小窝相关蛋白在乳腺癌中作用的研究进展

汪百川，余岳，李颖曦，葛洁，田垚

乳腺癌是全球女性常见的恶性肿瘤之一，具有发病率高、复发率高、死亡率高以及预后差等特点。目前关于乳腺癌的靶向治疗、激素治疗、外科手术、化疗及放疗均取得了显著进展，然而其仍是女性癌症死亡的主要原因［1-2］。乳腺癌的发生发展是一个多步骤的过程，小窝相关蛋白的表达与乳腺癌细胞增殖、凋亡、迁移、侵袭、转移以及耐药性密切相关，在其中发挥着抑癌及促癌的双重调控作用。本文就小窝相关蛋白在乳腺癌中的作用综述如下。

1 小窝及其相关蛋白

小窝是一种富含胆固醇的特化囊状结构，在细胞膜上形成直径为60~80 nm的“烧瓶状”结构，也称为细胞膜穴样内陷，其主要功能为调控某些信号分子，作为信号转导枢纽参与跨膜物质转运并参与多种细胞间相互作用［3］。小窝的完整性与肿瘤细胞功能密切相关［4-5］。小窝相关蛋白包括外壳蛋白（Caveolins）及接头蛋白（Cavins），作为小窝的主要组成成分，在细胞内吞作用、维持脂质稳态、信号转导以及肿瘤的发生发展等多种生理及病理过程中发挥重要作用［6］。哺乳动物Caveolins包括：Caveolin（Cav）-1、Cav-2及Cav-3。Cavins包括Cavin-1（聚合酶1转录释放因子，PTRF）、Cavin-2（血清剥夺反应因子，SDPR）、Cavin-3（c激酶结合SDR相关基因产物，SRBC）及Cavin-4（肌肉限制性卷曲蛋白，MURC）［7］。

2 Caveolins与乳腺癌的关系

2.1 Cav-1与乳腺癌的关系 Cav-1编码基因定位于人7号染色体q31.1-q31.2区域D7S522位点，其在乳腺癌、肺癌、卵巢癌及骨肉瘤等肿瘤中表达缺失并可能与其启动子甲基化异常有关。在乳腺癌中，Cav-1可通过诱导细胞膜表面离子通道及受体活性变化、调控细胞周期以及调节肿瘤微环境（TME）与细胞间作用影响细胞增殖，还能通过调节内源性和外源性凋亡途径蛋白及诱导细胞自噬影响细胞凋亡。研究表明，在乳腺癌MCF-7细胞中下调Cav-1可增加大电导Ca2+激活钾通道（BKCa）在细胞膜表达，促进细胞增殖［8］。Cav-1可促进表皮生长因子受体（EGFR）与Caveolin结合基序的激酶结构域结合，作为促癌因子激活EGFR介导的有丝分裂起始作用［9］。过表达Cav-1可诱导细胞周期因子p21、p27及cyclin B1表达上调，cyclin D2表达下调，促使细胞发生G2/M期阻滞，抑制乳腺癌MDA-MB-231及MCF-7细胞增殖，同时影响凋亡相关蛋白Bcl-2、Bax及P53的表达，促使乳腺癌细胞凋亡。然而，Wang等［10］发现在乳腺导管癌细胞（BT474）中，Cav-1可激活细胞外信号调节激酶（ERK）1/2信号通路，上调细胞周期相关因子cyclin D1及β-catenin表达，减少G0/G1期阻滞并增加S期细胞比例，同时增强自噬相关蛋白Beclin-1、light chain 3-Ⅱ及Atg12/5表达，促进自噬体形成并抑制细胞凋亡，而敲除Cav-1可抑制细胞迁移及侵袭能力。Badana等［11］也提出，脂质中甲基-β-环糊精（MβCD）可下调Cav-1及Wnt受体LRP6的表达水平，协同影响survivin、Bcl-2及Bax表达，诱导脂质筏破裂，介导细胞凋亡。相反，Shi等［12］发现Cav-1缺失及脂质筏破裂可提高V-ATP酶（V-ATPase）活性，激活自噬-溶酶体融合，提高细胞自噬水平并抑制凋亡。研究表明，乳腺癌细胞间质通常处于高氧微环境，Cav-1间质向细胞转运效率较低［13］。在缺氧的TME中，细胞中双酚A（BPA）可诱导G蛋白雌激素受体（GPER）与Cav-1竞争性结合，导致热休克蛋白90（HSP90）释放，激活缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）、血管内皮生长因子（VEGF）表达上调，促进细胞增殖［14］。肿瘤相关成纤维细胞（CAFs）作为TME主要成分之一在乳腺癌发生发展过程中十分重要。Shi等［15］发现，在CAFs中下调Cav-1可诱导基质细胞衍生因子-1（SDF-1）、表皮生长因子（EGF）及成纤维细胞特异性蛋白-1（FSP-1）表达，促进细胞增殖，同时在BT474细胞中P53及凋亡调节因子（TIGAR）表达上调，细胞凋亡被抑制。

