腫瘤雌激素受體信號通路及其與腫瘤免疫應答間的交互作用①

楊　丹　韓秋菊　張　建

(山東大學藥學院免疫藥物學研究所，濟南250012)

?

腫瘤雌激素受體信號通路及其與腫瘤免疫應答間的交互作用①

楊丹韓秋菊張建

(山東大學藥學院免疫藥物學研究所，濟南250012)

癌癥對人類健康造成嚴重威脅。腫瘤的發生發展與多種因素密切相關，除了年齡、種族及地理等因素外，臨床研究中還發現乳腺癌、卵巢癌、子宮內膜癌、肝癌、前列腺癌及結腸癌等多種腫瘤在男性與女性中的發生率存在顯著性差異，認為性激素可能會影響激素靶向性癌癥的發生與發展，其中雌激素及其信號通路近年來成為廣受關注的熱點。

雌激素受體(Estrogen receptor,ER)包括ERα和ERβ，于1977年首次在子宮內膜細胞中被發現。隨后，人們在乳腺、消化道、前列腺及肝臟等組織器官中陸續觀察到ER的表達。目前研究認為，廣泛表達的ER與多種器官如卵巢、子宮、肝臟及結腸的腫瘤發生密切相關[1]，并且，ER通路對腫瘤進程的影響是一個多階段、多步驟的復雜生物學事件，既能夠通過多個信號通路活化STAT3、NF-κB等介導腫瘤本身的生物學特性，還可以直接或間接調控免疫細胞功能。

1ER通路通過調節STAT3活性影響腫瘤的發生發展進程

目前研究認為，很多腫瘤的發生發展與ER密切相關，并且ER發揮作用具有選擇性，在乳腺癌、子宮內膜癌及卵巢癌等性激素依賴的器官中發揮促進腫瘤的作用，而在其他性激素非依賴的器官中ER則呈現抗腫瘤作用。臨床研究也觀察到，選擇性雌激素受體調節劑(SERMs)在不同的靶組織或器官中發揮激動劑或拮抗劑的調節作用[2]，這可能與ER所激活的胞內信號通路相關。其中，作為STAT(轉導和轉錄活化因子)家族的重要成員，STAT3在多種腫瘤組織中高度活化，廣泛參與腫瘤的侵襲、轉移、血管發生、凋亡抵抗及免疫逃避等過程。近年來，ER通路與STAT3之間的關系也受到人們的廣泛關注，在性激素依賴或非依賴的不同器官，ER通路與STAT3的交互作用也不盡相同。

1.1ER通路激活STAT3促進腫瘤發生在以女性患者為主導的腫瘤中，ER可介導STAT3持續激活，促進腫瘤的發生與轉移，調節腫瘤微環境的免疫抑制狀態，參與免疫逃逸的發生。其中，在乳腺癌發展進程中，STAT3與ER均發揮重要作用，且與不良預后密切相關。Liu等[3]通過長期追蹤調查大量乳腺癌病例樣本發現，ER陽性的乳腺癌中STAT3高度活化，可通過多種分子機制促進腫瘤的進程。一方面，ERα信號可同時激活STAT3信號通路及瘦素靶向受體Ob-RL(肥胖受體)，增強MCF-7乳腺癌細胞活力和增殖能力，促進乳腺癌的發生[4]。另一方面，乳腺癌細胞MCF-7和T47-D使乳腺癌中的成纖維細胞(CAFs)分泌大量IL-6，激活腫瘤細胞中JAK/STAT3、PI3K/AKT信號通路，導致泛素化酶E3上調，從而靶向降解ER，而ER表達的減少使CAFs表現出對雌激素治療藥物他莫昔芬耐藥性的增加[5]。另外，鼻咽部雖然不是雌激素靶器官，但是部分鼻咽癌被認為是雌激素依賴。Ting等[6]研究發現，在鼻咽癌細胞HK-1 和 C666-1中，雌激素E2(17β-estradiol)的甲基化產物2-甲氧雌二醇(2ME2)可活化ER信號通路，促進抗凋亡蛋白BCL-2/XL分子的表達和STAT3的活化，促進鼻咽癌細胞的增殖；當抑制STAT3及BCL-2/XL表達時，細胞的核內復制受阻，腫瘤受到抑制。這些研究提示我們，ER、STAT3可作為腫瘤診斷和治療的重要分子。

