雄激素非依賴性前列腺癌的發(fā)生研究進展

黃 昆(綜述)，朱 明(審校)

(安徽省立醫(yī)院泌尿外科，合肥230001)

前列腺癌是男性泌尿生殖系常見惡性腫瘤之一，在美國位居男性惡性腫瘤之首，占男性死亡原因的第二位。隨著我國人民的飲食結(jié)構(gòu)和生活習慣與西方差別的逐漸縮小，前列腺癌在我國的發(fā)病率也逐年增加。目前90%的不可治愈前列腺癌患者，早期都對主要治療措施(包括雄激素去除)有反應，但反應期較短，12～33個月后幾乎所有患者都會出現(xiàn)雄激素抵抗［1］，通常，臨床上將雄激素完全阻斷后仍有進展的前列腺癌稱為雄激素非依賴性前列腺癌［2］(androgen-independent prostate cancer，AIPC)。目前對于AIPC的定義一般認為應同時具備以下幾點:①血清睪酮達去勢水平;②抗雄激素撤退治療4周以上;③間隔2周，連續(xù)3次前列腺特異性抗原升高;④二線內(nèi)分泌治療期間前列腺特異性抗原繼續(xù)進展;⑤骨或軟組織轉(zhuǎn)移病變有進展。揭示前列腺癌由雄激素依賴性向雄激素非依賴性轉(zhuǎn)變的發(fā)生機制，是預防和治療雄激素非依賴前列腺癌的關(guān)鍵。在此對AIPC發(fā)病機制的最新研究進展予以綜述。

1 雄激素受體信號通路的活化

在前列腺中，雄激素為最主要的細胞增殖刺激物和細胞凋亡抑制物，雄激素在血液循環(huán)中最主要的形式是睪酮，睪酮在進入前列腺以后，90%以上被5α還原酶轉(zhuǎn)化為雙氫睪酮，雙氫睪酮與雄激素受體(androgen receptor，AR)的親和活力比睪酮強5倍。AR屬于核受體超家族，由N-端區(qū)(NTD)、DNA結(jié)合區(qū)(DBD)、C-端配體結(jié)合區(qū)(LBD)以及位于DBD和LBD之間的鉸鏈區(qū)構(gòu)成。AR與雄激素結(jié)合后構(gòu)象發(fā)生變化，形成二聚體，由胞質(zhì)轉(zhuǎn)移到核內(nèi)，能識別DNA上的雄激素反應元件，并與之結(jié)合，作用于靶基因的增強子、促進靶基因的轉(zhuǎn)錄翻譯，引發(fā)一系列蛋白的表達，從而引起前列腺特異性抗原的表達增高，促進細胞增殖，抑制細胞凋亡等。

1.1 前列腺癌細胞對雄激素敏感性增高 有研究［2］發(fā)現(xiàn)，AIPC患者中AR基因擴增，AR表達增加。AR基因擴增使得前列腺癌細胞對于去勢后低水平的雄激素仍敏感。AIPC患者中AR的表達增高，同時伴隨著細胞增殖相關(guān)蛋白KI-67表達增高［3］。去除雄激素治療后，使得血液循環(huán)中只有極少量的雄激素，然而，由于前列腺癌細胞的AR的大量擴增，使這些極少量的雄激素，也足以維持AR信號的活化，從而促進前列腺癌細胞的生長。另外，Gregory等［4］研究發(fā)現(xiàn)，雄激素依賴性前列腺癌(androgen-dependent prostate cancer，ADPC)細胞轉(zhuǎn)化為AIPC細胞以后，AR的表達增高、穩(wěn)定性增加，且表達更加集中于細胞核內(nèi)，腫瘤細胞對于雙氫睪酮的促生長刺激作用更加敏感。

