雌激素受體ERα及ERβ與腫瘤關系的研究進展

趙誼寧，陶陶，張力杰，陳恕求，姜華，陳明

(1.東南大學 醫學院，江蘇 南京　210009； 2.東南大學附屬中大醫院 泌尿外科，江蘇 南京　210009)

雌激素受體ERα及ERβ與腫瘤關系的研究進展

趙誼寧1，陶陶1，張力杰2，陳恕求2，姜華2，陳明2

(1.東南大學 醫學院，江蘇 南京210009； 2.東南大學附屬中大醫院 泌尿外科，江蘇 南京210009)

[摘要]雌激素受體α(ERα)和雌激素受體β(ERβ)是參與調節人體多種復雜生理學反應的轉錄因子，雌激素受體(ER)信號轉導通路的異常與乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌、結腸癌等多種腫瘤的發生及發展密切相關。本篇綜述以與ER功能相關的全基因組數據為背景，回顧并且更新了ERα和 ERβ 與臨床常見腫瘤關系的最新進展。總體來說，ERα在腫瘤中扮演著類似腫瘤啟動因子的角色，而ERβ在腫瘤中扮演了類似腫瘤抑制因子的角色。本文中作者也討論了目前這兩種受體可能存在的臨床應用及其所面臨的挑戰。

[關鍵詞]雌激素受體； 基因組； 腫瘤； 綜述

雌激素能夠調節細胞生長、復制、發育、分化等多種生理過程。在絕經前女性中，卵巢為雌激素的主要合成器官。在絕經后女性和男性中，雌激素主要來自于如乳房、大腦、脂肪組織等性腺外器官。雌激素除了能對正常的組織和細胞起作用外，還參與乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌、結腸癌等多種腫瘤的發生和發展。雌激素主要通過雌激素受體(ER)α和ERβ這兩種ER亞型作用于細胞。

1ER的表達、結構及亞型

目前，經典的ER分為ERα和ERβ兩型，分別于1985年和1996年由Walter等發現及證實[1]。ERα主要表達于女性生殖系統、乳腺、腎臟、白色脂肪、肝臟等組織器官中。ERβ主要表達于卵巢、中樞神經系統、心血管系統、肺、男性生殖系統、結腸、腎臟及免疫系統中。作為核膜受體家族的成員，ER主要出現在細胞核膜上，少量表達于細胞質及線粒體中。

ERα和ERβ的基因分別位于6q25.1 及 14q23.2兩條染色體上，ER包含3個功能結構域：氨基末端域(Np- terminal domain，NTD)、DNA結合域(DNA- binding domain，DBD)及羧基末端配體結合域(COOH- terminal ligand- binding domain，LBD)。NTD包含一個配體非依賴的功能活化區(activation function 1，AF1)，主要作用為激活靶基因的轉錄。在此區域，ERα及ERβ只有16%的氨基酸序列相同。ERα和ERβ在DBD區有97%的氨基酸序列相同，其主要作用為與基因組中的DNA特異性序列——靶基因(雌激素反應原件，estrogen- responsive elements，EREs)相結合。在LBD區，雖然ERα和ERβ只有59%的氨基酸序列相同，但它們形成的配體結合口袋的差別卻很微小，也恰恰是這種微小差別可以幫助我們鑒別這兩種亞型。丙基吡唑三醇(propyl pyrazole triol，PPT)與二磷酸吡啶核苷酸[2，3- bis(4- hydroxyphenyl)- propionitrile，DPN]分別為ERα和ERβ的選擇性激動劑。

LBD也包含一個配體依賴的功能活化區(activation domain 2，AF2)[2- 3]。

2ER的全基因組研究

2.1ER與靶基因結合

目前對于ERα及ERβ在DBD區的高度相似性已經達成共識。在全基因組中，這兩種ER表現出了大量重疊的靶基因位點[4]。但是，ERα和ERβ在DNA結合位點上仍有一些不同[5]。另外，ER與靶基因結合后可能會影響其它結構域的結構[6]。例如，ERα在乳腺癌細胞中與靶基因FOXA1結合是改變ER活性及其內分泌反應的決定因素[7]。