1.2ER通路抑制STAT3信號發揮抗腫瘤作用在非雌激素依賴的腫瘤中，ER信號通路則對轉錄因子STAT3活性發揮抑制作用，降低炎癥因子的表達，干擾腫瘤微環境的免疫抑制狀態，成為腫瘤免疫的重要組成部分。在對180例HCC患者的研究中，Hou等研究者觀察到ERα分子顯著降低。進一步分析發現，ERα進雌性小鼠體內腫瘤抑制性分子PTPRO(蛋白酪氨酸磷酸酶O型受體)的表達，抑制了肝癌細胞和組織中STAT3的活性，減少IL-6的自分泌，最終抑制腫瘤發生。同樣，在過表達ERα細胞系Huh-7和 SMCC-7721中也觀察到這一現象[7]，揭示了ER通過PTPRO分子調控STAT3信號通路抑制肝癌進程的分子機制。另外，多發性骨髓瘤(MM)細胞高表達雌激素受體，多項研究證明經E2刺激可誘導多發性骨髓瘤細胞的凋亡。Treon等[8]以E2 處理ARH 77、OCI My-5 等骨髓瘤細胞，發現細胞的增殖能力未受影響，但是凋亡細胞明顯增多。Wang等[9]的研究發現，經E2刺激后，活化STAT3的蛋白抑制分子(PIAS3)表達水平顯著升高，并且與STAT3的相互作用增強，導致STAT3結合DNA的能力和轉錄活性下降；同時，在多發性骨髓瘤的發病過程中發揮重要作用的IL-6及其受體的表達顯著降低，從而抑制了腫瘤的發生。該研究表明，ER并不能直接與STAT3結合，而是通過PIAS3發揮作用，闡明了ER調控STAT3信號通路的另一種分子機制。

2ER通路通過調節NF-κB活性影響腫瘤的發生發展進程

在乳腺癌、子宮內膜癌、膠質瘤、肝癌等腫瘤中，ER信號通路可與NF-κB相互作用，調節細胞因子的表達，發揮促進或抑制腫瘤發生發展的作用。眾所周知，NF-κB與STAT3關鍵信號通路之間存在調控作用，臨床研究也觀察到它們在ER陽性的乳腺癌組織中同時高度活化，但是ER是否僅僅調控某一種分子而引發其他信號通路的變化，目前尚沒研究闡明。

2.1ER通路激活NF-κB促進腫瘤發生早期Frasor等[10]利用基因芯片發現，經E2處理的乳腺癌細胞系中多種基因如生長因子、增殖相關因子、凋亡與抗凋亡分子均發生顯著變化，并且ER活化后與腫瘤發生密切相關的前列腺合酶2(PEG2)分子亦顯著升高。隨后對這一現象進行深入研究發現，經E2處理后乳腺癌細胞MCF-7中ER發生活化，一方面迅速上調下游靶基因PTGES(編碼前列腺素PGE2合酶的分子)，同時炎癥因子TNF-α、IL-1β表達顯著增高；E2和上述細胞因子協同刺激后，ERβ分子活化更為顯著，誘導下游NF-κB活化，進一步促進PTGES分子表達，從而增強PGE2分子的分泌，促進腫瘤的生長和進程[11]。最新報道稱，XBP1(X-盒靶向蛋白1)為雌激素藥物耐藥基因，免疫共沉淀實驗證明ER可與XBP1直接結合，促進ER通路的活化。在乳腺癌LCC9細胞系中將XBP1沉默后，NF-κB信號通路中的p65/RelA表達下調；沉默ERα后，NF-κB活化受到抑制，XBP1分子表達下調，乳腺癌LCC9細胞對他莫昔芬的敏感性增強，腫瘤細胞凋亡增多，抑制了腫瘤發展[12]。而在子宮內膜癌中關于ER與NF-κB的報道，僅發現Ishikawa細胞系經E2刺激后，NF-κB通路活化，VEGF和b-FGF分子顯著上調，增殖和遷移能力顯著增強，這種現象可被NF-κB抑制劑所阻斷[13]，提示在子宮內膜癌中關于ER和NF-κB的研究存在巨大空間，有待進一步探討。

