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        雌激素受體在骨肉瘤中的作用研究進展

        2022-06-07 00:38:36孫小丹劉鷖雯何怡青張國良楊翠霞
        檢驗醫(yī)學 2022年4期
        關鍵詞:耐藥乳腺癌

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

        骨肉瘤是常見的原發(fā)性惡性骨腫瘤,占原發(fā)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(zhuǎn)移性,有80%的骨肉瘤患者在確診時已伴有微小轉(zhuǎn)移灶[2]。因此,單純行手術截肢的患者5年生存率僅為20%[3]??刂乒侨饬鲛D(zhuǎn)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(lián)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(huán)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(jīng)毒性等,且易產(chǎn)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(fā)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(fā)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(fā)生、發(fā)展關系密切[9],且在骨肉瘤組織及細胞中均發(fā)現(xiàn)了雌激素受體(estrogen receptor,ER)的表達[10]。ER包括經(jīng)典的核受體(ERα、ERβ)和膜受體[G蛋白偶聯(lián)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(fā)生特異性結合,形成激素-受體復合物,調(diào)節(jié)下游基因轉(zhuǎn)錄,使雌激素發(fā)揮生物學功能。在腫瘤進展過程中,雌激素與ER結合可調(diào)節(jié)腫瘤細胞的生長特性[12],抑制骨肉瘤細胞的增殖和轉(zhuǎn)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(fā)生、發(fā)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(zhuǎn)錄。2種ER均由A、B、C、D、E和F 5個功能區(qū)組成,見圖1。其中,A/B區(qū)含有1個轉(zhuǎn)錄激活區(qū)(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(zhuǎn)錄。C區(qū)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(fā)揮重要作用,參與ER的同源二聚化。D區(qū)是C區(qū)和E區(qū)的鉸合區(qū)域。E區(qū)和F區(qū)被稱為配體結構域(ligand binding domain,LBD),含有1個AF-2。E區(qū)和F區(qū)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(qū)組成相似,但其發(fā)揮的生物學功能卻完全不同。GPER包括G蛋白偶聯(lián)受體30(G protein-coupled receptor 30,GPR30)、Gαq蛋白偶聯(lián)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(diào)節(jié)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(nèi)的受體ERα、ERβ和GPER在骨肉瘤進展中的作用。

        圖1 ER的功能區(qū)組成

        1.2 ER的功能

        ER與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展有關。在骨肉瘤微環(huán)境中,ERα和ERβ發(fā)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(nèi)膜癌[19]、宮頸癌[20]等生殖系統(tǒng)腫瘤中,ERα影響著腫瘤細胞的增殖。ERα發(fā)揮作用的機制有以下幾種途徑:(1)細胞內(nèi)鈣的動員;(2)環(huán)磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate,cAMP)的產(chǎn)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(nèi)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(fā)現(xiàn),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(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transformation,EMT)進程和延緩腫瘤進展中發(fā)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(zhuǎn)移[9]。這提示ERα功能的變化在骨肉瘤的進展中發(fā)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(diào)節(jié)腫瘤的進展,包括調(diào)節(jié)細胞內(nèi)cAMP、促進細胞內(nèi)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(fā)現(xiàn),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(xiàn)為ERβ對ERα功能的抑制作用。ERβ能夠抑制約70%的ERα依賴的調(diào)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(nèi)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(diào)節(jié)腫瘤的進展。ER調(diào)節(jié)示意圖見圖2。

        圖2 ER調(diào)節(jié)示意圖

        2 ER在骨肉瘤進展中的作用

        有研究發(fā)現(xiàn),骨肉瘤發(fā)生中伴隨著ER的持續(xù)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(fā)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(qū)域被高度甲基化,其中包括ER相關的啟動子區(qū)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(chǎn)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(zhuǎn)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(fā)現(xiàn),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(fā)現(xiàn),在骨肉瘤細胞中,ERα可通過調(diào)控堿性磷酸酶來降低波形蛋白、基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP)9的表達,進而影響細胞轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(wěn)定性,使骨肉瘤細胞的侵襲、轉(zhuǎn)移能力減弱。ER在調(diào)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(guī)律化療的骨肉瘤患者5年生存率為78.5%,而進行非規(guī)律化療患者的5年生存率僅為35.2%[40]?;熌退幨菍е鹿侨饬龌颊忒熜л^差的主要原因之一。ER參與了腫瘤細胞耐藥的發(fā)生過程。有研究結果顯示,患者在化療過程中發(fā)生順鉑耐藥時,ER的表達水平有所降低[41]。在轉(zhuǎn)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(fā)內(nèi)分泌治療耐藥和轉(zhuǎn)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(fā)生通常伴隨著ER表達的減少和異常激活。當骨肉瘤患者發(fā)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(nèi)藥物的排出,從而減少藥物在細胞內(nèi)蓄積[43]。但是有研究發(fā)現(xiàn),在發(fā)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(zhuǎn)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(xié)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(diào)控骨肉瘤細胞的增殖、轉(zhuǎn)移和藥物敏感性中發(fā)揮著重要的作用,因此調(diào)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(diào)節(jié)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(nèi)表現(xiàn)為ER拮抗,通常用于ER陽性乳腺癌患者的內(nèi)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(tǒng)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(fā)現(xiàn),他莫昔芬聯(lián)合多柔比星在體外實驗中協(xié)同抑制了骨肉瘤細胞U2OS的增殖[51]。因此,選擇性ER調(diào)節(jié)劑對骨肉瘤細胞侵襲、轉(zhuǎn)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(xiàn)轉(zhuǎn)移、易產(chǎn)生化療耐藥性,因此預后極差。在骨肉瘤的發(fā)生中常伴隨著ER水平的持續(xù)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(zhuǎn)移及藥物敏感性仍具有重要的調(diào)節(jié)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(zhuǎn)錄因子的表達,進而抑制骨肉瘤細胞的轉(zhuǎn)移[15]、促進骨肉瘤細胞的凋亡[35]。未來有望將內(nèi)分泌治療和化療的聯(lián)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。

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