雌激素受體在骨肉瘤中的作用研究進展

孫小丹，劉鷖雯，何怡青，杜 艷，張國良，高 鋒，楊翠霞

（1.上海交通大學附屬第六人民醫院檢驗科，上海 200233；2.上海交通大學附屬第六人民醫院中心實驗室，上海 200233）

骨肉瘤是常見的原發性惡性骨腫瘤，占原發性惡性骨腫瘤的40%，致死率及致殘率極高，預后極差[1]。骨肉瘤具有高度侵襲性和轉移性，有80%的骨肉瘤患者在確診時已伴有微小轉移灶[2]。因此，單純行手術截肢的患者5年生存率僅為20%[3]。控制骨肉瘤轉移的主要方法是化療，可顯著提高患者的預期壽命。目前，臨床多采用手術切除聯合化療的治療方案，使骨肉瘤患者的5年生存率提高至70%[4]。甲氨蝶呤、阿霉素、順鉑和異環磷酰胺等被認為是有效治療骨肉瘤的藥物[3]，但是大劑量使用化療藥物的副作用較多[5]，如肝功能損傷、腎功能損傷、骨髓抑制、神經毒性等，且易產生耐藥性[6]，導致患者10年生存率較低[7]。因此，臨床亟需尋找一種理想的藥物治療方案。

骨肉瘤可發生于任何年齡人群，但常見于10～20歲青少年，男性多于女性，其疾病特點是成骨細胞過度活躍、異常增殖[8]，好發的年齡段是性激素最活躍的時期。性激素中的雌激素水平與骨肉瘤的發生、發展關系密切[9]，且在骨肉瘤組織及細胞中均發現了雌激素受體（estrogen receptor，ER）的表達[10]。ER包括經典的核受體（ERα、ERβ）和膜受體[G蛋白偶聯的雌激素受體（G protein-coupled estrogen receptor，GPER）]。ERα和ERβ除有共同的配體——雌激素外，還有各自的特異性配體。ER在多種腫瘤中表達，如乳腺癌、結直腸癌、甲狀腺癌、骨肉瘤等[11]。在正常生理條件下，ER的主要作用是與雌激素發生特異性結合，形成激素-受體復合物，調節下游基因轉錄，使雌激素發揮生物學功能。在腫瘤進展過程中，雌激素與ER結合可調節腫瘤細胞的生長特性[12]，抑制骨肉瘤細胞的增殖和轉移，誘導骨肉瘤細胞向成骨細胞分化[9]。本文擬對ER在骨肉瘤發生、發展及治療中的研究進展進行綜述，以期為骨肉瘤的預防和治療提供新思路。

1 ER的結構與功能

1.1 ER的結構

ER主要分為核受體（ERα、ERβ）和GPER。ERα和ERβ分別由基因ESR1和ESR2編碼，于6q25.1和14q23.2轉錄。2種ER均由A、B、C、D、E和F 5個功能區組成，見圖1。其中，A/B區含有1個轉錄激活區（activation function，AF）-1，可在不與配體結合的情況下反式激活下游靶基因的轉錄。C區被稱為DNA結構域（DNA binding domain，DBD），包含2個鋅指結構，在與DNA結合過程中發揮重要作用，參與ER的同源二聚化。D區是C區和E區的鉸合區域。E區和F區被稱為配體結構域（ligand binding domain，LBD），含有1個AF-2。E區和F區不僅與ER同源二聚化有關，而且與核易位以及靶基因表達的反式激活相關[13-14]。雖然ERα和ERβ的功能區組成相似，但其發揮的生物學功能卻完全不同。GPER包括G蛋白偶聯受體30（G protein-coupled receptor 30，GPR30）、Gαq蛋白偶聯雌激素受體（Gαq protein-coupled estrogen receptor，Gαq-ER）和ER-X（一種假定的膜性ER）[11]。GPER通過蛋白激酶B（protein kinase B，PKB；又稱Akt）、細胞外調節蛋白激酶（extracellular regulated protein kinase，ERK）等信號通路影響細胞的增殖、遷移、侵襲和耐藥性[15]。但是，目前關于GPER的研究尚不多見，其具體的生物學功能尚不明確。因此，本文將重點闡述核內的受體ERα、ERβ和GPER在骨肉瘤進展中的作用。

圖1 ER的功能區組成

1.2 ER的功能

ER與腫瘤的發生、發展有關。在骨肉瘤微環境中，ERα和ERβ發揮完全不同的生物學功能，ERα與雌激素結合可抑制骨肉瘤細胞的增殖，影響腫瘤侵襲性和患者預后[6]；激活ERβ則可誘導骨肉瘤細胞的凋亡[9]。