2.2ER誘導轉錄

基因表達圖譜顯示ERα能夠上調與細胞生長相關基因的表達。ERβ功能豐富，能調節與信號轉導、細胞周期進展及細胞凋亡相關基因的表達[8]。在對乳腺癌T47D細胞系的分析中發現，ERβ對與ERα相關的調節基因有多種作用，包括調節ERα基因表達、增強或削弱ERα的作用。ERβ可抑制大約70%的ERα調節基因，包括許多與細胞增殖及代謝相關的基因[9]。

2.3ER的轉錄調節

ER的轉錄調節是通過募集不同的轉錄輔助調節因子(coregulators，CoRs)實現的，CoRs在對基因表達的活化(輔助活化因子)與抑制(輔助抑制因子)中起著決定性作用。ERα與ERβ只擁有不到50%的相同CoRs，這提示兩種ER在轉錄調節方面有著不同的作用[10]。常見的輔助活化因子為雌二醇，輔助抑制因子如他莫昔芬(tamoxifen，Tam)及雷洛昔芬(raloxifene，Ral)等[11]。

3ER與腫瘤

3.1ER與乳腺癌

ERα在正常的乳腺上皮細胞中表達少于10%，在乳腺癌中表達卻增加到50%～80%。ERα在乳腺導管、小葉上皮及基質細胞中均有表達[12]。

ERα在乳腺發育中所扮演的角色已在ERα基因敲除(ERαKO)小鼠中得到證實，ERα能夠影響乳腺上皮細胞的增殖和分化[13]。ERα的異常表達能夠促進乳腺癌的發生及進展。乳腺癌病人的抗雌激素治療也經常針對ERα受體，包括選擇性ER調節劑(estrogen receptor modulators，SERMs)如他莫昔芬、雷洛昔芬及托瑞米芬等，選擇性ER下調劑及芳香化酶抑制劑如阿那曲唑、來曲唑及依西美坦等。他莫昔芬是目前應用最廣的乳腺癌抗雌激素治療藥物，但是，只有70%的ERα陽性乳腺癌病人對他莫昔芬敏感，這其中有30%～40%的病人在接受抗雌激素治療腫瘤復發后會對該種療法產生抵抗[14]。另外，他莫昔芬雖然能在乳腺中起到拮抗ER的作用，但卻在骨、子宮內膜、心血管系統等乳腺外組織及器官中起到一定的與雌激素激動劑類似的雌激素效應。因此，他莫昔芬在這些組織中往往有雙面效應。另外一種SERM雷洛昔芬，被認為比他莫昔芬較少發生類似的雙面效應，能夠減少子宮內膜癌及血栓形成的風險。

ERβ基因敲除(ERβKO)小鼠有著與正常小鼠相同的乳腺發育過程[15]，大約80%的正常乳腺上皮細胞表達ERβ。但在乳腺癌組織中ERβ的表達明顯減少甚至消失，這可能與其基因啟動子甲基化相關[16]。體外研究顯示，乳腺癌中ERβ的再表達能夠抑制腫瘤細胞的增殖、促進細胞凋亡，并能夠提高化學治療療效[17]。臨床證據同樣也證實，ERβ表達的缺失與乳腺癌的不良預后及內分泌治療抵抗相關[18]。ERβ通過抑制MAPK及PI3K通路的活性起到抑制乳腺癌細胞增殖作用[19]。ERβ能夠調控細胞周期中與增殖及凋亡相關的基因，這也是它能抑制細胞增殖的原因之一[9]。但是，有少量研究指出ERβ的表達與細胞增殖增強相關，并且是乳腺癌不良預后的因素之一[20- 21]。另有一些研究指出，絕經后女性ERβ的表達與臨床預后無明顯相關性[22]。

