雌激素受体及信号通路在宫颈癌中的研究进展

Research Progress of Estrogen Receptor and Signal Pathway in Cervical Cancer

摘要: 雌激素可以调节宫颈的功能和代谢。研究认为，宫颈癌的发生可能与雌激素及雌激素受体(ER)相关，雌激素通过结合雌激素受体激活一系列信号事件，影响宫颈癌的发生和进展。现将雌激素在宫颈癌中的作用机理的研究进展综述如下。

Abstract: Estrogen can regulate the function and metabolism of the cervix. Studies suggest that the occurrence of cervical cancer may be related to estrogen and estrogen receptor (ER). Estrogen activates a series of signal events by binding to estrogen receptor, which affects the occurrence and progression of cervical cancer. The research progress on the mechanism of estrogen in cervical cancer is summarized as follows.

1. 引言

宫颈癌是最常见的妇科恶性肿瘤，严重危害妇女健康。高危型人乳头瘤病毒(high-risk human papillomavirus, HR-HPV)感染是宫颈病变的始动环节，但宫颈病变的发生、进展与很多信号通路及分子相关联，受多种因素影响。作为女性重要的性激素之一，雌激素可通过与雌激素受体(estrogen receptor, ER)结合激活转录过程或信号事件，控制基因表达，调控女性生殖系统的功能，刺激靶细胞的发育、增殖、迁移和存活。宫颈是雌激素的靶器官，宫颈癌大多数起源于宫颈鳞–柱交接部，此处未成熟的化生鳞状上皮代谢活跃，对激素高度敏感，有学者认为雌激素在宫颈病变过程中可能发挥了致癌作用。

2. 雌激素与宫颈癌的相关性

早在1996年就有研究者在转基因小鼠中发现慢性雌激素暴露与HPV16癌基因之间存在协同合作 [1]。2002年Moreno V等 [2] 研究发现，服用避孕药5~9年的女性发生宫颈癌的相对危险度约为未服用者的3倍，服用避孕药10年以上者发生宫颈癌的相对危险度约为未服用者的4倍。在Luhn P等 [3] 的研究中服用避孕药10年以上者发生宫颈癌及各级宫颈病变的相对危险度约为未服用者的2.42倍，并且与低级别宫颈上皮内病变相比，长期使用口服避孕药与高级别宫颈上皮内病变风险增加相关(OR = 1.97)，认为雌激素在宫颈癌前病变的进展中发挥了重要作用。有研究者认为从20岁开始使用10年口服避孕药与50岁时浸润性宫颈癌的累积发病率增加有 [4]。Brake等 [5] 的研究证实持续给予生理水平的雌激素可有效促进转基因小鼠宫颈癌的发生，若撤去外源性雌激素的作用，宫颈病变会减少，之前已形成的肿瘤也会部分转归。有研究认为雌二醇诱导HeLa细胞和SIHA细胞表达HPV的E6/E7癌基因，并且可参与线粒体电子传递链、氧化磷酸化系统、糖酵解、戊糖磷酸途径和代谢信号通路的调控，这不仅与宫颈的癌变过程密切相关，并且有利于宫颈癌细胞的代谢适应和存活 [6] [7]。

3. 雌激素发挥作用的方式

雌激素发挥作用的方式复杂多样，现已发现的雌激素介导的信号传导机制有如下4种：1) 直接基因组信号：雌激素与ER结合，结合后的复合物二聚化并易位至细胞核，诱导雌激素反应基因的转录变化，此途径又分为经典雌激素反应元件(Estrogen Response Element, ERE)基因组模式和非ERE依赖基因组模式，该通路起作用较缓慢，通常需要数小时才能形成；2) 间接基因组信号传导：膜结合受体诱导细胞质事件，例如调节膜的离子通道、第二信使级联和转录因子，此途径相对比较迅速，一般只需数秒至几分钟时间；3) 不依赖于ER：雌激素以不依赖ER的方式发挥抗氧化作用。4) 雌激素独立：不依赖配体的基因组事件。其中最常见也最被研究者重视的是由雌激素受体介导的直接基因组效应和间接基因组效应。

4. 雌激素核受体及其介导的基因组效应信号通路

雌激素通过与核受体(nuclear estrogen receptor, nER)结合发挥慢速基因组效应。又分为ERE途径和非ERE途径。

ERE途径：

ERE途径是指无雌激素激活时，nER处于静息的状态，并与热休克蛋白Hsp90形成寡聚体锚定于胞浆内。当雌激素激活nER后，nER与其形成复合体，并发生构象改变，使Hsp90蛋白解离，发生受体二聚化，入核，进一步结合ERE，调节靶基因的表达。

非ERE途径：

非ERE依赖的基因组模式是指nER被雌激素激活后，通过募集激活蛋白1 (Activator Protein, AP1)、刺激蛋白1 (Stimulator Protein, SP1)、NF-κB、p53和转录激活子-5 (STAT5)等发生交叉反应进而调节靶基因转录。

参与基因组效应的核受体包括ERα和ERβ两种亚型，两者在DNA结合域有97%同源性，而在配体结合域和转录活化功能域分别只有55%和30%的氨基酸相同 [8]。ERα和Erβ的组织分布不同，同一组织中的表达量也有差异，在功能上似乎也发挥着不同的效应。