1.2 雄激素受體突變與AIPC的關(guān)系 AR基因突變多為點突變，導致單個的氨基酸替換，主要集中于AR的LBD區(qū)。LBD區(qū)基因的改變將導致氨基酸殘基的替換，引起LBD區(qū)結(jié)構(gòu)和功能的改變。主要表現(xiàn)為:氫鍵重新排列，對配基的選擇性下降，結(jié)構(gòu)域?qū)ε浠慕Y(jié)合能力和容量增加，從而增加了能激活AR的配體種類［5］。AR基因突變一方面增強了AR對雄激素的敏感性，另一方面也可使其被其他類固醇和拮抗雄激素物質(zhì)激活。正常情況下，AR只能在與雄激素及雙氫睪酮結(jié)合后才能活化，AR發(fā)生基因突變后，使得其他內(nèi)源性激素或拮抗雄激素藥物可發(fā)揮AR激動劑的作用，從而促進前列腺癌細胞增殖。有幾個AR突變體已從前列腺腫瘤中分離，并在實驗室中證明能影響AR的功能。這些突變體為Thr877Ser、Thr877Ala、His874Tyr、Val715Met、Tyr741Cys以及雙重 AR突變體 Leu701 His+Thr877Ala與Q640Stop/T877A［6-7］。

1.3 AR共激活因子與AIPC的關(guān)系 AR共激活因子是與AR轉(zhuǎn)錄激活功能相關(guān)的蛋白質(zhì)因子，對AR介導的轉(zhuǎn)錄起輔助激活、輔助抑制或雙重作用。AR在前列腺細胞中的功能活性不止取決于蛋白水平、蛋白結(jié)構(gòu)的完整性，更重要的是取決于AR共激活因子的功能活性［8］。共激活因子本身不與DNA直接結(jié)合，不直接提高AR表達也不能增加AR進入細胞核的數(shù)量，而是其通過C端功能區(qū)與AR發(fā)生蛋白-蛋白間的相互作用，降低AR在轉(zhuǎn)錄激活中對配體濃度的需求，使AR介導的轉(zhuǎn)錄活性大幅度提高。AR共激活因子是通過以下3種方式參與ADPC向AIPC的進展，這3種機制單獨或聯(lián)合發(fā)揮作用。①共激活因子過度表達導致AR被非雄激素類固醇激活:共激活因子的招募使AR突變體的類固醇特異性降低，使突變的AR能對其他類固醇產(chǎn)生應答。②共激活因子過表達導致AR能被抗雄激素物質(zhì)激活。Miyamoto等［9］，在哺乳動物細胞雙雜交實驗中證明:抗雄激素物質(zhì)羥基氟他胺等能以一種劑量依賴的方式促進AR與雄激素受體共激活因子70之間的相互作用。③AR基因突變導致AR的構(gòu)象改變，使其在共激活因子的作用下導致AR活化。

2 與AR無關(guān)的信號通路

在前列腺癌細胞內(nèi)可能存在一些與AR信號通路完全無關(guān)的基因及其相應的信號分子的表達，但它們與AIPC的發(fā)生有密切的關(guān)系，即AR的旁路介導。PTEN是一種特異性的前列腺癌抑癌基因，其編碼的產(chǎn)物是一種磷酸酶，對磷酸肌醇-3激酶/蛋白激酶B(phosphoinositide 3-kinase/protein kinase B，PI3K/Akt)信號通路有負調(diào)控作用，而這條信號通路激活后刺激Akt蛋白質(zhì)產(chǎn)生，導致幾個細胞凋亡蛋白失活，從而增強了細胞的存活。研究發(fā)現(xiàn)與良性前列腺增生及ADPC相比，AIPC腫瘤組織中PTEN表達減少甚至缺失［10］。如果讓ADPC細胞過度表達PTEN的下游分子 Akt，可以使 ADPC細胞中的CASP2.1 轉(zhuǎn)變?yōu)榉且蕾囆奂に厣L［11］。Li等［12］研究證明PTEN的表達缺失可能與AR雄激素非依賴性活化有直接作用。當Akt阻斷凋亡時，其初級靶基因之一是Bcl-2，Bcl-2過表達已在激素難治性前列腺癌中發(fā)現(xiàn)，Bcl-2的過表達能保護細胞免受抗雄激素物質(zhì)撤除所誘導的凋亡。此外，中性粒細胞在AIPC中要比在ADPC中更多見，隨著腫瘤分級、分期的增加，中性IPC中中性粒細胞的數(shù)量更是明顯。加快中性粒細胞的低速率增生使癌細胞粒細胞的數(shù)量也隨之增加，尤其是在內(nèi)分泌治療過的前列腺癌和幸免于大多數(shù)化療藥物以及內(nèi)分泌和放射治療。另外，中性粒細胞的分泌產(chǎn)物甲狀旁腺素相關(guān)蛋白、神經(jīng)肽激素、神經(jīng)介質(zhì)血清素、蛙皮素等均能增加鄰近癌細胞的增生，從而導致AIPC的進展。