3.2ER與卵巢癌

在育齡女性中，ERα表達于卵巢基質細胞、膜細胞、被覆上皮細胞及黃體細胞中。對于絕經后婦女，ERα主要表達于卵巢被覆上皮細胞、卵巢囊腫膜細胞及基質細胞中。相反，ERβ主要位于顆粒細胞中[23]。

絕大多數卵巢腫瘤患者表達ERα或ERβ。ERα表達水平高低與卵巢癌的雌激素依賴性、侵襲性及對內分泌治療的反應相關。ERα是腫瘤抑制性microRNA(miR)- 206的靶基因，miR- 206能下調ERα陽性卵巢癌細胞系中ERα的表達，miR- 206的類似物能夠抑制卵巢癌細胞的增殖及侵襲[24]。近期研究顯示，ERα促進卵巢癌進展的作用主要是由TC0100223、TC0101686、TC0101441、TC0101441等長鏈非編碼RNA所介導，這些長鏈非編碼RNA都能促進卵巢癌的發生與進展[25]。從ERα能夠促進卵巢癌發展的方面來看，內分泌治療應該是一種治療卵巢癌很好的選擇，但是抗雌激素治療卻在臨床實際應用中表現平平[2，23]。

ERβ表達減少與卵巢組織癌變密切相關，ERβ表達減少可能參與了卵巢的癌變過程。使用ERβ興奮劑DNP或再引入ERβ，能夠顯著抑制卵巢癌細胞系及卵巢種植性腫瘤細胞的生長[26]。ERβ主要通過下調磷酸化RACα絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶(AKT)、細胞周期蛋白D1及A2的表達，上調細胞周期蛋白抑制因子p21(WAF1)的表達而發揮抑制腫瘤生長的作用。另外，ERβ能夠顯著抑制ERα的表達及活性。

一些研究顯示，在正常的卵巢上皮細胞中ERβ只在核膜上表達。然而在卵巢癌細胞中，幾乎都能在細胞質中找到ERβ[27]，而且細胞質中出現ERβ是卵巢癌患者預后不良因素之一[28]。這些新的研究結果顯示，ERβ在細胞中不同位置可能在卵巢癌的發展中扮演著不同的角色。

3.3ER與前列腺癌

除雄激素外，雌激素在前列腺的生長及發育過程中也扮演著重要角色。在ERα基因敲除小鼠中，前列腺的組織結構也發生了改變。在成年老鼠前列腺組織中只有少量的ERα表達，而且主要集中于基質細胞中。ERβ在人及成年老鼠前列腺上皮細胞中高表達。ERβ基因敲除小鼠腹側前列腺較正常小鼠有明顯增生[29]。

對于人類，ERα的表達水平隨著前列腺癌分級分期的升高逐漸增加。對ERα基因敲除小鼠的研究顯示，ERα是能夠決定前列腺癌變的重要因素，ERα基因敲除小鼠前列腺組織上皮內瘤變的發生率明顯降低[30]。與ERα相比，ERβ的表達因為其DNA啟動子甲基化而在前列腺癌變過程中逐漸消失[31]。在體外前列腺癌細胞系中加入DNA甲基化轉移酶及脫乙酰化酶抑制劑能夠有效地使ERβ再表達，并可以減少前列腺組織的增生并增加其凋亡[32]。因此，ERβ正成為一種治療前列腺癌的新靶點。

前列腺癌治療過程中會出現強烈的抗雌激素效應。有研究顯示，早期給予托瑞米芬能夠顯著延緩前列腺癌的進展[33]。選擇性ER調節劑(SERM)雷洛昔芬可以使雄激素非依賴性ERα(- )ERβ(+)PC3細胞凋亡[34]。另外，雷洛昔芬也可以抑制前列腺癌肺轉移[35]。盡管ERβ在大多數前列腺癌中表達減少甚至缺失，但有些研究指出，ERβ陽性的前列腺癌患者的無腫瘤生存期顯著縮短[36]。