Cav-1可与化疗药物相互作用影响乳腺癌进展。Salis等［16］提 出，在MCF-7中 氟 伐 他 汀（fluvastatin）可通过下调Cav-1及血清糖皮质激素调节激酶1（SGK1）表达，增强细胞毒性作用；而二甲双胍则通过上调Cav-1，下调SGK1，增强细胞毒性作用［17］。过表达Cav-1可提高乳腺癌耐药蛋白（BCRP）表达。下调Cav-1可降低BCRP中ATP结合盒家族G蛋白亚家族2（ABCG2）活性，提高耐药性乳腺癌细胞化疗敏感性。Cav-1可通过介导细胞内吞作用，参与曲妥珠单抗-美坦新偶联物（T-DM1）抗性调节［18］，促使T-DM1内化至细胞，增强其药物毒性及敏感性［19］。Zheng等［20］提出，在MCF-7及MDA-MB-231细胞中，过表达Cav-1可通过抑制eNOS/NO/ONOO-通路活性及氧化性损伤，影响化学增敏作用。此外，乳腺癌中过表达Cav-1可促进EGFR核易位，激活DNA依赖性蛋白激酶（DNAPK），诱导DNA修复并增强辐射抗性，提示Cav-1与乳腺癌放疗相关［21］。

Cav-1可通过调节上皮间充质转化（EMT）相关标志物、基质金属蛋白酶（MMPs）及Rho-GTPases表达影响乳腺癌细胞迁移和侵袭；通过调节转移相关蛋白表达及细胞失巢凋亡，影响乳腺癌转移。Zielinska等［22］发现，在MCF-7及T47D细胞发生EMT过程中，脂肪酸合成酶（FAS）/雌激素受体α（ERα）显著受到抑制，Cav-1上调，从而上调锌指转录因子（Slug）表达，细胞侵袭能力增强。研究表明，南极磷虾二十二碳六烯酸（DHA）可增强MCF-7细胞中CD95（Fas/APO-1）与Cav-1间相互作用，抑制FAK/SRC/PI3K/AKT信号通路，下调MMP-2表达［23］。在BT474细胞中下调Cav-1也可使MMP-2、MMP-9及MMP-1表达下调，抑制细胞迁移及侵袭能力。此外，有研究报道在炎性乳腺癌（IBC）细胞中活化的Cav-1可通过Akt1途径促使RhoC-GTPase磷酸化，增强细胞侵袭能力［24］。乳腺癌转移涉及细胞黏附、运动、局部侵袭及迁移等多步骤，循环肿瘤细胞（CTC）须具备抗程序性凋亡（失巢）能力，转移性乳腺癌患者往往预后较差。研究表明，在MDA-MB-231细胞脱离细胞外基质（ECM）进入血流动力学环境后，流体低切应力可诱导Cav-1表达上调，促使蛋白酶caspase-8失活而增强细胞抗失巢能力［25］。Wang等［26］发现，在MDA-MB-231细胞中，过表达Cav-1可激活PI3K/AKT/MEK/ERK及ITGB1-FAK信号通路，提高细胞对失巢作用的抗性。在转移相关巨噬细胞中，Cav-1缺失可导致VEGF-A/VEGFR1活性增强，诱导MMP-9及集落刺激因子-1（CSF-1）下游表达，共同促进血管生成及肿瘤转移性生长。然而，Lv等［27］发现，巨噬细胞移动抑制因子（MIF）可诱导Cav-1磷酸化，促使高迁移率族蛋白B1（HMGB1）从细胞质转移至ECM，进而激活TLR4信号，促进乳腺癌转移。基因表达谱分析显示Cav-1在骨髓转移性乳腺癌细胞中表达水平显著高于其在CTC中表达水平［28］。因此，Cav-1在乳腺癌中可作为抑癌和促癌因子发挥双重作用，并可能与乳腺癌的分型及分期有关。

