小窩相關蛋白在乳腺癌中作用的研究進展

汪百川，余岳，李穎曦，葛潔，田垚

乳腺癌是全球女性常見的惡性腫瘤之一，具有發病率高、復發率高、死亡率高以及預后差等特點。目前關于乳腺癌的靶向治療、激素治療、外科手術、化療及放療均取得了顯著進展，然而其仍是女性癌癥死亡的主要原因［1-2］。乳腺癌的發生發展是一個多步驟的過程，小窩相關蛋白的表達與乳腺癌細胞增殖、凋亡、遷移、侵襲、轉移以及耐藥性密切相關，在其中發揮著抑癌及促癌的雙重調控作用。本文就小窩相關蛋白在乳腺癌中的作用綜述如下。

1 小窩及其相關蛋白

小窩是一種富含膽固醇的特化囊狀結構，在細胞膜上形成直徑為60~80 nm的“燒瓶狀”結構，也稱為細胞膜穴樣內陷，其主要功能為調控某些信號分子，作為信號轉導樞紐參與跨膜物質轉運并參與多種細胞間相互作用［3］。小窩的完整性與腫瘤細胞功能密切相關［4-5］。小窩相關蛋白包括外殼蛋白（Caveolins）及接頭蛋白（Cavins），作為小窩的主要組成成分，在細胞內吞作用、維持脂質穩態、信號轉導以及腫瘤的發生發展等多種生理及病理過程中發揮重要作用［6］。哺乳動物Caveolins包括：Caveolin（Cav）-1、Cav-2及Cav-3。Cavins包括Cavin-1（聚合酶1轉錄釋放因子，PTRF）、Cavin-2（血清剝奪反應因子，SDPR）、Cavin-3（c激酶結合SDR相關基因產物，SRBC）及Cavin-4（肌肉限制性卷曲蛋白，MURC）［7］。

2 Caveolins與乳腺癌的關系

2.1 Cav-1與乳腺癌的關系 Cav-1編碼基因定位于人7號染色體q31.1-q31.2區域D7S522位點，其在乳腺癌、肺癌、卵巢癌及骨肉瘤等腫瘤中表達缺失并可能與其啟動子甲基化異常有關。在乳腺癌中，Cav-1可通過誘導細胞膜表面離子通道及受體活性變化、調控細胞周期以及調節腫瘤微環境（TME）與細胞間作用影響細胞增殖，還能通過調節內源性和外源性凋亡途徑蛋白及誘導細胞自噬影響細胞凋亡。研究表明，在乳腺癌MCF-7細胞中下調Cav-1可增加大電導Ca2+激活鉀通道（BKCa）在細胞膜表達，促進細胞增殖［8］。Cav-1可促進表皮生長因子受體（EGFR）與Caveolin結合基序的激酶結構域結合，作為促癌因子激活EGFR介導的有絲分裂起始作用［9］。過表達Cav-1可誘導細胞周期因子p21、p27及cyclin B1表達上調，cyclin D2表達下調，促使細胞發生G2/M期阻滯，抑制乳腺癌MDA-MB-231及MCF-7細胞增殖，同時影響凋亡相關蛋白Bcl-2、Bax及P53的表達，促使乳腺癌細胞凋亡。然而，Wang等［10］發現在乳腺導管癌細胞（BT474）中，Cav-1可激活細胞外信號調節激酶（ERK）1/2信號通路，上調細胞周期相關因子cyclin D1及β-catenin表達，減少G0/G1期阻滯并增加S期細胞比例，同時增強自噬相關蛋白Beclin-1、light chain 3-Ⅱ及Atg12/5表達，促進自噬體形成并抑制細胞凋亡，而敲除Cav-1可抑制細胞遷移及侵襲能力。Badana等［11］也提出，脂質中甲基-β-環糊精（MβCD）可下調Cav-1及Wnt受體LRP6的表達水平，協同影響survivin、Bcl-2及Bax表達，誘導脂質筏破裂，介導細胞凋亡。相反，Shi等［12］發現Cav-1缺失及脂質筏破裂可提高V-ATP酶（V-ATPase）活性，激活自噬-溶酶體融合，提高細胞自噬水平并抑制凋亡。研究表明，乳腺癌細胞間質通常處于高氧微環境，Cav-1間質向細胞轉運效率較低［13］。在缺氧的TME中，細胞中雙酚A（BPA）可誘導G蛋白雌激素受體（GPER）與Cav-1競爭性結合，導致熱休克蛋白90（HSP90）釋放，激活缺氧誘導因子-1α（HIF-1α）、血管內皮生長因子（VEGF）表達上調，促進細胞增殖［14］。腫瘤相關成纖維細胞（CAFs）作為TME主要成分之一在乳腺癌發生發展過程中十分重要。Shi等［15］發現，在CAFs中下調Cav-1可誘導基質細胞衍生因子-1（SDF-1）、表皮生長因子（EGF）及成纖維細胞特異性蛋白-1（FSP-1）表達，促進細胞增殖，同時在BT474細胞中P53及凋亡調節因子（TIGAR）表達上調，細胞凋亡被抑制。