3.4ER與結腸癌

臨床及動物研究顯示，激素替代療法(hormone replacement therapy，HRT)可以減少女性結腸癌發生的風險。另外，男性較同齡女性更容易發生結腸癌。這些發現提示雌激素能降低結腸癌的發病風險。ERβ為結腸上皮中的主要ER體，其在結腸癌中的表達水平較正常結腸組織明顯下降。ERβ在結腸癌表達水平的減少往往預示著分化不良及更高的Dukes分期。ERβ在結腸癌中的抗癌作用已經在小鼠體內實驗得到證實：對于自發性結腸腺瘤，清除ERβ能夠使腺瘤體積增加[37]。對于結腸癌細胞系的全基因組研究顯示，ERβ的再表達能夠促進細胞凋亡及分化，并能調整細胞周期。ERβ再表達同樣能下調白介素6的表達及其下游網絡，這預示著ERβ介導了結腸癌變過程中的抗炎機制[38]。在相同模型中，ERβ再表達能顯著下調有致瘤作用的miR- 17- 92 及 miR- 200a/b的出現[39]。

4總結

雌激素通過ERα及ERβ發揮著重要的生理作用，異常的雌激素信號轉導可以促進諸如乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌、結腸癌等多腫瘤的發生和發展。總體來說，ERα在腫瘤早期表達量是增加的，扮演著類似腫瘤啟動因子的角色。抗雌激素治療目前已廣泛應用在乳腺癌治療當中。相反，ERβ在腫瘤的進展過程中逐漸減少，扮演了類似腫瘤抑制因子的角色。因此，ERβ有望成為腫瘤治療的新靶點。然而，目前關于ERβ在腫瘤中的表達及作用尚存在一些爭議，這些分歧可以用人群的異質性來解讀，這也可能是因為乳腺組織的高度異質性引起的。因此，ERβ在腫瘤中的作用有待進一步研究。

致謝本論文資金支持來自國家自然科學基金資助課題(81572517)及東南大學附屬中大醫院泌尿外科實驗研究所。

[參考文獻]

[1] COWLEY S M，HOARE S，MOSSELMAN S，et al.Estrogen receptors alpha and beta form heterodimers on DNA[J].J Biol Chem，1997，272(32):19858- 19862．

[2] 封旭，蔡云朗，沈楊，等.雌激素受體亞型對婦科疾病影響的研究進展[J].東南大學學報：醫學版，2013，32(5)：651- 654．

[3] 伍剛，劉策，周敬安，等.雌激素受體αPvuⅡ、XbaⅠ基因RFLP與腦動脈瘤相關性[J].現代醫學，2014，42(8)：884- 887．

[4] LIU Y，GAO H，MARSTRAND T T，et al.The genome landscape of ERalpha- and ERbeta- binding DNA regions[J].Proc Natl Acad Sci，2008，105(7):2604- 2609．

[5] ZHAO C，GAO H，LIU Y，et al.Genome- wide mapping of estrogen receptor- beta- binding regions reveals extensive cross- talk with transcription factor activator protein- 1[J].Cancer Res，2010，70(12):5174- 5183．

[6] GROBER O M，MUTARELLI M，GIURATO G，et al.Global analysis of estrogen receptor beta binding to breast cancer cell genome reveals an extensive interplay with estrogen receptor alpha for target gene regulation[J].BMC Genomics，2011,12：12- 36．

[7] HURTADO A，HOLMES K A，ROSS- INNES C S，et al.FOXA1 is a key determinant of estrogen receptor function and endocrine response[J].Nat Genet，2011，43(1):27- 33．

[8] CHANG E C，FRASOR J，KOMM B，et al.Impact of estrogen receptor beta on gene networks regulated by estrogen receptor alpha in breast cancer cells[J].Endocrinology，2006，147(10):4831- 4842．

[9] WILLIAMS C，EDVARDSSON K，LEWANDOWSKI S A，et al.A genome- wide study of the repressive effects of estrogen receptor beta on estrogen receptor alpha signaling in breast cancer cells[J].Oncogene，2008，27(7):1019- 1032．