2.2ER通路抑制NF-κB發揮抗腫瘤作用腫瘤的維持是一個復雜的免疫分子相互作用的過程，轉錄因子NF-κB是炎癥信號通路重要的組成部分，關于雌激素受體通路抑制NF-κB發揮抗腫瘤作用的報道較少。Xu研究組為了探討雌激素在肝癌進展中的作用機制，建立了小鼠肝癌細胞H22的原位荷瘤模型。結果發現，對比雄性閹割組、卵巢切除組以及雌激素治療組的實驗數據，E2可通過ER抑制NF-κB活化，一方面顯著下調抗凋亡基因Bcl2，另一方面抑制下游增殖周期相關分子(cyclin D、cyclin A、PCNA)和基質金屬蛋白(MMP2、MMP9)等腫瘤侵襲相關分子的表達[14]。這一研究證明，雌激素及其信號通路可以抑制HCC的發生，進一步明確了雌激素抑制肝癌的分子機制。

3ER通路通過調節其他通路影響腫瘤的發生發展進程

除以上描述的STAT3、NF-κB信號通路外，ER還可以通過PI3K、MAPK、PPARδ(過氧化物酶體增殖物激活受體δ)、FOXa(叉頭框結構蛋白家族)等參與腫瘤發生發展的進程，調節腫瘤免疫應答。

3.1ER通路激活其他通路促進腫瘤發生在ERα陽性的乳腺癌細胞系MCF-7 和 T47D中，Yang等發現ERα與PI3K信號通路密切相關。PI3K抑制劑GDC-0941可抑制ER通路的活化，顯著促進乳腺癌細胞的凋亡，抑制增殖[15]。說明PI3K可成為治療ER陽性乳腺癌的有效靶點。在子宮內膜癌中則發現，雌激素信號通路活化可進一步促進P38/AKT/ERK/PPARδ等信號通路，并上調VEGF、b-FGF及MMP9分子的表達，促進細胞的增殖、遷移能力及腫瘤血管生成，促進腫瘤的發展[13,16-18]。

3.2ER通路激活其他通路抑制腫瘤發生雌激素受體通路激活可抑制腫瘤發生，FOXa、PPARδ及MAPK等轉錄因子也被認為與這一現象密切相關。FOXa作為調控腫瘤蛋白質形成的重要分子，在DEN誘導小鼠肝癌模型中，研究者發現雌性小鼠中Foxa1/Foxa2與ER直接結合，進而抑制腫瘤形成，在女性HCC病例樣本中也觀察到這一現象，但是其具體分子機制尚待研究[19,20]。肝癌細胞系過表達ER或經E2刺激后，PPARγ的表達受到顯著抑制[21]，并促進炎癥信號通路ERK/MAPK，引起NLRP3上調，從而抑制肝癌細胞的增殖[22]。

4腫瘤細胞ER信號通路與免疫細胞功能間的交互作用

在腫瘤微環境中，聚集多種免疫抑制細胞，如Treg、腫瘤相關巨噬細胞(TAM)及骨髓來源的抑制性細胞(MDSC)，與TGF-β、IL-10等多種高水平表達的免疫抑制因子共同負向調控抗腫瘤免疫應答。近年來研究還發現，腫瘤細胞中ER信號通路與免疫細胞的功能之間存在密切的交互作用。

4.1ER信號通路與獲得性免疫應答間的交互作用腫瘤浸潤淋巴細胞對腫瘤免疫清除極為重要。在臨床研究中，Baker等通過對1953例女性乳腺癌病例樣本進行分析發現，與ER陰性的腫瘤組織相比，ERα陽性的乳腺癌組織中CD8+T細胞數量較少，提示ER信號通路與CD8+T在腫瘤微環境中的募集相關[23]。隨后，Chan等在利用雌激素抑制劑治療ERα陽性的乳腺癌患者時觀察到，對藥物有應答的腫瘤患者體內CD8+T/Foxp3+T的比例明顯增加，且癌旁組織中Treg數目減少[24]。而Kadota等[25]在長期隨訪肺癌病人中發現，ERα高表達時腫瘤微環境中則存在大量Treg細胞，且患者的預后效果較差。這些研究提示，腫瘤細胞中ER信號通路與淋巴細胞浸潤及腫瘤微環境的免疫狀態密切相關。