Cav-1可與化療藥物相互作用影響乳腺癌進展。Salis等［16］提 出，在MCF-7中 氟 伐 他 汀（fluvastatin）可通過下調Cav-1及血清糖皮質激素調節激酶1（SGK1）表達，增強細胞毒性作用；而二甲雙胍則通過上調Cav-1，下調SGK1，增強細胞毒性作用［17］。過表達Cav-1可提高乳腺癌耐藥蛋白（BCRP）表達。下調Cav-1可降低BCRP中ATP結合盒家族G蛋白亞家族2（ABCG2）活性，提高耐藥性乳腺癌細胞化療敏感性。Cav-1可通過介導細胞內吞作用，參與曲妥珠單抗-美坦新偶聯物（T-DM1）抗性調節［18］，促使T-DM1內化至細胞，增強其藥物毒性及敏感性［19］。Zheng等［20］提出，在MCF-7及MDA-MB-231細胞中，過表達Cav-1可通過抑制eNOS/NO/ONOO-通路活性及氧化性損傷，影響化學增敏作用。此外，乳腺癌中過表達Cav-1可促進EGFR核易位，激活DNA依賴性蛋白激酶（DNAPK），誘導DNA修復并增強輻射抗性，提示Cav-1與乳腺癌放療相關［21］。

Cav-1可通過調節上皮間充質轉化（EMT）相關標志物、基質金屬蛋白酶（MMPs）及Rho-GTPases表達影響乳腺癌細胞遷移和侵襲；通過調節轉移相關蛋白表達及細胞失巢凋亡，影響乳腺癌轉移。Zielinska等［22］發現，在MCF-7及T47D細胞發生EMT過程中，脂肪酸合成酶（FAS）/雌激素受體α（ERα）顯著受到抑制，Cav-1上調，從而上調鋅指轉錄因子（Slug）表達，細胞侵襲能力增強。研究表明，南極磷蝦二十二碳六烯酸（DHA）可增強MCF-7細胞中CD95（Fas/APO-1）與Cav-1間相互作用，抑制FAK/SRC/PI3K/AKT信號通路，下調MMP-2表達［23］。在BT474細胞中下調Cav-1也可使MMP-2、MMP-9及MMP-1表達下調，抑制細胞遷移及侵襲能力。此外，有研究報道在炎性乳腺癌（IBC）細胞中活化的Cav-1可通過Akt1途徑促使RhoC-GTPase磷酸化，增強細胞侵襲能力［24］。乳腺癌轉移涉及細胞黏附、運動、局部侵襲及遷移等多步驟，循環腫瘤細胞（CTC）須具備抗程序性凋亡（失巢）能力，轉移性乳腺癌患者往往預后較差。研究表明，在MDA-MB-231細胞脫離細胞外基質（ECM）進入血流動力學環境后，流體低切應力可誘導Cav-1表達上調，促使蛋白酶caspase-8失活而增強細胞抗失巢能力［25］。Wang等［26］發現，在MDA-MB-231細胞中，過表達Cav-1可激活PI3K/AKT/MEK/ERK及ITGB1-FAK信號通路，提高細胞對失巢作用的抗性。在轉移相關巨噬細胞中，Cav-1缺失可導致VEGF-A/VEGFR1活性增強，誘導MMP-9及集落刺激因子-1（CSF-1）下游表達，共同促進血管生成及腫瘤轉移性生長。然而，Lv等［27］發現，巨噬細胞移動抑制因子（MIF）可誘導Cav-1磷酸化，促使高遷移率族蛋白B1（HMGB1）從細胞質轉移至ECM，進而激活TLR4信號，促進乳腺癌轉移。基因表達譜分析顯示Cav-1在骨髓轉移性乳腺癌細胞中表達水平顯著高于其在CTC中表達水平［28］。因此，Cav-1在乳腺癌中可作為抑癌和促癌因子發揮雙重作用，并可能與乳腺癌的分型及分期有關。

