华北煤炭医学院学报2010年月第12卷第5期J North China Coal Medical University 2010 Sept,12(5) 雄激素受体及相关通道在激素非依赖性前列腺癌中的研究进展 徐威业 曹凤宏 景中民 荆 文 李晓强 (华北煤炭医学院附属医院泌尿外科河北唐山063000) [关键词]前列腺癌雄激素受体通道 [中图分类号]R 737.25[文献标识码]A [文章编号]1008—6633(2010)05-635—03 前列腺癌(PCA)是男性泌尿生殖系统的常见肿瘤,其发病 率不但在欧美国家高居首位,而且在中国的发病率也呈显著上 升趋势。早期,激素依赖性前列腺癌(HDPC)可以通过内分泌 治疗达到缩小瘤体、降低血前列腺特异性抗原(PSA)的目的,但 在治疗l2—18个月后,80%前列腺癌患者逐渐演化为激素非依 赖性前列腺癌(AIPC),导致患者最终死于激素不敏感细胞的广 泛转移。雄激素受体(AR)是雄激素代谢和发挥作用过程中的 中心环节之一,现就目前国内外对非雄激素依赖型前列腺癌雄 激素受体及其相关通道在前列腺癌诊治中的研究进展做一综 述。 1雄激素受体的途径 AR在AIPC发展过程中的作用由Mohler首先提出。研究 表明AR对难治性前列腺癌细胞增殖及分化是必不可少的,即 使是在雄激素缺乏的情况下。最近的一系列研究显示在AIPC 的发展中,机制尚不十分清楚,但雄激素受体起了十分重要的作 用 ]。雄激素受体的途径具体分为以下4种方式。 1.1雄激素受体基因的扩增前列腺癌在低雄激素的环境下 仍可增殖发展,其原因之一与AR基因的扩增有关。约30%的 前列腺癌患者去势治疗前的标本检测AR基因无扩增,但去势 后前列腺癌中即发现有AR基因扩增。认为该类患者去势治疗 后前列腺癌细胞可能进行克隆性选择,AR基因扩增的细胞增殖 形成病灶。最近的研究表明AR在第650位丝氨酸处发生磷酸 化,而这些磷酸化恰恰发生在AR进入细胞核并且和DNA结合 之后,导致了AR转录的增加 。AR表达及转录水平的升高, 使AR对低水平的雄激素的敏感性增强,PCA细胞失去对正常 生长的调控,极低浓度雄激素环境下仍能无限制的增殖,这可能 是AIPC产生的重要机制之一_3 J。雄激素非依赖型前列腺癌 中,AR基因启动子区域异常高甲基化在AR表达中起关键作 用,而AR表达丧失可导致激素非依赖型前列腺癌的发生 。 最近一项国内研究表明大多数国人AIPC均高表达AR,AR的异 常表达可能在前列腺癌的进展中发挥重要的作用。越来越多的 研究表明,AIPC的AR表达是增强的,表明AR可能在A1PC细 胞的增殖中扮演重要的角色。以上均说明雄激素受体蛋白的表 达在AIPC细胞的增殖分化过程中发挥重要作用,这也为临床激 素非依赖性前列腺癌二线内分泌治疗提供了理论依据。 1.2 AR基因的点突变雄激素受体的结构主要由3部分构 成,即DNA的结合(DNAbinding domain,DBD)、C端的配体结合 区(1igand binding domain,LBD)和N端的调节区。正常情况下, 雄激素受体只特异性地与睾酮或双氢睾酮结合发挥作用(双氢 【作者简介】徐威业(1982一),男,硕士研究生。主要研究方向:前列腺 癌诊断及治疗。 审校者。 睾酮与AR的亲和力比睾酮大5倍),但一旦发生AR基因编码 受体一配体结合区的突变,其特异性降低,能与一些类固醇激素 结合而起作用。关于前列腺癌AR基因点突变的发生率,各家 报道的不一。最近的研究显示,在转移性前列腺癌灶中AR基 因的点突变率高,去势治疗后的肿瘤AR基因的突变率增高,并 且点突变的AR基因仍有功能。