1.2.1 ERα的功能 ERα與腫瘤細胞增殖、侵襲及藥物敏感性關系密切[16]。在乳腺癌[17]、卵巢癌[18]、子宮內膜癌[19]、宮頸癌[20]等生殖系統腫瘤中，ERα影響著腫瘤細胞的增殖。ERα發揮作用的機制有以下幾種途徑：（1）細胞內鈣的動員；（2）環磷酸腺苷（cyclic adenosine monophosphate，cAMP）的產生和激活；（3）增加磷脂酰肌醇3-激酶（phosphoinositide 3-kinase，PI3K）的活性，激活Akt和內皮型一氧化氮合酶[21-22]；（4）膜酪氨酸激酶受體的激活[23]；（5）Src同源結構域的磷酸化[24]。有研究發現，激活骨肉瘤細胞的ERα可抑制骨肉瘤細胞的增殖[10]。另外，ERα在抑制腫瘤細胞上皮-間質轉化（epithelial-mesenchymal transformation，EMT）進程和延緩腫瘤進展中發揮重要作用[25]。動物實驗結果顯示，在小鼠皮下成瘤模型中過表達ERα可抑制骨肉瘤細胞的增殖和轉移[9]。這提示ERα功能的變化在骨肉瘤的進展中發揮重要作用。

1.2.2 ERβ的功能 ERβ具有促進細胞凋亡，抑制細胞增殖、侵襲、轉移和EMT的功能[26]。在結腸癌[27]、乳腺癌[12]、骨肉瘤[26]等腫瘤中均被證實激活ERβ可以顯著抑制腫瘤細胞的增殖。敲降ERβ可激活Wnt信號通路，促進骨肉瘤細胞的侵襲和遷移[28]。在小鼠模型中，過表達ERβ可使異種移植瘤的腫瘤生長顯著減慢，血管新生顯著減少[18]。因此，ERβ被認為是腫瘤治療的潛在靶點。

1.2.3 GPER的功能 GPER與腫瘤細胞增殖和轉移密切相關，激活GPER可促進乳腺癌細胞[29]、甲狀腺癌細胞[30]、前列腺癌細胞[31]的增殖。GPER的特異性活化可激活ERK信號通路，進而影響細胞周期蛋白CyclinA和CyclinD1啟動子的轉錄及翻譯，促使腫瘤生長[32]。在骨肉瘤細胞中，GPER呈低水平表達，GPER可通過多種機制調節腫瘤的進展，包括調節細胞內cAMP、促進細胞內鈣動員、活化PI3K信號通路、激活表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR），促進骨肉瘤細胞增殖[33-34]。然而有研究發現，過表達或激活GPER可顯著抑制骨肉瘤細胞的遷移和侵襲[15]。因此，學者們對GPER的活化與骨肉瘤進展的關系仍存在爭議。

1.2.4 ERα與ERβ之間的相互作用 ERα和ERβ功能之間存在相互作用，主要表現為ERβ對ERα功能的抑制作用。ERβ能夠抑制約70%的ERα依賴的調控基因，包括參與增殖和代謝的基因[35]。HALL等[36]的研究結果顯示，當雌激素處于亞飽和水平時，ERβ可抑制ERα的活性，從而降低腫瘤細胞對雌激素的敏感性。PARUTHIYIL等[37]的研究結果顯示，過表達ERβ可以抑制ERα陽性乳腺癌細胞的增殖，并阻礙雌激素誘導的裸鼠體內乳腺癌異種移植瘤的形成。腫瘤細胞中的ERα和ERβ可能會相互作用，共同調節腫瘤的進展。ER調節示意圖見圖2。

圖2 ER調節示意圖

2 ER在骨肉瘤進展中的作用

有研究發現，骨肉瘤發生中伴隨著ER的持續減少[9]，骨肉瘤細胞中ER的表達量顯著低于成骨細胞[10，18]。ERα在骨肉瘤組織中幾乎無表達[36]，ERβ在骨肉瘤組織中的表達亦明顯低于癌旁組織[28]，GPER在骨肉瘤細胞中的表達水平顯著低于成骨細胞[15]。骨肉瘤發生時ER減少的機制是該領域的研究熱點之一。LILLO OSUNA等[10]的研究結果顯示，骨肉瘤細胞中有1 379個啟動子區域被高度甲基化，其中包括ER相關的啟動子區域，這是導致骨肉瘤細胞ER表達低于成骨細胞的原因之一。

