去勢抵抗性前列腺癌形成機制的研究進展

馮小蘭，黃喜健

(廣西壯族自治區民族醫院a.病理科,b.泌尿外科，南寧 530001)

前列腺癌是男性最常見的惡性實體腫瘤之一。多數患者診斷時已為中晚期。雄激素剝奪治療(androgen deprivation therapy,ADT)是中晚期前列腺癌最主要的治療方法，多數患者對ADT治療初期有效，但經過18～36個月的治療后，將逐漸發展為去勢抵抗性前列腺癌(castration-resistant prostate cancer，CRPC)，“去勢”指利用手術去勢或藥物去勢方式將95%來源于下丘腦-垂體-性腺軸的雄激素去除；“去勢抵抗”指手術去勢或藥物去勢后，其他途徑如雄激素合成增加、腫瘤雄激素受體(androgen receptor,AR)改變及非雄激素信號活化等諸多因素導致疾病進展[1]。CRPC發病機制至今不明，是當前研究的難點和熱點。有學者在已有前列腺癌基礎和臨床研究的基礎上，提出了CRPC的3種形成機制：①AR相關機制。AR信號通路的激活發揮重要作用。②干細胞形成機制。干細胞生長不依賴AR，能夠在ADT治療后向CRPC進展。③神經內分泌轉化機制[2]。去勢治療可誘導前列腺癌細胞發生神經內分泌分化(neuroendocrine differentiation,NED),前列腺癌NED細胞不再依賴于AR信號通路而通過旁分泌和自分泌的作用促進前列腺癌細胞的生長。現對CRPC形成機制的研究進展進行綜述。

1 AR相關機制

前列腺是性腺器官。雄激素可以調節前列腺細胞的生長，并通過與前列腺細胞內的AR結合介導多種生物學功能。CRPC的形成依賴于雄激素-AR信號通路。這條信號通路調控前列腺上皮細胞增殖與凋亡的平衡，影響細胞生長。導致前列腺癌組織中AR敏感性增高的機制是CRPC中的AR主要相關機制。機體通過多種途徑再激活AR，以確保在持續低水平雄激素的環境下，AR仍能在前列腺癌進展為CRPC中發揮重要作用。

