅能促进前列腺癌转移和新生血管生长，而且在雄激素缺乏时能诱导LNCaP细胞增殖，通过Src激酶-焦点黏链激酶通路促进前列腺癌细胞的激素非依赖性的生长和前列腺癌的NED[27]；白细胞介素-1能够促进前列腺癌骨转移并使癌细胞获得神经内分泌表型[28]。

一些炎症免疫细胞也在前列腺癌NED过程中发挥重要作用，如肥大细胞广泛分布于皮肤及内脏黏膜下的微血管周围，可以通过分泌多种细胞因子促进血管生成及组织重塑，并在肿瘤的进展中发挥重要作用。欧艺虹等[29]研究认为，ADT导致的肥大细胞浸润可以通过抑制AR信号通路并上调miR-32表达来促进前列腺癌NED。而后将人前列腺癌细胞系(LNCaP和CA-2)与人肥大细胞系(HMC-1)进行共培养发现，HMC-1可以增加LNCaP和C4-2细胞的神经内分泌表型表达，并上调p21的表达,p21通过不依赖AR的信号通路正向调控前列腺癌细胞NED。他们提出了在不依赖AR的信号通路情况下，肥大细胞通过p21促进前列腺癌的神经内分泌表型，并观察到共培养中被肥大细胞诱导出的前列腺癌NED细胞表现出对包括多西他赛在内的细胞毒性化疗药物有较强的抵抗性，原因是这些药物主要杀伤周期进程中的细胞，而NED细胞为低增殖活性并有较强的抗凋亡能力。这也为前列腺癌的治疗抵抗性提供了新的思路，为NED的发生机制做出了进一步的阐释。

肿瘤抑制基因RB1和TP53基因失活会导致前列腺上皮内瘤变，基因同时失活使瘤变加速，并促进前列腺癌NED，使其具有更高的转移性以及在早期阶段对雄激素耐药性[30]。同时有研究发现激素治疗形成的微环境压力使p53突变，信号通路失活，引起前列腺神经内分泌细胞的过度增殖和侵袭性行为，发展为神经内分泌前列腺癌(neuroendocrine prostate cancer，NEPC)[31]。

NEPC是一类高度恶性前列腺癌，临床上多由ADT后发生抵抗引起，多数患者疾病进展速度远快于单纯CRPC，较易出现实质性脏器转移，在诊断后1～2年内即死亡，约占因CRPC患者死亡的25%。Akamatsu等[32]成功建立的前列腺癌小鼠模型验证了ADT诱导前列腺腺癌向另一类高度恶性亚型NEPC转化。另有研究表明,小鼠雄激素依赖性前列腺癌模型(LNCaP、PC-295、PC-310)经过ADT后可诱导发生NED，而NED细胞的过度增殖导致NEPC[33]。有研究发现,超过半数的NEPC和前列腺腺癌可检测到TM PRSS2-ERG基因重排,而身体其他部位的小细胞癌并未发现,也说明NED可能来源于前列腺癌[34]。

樊连城等[35]研究发现，NED标志物水平开高及经过阿比特龙治疗6个月后NED标志物水平升高提示患者预后较差，说明前列腺癌NED与预后不良有关，CRPC的NED状态可以通过检测血清中NED标志物水平得以实现。

目前多认为前列腺癌NED的分子机制与一些细胞因子功能及肿瘤基因的改变有关，但相关研究仍比较有限，确切的发病机制有待进一步研究。

4 小 结

早期的雄激素依赖型前列腺癌转化为CRPC的发生率呈上升趋势，其机制涉及多个基因、多种信号分子通路的改变及之间相互作用的结果，但确切机制尚未完全清楚。随着对驱动前列腺癌在低睾酮条件下生长及抵抗凋亡的能力的生物学机制了解的深入，未来还应探索可以预防或逆转去势抵抗的信号通路，开辟前列腺癌药物治疗新途径，以寻找潜在的药物靶点，为精准治疗提供理论基础。AR-V7变异体有望作为新的生物学标志物用于指导CRPC的治疗。相信随着CRPC的机制研究领域的深入，将研制出更多的特效药物。