突变后的AR可与孕激素、雌 激素、抗雄激素药物及雄激素代谢产物等相结合而产生激活作 用 J,这种AR基因的突变解释了临床上“撤药综合征”现象。 武国军等的研究表明雄激素受体突变体(T877A)在转染后明显 促进了前列腺癌细胞株LNCAP及PC一3细胞的增殖。并且表 明了雄激素受体突变体(T877A)可能为前列腺癌病程的进展提 供了选择性的细胞生长的效应 。最近临床研究发现接受长期 氟他胺治疗的患者AR有较高的突变率,进而发展为AIPC。 1.3雄激素受体与配体结合时的共同调节因子AR共调节因 子是与AR转录激活功能相关的蛋白质因子,对AR介导的转录 发挥辅助激活、辅助抑制或双重作用。根据其对AR转录效应 的不同影响和作用,可分为共激活因子、共抑制因子和双重作用 因子等3类。共调节因子本身不与DNA直接结合,不直接提高 AR表达或增加AR进入细胞核的数量,而是通过其C端功能区 与AR发生蛋白一蛋白间相互作用,改变AR在转录激活中对配 体浓度的最低需求,使AR介导的转录活性大幅度改变。其中, 当AR与共激活因子作用时,可导致AR的异常活化,AR转录活 性大幅度上升,从而改变AR转录激活的能力,是AR达到最大 转录效应必不可少的条件。当AR与共抑制因子结合时,则起 相反作用,导致AR转录活性的下降。研究证明过度表达AR共 激活因子,可导致前列腺癌细胞发生雄激素非依赖性生长 。 1.4直接激活雄激素受体 J AIPC的发生与AR的过度表达 有关已得到证明,而AR的过度表达与不同的生长因子及细胞 因子激发有关已在AIPC细胞中得到证明,这些因子包括表皮生 长因子(EGF)、胰岛素样生长因子一1(IGF一1)、角质细胞生长 因子(KGF)和白介素一6(IL一6)等。目前研究认为与肿瘤细胞 生长的相关通道如下: 1.4.1 MAPK信号传导通路。MAPK是一丝氨酸/苏氨酸蛋白 激酶,位于胞质内,是多种生长因子信号通路中的核心蛋白。在 前列腺癌的研究中发现,一些生长因子如EGF、IGF1或IGF2、 KGF等通过旁分泌或自分泌作用刺激癌细胞增殖,可能是直接 激活AR或通过MAPK途径激活AR而发挥作用。研究表明,多 数生长因子信号传导都是经过一系列酪氨酸磷酸化过程实现 的,在这个过程中,有丝分裂激活蛋白激酶(MAPK)磷酸化激活 显得尤为重要,这些生长因子通过旁路反常激活AR可能为雄 激素非依赖细胞提供了逃避正常生长调控的途径,可能是激素 治疗失败的又一个原因 。 1.4.2 AKT信号传导通路。AKT是一种癌基因,编码一种 56kD的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,该激酶是一些生长因子受体 信号通路中的核心蛋白。AKT促进细胞生长、增殖主要是通过 磷脂酰肌醇一3激酶途径来实现。在前列腺癌的研究中,
AKT ・636・ 华北煤炭医学院学报2010年月第12卷第5期J Noah China Coal Medical University 2010 Sept,12(5) 信号通路的异常主要与前列腺癌中的癌基因HER一2/neu的激 活和抑癌基因PTEN的失活有关。 1.4.3 HER一2/neu基因。它是EGFR的家族中的一员,一种 跨膜糖蛋白,包含有膜外配体结合区和膜内的酪氨酸激酶活性 区。其主要在人胚胎发育中表达,而成年人组织中表达微量。 体外的研究发现,HER一2/neu蛋白可使雄激素依赖的前列腺癌 细胞转化为A/PC,但其转化时需要AR的参与,其激活后通过 P13K—AKT途径激活AKT或通过MAPK途径激活AR。瘦素 体外研究有明显的促肿瘤细胞增殖作用,最近体外研究瘦素作 用于前列腺癌细胞的实验结果显示其作用机制是通过对JAK2/ STAT3和MAPK等通道的激活AR,并转活HER2,从而发挥其 促细胞增殖的作用[9J。