AR再激活的分子機制主要有：①AR基因擴增及過度表達。AR基因擴增在CRPC中很常見，但在治療之前很少出現[3]，而有研究報道，在接受過ADT治療的患者中大部分顯示出AR擴增[4]。由于去勢治療后導致機體雄激素缺乏，激素的缺乏導致AR基因的轉錄壓力持續增加，促使AR基因擴增，AR表達上調，引起AR對外界刺激的敏感性增強，使得AR在低水平雄激素情況下，盡可能增加與配體結合率，有利于腫瘤細胞的生長[5]。②AR的突變。與未經治療的前列腺癌患者相比，經過系統性激素治療后AR突變逐漸升高。研究表明，在AR中已有100多個點突變，AR基因的配體結合區是與前列腺癌相關點突變的主要發生區域[6]，而AR基因最常見的點突變是F876L。突變使得受體特異性降低，不僅使原本體內為AR拮抗劑轉變成潛在的激動劑，而且使類固醇激素(如孕酮和雌激素等)原本幾乎對前列腺癌細胞無刺激作用的物質激活AR轉錄[7]，從而促進腫瘤細胞的增殖，降低前列腺癌細胞對雄激素的依賴性[8]。另一方面，突變增強了AR的轉錄激活功能，使治療后極低濃度雄激素環境下AR基因轉錄增加，前列腺癌細胞在系統性激素治療后仍能夠無限制生長[9]。③AR輔助調節因子表達異常。AR在共抑制因子的阻遏效應喪失及共激活因子的持續刺激下，間接增強AR的轉錄活性，使得在體內雄激素低濃度環境下，AR信號通路仍能激活，去勢治療后癌細胞仍快速增殖，如抑制因子Rb基因的失活及激活因子BAP18的擴增等。BAP18(分子量為18 000的BPTF相關蛋白)是2016年由Sun等[10]研究發現的一種AR的輔助激活因子，通過活化AR信號通路，調控前列腺癌細胞中AR誘導的反式激活，促進CRPC的生長和進展。此外，Fujimoto等[11]的研究表明，AR還可以從細胞質轉移至細胞核中，并在輔助激活因子作用下激活，增加前列腺癌細胞對雄激素的敏感性。④生長因子與細胞因子的作用。在體內雄激素低濃度環境下，機體加強許多生長因子、細胞因子等介導的信號通路，使AR在CRPC中對殘留的雄激素敏感性增加，從而形成去勢抵抗。如白細胞介素-6在體外實驗中，無雄激素的環境下，可以通過激活蛋白激酶A途徑激活AR信號通路；表皮生長因子受體可以通過激活前列腺癌中的促分裂原活化的蛋白激酶信號通路，調節AR的功能。⑤AR剪接變異體處于持續激活狀態可能是導致CRPC的重要機制。AR剪切變異體(AR splicevariants,AR-Vs)是截短了的AR亞型，在ARC端選擇性剪切后配體結合區結構丟失，AR-Vs在N端具有N端結構域和DNA結合域，而C端缺少配體結合域，這種結構使AR-Vs無法與雄激素結合[12]。但在低雄激素水平的條件下，AR-Vs 可形成二聚體并激活AR信號通路，引起前列腺癌細胞的增殖，成為去勢抵抗的潛在因素。ARV7是AR-Vs的研究熱點,是具有臨床意義的剪接變異體。AR-V7是前列腺癌組織中表達量最高的AR變異體，并且是唯一一種在臨床樣品中可重復鑒定的變體。有研究表明，與不表達AR-V7的患者相比，前列腺癌組織中表達AR-V7的患者進展至CRPC的時間顯著縮短[13]。ARV7在無雄激素環境下仍能夠激活AR信號通路，招募輔助因子完成下游基因的轉錄激活。而作為主要的下游基因表達產物前列腺特異性抗原的表達增強也促進了前列腺癌細胞的生長，為前列腺癌向難治性CRPC的發展提供了合理的解釋[14]；ARV7可以調節腫瘤內分泌及腫瘤基因的表達，如轉化生長因子2、上皮-間充質轉化相關基因如鈣黏素2等的表達，在促進前列腺癌轉移中起作用；ARV7在正常前列腺組織中位于基底細胞及間質細胞內，而在CRPC階段則主要表達于管腔上皮細胞核中[15]，說明其合成后直接進入細胞核，不在細胞質中停留，從而逃避了多烯紫杉醇類抗腫瘤藥物阻斷AR的核轉運作用，產生抗藥性[16]。可見，ARV7與CRPC密切相關和新型 AR靶點藥物的治療敏感性密切相關，可作為可靠的預后標志物。因而關注AR-Vs的表達，有助于今后制訂更好的破壞AR-Vs表達信號的治療策略，并研制出相關的靶向藥物。

以上機制通常相互作用、相互配合，在共同作用下，雄激素-AR信號通路再次激活，最終形成CRPC。

2 干細胞形成機制

腫瘤干細胞不僅是腫瘤發生的主要原因，也是腫瘤耐藥、轉移及治療后復發的潛在因素。前列腺由腺泡、導管上皮及間質組成，上皮包括分泌細胞、基底細胞、少量神經內分泌細胞及干細胞等。前列腺干細胞存在于前列腺基膜的微環境中，可以分化為腺泡及導管上皮。正常的前列腺干細胞數量非常少，僅占上皮細胞總量的0.1%～0.3%。前列腺腫瘤干細胞表達CD44，也可以表達CK5、CK14，但不表達前列腺上皮標志物，如AR、前列腺特異性抗原等[17]。

