雌激素/雌激素受体在结直肠癌发生发展中的研究进展①

钱颖超，曾思恩

(桂林医学院，广西 桂林 541199)

结直肠癌(colorectal cancer，CRC)是一类常见的消化道恶性肿瘤。全球范围内，CRC占男性肿瘤的第3位，女性肿瘤的第2位；CRC的死亡病例数占所有癌症的9.2%，也是全球癌症相关死亡的第2大疾病。近年来，随着生活环境、生活方式和饮食结构、习惯等改变，我国结直肠癌的发病率及病死率不断增加。文献报道，局限性癌症患者(I期)的5年生存率约为95%，而发生远处转移的癌症患者(IV期)生存率仅为13%[1]。因此，CRC的早期发现具有重要意义。

1969年，Fraumeni注意到修女患乳腺癌和结肠癌的风险增加，将之归咎于长时间且不间断的雌激素暴露，这是首次阐述雌激素与癌之间的联系[2]。而矛盾的是，绝经前女性的CRC发病率比相应年龄段的男性低40%～50%[3]，使用口服避孕药时，CRC发生率明显下降，提示体内相对高水平的雌激素对CRC的发生有抵抗作用。截至目前，雌激素在CRC中的作用仍然存在争议。本文就雌激素、雌激素受体及其与结直肠癌的发生、发展进行综述。

1 雌激素与雌激素受体

1.1 雌激素

雌激素是一种类固醇类性激素，主要促进女性第二性征发育和性器官成熟。天然雌激素包含：雌酮(E1)、雌二醇(E2)、雌三醇(E3)和雌甾醇(E4)。其中，E1是绝经后主要的循环雌激素，E2是绝经前生物学活性最强、含量最丰富的内源性雌激素，E3和E4只在怀孕期间显示高水平[4]。雌激素通过与相应的雌激素受体(estrogen receptor，ER)结合，调节一系列下游基因的表达而发挥多种生物学效应，这是经典的雌激素信号通路。

1.2 雌激素受体

雌激素受体包括ER-α、ER-β和G蛋白偶联雌激素受体1(GPR30)3种同源异构体。其中，ER-α和ER-β是核受体超家族的成员，有一个共同的组成结构：含有非配体依赖转录激活区(AF-1)的A/B区，构成N末端；参与受体二聚化的DNA结合结构域(DNA-binding domain，DBD)，为C区；含有配体依赖的转录激活区(AF-2)的D/E/F区，构成C末端；这是3个独立而相互作用的功能域。

野生型ER-α早在1962年已被发现，其编码基因ESR1位于人类染色体6q25，其mRNA编码595个氨基酸。1996年发现ER-β，其编码基因ESR2位于染色体14q23-24，其mRNA编码530个氨基酸。这是2个最为熟知的同源受体，被称为配体激活的核转录因子，主要定位于细胞核，在细胞膜上的比例不足2%。他们在DBD中有95%的同源性，但在配体结合结构域(ligand-binding domain，LBD)中的同源性仅为59%，因而对不同配体的亲和力及生理功能存在差异[5]。活化的ER-α或ER-β作为转录因子，通过靶基因启动子中的特定序列调节基因表达，该信号传导方式被称为基因组途径(genomic pathway)、经典途径或核途径，通常需要数小时至数天的时间。

目前有研究认为，ER-α主要有3个亚型：ER-α66、ER-α46和ER-α36。 ER-α66，即野生型ER-α，具有AF-1和AF-2两个激活位点，能在有效形式和无效形式之间切换。前者以配体非依赖性方式激活ER，后者以配体依赖的方式激活[6]。ER-α46蛋白分子46 kDa，为与最初鉴定的ER-α66区别，故命名ER-α46。ER-α46由缺乏第一个编码外显子的ESR1新转录本编码，比全长ER-α缺少N-末端的173个氨基酸(即A/B区)，从而缺失了AF-1[7]。体外电泳迁移率变动分析法测试ER-α亚型与雌激素反应元件(estrogen response element，ERE)的结合能力，发现ER-α46可形成同源二聚体，也可优先与ER-α66结合，而与之形成ER-α46/66异源二聚体。二聚体与基因启动区的EREs结合，转运至核内。由于ER-α46不含A/B区，因此，在对AF-2敏感的细胞环境中，ER-α46的反式激活有效，而在主要通过AF-1激活的细胞环境中，效率低下。研究表明，ER-α46对ERE亲和力强，可竞争性抑制ER-α66通过AF-1介导的激活效应[7]。ER-α36，预测分子大小为35.7 kDa，Wang等[8]鉴定并命名为ER-α36。其转录开始于ESR1第1个内含子中的1个先前未知的启动子。与ER-α66比较，缺少AF-1和AF-2，但保留DNA结合域、部分二聚化和配体结合域，有1个额外的27-氨基酸结构域，替换ER-α66 C-末端的138个氨基酸，因此，更接近N末端的3个潜在的肉豆蔻酰化位点。ER-α36蛋白主要定位于细胞膜和细胞质，在乳腺癌、结直肠癌、甲状腺乳头状癌和胶质母细胞瘤等肿瘤中，均有表达[9-10]。研究认为，ER-α36主要介导细胞膜上引发的快速雌激素信号通路，如MAPK/ERK和PI3K/AKT信号传导途径，被称为非基因组途径、非经典途径或膜途径，通常只需数秒至数分钟[11-12]。