2.2 Cav-2及Cav-3与乳腺癌的关系 Cav-2与Cav-1共定位，两者紧密共表达且具有38%同源序列。Cav-2具有调节多种信号通路的功能，既能够与Cav-1直接结合形成异源寡聚复合物共同发挥作用，也可独立于Cav-1发挥作用。有研究发现在MCF-7细胞中Cav-2表达上调［29］，而Shatseva等［30］报道，miR-199a-3p可通过抑制Cav-2表达促进细胞增殖，提示Cav-2发挥抑癌作用。然而，Huang等［31］发现在乳腺癌细胞接受达沙替尼（Dasatinib）作用后Cav-2表达下调。Savage等［32］也提出，Cav-2高表达乳腺癌患者预后较差，Cav-2与ER表达呈负相关。Cav-2表达缺失可抑制17β雌二醇（E2）诱导的ERα磷酸化作用，抑制ERα转录活性及其相关信号通路活化，进而抑制细胞增殖。一项关于IBC细胞的研究表明，由于启动子甲基化程度降低，Cav-2及Cav-1在IBC中呈高表达并与RhoC-GTP密切相关［33］。此外，已有文献报道Cav-2与Her-2表达及三阴性乳腺癌（TNBCs）有相关性［34］。Cav-3编码基因定位于人3号染色体p25，其在分布上较Cav-1及Cav-2受限，主要表达于血管平滑肌、心肌和骨骼肌，以及乳腺内肌上皮细胞及胶质细胞中。Cav-3编码区P140L发生突变可减弱p38、AKT及内质网应激信号，目前有关Cav-3在乳腺癌中作用的研究报道仍然较少。有研究表明，随着乳腺癌的进展，上皮组织中Cav-3阳性率降低，间质组织中Cav-2阳性率增高［35］。此外，Cav-3表达缺失可形成抗肿瘤乳腺微环境。在体内实验中，当Cav-3表达缺失时，小鼠抗乳腺肿瘤形成能力显著增强，同时可抑制乳腺肿瘤生长并显著减少肺转移［36］。因此，Cav-2及Cav-3与Cav-1同样可作为乳腺癌进展的相关调节因子，发挥抑癌和促癌双重作用。

3 Cavins与乳腺癌的关系

3.1 Cavin-1与乳腺癌的关系 Cavin-1编码基因定位于人17号染色体q21.2，在维持小窝结构及功能方面发挥重要作用，其可被Cav-1及Cav-3吸引至细胞膜，与磷脂酰丝氨酸、胆固醇及寡聚化Caveolins结合，并参与细胞膜曲率调节［37］。Cavin-1在乳腺癌细胞系及乳腺癌组织中的表达显著下调且与其启动子甲基化密切相关。Verma等［38］发现，Cavin-1与Cav-1有相关性，在乳腺癌SK-BR-3细胞中，过表达Cavin-1可抑制Cav-1诱导的细胞膜小管形成。此外，Cavin-1及Cav-1可与胰岛素样生长因子-Ⅰ受体（IGF-ⅠR）结合并调节其内化作用，乳腺癌细胞中含有大量IGF-ⅠR，然而目前对于Cavin-1及Cav-1调控IGF-ⅠR在乳腺癌中发挥的具体作用仍存争议，有待于进一步研究。