前列腺癌干細胞不表達AR，其生長不依賴于AR，ADT治療可使激素依賴的腫瘤細胞凋亡，但不表達AR的前列腺干細胞仍能存活并向CRPC進展[18]。有研究表明，治療后前列腺干細胞所占腫瘤細胞的比例較治療前有所升高[19]。腫瘤干細胞雖然僅占腫瘤細胞總數的極小部分，但具有自我更新、多向分化和強大的形成腫瘤能力，導致前列腺癌復發，使機體在雄激素剝奪的情況下獲得抵抗性。

前列腺癌中存在促進腫瘤形成，并促進腫瘤侵襲和轉移的CD44+腫瘤干細胞，雄激素雖在前列腺癌腫瘤干細胞分化成熟過程中發揮重要作用，但對于前列腺癌腫瘤干細胞的生長并非必需。 Yes相關蛋白-轉錄增強因子2為維持干細胞特性的另一個標志物，Yes相關蛋白1在CRPC中被活化，說明前列腺腫瘤干細胞可能是導致ADT治療失敗的根本原因[20]。現研究的前列腺腫瘤干細胞經典相關信號通路包括Notch、Hedgehog、Wnt/β聯蛋白、磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B等[21]。

OV6為上皮來源腫瘤干細胞的理想標志物，正常前列腺組織中，OV6主要表達于基底細胞，OV6陽性前列腺癌細胞具有干細胞特性，在多種上皮腫瘤中發揮藥物抵抗和促進腫瘤進展作用。OV6陽性前列腺癌細胞可以通過招募單核細胞并誘導其分化為腫瘤相關巨噬細胞，從而重塑前列腺癌的微環境,促進腫瘤細胞生長、轉移和化療藥耐藥，進展為CRPC。

有學者認為，前列腺癌進展為CRPC后出現放射性耐受可能與前列腺癌干細胞相關[22]，其機制可能為對于處于靜止狀態、AR陰性的前列腺癌干細胞放療不起作用[23]。目前對前列腺癌干細胞在CRPC中的特性及作用有待進一步研究。

3 NED機制

近年來，前列腺癌在去勢治療后癌細胞發生NED的現象受到關注，前列腺癌NED的細胞可以通過旁分泌和自分泌的作用促進前列腺癌細胞的生長，認為是CRPC形成的重要機制之一。對于NED的細胞起源目前有兩種說法：①正常神經內分泌細胞均散在分布于前列腺上皮內，與NED的細胞共同起源于非腫瘤來源的多能干細胞[24]；②由于前列腺癌患者經過去勢治療等相關治療手段后，癌細胞誘導分化發生NED，可能是腫瘤細胞對藥物抵抗的一種自身反應。研究發現體外培養的雄激素依賴性前列腺癌細胞株(LNCaP)在無雄激素培養液(模擬ADT)的環境中NED指標升高,同時細胞形態接近于神經內分泌細胞，表現為更明顯的胞質減少及樹突顯著[25]。因而目前多數支持第二種說法。

在雄激素缺乏環境誘導下，前列腺癌細胞轉化為具有神經內分泌細胞樣功能的腫瘤細胞，這些細胞具有上皮細胞特征，組織形態學主要表現為單個散在或小巢樣，與癌細胞共同構成腺腔樣結構，免疫組織化學表現出NSE特征，如CgA、Syn或CD56陽性，但缺乏典型的神經內分泌腫瘤形態學特征。這些細胞不表達AR和前列腺特異性抗原，不依賴于AR信號通路，也不受雄激素調節，具有刺激周圍腫瘤細胞發生激素抵抗的增殖作用，能影響腫瘤的抗凋亡功能[2]。前列腺癌經ADT治療后細胞發生NED率顯著升高，且與治療時間呈正相關，具有更強的侵襲性和轉移性。NED與臨床不良預后有很大相關性。

研究表明，一些細胞因子在前列腺癌NED過程中發揮重要作用。如白細胞介素-6在LNCaP中，通過激活多種信號通路激活NED[26]；白細胞介素-8不僅能促進前列腺癌轉移和新生血管生長，而且在雄激素缺乏時能誘導LNCaP細胞增殖，通過Src激酶-焦點黏鏈激酶通路促進前列腺癌細胞的激素非依賴性的生長和前列腺癌的NED[27]；白細胞介素-1能夠促進前列腺癌骨轉移并使癌細胞獲得神經內分泌表型[28]。