[10] NASSA G，TARALLO R，GUZZI P H，et al.Comparative analysis of nuclear estrogen receptor alpha and beta interactomes in breast cancer cells[J].Mol Biosyst，2011，7(3):667- 676．

[11] CIRILLO F，NASSA G，TARALLO R，et al.Molecular mechanisms of selective estrogen receptor modulator activity in human breast cancer cells:identification of novel nuclear cofactors of antiestrogen- ERalpha complexes by interaction proteomics[J].J Proteome Res，2013，12(1):421- 431．

[12] HUANG B，OMOTO Y，IWASE H，et al.Differential expression of estrogen receptor alpha，beta1，and beta2 in lobular and ductal breast cancer[J].Proc Natl Acad Sci，2014，111(5):1933- 1938．

[13] COUSE J F，KORACH K S.Estrogen receptor null mice:what have we learned and where will they lead us？[J].Endocr Rev，1999，20(3):358- 417．

[14] DROOG M，BEELEN K，LINN S，et al.Tamoxifen resistance:from bench to bedside[J].Eur J Pharmacol，2013，717(1- 3):47- 57．

[15] FORSTER C，MAKELA S，WARRI A，et al.Involvement of estrogen receptor beta in terminal differentiation of mammary gland epithelium[J].Proc Natl Acad Sci，2002，99(24):15578- 15583．

[16] ZHAO C，LAM E W，SUNTERS A，et al.Expression of estrogen receptor beta isoforms in normal breast epithelial cells and breast cancer:regulation by methylation[J].Oncogene，2003，22(48):7600- 7606．

[17] TREECK O，JUHASZ- BOESS I，LATTRICH C，et al.Effects of exon- deleted estrogen receptor beta transcript variants on growth，apoptosis and gene expression of human breast cancer cell lines[J].Breast Cancer Res Treat，2008，110(3):507- 520．

[18] 孟超.雌激素受體陰性乳腺癌的耐藥機制和治療的研究進展[J].東南大學學報：醫學版，2012，31(4)：523- 525.

[19] COTRIM C Z，FABRIS V，DORIA M L，et al.Estrogen receptor beta growth- inhibitory effects are repressed through activation of MAPK and PI3K signalling in mammary epithelial and breast cancer cells[J].Oncogene,2013,32(19):2390- 2402．

[20] SPEIRS V，MALONE C，WALTON D S，et al.Increased expression of estrogen receptor beta mRNA in tamoxifen- resistant breast cancer patients[J].Cancer Res，1999，59(21):5421- 5424．

[21] MARKEY G C，CULLEN R，DIGGIN P，et al.Estrogen receptor- beta mRNA is associated with adverse outcome in patients with breast cancer[J].Tumour Biol，2009，30(4):171- 155．

[22] O’NEILL P A，DAVIES M P，SHAABAN A M，et al.Wild- type oestrogen receptor beta(ERbeta1) mRNA and protein expression in Tamoxifen- treated post- menopausal breast cancers[J].Br J Cancer，2004，91(9):1694- 1702．

[23] 劉夢娜，謝靜燕，趙樹立.雌激素受體在卵巢癌研究中的進展[J].東南大學學報：醫學版，2014，33(2)：215- 218．

[24] LI S，LI Y，WEN Z，et al.microRNA- 206 overexpression inhibits cellular proliferation and invasion of estrogen receptor alpha- positive ovarian cancer cells[J].Mol Med Rep，2014，9(5):1703- 1708．

[25] QIU J J，YE L C，DING J X，et al.Expression and clinical significance of estrogen- regulated long non- coding RNAs in estrogen receptor alpha- positive ovarian cancer progression[J].Oncol Rep，2014，31(4):1613- 1622．

[26] CHAN K K，LEUNG T H，CHAN D W，et al.Targeting estrogen receptor subtypes(ERalpha and ERbeta) with selective ER modulators in ovarian cancer[J].J Endocrinol，2014，221(2):325- 336．