Erα为第一种被发现的雌激素受体，其转录活化功能域募集辅因子活性强，启动效率高。研究者对Erα高表达的转基因鼠使用雌激素可最终导致宫颈癌的发生，而对ERα表达缺乏的转基因鼠使用雌激素却不能诱发宫颈癌，认为ERα在该小鼠模型中宫颈癌发生的早期阶段起着至关重要的作用，而使用Erα拮抗剂可以预防已经发生宫颈病变的小鼠进展为宫颈癌，甚至清除宫颈病变 [9] [10]。在另一项研究中，研究者敲除了转基因小鼠宫颈上皮中的Erα编码基因保留了基质中的Erα编码基因，发现仍可促进小鼠宫颈上皮内病变和宫颈癌的发展，并且所有肿瘤上皮细胞的ERα均为阴性，由此认为宫颈基质细胞的Erα是雌激素诱发宫颈癌的作用位点，雌激素信号传导须通过基质微环境中活化的成纤维细胞间接进行 [11]。Lee SA等人的研究也发现在表达人乳头瘤病毒(HPV)癌基因的小鼠模型中，外源性雌激素通过间质ERα促进宫颈癌。有研究认为当Erβ和Erα两者同时存在时，Erβ以浓度依赖的方式对Erα介导的转录活性进行拮抗 [12]。但在宫颈癌中并没有观察到Erβ对Erα的负向调节，宫颈癌中Erβ多呈阴性 [10]。

5. 雌激素膜受体及其介导的非基因组效应信号通路

雌激素通过与膜受体(membrane receptor, mER)结合发挥快速非基因组效应。雌激素膜受体结合后可诱导细胞质事件，如雌激素刺激的腺昔酸环化酶途径(cyclic adenosine mono-phosphate, cAMP)、蛋白激酶C (protein kinase C, PKC)途径、钙离子通路(Cat²⁺)、丝裂原激活蛋白酶途径/细胞外调节蛋白激酶(mitogen activated protein kinase/extracellular-signal regulated kinase, MAPK/ERK)等。

现已发现的雌激素膜受体：

1) 不同剪切体的Erα

Erα有不同的截短变体，主要有ER-α66、ER-α46和ER-α36。主要截短变体为ERα66，即野生型ER-α，属于核型雌激素受体，而36 ku的ERα36、46 ku的ERα46与ERα家族的其他核受体不同，其定位于细胞膜，属膜型雌激素受体。ER-α36主要介导非基因组雌激素信号传导，可能参与癌症的细胞生长、增殖和分化。有研究结果显示ERα36在宫颈鳞癌种的表达强度显著高于正常宫颈组织，ER-α36在宫颈癌组织中过度表达，ER-α36表达升高与宫颈癌患者预后不良有关(P < 0.01) [13]。ER-α36的下调显着抑制细胞侵袭、迁移和增殖。此外，ERα36的上调增加了CaSki和HeLa细胞系的侵袭、迁移和增殖能力。多项研究均证实ER-α36的高表达促进了雌激素介导的宫颈癌细胞的增殖、侵袭和转移，而沉默ER-α36则具有相反的作用 [14] [15]。

2) G蛋白偶联受体30 (G protein-coupled receptor 30-GPR30)

GPR30是一种新型的雌激素受体，是7次跨膜G蛋白偶联受体家族成员之一，包括长度为1128 bp的开放读码框架，编码一个包含375个氨基酸的蛋白，其基因位于人类7号染色体p22区域，mRNA全长为2604 bp [16]。在上个世纪90年代末由几个研究团队将其从不同细胞中克隆分离而出。GPR30和配体雌激素结合后，快速激活第二信号通路，如ERK-MAPK途径、GFR-ERK途径、C-cAMP-PKA-MAPK途径及PI3K-Akt途径等 [17]，通过各种细胞内信号事件间接调节基因表达，参与全身各个系统的多种病理生理活动。GPR30在子宫、宫颈、乳腺、卵巢等器官中均可见表达。关于GPR30介导的雌激素对乳腺癌、子宫内膜癌影响的研究已有很多。GPR30介导的非基因组信号通路在宫颈癌中的作用研究较少。李敏 [18] 通过在体外利用GPR30受体的激动剂和拮抗剂分别作用于宫颈癌细胞株，结果发现宫颈癌细胞株中存在GPR30，体外调节GPR30的表达可影响宫颈癌细胞的生长。Friese，K等 [19] 宫颈癌患者标本进行GPR30免疫组织化学染色，发现82.7% (129/156 )肿瘤细胞内GPR30阳性表达，并且慢性宫颈炎、LSIL及HSIL中GPR30的阳性表达率分别为：20.00%，52.00和87.5%，三组之间具有统计学意义(P < 0.05)，提示GPR30高表达可能在宫颈低级别病变进展为高级别病变的过程中发挥重要的作用。刘智博 [20] 的研究中宫颈癌组织中GPR30的表达明显高于对照组，提示GPR30的异常活化可能促进了宫颈癌的发生，由此认为GPR30有可能作为治疗宫颈癌的潜在靶点。研究者证实GPR30在宫颈腺癌的细胞膜和细胞质中有强表达，尤其侵袭前沿表达最强，能较好地鉴别肿瘤与非肿瘤性腺体(敏感性75%)，是宫颈腺癌潜在的诊断和预后指标 [21]。

综上所述，雌激素受体及其作用方式复杂多样，并且提示其在宫颈癌的发生中可能起着重要作用，雌激素受体在未来或许可以成为治疗和预防宫颈癌的有效靶点。

NOTES

^*通讯作者。