雖然在骨肉瘤細胞中ER呈低水平表達，但激活ER相關通路仍會對骨肉瘤細胞的生物學特性產生重要影響。雌激素可通過與ER結合誘導骨肉瘤中成骨細胞分化基因的轉錄，如促進堿性磷酸酶的表達等[10]，具有促進骨肉瘤細胞分化的作用。有研究發現，植物雌激素大豆苷元、姜黃素等可通過不同的信號途徑抑制骨肉瘤細胞的增殖，促進其凋亡，抑制細胞遷移及侵襲，對骨肉瘤有一定的療效[38]。LILLO OSUNA等[10]發現，在骨肉瘤細胞中，ERα可通過調控堿性磷酸酶來降低波形蛋白、基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）9的表達，進而影響細胞轉移；過表達ERα可增強堿性磷酸酶的表達，降低骨肉瘤細胞中SOX2、OCT4、NANOG基因的表達，進而使腫瘤干細胞的干性減弱[10]。沉默ERβ的表達可激活骨肉瘤細胞的Wnt通路，降低MMP-7和MMP-9的表達，使其侵襲轉移能力增強[28]。GPER通過MAPK信號通路抑制白細胞介素-6（interleukin-6，IL-6）mRNA的穩定性，使骨肉瘤細胞的侵襲、轉移能力減弱。ER在調控骨肉瘤細胞生物學特性中的具體機制見表1。

表1 ER在骨肉瘤進展中的機制

3 ER在骨肉瘤治療中的作用

有研究結果顯示，接受規律化療的骨肉瘤患者5年生存率為78.5%，而進行非規律化療患者的5年生存率僅為35.2%[40]。化療耐藥是導致骨肉瘤患者療效較差的主要原因之一。ER參與了腫瘤細胞耐藥的發生過程。有研究結果顯示，患者在化療過程中發生順鉑耐藥時，ER的表達水平有所降低[41]。在轉移性乳腺癌的耐藥過程中，ER表達減少，甚至消失，使乳腺癌細胞失去對雌激素的依賴性[12，42]，誘發內分泌治療耐藥和轉移。因此，ER與腫瘤細胞對化療藥物的敏感性密切相關，腫瘤細胞耐藥的發生通常伴隨著ER表達的減少和異常激活。當骨肉瘤患者發生順鉑耐藥時，多藥耐藥相關蛋白（multidrug resistance-associated protein，MRP）表達增加，促進細胞內藥物的排出，從而減少藥物在細胞內蓄積[43]。但是有研究發現，在發生順鉑耐藥時，ER的表達水平降低了，而提高ER的活性或者表達水平可影響腫瘤細胞對化療藥物的敏感性[42]。參與凋亡的信號通路有多種，如PI3K/Akt通路[44]、p38-MAPK通路[45]，凋亡信號通路的抑制或缺失也會減弱順鉑的細胞毒性作用。凋亡信號通路的異常改變可影響ER的表達及活性，進而降低骨肉瘤細胞對順鉑的敏感性[46]。DNA甲基轉移酶抑制劑地西他濱可使骨肉瘤細胞的ER重新表達，進而與雌激素協同作用，顯著抑制骨肉瘤細胞的增殖[9]，而敲除ERα基因則可抑制地西他濱的藥效[10]。因此，ER的表達水平與活性改變與骨肉瘤的化療耐藥密切相關。

由于ER在調控骨肉瘤細胞的增殖、轉移和藥物敏感性中發揮著重要的作用，因此調控ER的功能或活性可能會影響骨肉瘤的進展。目前，選擇性ER調節劑有三苯乙烯類（他莫昔芬）、苯并噻吩類（雷洛昔芬）和萘類（拉索昔芬）3類[47]。他莫昔芬在乳腺組織內表現為ER拮抗，通常用于ER陽性乳腺癌患者的內分泌輔助治療，可增強雌激素對腫瘤生長的抑制作用[48]；而在骨組織、心血管系統中，他莫昔芬具有激活ER的作用[49]。因此，他莫昔芬可作為化療增敏劑，增強腫瘤患者對化療藥物的敏感性[50]。有研究發現，他莫昔芬聯合多柔比星在體外實驗中協同抑制了骨肉瘤細胞U2OS的增殖[51]。因此，選擇性ER調節劑對骨肉瘤細胞侵襲、轉移的影響具有潛在的臨床價值。

4 ER在骨肉瘤治療中的作用展望

骨肉瘤的臨床特點是疾病進展快、易出現轉移、易產生化療耐藥性，因此預后極差。在骨肉瘤的發生中常伴隨著ER水平的持續降低，且骨肉瘤細胞中ER的表達水平顯著低于成骨細胞[10，18]。雖然ER在骨肉瘤細胞中呈低水平表達，但其對骨肉瘤的侵襲、轉移及藥物敏感性仍具有重要的調節作用[10]。提高ER的表達水平或活性可有效改變雌激素/ER依賴的轉錄因子的表達，進而抑制骨肉瘤細胞的轉移[15]、促進骨肉瘤細胞的凋亡[35]。未來有望將內分泌治療和化療的聯合用藥方案用于骨肉瘤治療，以達到增加藥物療效、降低化療藥物毒性反應的目的。