[27] De STEFANO I，ZANNONI G F，PRISCO M G，et al.Cytoplasmic expression of estrogen receptor beta(ERbeta) predicts poor clinical outcome in advanced serous ovarian cancer[J].Gynecol Oncol，2011，122(3):573- 579．

[28] CIUCCI A，ZANNONI G F，TRAVAGLIA D，et al.Prognostic significance of the estrogen receptor beta(ERbeta) isoforms ERbeta1，ERbeta2，and ERbeta5 in advanced serous ovarian cancer[J].Gynecol Oncol,2014，132(2):351- 359．

[29] OMOTO Y，IMAMOV O，WARNER M，et al.Estrogen receptor alpha and imprinting of the neonatal mouse ventral prostate by estrogen[J].Proc Natl Acad Sci，2005，102(5):1484- 1489．

[30] RICKE W A，MCPHERSON S J，BIANCO J J，et al.Prostatic hormonal carcinogenesis is mediated byinsituestrogen production and estrogen receptor alpha signaling[J].FASEB J, 2008，22(5):1512- 1520．

[31] NOJIMA D，LI L C，DHARIA A，et al.CpG hypermethylation of the promoter region inactivates the estrogen receptor- beta gene in patients with prostate carcinoma[J].Cancer，2001，92(8):2076- 2083．

[32] WALTON T J，LI G，SETH R，et al.DNA demethylation and histone deacetylation inhibition co- operate to re- express estrogen receptor beta and induce apoptosis in prostate cancer cell- lines[J].Prostate，2008，68(2):210- 222．

[33] PRICE D，STEIN B，SIEBER P，et al.Toremifene for the prevention of prostate cancer in men with high grade prostatic intraepithelial neoplasia:results of a double- blind，placebo

controlled，phase ⅡB clinical trial[J].J Urol，2006，176(3):965- 970．

[34] KIM I Y，KIM B C，SEONG D H，et al.Raloxifene，a mixed estrogen agonist/antagonist，induces apoptosis in androgenindependent human prostate cancer cell lines[J].Cancer Res，2002，62(18):5365- 5369．

[35] NEUBAUER B L，BEST K L，COUNTS D F，et al.Raloxifene(LY156758) produces antimetastatic responses and extends survival in the PAⅢ rat prostatic adenocarcinoma model[J].Prostate，1995，27(4):220- 229．

[36] HORVATH L G，HENSHALL S M，LEE C S，et al.Frequent loss of estrogen receptor- beta expression in prostate cancer[J].Cancer Res，2001，61(14):5331- 5335．

[37] GIROUX V，BERNATCHEZ G，CARRIER J C.Chemopreventive effect of ERbeta- selective agonist on intestinal tumorigenesis in Apc(Min/)mice[J].Mol Carcinog，2011，50(5):359- 369．

[38] EDVARDSSON K，STROM A，JONSSON P，et al.Estrogen receptor beta induces antiinflammatory and antitumorigenic networks in colon cancer cells[J].Mol Endocrinol，2011，25(6):969- 979．

[39] EDVARDSSON K，NGUYEN- VU T，KALASEKAR S M，et al.Estrogen receptor beta expression induces changes in the microRNA pool in human colon cancer cells[J].Carcinogenesis，2013，34(7):1431- 1441．

[收稿日期]2016- 02- 18[修回日期] 2016- 03- 10

[基金項目]國家自然科學基金資助項目(81572517)

[作者簡介]趙誼寧(1991-)，男，回族，山東德州人，在讀碩士研究生。 E- mail：403345226@qq.com

[通信作者]陳明E- mail:mingchenseu@126.com

[中圖分類號]R339； R73

[文獻標識碼]A

[文章編號]1671- 6264(2016)03- 0418- 05

doi：10.3969/j.issn.1671- 6264.2016.03．028

[引文格式] 趙誼寧,陶陶,張力杰,等.雌激素受體ERα及ERβ與腫瘤關系的研究進展[J].東南大學學報:醫學版,2016,35(3):418- 422.

·綜述·