Sirotnak等 叫研究证明应用表皮生长因 子受体酪氨酸激酶抑制剂ZD1839能够显著抑制AIPC细胞的 生长,这些研究成果为AIPC的治疗提供了新的途径。 2针对雄激素受体的最新治疗药物 2.1抗雄激素治疗药物最近抗雄激素治疗的药物研究方面 取得了突破性进展,最新研究中的抗雄激素治疗药物有MDV一 3100及abiraterone(阿比特龙),它们在I期及II期临床试验中 表现出强大的抗肿瘤活性。 2.1.1 MDV一3100。MDV一3100是一种小分子AR拮抗剂,可 阻断AR的核转位及其与DNA的结合,不会产生任何激动效应 而导致AR的过表达。初步的I期临床试验已发现其对多西紫 杉醇治疗后(CRPC)患者仍有可观的疗效,可使PSA大幅降低 并使患者病情在影像学上有显著改善 。在这项研究中,接受 一线化疗无效者,约有62%的患者经治疗后PSA水平下降大于 50%,其中36%的患者临床症状得以改善或部分改善,44%的患 者病情趋于稳定,表现为瘤体体积的缩小或不再继续增大。在 已经接受过多烯紫杉醇治疗无效的患者的临床试验中,约有 5l%的患者经治疗后PSA下降水平大于50%,其中14%的患者 临床症状部分得以改善。第1及第1I期临床试验已经显现出 MDV3100强大的抗肿瘤活性,可观的临床疗效,较少的副作用, 及良好的耐受性。3期临床试验将进一步展开,为临床AIPC的 治疗带来了新的曙光。 2.1.2 Abiraterone(阿比特龙)。Ablraterone是一种口服的细胞 色素氧化酶P450(CYP450)c17抑制剂,通过抑制雄激素合成中 的关键酶一CYP450c17而降低雄激素水平,且对睾丸和身体其 他部位的雄激素都有抑制作用,从而降低了肾上腺源性及肿瘤 组织内分泌细胞来源的雄激素水平。第一项开放的Ⅱ期临床研 究显示,经阿比特龙治疗2个月后,61%的CRPC患者其PSA水 平可降低50%以上,有些患者的肿瘤还发生了缩小(部分缓 解)。患者能很好地耐受阿比特龙,未出现肾上腺皮质功能不全 的证据,而预期出现的盐皮质激素过量相关性毒性(包括低血 钾、高血压和下肢水肿),经盐皮质激素受体拮抗剂治疗控制良 好。所有患者的循环睾酮水平在阿比特龙治疗前处于去势范围 内(<50 n dL),治疗后则很快降至检测不到水平(<1ng/扎), 循环肿瘤细胞数量亦降低。第二项正在进行中的Ⅱ期临床研究 显示,对于曾经接受过多西他赛治疗且疗效欠佳的CRPC患者, 阿比特龙亦能使65%的患者PSA水平下降50%以上。该研究 目前共人组了17例对黄体生成素释放激素(LHRH)激动剂、抗 雄激素药物、己烯雌酚和多西他赛耐药的CRPC患者。这些患 者接受阿比特龙1000 m d治疗。治疗期间所有疾病进展的患 者都给予阿比特龙与皮质类固醇联合治疗。结果显示,11例患 者(65%)PSA水平下降>50%,预期不良反应包括易逆转的低 血钾、高血压和下肢水肿。通过增加皮质类固醇剂量,缓解了1 例患者存在的重度疲劳症状,所有患者目前仍在研究当 中 10,11]。 2.2 AR激活相关通道阻断剂 目前AIPC的治疗研究不仅集 中在抗雄激素受体及抑制男性激索的产生方面,而且最新的研 究涉及到进一步阻断对雄激素受体有激活作用的相关通道,并 取得了~些令人可喜的成果。目前尚处于研究之中的与下调雄 激素受体通道活性有关的的因索包括HSP一90、HDACs、mTOR。 2.2.1 HPS一90。HPS一90是一种在细胞内广泛表达的一组蛋 白质,它们在细胞的构成、维持细胞稳定性、细胞功能的实现及 细胞组成的定位等方面有重要作用,在前列腺癌研究中,抑制 HPS一90的表达可下调AR的活性 。