王 宇 喬娟娟 張 磊 劉四衛(wèi) 楊樹才

類固醇激素尤其雌激素和孕激素在乳腺癌的發(fā)病、進展和治療中起著重要作用。近年來，類固醇激素在乳腺干細胞穩(wěn)態(tài)中作用的研究取得了重大進展。乳腺腫瘤干細胞(Breast cancer stem celles，BCSCs)是乳腺癌進展?jié)撛诘恼T導因素，其干細胞表型是動態(tài)變化的，易受到細胞信號傳導和外部環(huán)境的影響，尤其易受到雌孕激素的影響。孕激素已被確定是調節(jié)正常小鼠乳腺干細胞和正常人乳腺干細胞的關鍵激素。合成孕激素可能通過誘導干細胞的增殖增加乳腺癌發(fā)生的風險。孕激素可能通過轉錄因子、信號轉導途徑和microRNA的調節(jié)來增加乳腺癌細胞系中的BCSCs的數量。另有研究報道雌激素也可以調節(jié)BCSCs的數量，類固醇激素可能是控制BCSCs數量和功能的關鍵參與者。

1 BCSCs概述

BCSCs來源于人乳腺腫瘤，細胞表面有多種標志物，包括CD44、CD24、CD133、上皮細胞粘附分子(Epithelial cell adhesion molecule，EpCAM)、巢蛋白、神經節(jié)苷脂GD2、CD49f、CD61、CXCR4、CXCL1、HMGCS、CD166、CD47、ALDH1和ABCG2[1]。其中CD44+/CD24-是BCSCs的分子量最小的表面標志物。CD44是一種跨膜糖蛋白，與許多細胞外基質蛋白結合。乳腺癌中CD44 mRNA和蛋白高表達與患者預后不良相關，在其他腫瘤細胞系中也可發(fā)現CD44的高表達[2]。因此，CD44被認為是腫瘤干細胞(Cancer stem cells，CSCs)的有效生物標志物[3]。同時，ALDH1的表達也被認為是乳腺中CSCs的特征性標志物，亦與乳腺癌不良預后相關。盡管乳腺癌的不同亞型之間存在差異，但與其他CSCs標志物相比，ALDH1陽性表達更加穩(wěn)定[4]。目前，通過使用CD44+/CD24-和ALDH+可以實現BCSCs的最大程度的富集[5]。有研究證實，激素作為調節(jié)BCSCs活性的主要信號因子，可以通過影響腫瘤微環(huán)境而影響腫瘤的進展[4]。

2 雌激素及其受體在乳腺癌與BCSCs中的作用

2.1 雌激素及其受體與乳腺癌的關系

雌激素能夠促進乳腺上皮細胞增殖，在乳房正常發(fā)育中發(fā)揮著至關重要的作用，另外雌激素可與乳腺腫瘤細胞上的雌激素受體(Estrogen receptor，ER)結合而刺激乳腺腫瘤細胞生長。雌激素可與ERα和ERβ結合，調節(jié)靶基因的轉錄[6]。生理形態(tài)的雌激素17β-雌二醇與ERα結合的親和力高于ERβ，雌激素與乳腺上皮細胞上的ERα結合，而轉錄因子需要核受體共調節(jié)因子介導才能對靶DNA序列進行調控。在這種情況下，ER信號依賴于FOXA1表達，FOXA1能夠促進局部DNA解旋，進而促進ER與DNA結合[7]。女性絕經后，體內雌激素過度暴露可增加乳腺癌的風險。但是用作激素替代療法的外源性雌激素卻可以降低絕經期女性罹患浸潤性乳腺癌的風險，也降低了乳腺癌致死率[8]。雌激素在乳腺癌發(fā)生和發(fā)展中的矛盾的作用可能是雌激素對不同類型乳腺癌細胞的作用不同而導致的。雌激素可以促進ERα+的乳腺癌細胞增殖，而雌激素對ER-的BCSCs作用機制值得深入研究。