ER-β由ESR2基因编码，由于最后1个外显子的选择性剪接而存在5个剪接变体。ER-α和ER-β通过形成影响受体-DNA结合的异二聚体或通过改变受体的量来调节彼此的活性。ER-β通过调节作用于同一细胞周期的检查点，如Cyclin D1、CDC25A、p21、p53、MYC等表达，可抑制多种癌细胞的生长并诱导G1期停滞[13]。

GPR30，因与G蛋白偶联受体超家族具有显著同源性而命名。其基因定位于7p22.3，有4个交替的转录剪接变体，编码蛋白包含7个跨膜区段。前期研究认为GPR30是一种新型的核外ER，通过表皮生长因子(EGF)受体途径的反式激活介导非基因组雌激素信号转导[14]。随后的研究则表明，GPR30可能通过Src/MEK1/2/AP-1途径激活ER-α36启动子活性从而诱导其表达，ER-α36是真正介导非基因组雌激素信号的核外ER。

2 雌激素与结直肠癌

无论年龄、种族和地域，女性的结直肠息肉与肿瘤发生率都较低。就CRC患者总体生存预后而言，绝经期女性比年轻女性或同龄男性都差，这可能是绝经引起的雌激素流失所致[15]。对炎症性肠病患者进行10年以上的随访调查，显示男性患CRC的总体风险比女性高60%[16]。

流行病学数据显示，口服避孕药，CRC发生率明显下降，激素替代疗法可使结肠癌风险下降约34%[3]。临床试验发现，联合雌、孕激素可使CRC发生率减少45%，而只有雌激素没有表现出CRC风险[17-18]。上述结果提示，体内相对高水平的雌激素可能在一定程度上降低结直肠癌的发病风险。

Song等[19]以卵巢切除的方式消除内源性雌激素，模拟更年期动物模型，发现卵巢切除增加CRC风险，尤其是近端结肠癌的发生、发展。而外源性E2则可明显抑制肿瘤。这一结果与较高的E2生理水平或激素替代治疗可降低绝经后妇女的CRC风险一致[20-21]。

3 雌激素受体与结直肠癌

3.1 ER-β与结直肠癌

在组织学完整的结肠中，ER-β是占主导地位的雌激素受体。Stevanato等[22]观察到，与Ⅰ、Ⅱ期疾病患者相比，临床Ⅲ、Ⅳ期CRC患者的ER-β水平显著降低。肿瘤恶性程度越高，分化程度越低，ER-β的表达越低。通过遗传敲低或启动子甲基化的方式沉默ER-β可诱导异常细胞增殖；而上调ER-β则显示促进凋亡的信号传导，如p38 / MAPK(促分裂原活化蛋白激酶)途径、抗凋亡蛋白bcl-2和bcl-xl表达增加等。雌激素与ER-β结合会抑制细胞增殖，并刺激分化和凋亡，而沉默ER-β可诱导异常细胞增殖。提示雌激素可能通过ER-β对CRC的发生起保护作用[23-24]。然而，动物实验则提示，单独ER-β的丧失不足以促进癌的发生[25]。由于缺乏经过验证的抗体，ER-β的表达与CRC的相关性及作用机制有待进一步研究。

3.2 ER-α66与结直肠癌

肿瘤中ER-α的表达与5年总体生存率呈显著相关性，但与无远处转移生存率及局部无复发生存率无显著相关性[26]。ER-α66的表达量在正常和癌性结肠细胞中保持低水平和稳定，故在CRC的发生、发展中是否起作用仍有待研究。

3.3 ER-α46与结直肠癌

ER-α46可结合ER-α的共激活或共抑制因子，竞争性抑制ER-α66，从而调节其功能。qRT-PCR结果表明，ER-α46在大肠癌组织的表达水平显著低于相应的癌旁组织；在雌激素的作用下，ER-α46可影响结直肠癌HT-29细胞的生长及诱导凋亡[27]。关于ER-α46的表达对结直肠癌的作用，有待扩大样本量和建立更多的体内外模型进行阐明。

3.4 ER-α36与结直肠癌

有研究指出，在mRNA水平上，CRC组织中ER-α36的表达低于癌旁组织，且这种减少与肿瘤的Dukes分期和淋巴结转移相关[28]。提示ER-α36可能参与结直肠癌的发展，并且肿瘤的转移可能部分是由ER-α36的表达降低所致。

目前，临床数据和实验室研究表明，雌激素及雌激素受体不仅发挥调控机体生长和发育的正常生理功能，还在非雌激素依赖性肿瘤如结直肠癌的增殖和转移等方面发挥重要作用。雌激素受体的组成、结构或表达的相对变化都会影响结直肠癌的生物学特性，并影响其对雌激素的反应能力。ER-α66在结肠细胞中低表达，故雌激素对CRC影响的关注集中在ER-β，而随着ER-α新的剪接变体的发现及鉴定，其机制的探究有待深入。因此，对雌激素受体及其选择性剪接变体的研究将有助于更好地了解雌激素受体在CRC发生、发展中的作用。