2.2 Cav-2及Cav-3與乳腺癌的關系 Cav-2與Cav-1共定位，兩者緊密共表達且具有38%同源序列。Cav-2具有調節多種信號通路的功能，既能夠與Cav-1直接結合形成異源寡聚復合物共同發揮作用，也可獨立于Cav-1發揮作用。有研究發現在MCF-7細胞中Cav-2表達上調［29］，而Shatseva等［30］報道，miR-199a-3p可通過抑制Cav-2表達促進細胞增殖，提示Cav-2發揮抑癌作用。然而，Huang等［31］發現在乳腺癌細胞接受達沙替尼（Dasatinib）作用后Cav-2表達下調。Savage等［32］也提出，Cav-2高表達乳腺癌患者預后較差，Cav-2與ER表達呈負相關。Cav-2表達缺失可抑制17β雌二醇（E2）誘導的ERα磷酸化作用，抑制ERα轉錄活性及其相關信號通路活化，進而抑制細胞增殖。一項關于IBC細胞的研究表明，由于啟動子甲基化程度降低，Cav-2及Cav-1在IBC中呈高表達并與RhoC-GTP密切相關［33］。此外，已有文獻報道Cav-2與Her-2表達及三陰性乳腺癌（TNBCs）有相關性［34］。Cav-3編碼基因定位于人3號染色體p25，其在分布上較Cav-1及Cav-2受限，主要表達于血管平滑肌、心肌和骨骼肌，以及乳腺內肌上皮細胞及膠質細胞中。Cav-3編碼區P140L發生突變可減弱p38、AKT及內質網應激信號，目前有關Cav-3在乳腺癌中作用的研究報道仍然較少。有研究表明，隨著乳腺癌的進展，上皮組織中Cav-3陽性率降低，間質組織中Cav-2陽性率增高［35］。此外，Cav-3表達缺失可形成抗腫瘤乳腺微環境。在體內實驗中，當Cav-3表達缺失時，小鼠抗乳腺腫瘤形成能力顯著增強，同時可抑制乳腺腫瘤生長并顯著減少肺轉移［36］。因此，Cav-2及Cav-3與Cav-1同樣可作為乳腺癌進展的相關調節因子，發揮抑癌和促癌雙重作用。

3 Cavins與乳腺癌的關系

3.1 Cavin-1與乳腺癌的關系 Cavin-1編碼基因定位于人17號染色體q21.2，在維持小窩結構及功能方面發揮重要作用，其可被Cav-1及Cav-3吸引至細胞膜，與磷脂酰絲氨酸、膽固醇及寡聚化Caveolins結合，并參與細胞膜曲率調節［37］。Cavin-1在乳腺癌細胞系及乳腺癌組織中的表達顯著下調且與其啟動子甲基化密切相關。Verma等［38］發現，Cavin-1與Cav-1有相關性，在乳腺癌SK-BR-3細胞中，過表達Cavin-1可抑制Cav-1誘導的細胞膜小管形成。此外，Cavin-1及Cav-1可與胰島素樣生長因子-Ⅰ受體（IGF-ⅠR）結合并調節其內化作用，乳腺癌細胞中含有大量IGF-ⅠR，然而目前對于Cavin-1及Cav-1調控IGF-ⅠR在乳腺癌中發揮的具體作用仍存爭議，有待于進一步研究。