另一方面，浸潤的T細胞則可調節腫瘤細胞ER信號通路，進而影響腫瘤侵襲、遷移等。研究發現，多種腎癌細胞系及原代腎癌組織均表達ERβ。Yeh等利用Transwell實驗發現，與腎癌細胞共孵育后，T細胞分泌IFN-γ、CCL3及CCL5等細胞因子和趨化因子，募集更多的T細胞到達腫瘤部位；同時，與腫瘤孵育后的T細胞高水平表達促腫瘤因子，包括胰島素生長因子(IGF-1)和成纖維細胞生長因子(FGF-7)，而腎癌細胞中腫瘤抑制性分子DAB2IP(homolog 2-interacting protein)的表達顯著降低，進一步增強了ERβ信號通路的活化，加劇腫瘤侵襲和惡性增殖能力[26]。

4.2ER信號通路與天然免疫應答間交互作用天然免疫在抗腫瘤中也發揮重要作用，其中NK細胞可以直接殺傷腫瘤細胞，是重要的免疫防線。NK細胞通過活化性受體和抑制性受體對靶細胞識別，而雌激素E2可刺激肺癌細胞LTEP-a2和A549高表達促血管生成的解聚素-金屬蛋白酶17(ADAM17)，導致腫瘤微環境中可溶性MICA/B分泌量增多，從而競爭性結合NK細胞活化性受體NKG2D，抑制了NK細胞的殺傷功能[27]，提示ER信號通路可協助肺癌細胞抵抗NK細胞的殺傷作用，促使腫瘤細胞逃逸免疫監視。巨噬細胞作為重要的天然免疫細胞也參與了腫瘤發展的多個方面。Svensson小組的臨床研究發現，E2活化ER信號通路后，ER陽性的乳腺癌細胞分泌大量CCL2、CCL5等趨化因子，并引起VEGF高表達，促進腫瘤相關巨噬細胞(TAM)的募集和腫瘤發展。這一現象在小鼠乳腺癌腫瘤模型和斑馬魚中均得到了驗證[28]，說明雌激素可間接調控巨噬細胞功能進而影響腫瘤的發展。

腫瘤微環境中的天然免疫細胞對腫瘤ER信號通路也有調節作用。例如，臨床研究發現腎癌組織中有大量CD66b+的中性粒細胞募集。進一步研究發現，中性粒細胞(HL-60N)可上調腎癌細胞786-O和A498的ERβ表達，提高下游促血管生成的VEGFa及低氧誘導因子(HIF2α)的產生，增強腫瘤的侵襲、遷移能力[29]。另外，Rao小組[30]發現膀胱癌患者腫瘤組織中有大量肥大細胞浸潤，并證明肥大細胞可促進膀胱癌細胞中ERβ表達上調，誘導下游CCL2、CCR2、EMT、MMP9一系列分子的表達，最終促進腫瘤細胞的侵襲能力。上述研究表明，天然免疫細胞與腫瘤細胞中ER信號通路存在密切的相互作用。

5結束語與展望

雌激素受體信號通路對乳腺癌、卵巢癌、肝癌、結腸癌及胃癌等的調控機制已成為腫瘤領域的研究熱點之一。一方面，雌激素受體信號通路可通過STAT3或NF-κB多種途徑調控腫瘤進程，提示雌激素受體及其下游調控分子可成為潛在的腫瘤治療靶點，為多種腫瘤的治療提供了新的切入點。另一方面，腫瘤雌激素受體信號通路與免疫細胞功能密切相關，進一步明確雌激素與腫瘤免疫耐受的分子機制，確定免疫細胞與腫瘤雌激素受體信號通路的雙向調控機制仍將是這一領域的重要方向。

目前，選擇性雌激素受體調節劑(SERMs)療法如他莫昔芬、雷洛昔芬及巴多昔芬能有效地治療乳腺癌、骨質疏松、心血管、子宮癌、肝炎等多種疾病，但是這些藥物的副作用仍很凸顯，這可能與ER受體在不同組織器官扮演的角色不同有關。因此，進一步明確ER的組織選擇性作用機制是亟需解決的問題之一。我們有理由相信，進一步明確雌激素受體的調控機制將為研發機體耐受的雌激素藥物提供重要理論依據，最終為臨床男性及女性腫瘤患者實現個體化“精準治療”提供新的策略和方向。

參考文獻：

[1]Prasenjit D,Barros RPA,Margaret W,etal.Insight into the mechanisms of action of estrogen receptor β in the breast,prostate,colon,and CNS[J].J Mol Endocrinol,2013,51(3):T61-T74.