2.2 雌激素在BCSCs中作用的研究

盡管大量研究探討了激素對BCSCs調節(jié)的作用，但雌激素在BCSCs中的作用機制仍不清楚。大多數研究認為，雌激素通過旁分泌機制刺激CSCs而發(fā)揮作用[9]。下調胚胎干細胞的基因后，用雌激素處理富含CSCs的乳球群能夠降低ERα+乳腺癌細胞中BCSCs的比例。這一結果可以解釋雌激素能夠改善ERα+腫瘤患者預后的臨床事實[10]。另有研究表明，ERα+乳腺癌細胞可以分泌FGFR和EGFR配體來結合雌激素，雌激素可以作為旁分泌介質促進CSCs活性并增加CD44+/CD24-/low細胞的比例[11]。也有少數研究提出雌激素本身不會改變腫瘤干/祖細胞特性[12]。

雌激素可以通過非基因組信號傳導和ER突變體調節(jié)BCSCs。G蛋白偶聯受體30(G protein-coupled receptor 30，GPR30)是一種七跨膜結構域受體，在ER+和ER-乳腺癌細胞和腫瘤中表達，GPR30能介導非基因組雌激素的信號傳導。GPR30可以通過激活tafazzin(TAZ)來調節(jié)Hippo信號通路[13]。CD44+/CD24-細胞中存在TAZ的高表達，敲減細胞中的TAZ顯著降低了CD44+/CD24-細胞群體和乳腺球形成能力[14]。另外，TAZ在原發(fā)性乳腺癌的CSC中過表達，與CSC介導的轉移呈正相關，當TAZ被敲除后則顯著降低了原發(fā)性乳腺癌的化療耐藥性和致瘤能力[15]。通過以上研究發(fā)現雌激素能通過GPR30激活TAZ從而增加CD44+/CD24-細胞的數量和致瘤能力。

盡管BCSC沒有表達經典的ERα，但雌激素可以通過ERα36突變體和ERβ作用在BCSCs上。ERα36突變體通過AKT/GSK3β信號途徑激活促有絲分裂信號，對維持ER+乳腺癌細胞的CD44+/CD24-BCSCs起到重要的作用[16]。ER-α36突變體缺乏配體依賴性和非依賴性反式激活結構域(ATF-1和-2)，而保留了與DNA結合、寡聚化和配體結合結構域[17]。在MCF-7和T47D細胞系中，ER-α36能夠增強CD44+/CD24-細胞的自我更新能力從而增強他莫昔芬的藥物抵抗。敲除ER-α36顯著降低了CD44+/CD24-群體數量并阻斷了他莫昔芬或氟維司群介導的CD44+/CD24-表型細胞的增加及乳腺球的形成[16，18]。在HER2+乳腺癌細胞系SKBR3中敲除ER-α36可降低HER2表達和ALDH+CSC群體的數量[19]。上述研究證實在ER+和HER2+ER-的腫瘤中，ER-α36突變體有調節(jié)BCSCs的作用。

研究發(fā)現ERβ表達與BCSCs標志物CD44和ALDH1密切相關，且三者對乳腺球形成至關重要[20]。另外在FACS分選的人乳腺干細胞中，亦發(fā)現ERβ基因明顯上調[21]。盡管有上面諸多的研究基礎，但是雌激素信號在BCSCs特征細胞上的作用機制仍不明確，尚需大量的實驗研究加以豐富和證實。

2.3 抗雌激素藥物和BCSCs

抗雌激素療法常用于輔助和轉移ER+乳腺癌的治療。藥物主要有選擇性雌激素受體調節(jié)劑(Selective estrogen receptor modulators，SERMs，如他莫昔芬)和下調劑(Selective estrogen receptor downregulators，SERDs，如氟維司群)以及減少雌激素合成的芳香酶抑制劑[22]。由于BCSCs大多數為ER-，因此它們并不是抗雌激素療法的靶點。上述治療不但不能抑制BCSCs，還能使這些干細胞明顯富集。來曲唑(芳香酶抑制劑)治療后能刺激乳腺癌細胞CD44+/CD24-表型細胞的增加并伴有乳腺球的形成[23]。Piva研究團隊也發(fā)現他莫昔芬耐藥MCF-7細胞CD44+CD24-/low和ALDH陽性亞群增加并伴有乳腺球的形成，進一步研究發(fā)現其胚胎干細胞標志物SOX2的表達及隨后WNT信號通路的激活是他莫昔芬治療后BCSCs存活的關鍵[24]。