3.2 Cavin-2与乳腺癌的关系 Cavin-2编码基因定位于人2号染色体q32.3，作为蛋白激酶C（protein kinase C-PKC）磷酸化的底物影响细胞定位及底物特异性，其可编码纯化血小板磷脂结合蛋白（PSP68），同时在血清饥饿细胞中表达增强，因此被称为血清剥夺反应因子［39］。研究表明，Cavin-2在乳腺、前列腺及肾脏等肿瘤中表达存在缺失［40］。Cavin-2与乳腺癌患者无病生存率（DFS）及无远处转移率（DMFS）呈显著正相关，其表达缺失可能与其启动子甲基化相关，而过表达Cavin-2可抑制细胞迁移能力并降低NOD/SCID小鼠肺转移瘤成瘤率，同时抑制抗凋亡蛋白Bcl-xL表达，促使细胞凋亡，提示Cavin-2可作为肿瘤转移抑制因子［41］。Tian等［42］发现，过表达Cavin-2抑制MDA-MB-231细胞增殖及侵袭能力，其表达缺失可激活转化生长因子（TGF）-β信号通路，诱导细胞EMT样表型，提示Cavin-2可通过阻断TGF-β信号通路抑制乳腺癌进展。此外，四个半LIM结构域蛋白1（Fhl1）在Src蛋白激酶转化细胞中可诱导Cavin-2表达，且不依赖丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）的活性，而在乳腺癌中Fhl1及Cavin-2表达显著下调，提示Cavin-2在乳腺癌中发挥抑癌作用［43］。

3.3 Cavin-3及Cavin-4与乳腺癌的关系 Cavin-3最初被定义为磷脂酰丝氨酸结合蛋白，与Cavin-2相似，也作为PKC的底物并在血清剥夺反应中被诱导，其编码基因定位于人11号染色体p15.5-p15.4区域并靠近D11S1323位点，在散发性乳腺癌及其他类型肿瘤中常观察到该区域杂合性缺失（LOH）。Cavin-3在正常乳腺及肺上皮细胞中呈高表达，而在乳腺癌、肺癌及胃癌中表达存在缺失，并可能与其启动子甲基化相关，提示Cavin-3在乳腺癌中可能发挥抑癌作用。此外，Cavin-3可作为乳腺癌易感基因1（BRCA1）的相互作用蛋白，其表达缺失可影响BRCA1介导的肿瘤抑制功能［44］。尽管有研究表明Cavin-3在乳腺癌中发挥抑癌作用，然而具体分子机制尚不完全清楚。

Cavin-4作为Cavins复合物中一种与肌膜小窝复合物相关的进化保守的肌肉特定组分，编码基因定位于人9号染色体q31.1位置，其在胚胎成纤维细胞等其他类型细胞中也存在低水平表达，并能与Cavin-2及Cav-3直接进行相互作用。研究表明，在骨骼肌中过表达Cavin-4可促进肌生成，导致传导障碍，在心肌中过表达Cavin-4则可诱发心脏功能障碍，提示Cavin-4可作为肌组织相关小窝病变的新的潜在候选基因［45］，然而其与乳腺癌间关系尚不明确。

小窝在多种生理及病理过程中发挥重要作用，小窝的形成和功能依赖于小窝相关蛋白Caveolins及Cavins的表达及相互作用，而其在乳腺癌发生发展中的作用仍存争议。根据乳腺癌的分子分型以及分期，Cav-1及Cav-2在其中可作为抑癌或促癌因子发挥双重作用，Cav-3在肌组织中表达，其在乳腺癌中的作用仍有待进一步探究。Cavin-1、Cavin-2及Cavin-3在乳腺癌细胞及组织中表达缺失，而其在乳腺癌中发挥的具体作用机制尚不十分明确，Cavin-4与乳腺癌间关系研究较少，有待于今后探究。