[2]Madak-Erdogan Z,Gong P,Katzenellenbogen BS.Differential utilization of nuclear and extranuclear receptor signaling pathways in the actions of estrogens,SERMs,and a tissue-selective estrogen complex (TSEC)[J].J Steroid Biochem Mol Biol,2015，158:198-206.

[3]Liu LY,Chang LY,Kuo WH,etal.Prognostic features of signal transducer and activator of transcription 3 in an ER(+) breast cancer model system[J].Cancer Informatics,2014,13(13):21-45.

[4]Binai NA,Annette Damert A,Carra G,etal.Expression of estrogen receptor alpha increases leptin-induced STAT3 activity in breast cancer cells[J].Inter J Cancer,2010,127(1):55-66.

[5]Sun X,Mao Y,Wang J,etal.IL-6 secreted by cancer-associated fibroblasts induces tamoxifen resistance in luminal breast cancer[J].Oncogene,2014,33:4450-4450.

[6]Ting CM,Wong CKC,Wong RNS,etal.Role of STAT3/5 and Bcl-2/xL in 2-methoxyestradiol-induced endoreduplication of nasopharyngeal carcinoma cells[J].Mol Carcinogenesis,2012,51(12):963-972.

[7]Hou JJ,Xu J,Jiang RQ,etal.Estrogen-sensitive PTPRO expression represses hepatocellular carcinoma progression by control of STAT3[J].Hepatology,2012,57(2):678-688.

[8]Treon SP,Teoh G,Urashima M,etal.Anti-estrogens induce apoptosis of multiple myeloma cells[J].Blood,1998,92(5):1749-1757.

[9]Wang L,Yang X,Mihalic K,etal.Activation of estrogen receptor blocks interleukin-6-inducible cell growth of human multiple myeloma involving molecular cross-talk between estrogen receptor and STAT3 mediated by co-regulator PIAS3[J].J Biological Chemistry,2001,276(34):31839-31844.

[10]Frasor J，Danes JM，Komm B，etal.Profiling of estrogen up- and down-regulated gene expression in human breast cancer cells:insights into gene networks and pathways underlying estrogenic control of proliferation and cell phenotype[J].Endocrinology,2003,144(10):4562-4574.

[11]Jonna F,Weaver AE,Madhumita P,etal.Synergistic up-regulation of prostaglandin E synthase expression in breast cancer cells by 17 beta-estradiol and proinflammatory cytokines[J].Endocrinology,2008,149(12):6272-6279.

[12]Rong H,Anni W,Lu J,etal.NF-kappaB signaling is required for XBP1 (unspliced and spliced)-mediated effects on antiestrogen responsiveness and cell fate decisions in breast cancer[J].Mol Cell Biol,2014,35(2):379-390.

[13]Song H,Liang S,Zhang J,etal.Estradiol enhances the proliferation and migration of Ishikawa cells by promotion of angiogenesis induced by activation of NF-κB via AKT pathway[J].Zhonghua zhong liu za zhi Chinese journal of oncology,2014,36(11):811-5.

[14]Xu H,Wei Y,Zhang Y,etal.Oestrogen attenuates tumour progression in hepatocellular carcinoma[J].J Pathol,2012,228(2):216-229.

[15]Yang W,Hosford SR,Dillon LM,etal.Strategically timing inhibition of phosphatidylinositol 3-kinase to maximize therapeutic index in estrogen receptor alpha-positive,PIK3CA-mutant breast cancer[J].Clin Cancer Res,2016:2276.

[16]Fox EM,Bernaciak TM,Jie W,etal.Signal transducer and activator of transcription 5b,c-Src,and epidermal growth factor receptor signaling play integral roles in estrogen-stimulated proliferation of estrogen receptor-positive breast cancer cells[J].Mol Endocrinol,2008,22(8):1781-1796.