3 前列腺中微環(huán)境的改變

前列腺癌的發(fā)生、進展是機體內(nèi)外多種因素共同作用的結(jié)果，微環(huán)境也起著重要的作用。前列腺中的基質(zhì)細胞包括表達AR的平滑肌細胞和成纖維細胞、淋巴細胞、肥大細胞以及內(nèi)皮細胞?；|(zhì)細胞受雄激素調(diào)節(jié)，通過表達細胞因子以促進上皮生長。在AIPC患者中，基質(zhì)細胞對雄激素的反應喪失，可不受限制地表達各種細胞因子，并作用于上皮細胞。腫瘤上皮細胞的生長不再依賴于基質(zhì)細胞的旁分泌作用，而產(chǎn)生不依賴于雄激素的自分泌作用，分泌的生長因子能促進自身增殖［13］。轉(zhuǎn)化生長因子β信號途徑的丟失會導致成纖維細胞產(chǎn)生一些可溶性因子，如肝細胞生長因子和轉(zhuǎn)化生長因子α等，這些因子能通過抑制上皮細胞的凋亡來促進腫瘤的發(fā)生、增殖和遷移［14］。另外，新近研究指出，前列腺癌的發(fā)生、發(fā)展并非是由上皮或間質(zhì)單方面決定的，而是由二者交互作用所構(gòu)成的腫瘤-宿主界面微環(huán)境的平衡狀態(tài)所決定的，活化的成纖維細胞被稱為癌相關(guān)成纖維細胞，是上述微環(huán)境中最主要的宿主細胞之一［15］。

4 細胞調(diào)節(jié)通路與AIPC的關(guān)系

Culig等［16］最初報道，AR能被胰島素樣生長因子1(insulin-like growth factor 1，IGF-1)激活，在雄激素缺乏的情況下，IGF-1能促進AR的轉(zhuǎn)錄活性。Marelli等［17］發(fā)現(xiàn)促性腺激素釋放激素受體激動劑能通過干擾IGF-1的促有絲分裂作用，對AIPC細胞株DU145有直接的抑制作用。表明IGF-1可能在前列腺癌由雄激素依賴性進展為非依賴性中發(fā)揮重要作用。另外，雄激素非依賴性前列腺癌的進展與炎性因子的過表達有密切關(guān)系［18］，白細胞介素6(interleukin-6，IL-6)是一種重要的促血管生成因子及炎性因子，同時作為一種多潛能的細胞因子也是細胞因子網(wǎng)絡中的關(guān)鍵成分。研究發(fā)現(xiàn)，AIPC患者血清中的IL-6水平明顯升高，現(xiàn)已證明在普遍使用的所有前列腺癌細胞系(PC-3、DU145和LNCaP)中IL-6高親和力受體均有表達。Yang等［19］發(fā)現(xiàn)，IL-6能通過絲裂原活化蛋白激酶通路或信號轉(zhuǎn)導轉(zhuǎn)錄活化因子3來加強 AR轉(zhuǎn)錄活性，相反，IL-6也能通過PI3K/Akt信號轉(zhuǎn)導通路來抑制AR的轉(zhuǎn)錄活性。此外，酪氨酸激酶信號途徑、PI3K/Akt/雷帕霉素靶蛋白信號途徑也能夠活化AR信號通路，同時，這些信號分子也有可能成為治療AIPC的可能靶點，有研究［20］報道在動物實驗中，同時抑制Akt/雷帕霉素靶蛋白和胞外信號調(diào)控激酶信號，絲裂原活化蛋白激酶信號通路能夠抑制AIPC的生長。