有三种HPS一90抑制 剂已应用于AIPC治疗方面研究,它们分别是;17一AAG,17~ DMAG和IPI一504。已经初步显现出临床疗效,尚处于进一步 实验研究之中。 2.2.2 HDACs。HDACs可以抑制组蛋白脱乙酰化酶使肿瘤抑 制基因失活从而促进肿瘤进展,这些酶的抑制将恢复细胞正常 的生长调控。HDACs已成为在研究难治性前列腺癌治疗策略 中的新靶点。研究发现,HDACs的抑制,使肿瘤细胞DNA双链 结构更容易破坏【13 3。HDACs的抑制剂:MGCDO103,CHR~ 3996及MS一275已经用于实体肿瘤的研究,其中包括前列腺 癌,随机的临床试验正在研究之中。 2.2.3 mTOR:前列腺癌患者中约有30%~50%的患者PI3K/ Akt/mTOR通道的活性是明显增高的。研究证明PI3K/Ak mTOR通道活性在良性前列腺病变与恶性病变之间有明显差 异,且其活性的高低与前列腺癌分级与分期密切相关¨ 。该通 道在缺乏雄激素的情况下可以激活AR。该通道的抑制剂在与 抗雄药物治疗及抗雄激素受体药物联合应用于前列腺癌的治疗 中显现出明显的协同效应。mTOR抑制剂雷帕霉素、依维莫司、 CCI一779及AP23573在实体瘤治疗过程中已取得了乐观的疗 效。 AIPC的发生机制方面已经取得了重要进展 但有些机制尚 未完全明了,尚处于研究阶段,需进一步研究证实。AR在AIPC 的发生、进展过程中扮演着重要角色,还有抑癌基因失活,自身 肿瘤细胞内分泌机制等研究在AIPC的理论研究领域取得了突 破性进展,为临床AIPC的治疗开创了更为广阔的治疗空间。 参考文献 [1]Chen CD,Welsbie DS,Tran C,et a1.Molecular determinants of re— sistance to antiandmgen therapy[J].Nat Med,2004,10(1):33 [2] Gioeli D,Black BE,Gordon V,et a1.Stress kinase signaling regulates androgen receptor phosphorylation,transcription,and 10一calization [J].Mol Endocfinol,2006,2O:503 [3] 甘道举,江 军.雄激素受体在雄激素非依赖性前列腺癌的表达 [Jj.现代泌尿外科杂志,2006,21(4):279 [4] 崔林,关志忱.前列腺癌向激素非依赖型转化时激素受体基因甲 基化的作用[J].中华泌尿外科杂志,2006,27(s1):67 [5]武国军,李晓武,王禾,等.雄激素受体突变体T877A的促细胞 增殖效应[J].西安交通大学学报(医学版),2004,25(3):223 [6]Yang W M,Yao Y k,Sun J M,et a1.Isolation and characterizalion of cDNAs corresponding to an additional member of the human histone deacetylase gene family[J].Bid Chem,1997,272:28001 [7] Attar RM,Takimoto CH,Gottmxtis MM.Castmtionresistant prostate cancer:locking up the molecular escape routes【J].Clin Cancer Res, 2009,15:3251