[17]Che Q,Liu BY,Wang FY,etal.Interleukin 6 promotes endometrial cancer growth through an autocrine feedback loop involving ERK-NF-κB signaling pathway[J].Biochem Biophysi Res Communications,2014,446(1):167-172.

[18]Surazynski A,Jarzabek KW.Estrogen-dependent regulation of PPAR-gamma signaling on collagen biosynthesis in adenocarcinoma endometrial cells[J].Neoplasma,2009,56(5):448-454.

[19]Li Z,Tuteja G,Schug J,etal.Foxa1 and Foxa2 are essential for sexual dimorphism in liver cancer[J].Cell,2012,148(1-2):72-83.

[20]Na S,Jing G,Ying W,etal.Integrative genomic analysis identifies that SERPINA6-rs1998056 regulated by FOXA/ERα is associated with female hepatocellular carcinoma[J].Plos One,2014,9(9):e107246.

[21]Yueh-Min L,Bharath Kumar V,Yu-Lan Y,etal.Activation of estrogen receptors with E2 downregulates peroxisome proliferator-activated receptor γ in hepatocellular carcinoma[J].Oncology Reports,2013,30(6):3027-3031.

[22]Wei Q,Guo P,Mu K,etal.Estrogen suppresses hepatocellular carcinoma cells through ERβ-mediated upregulation of the NLRP3 inflammasome[J].Laboratory Investigation,2015,95(7):804-816.

[23]Kristi B,Jonathan L,Inti Z,etal.Prognostic significance of CD8(+) T lymphocytes in breast cancer depends upon both oestrogen receptor status and histological grade[J].Histopathology,2011,58(7):1107-1116.

[24]Chan MS,Wang L,Felizola SJ,etal.Changes of tumor infiltrating lymphocyte subtypes before and after neoadjuvant endocrine therapy in estrogen receptor-positive breast cancer patients--an immunohistochemical study of CD8+and Foxp3+ using double immunostaining with correlation to the pathobiological response of the patients[J].Inter J Biological Markers,2012,27(4):294-304.

[25]Kadota K,Eguchi T,Villena-Vargas J,etal.Nuclear estrogen receptor-α expression is an independent predictor of recurrence in male patients with pT1aN0 lung adenocarcinomas,and correlates with regulatory T-cell infiltration[J].Oncotarget,2015,6(29):27505-27518.

[26]Yeh CR,Ou ZY,Xiao GQ,etal.Infiltrating T cells promote renal cell carcinoma (RCC) progression via altering the estrogen receptor β-DAB2IP signals[J].Oncotarget,2015，6(42)：44346-44359.

[27]Jing,Yunzhong,Mingming,etal.Estrogen upregulates MICA/B expression in human non-small cell lung cancer through the regulation of ADAM17[J].Cell Mol Immunol,2014(6):768-776.

[28]Svensson S,Abrahamsson A,Vazquez RG,etal.CCL2 and CCL5 are novel therapeutic targets for estrogen-dependent breast cancer[J].Clin Cancer Res,2015,21(16):3794-3805.

[29]Song W,Chiuan-Ren Y,He D,etal.Infiltrating neutrophils promote renal cell carcinoma progression via VEGFa/HIF2α and estrogen receptor β signals[J].Oncotarget,2015,6(22):19290-19304.

[30]Rao Q,Chen Y,Yeh CR,etal.Recruited mast cells in the tumor microenvironment enhance bladder cancer metastasis via modulation of ERβ/CCL2/CCR2 EMT/MMP9 signals[J].Oncotarget,2016，7(7)：7842-7855.

[收稿2015-12-21修回2016-01-26]

(編輯張曉舟)

doi:10.3969/j.issn.1000-484X.2016.05.034

作者簡介：楊丹(1990年-)，女，在讀碩士，主要從事免疫藥理與免疫治療方向的研究，E-mail:ydsduimm@163.com。通訊作者及指導教師：張建(1965年-)，女，教授，博士生導師，主要從事免疫藥理與免疫治療學研究，E-mail:zhangj65@sdu.edu.cn。

中圖分類號R392

文獻標志碼A

文章編號1000-484X(2016)05-0748-04

①本文為國家自然科學基金(30972692，81373222，31200651)資助項目。