5 其他可能導致AIPC的機制

5.1 潛伏細胞 AIPC是由于處于潛伏狀態(tài)的原本存在的AIPC細胞，在去除雄激素的條件下獲得選擇性生長優(yōu)勢發(fā)展而來的結(jié)果。在前列腺癌形成開始，前列腺癌組織就是由雄激素依賴的腫瘤細胞與雄激素非依賴的腫瘤細胞組成。在雄激素存在的情況下，雄激素依賴性的腫瘤細胞大量增殖，成為前列腺癌的主要部分。當雄激素去除后，雄激素依賴性的腫瘤細胞大量死亡，少量的潛伏的雄激素非依賴性的腫瘤細胞獲得生長優(yōu)勢大量增殖，從而逐漸替代雄激素依賴性腫瘤細胞導致AIPC的發(fā)生。

5.2 雄激素介導的抗凋亡與 AIPC關(guān)系 Cofey等［21］研究發(fā)現(xiàn)，雙氫睪酮可通過改變特定的原凋亡基因的表達來增加凋亡的起始閾值。表明雄激素可能作為一個普遍的存活信號來發(fā)揮作用，可以對抗各種通路的凋亡信號。同時認為核因子κB是雄激素幸存信號通路的一個重要調(diào)控子。

5.3 上皮-間質(zhì)的相互作用 前列腺癌組織的基質(zhì)成分在前列腺癌細胞的侵襲、轉(zhuǎn)移中起重要作用，對于AIPC的產(chǎn)生可能也起著重要的作用，AIPC的產(chǎn)生可能與上皮和基質(zhì)之間的競爭作用有關(guān)。在正常前列腺組織中，雄激素可通過旁分泌來介導前列腺上皮與基質(zhì)間的相互作用，從而維持前列腺上皮與基質(zhì)之間的平衡;去除雄激素后導致AR信號的減弱，這就直接或間接促使基質(zhì)細胞產(chǎn)生促凋亡信號，從而導致ADPC中的癌上皮細胞凋亡。在AIPC組織中，由激活的Akt或胞外信號調(diào)控激酶信號通路所引起的強大生存信號，能夠?qū)褂苫|(zhì)細胞產(chǎn)生的促凋亡信號，從而使得前列腺癌組織能夠在去除雄激素的環(huán)境中繼續(xù)生存［22］。

6 結(jié)語

AIPC的產(chǎn)生是一個涉及多種基因、信號分子及表型改變的事件，目前有關(guān)AIPC進展的研究和學說有很多，但AIPC的產(chǎn)生機制至今尚未完全清楚。在此列舉了目前幾種關(guān)于AIPC產(chǎn)生的可能機制，但實際情況是AIPC的發(fā)生可能涉及更加錯綜復雜的信號機制。研究的目的就是要找出引起AIPC產(chǎn)生的關(guān)鍵基因及信號分子，以這些關(guān)鍵基因及信號分子為靶點，使前列腺腫瘤細胞停止向雄激素非依賴性轉(zhuǎn)化，并使細胞增殖重新受到調(diào)控，從而給AIPC的治療帶來實質(zhì)性的突破。

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