3.2 Cavin-2與乳腺癌的關系 Cavin-2編碼基因定位于人2號染色體q32.3，作為蛋白激酶C（protein kinase C-PKC）磷酸化的底物影響細胞定位及底物特異性，其可編碼純化血小板磷脂結合蛋白（PSP68），同時在血清饑餓細胞中表達增強，因此被稱為血清剝奪反應因子［39］。研究表明，Cavin-2在乳腺、前列腺及腎臟等腫瘤中表達存在缺失［40］。Cavin-2與乳腺癌患者無病生存率（DFS）及無遠處轉移率（DMFS）呈顯著正相關，其表達缺失可能與其啟動子甲基化相關，而過表達Cavin-2可抑制細胞遷移能力并降低NOD/SCID小鼠肺轉移瘤成瘤率，同時抑制抗凋亡蛋白Bcl-xL表達，促使細胞凋亡，提示Cavin-2可作為腫瘤轉移抑制因子［41］。Tian等［42］發現，過表達Cavin-2抑制MDA-MB-231細胞增殖及侵襲能力，其表達缺失可激活轉化生長因子（TGF）-β信號通路，誘導細胞EMT樣表型，提示Cavin-2可通過阻斷TGF-β信號通路抑制乳腺癌進展。此外，四個半LIM結構域蛋白1（Fhl1）在Src蛋白激酶轉化細胞中可誘導Cavin-2表達，且不依賴絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）的活性，而在乳腺癌中Fhl1及Cavin-2表達顯著下調，提示Cavin-2在乳腺癌中發揮抑癌作用［43］。

3.3 Cavin-3及Cavin-4與乳腺癌的關系 Cavin-3最初被定義為磷脂酰絲氨酸結合蛋白，與Cavin-2相似，也作為PKC的底物并在血清剝奪反應中被誘導，其編碼基因定位于人11號染色體p15.5-p15.4區域并靠近D11S1323位點，在散發性乳腺癌及其他類型腫瘤中常觀察到該區域雜合性缺失（LOH）。Cavin-3在正常乳腺及肺上皮細胞中呈高表達，而在乳腺癌、肺癌及胃癌中表達存在缺失，并可能與其啟動子甲基化相關，提示Cavin-3在乳腺癌中可能發揮抑癌作用。此外，Cavin-3可作為乳腺癌易感基因1（BRCA1）的相互作用蛋白，其表達缺失可影響BRCA1介導的腫瘤抑制功能［44］。盡管有研究表明Cavin-3在乳腺癌中發揮抑癌作用，然而具體分子機制尚不完全清楚。

Cavin-4作為Cavins復合物中一種與肌膜小窩復合物相關的進化保守的肌肉特定組分，編碼基因定位于人9號染色體q31.1位置，其在胚胎成纖維細胞等其他類型細胞中也存在低水平表達，并能與Cavin-2及Cav-3直接進行相互作用。研究表明，在骨骼肌中過表達Cavin-4可促進肌生成，導致傳導障礙，在心肌中過表達Cavin-4則可誘發心臟功能障礙，提示Cavin-4可作為肌組織相關小窩病變的新的潛在候選基因［45］，然而其與乳腺癌間關系尚不明確。

小窩在多種生理及病理過程中發揮重要作用，小窩的形成和功能依賴于小窩相關蛋白Caveolins及Cavins的表達及相互作用，而其在乳腺癌發生發展中的作用仍存爭議。根據乳腺癌的分子分型以及分期，Cav-1及Cav-2在其中可作為抑癌或促癌因子發揮雙重作用，Cav-3在肌組織中表達，其在乳腺癌中的作用仍有待進一步探究。Cavin-1、Cavin-2及Cavin-3在乳腺癌細胞及組織中表達缺失，而其在乳腺癌中發揮的具體作用機制尚不十分明確，Cavin-4與乳腺癌間關系研究較少，有待于今后探究。