一些炎癥免疫細胞也在前列腺癌NED過程中發揮重要作用，如肥大細胞廣泛分布于皮膚及內臟黏膜下的微血管周圍，可以通過分泌多種細胞因子促進血管生成及組織重塑，并在腫瘤的進展中發揮重要作用。歐藝虹等[29]研究認為，ADT導致的肥大細胞浸潤可以通過抑制AR信號通路并上調miR-32表達來促進前列腺癌NED。而后將人前列腺癌細胞系(LNCaP和CA-2)與人肥大細胞系(HMC-1)進行共培養發現，HMC-1可以增加LNCaP和C4-2細胞的神經內分泌表型表達，并上調p21的表達,p21通過不依賴AR的信號通路正向調控前列腺癌細胞NED。他們提出了在不依賴AR的信號通路情況下，肥大細胞通過p21促進前列腺癌的神經內分泌表型，并觀察到共培養中被肥大細胞誘導出的前列腺癌NED細胞表現出對包括多西他賽在內的細胞毒性化療藥物有較強的抵抗性，原因是這些藥物主要殺傷周期進程中的細胞，而NED細胞為低增殖活性并有較強的抗凋亡能力。這也為前列腺癌的治療抵抗性提供了新的思路，為NED的發生機制做出了進一步的闡釋。

腫瘤抑制基因RB1和TP53基因失活會導致前列腺上皮內瘤變，基因同時失活使瘤變加速，并促進前列腺癌NED，使其具有更高的轉移性以及在早期階段對雄激素耐藥性[30]。同時有研究發現激素治療形成的微環境壓力使p53突變，信號通路失活，引起前列腺神經內分泌細胞的過度增殖和侵襲性行為，發展為神經內分泌前列腺癌(neuroendocrine prostate cancer，NEPC)[31]。

NEPC是一類高度惡性前列腺癌，臨床上多由ADT后發生抵抗引起，多數患者疾病進展速度遠快于單純CRPC，較易出現實質性臟器轉移，在診斷后1～2年內即死亡，約占因CRPC患者死亡的25%。Akamatsu等[32]成功建立的前列腺癌小鼠模型驗證了ADT誘導前列腺腺癌向另一類高度惡性亞型NEPC轉化。另有研究表明,小鼠雄激素依賴性前列腺癌模型(LNCaP、PC-295、PC-310)經過ADT后可誘導發生NED，而NED細胞的過度增殖導致NEPC[33]。有研究發現,超過半數的NEPC和前列腺腺癌可檢測到TM PRSS2-ERG基因重排,而身體其他部位的小細胞癌并未發現,也說明NED可能來源于前列腺癌[34]。

樊連城等[35]研究發現，NED標志物水平開高及經過阿比特龍治療6個月后NED標志物水平升高提示患者預后較差，說明前列腺癌NED與預后不良有關，CRPC的NED狀態可以通過檢測血清中NED標志物水平得以實現。

目前多認為前列腺癌NED的分子機制與一些細胞因子功能及腫瘤基因的改變有關，但相關研究仍比較有限，確切的發病機制有待進一步研究。

4 小 結

早期的雄激素依賴型前列腺癌轉化為CRPC的發生率呈上升趨勢，其機制涉及多個基因、多種信號分子通路的改變及之間相互作用的結果，但確切機制尚未完全清楚。隨著對驅動前列腺癌在低睪酮條件下生長及抵抗凋亡的能力的生物學機制了解的深入，未來還應探索可以預防或逆轉去勢抵抗的信號通路，開辟前列腺癌藥物治療新途徑，以尋找潛在的藥物靶點，為精準治療提供理論基礎。AR-V7變異體有望作為新的生物學標志物用于指導CRPC的治療。相信隨著CRPC的機制研究領域的深入，將研制出更多的特效藥物。