另有研究發(fā)現，ERα-36可通過增加CD44+/CD24-/low細胞和形成乳腺球能力來促進他莫昔芬抵抗[22]。在體外使用雌激素治療后，患者衍生的乳腺癌細胞可以進行BCSCs(ALDH+細胞)富集，同時在體內使用源自患者的異種移植物也可以進行BCSCs的富集。ALDH+細胞中有JAG1配體和NOTCH4受體高表達，而高ALDH1表達與他莫昔芬治療的抗雌激素抵抗相關[9]。最近，Sansone研究團隊將癌癥相關成纖維細胞中的miR-221或完整線粒體DNA轉移至乳腺癌細胞內能夠改變BCSCs(CD133+)的休眠狀態(tài)，從而導致內分泌治療抵抗[25]。

總之，這些發(fā)現證實抑制乳腺癌細胞中的雌激素信號傳導可能導致BCSCs數目增加，同時在抗雌激素治療后存活的BCSCs可以進入休眠狀態(tài)并最終重新啟動腫瘤生長。

3 孕激素及其受體在乳腺癌與BCSCs中的作用

3.1 孕激素及其受體與乳腺癌的關系

孕激素在妊娠期小鼠乳腺發(fā)育中起著關鍵作用。孕激素信號傳導由孕激素受體(Progesterone receptor，PR)介導，包括PRA和PRB兩種亞型。在正常乳腺上皮中，PR兩種亞型的比例保持平衡，腫瘤微環(huán)境中這種平衡一旦被破壞，PRA的表達明顯增高[26]。PRA則在卵巢穩(wěn)態(tài)中起著重要作用，而乳腺形態(tài)主要與PRB有關[27]。小鼠模型實驗證實，孕激素和PR信號傳導通過擴大乳腺干細胞群來驅動乳腺發(fā)育[28]；這種信號傳導也存在于致癌物誘導的乳腺腫瘤形成的過程中。孕激素刺激乳腺腫瘤細胞系中產生大量的祖細胞和BCSCs標志物[29]。

在乳腺擴張期間，PR通過旁分泌信號如RANKL(NF-κB配體的受體激活劑)和Wnt4介導乳腺上皮細胞的增殖。這些信號分子是PR+細胞分泌并作用到PR-祖細胞上，并表達RANK和Wnt受體Frizzled與LRP5/6等多種信號分子[28]。在多種嚙齒動物模型中，PR或RANK/RANKL途徑的缺失或抑制可顯著減少乳腺癌的發(fā)生[30]。

使用雌激素/孕激素而非單獨使用雌激素會增加浸潤性乳腺癌的風險，這與之前認為孕激素是保護性激素的看法相沖突[31]。最初的研究認為，孕激素對絕經后正常乳腺的增殖刺激可增加罹患乳腺癌的風險[32]。然而，最近的研究證實孕激素可以增加并轉化乳腺癌干細胞庫，或激活隱匿性惡性干細胞，加速ER+和PR+乳腺腫瘤的發(fā)生[33]。

3.2 孕激素在BCSCs中作用的研究

孕酮和合成孕激素可增加ER+，PR+乳腺癌細胞系中BCSCs群體的數量，這一結果在富含PR的T47D異種移植腫瘤中首次得到證實。該腫瘤在給予單獨的雌激素或雌激素加合成孕激素MPA的小鼠體內生長，孕激素治療后，腫瘤中CK5+細胞數量明顯增加，可高達總細胞的20%[34]。在導管型乳腺癌細胞系中，流式細胞術檢測發(fā)現孕激素治療后，總CD44+細胞群增加了8～12倍[35]。上述證據提出，在乳腺癌細胞系和細胞系種植的異種移植模型中，孕激素或其合成類似物增加了BCSCs群體的數量。

CXCR4/CXCL12是正常乳腺中孕激素誘導干/祖細胞功能的介質之一。孕激素的信號以旁分泌方式作用在表達CXCL12的管腔細胞上，而CXCR4在基底和PR-的腔細胞中表達。抑制CXCR4/CXCL12信號軸可以抑制孕激素誘導的乳腺干/祖細胞的增殖[36]。

另有研究證實，PR信號能夠抑制miR-29和miR-141的表達，兩者能分別解除對KLF4和STAT5A的抑制[37]，而KLF4是維持BCSCs和胚胎干細胞多能性所需的轉錄因子[38]，STAT5A是調節(jié)乳腺腔內祖細胞的轉錄因子[39]。解除了對KLF4和STAT5A的抑制后，乳腺癌細胞中CK5+/CD44+CSC群體的擴增、集落形成和體內成瘤能力明顯增加。BCL6也是乳腺癌中孕激素誘導CK5+細胞必需的因子[40]，這種孕激素誘導的BCL6表達亦可被催乳素抑制，進一步證實了BCSCs調節(jié)與激素信號傳導存在復雜的相互作用[41]。

綜上，正常乳腺上皮細胞和BCSCs的增加在很大程度上是由孕激素誘導的，盡管其確切的機制尚不清楚，但是直接抑制PR或其旁分泌/下游介質可能成為乳腺癌預防和治療的藥物靶點。

3.3 抗孕激素藥物和BCSCs

由于抗孕激素治療藥物缺乏活性或耐受性，目前在癌癥治療中并沒有把抗孕激素治療作為推薦的治療方法[42]。最近的研究發(fā)現，使用抗孕激素藥物如米非司酮和奧那司酮等可能靶向作用在ER+/PR+腫瘤中的BCSCs，雖然是假設，但值得進一步研究。在衍生的乳腺癌異種腫瘤模型中，發(fā)現孕激素調節(jié)劑具有抗腫瘤的潛力。醋酸烏利司他是一種選擇性孕激素受體調節(jié)劑，亦具有顯著的抗腫瘤作用，并可減少腫瘤中Ki67和Cyclin D1表達[43]。通過PR起作用的孕激素能夠通過減少雌激素激活下游效應物的來改善雌激素的作用。這可能解釋了為什么雙陽性內分泌腫瘤(ER+/PR+)比單一ER+乳腺癌侵襲性弱，預后更好的原因[44]。PR作為潛在治療靶點，因其可通過孕激素對ER共調節(jié)或通過PR信號傳導減少祖細胞庫，而具有較好的臨床效益。盡管PR在乳腺癌BCSCs的作用研究有了一些新的進展，但還需要更多的實驗來完善。

4 小結與展望

在乳腺癌中，雌激素和孕激素信號對BCSCs活性均有影響。因BCSCs內類固醇激素受體表達較低或為陰性，因此，激素效應是通過旁分泌或臨近分泌細胞-細胞信號傳導來介導的。調節(jié)BCSCs的激素的下游也存在一定程度的自分泌信號傳導。在體外，雌激素治療血清饑餓的乳腺癌細胞后，BCSCs活性明顯上調，是受到EGF、FGF或Notch1受體的調節(jié)，亦可證實在這個過程中細胞間的間接、旁分泌或鄰分泌信號起了重要的作用。相反，抗雌激素藥物，如他莫昔芬或氟維司群，理論上應該可以阻斷雌激素對細胞增殖的直接作用并對ER-BCSCs的間接信號的影響，但實際上他莫昔芬卻增加了乳腺球菌集落培養(yǎng)中的BCSCs活性[13-14]。綜上所述，雌孕激素與BCSCs的關系值得進行更深入的研究，為乳腺癌治療提供更好的治療靶點。