促性腺激素释放激素受体在乳腺癌中的表达与作用及其靶向药物研究进展

小五

来源:觅健 2024-02-27 09:21:47

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关键词：布加替尼化疗靶向治疗内分泌治疗亮丙瑞林

综述//促性腺激素释放激素受体在乳腺癌中的表达与作用及其靶向药物研究进展--卢静璐 ,吴子平 ,陆劲松 .

原创本刊编辑部中华乳腺病杂志电子版 2024-01-26 10:13 重庆 1人听过

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卢静璐 ,吴子平 ,陆劲松 .促性腺激素释放激素受体在乳腺癌中的表达与作用及其靶向药物研究进展 [J/ CD].中华乳腺病杂志 (电子版 ),2022,16(3):179-182.

作者单位 :

200127上海交通大学医学院附属仁济医院乳腺外科

通信作者 :

陆劲松 ,Email:lujjss@ 163. com

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【摘要】　促性腺激素释放激素受体 ( GnRHR)是一种 G蛋白偶联受体 ,通常表达于垂体、胎盘等 ,已知有 2种类型 ,在人体内主要为 GnRHR-I型。垂体 GnRHR与其配体促性腺激素释放激素 (GnRH)结合可调节性腺功能。目前 ,文献报道在多种恶性肿瘤 (乳腺癌、卵巢癌、子宫内膜癌、前列腺癌、胰腺癌、肝癌等 )细胞中均有 GnRHR表达 ,但功能与垂体表面不同。GnRHR与 GnRH类似物 ( GnRHa)结合后 ,与 Gi蛋白偶联 ,激活 MAPK信号通路及下游的ERK、JNK、p38MAPK信号通路 ,减少细胞有丝分裂 ,促进细胞黏附分子表达及细胞骨架重构 ,促进 caspase-3等表达水平增加 ,从而抑制乳腺癌细胞的增殖、侵袭,并可诱导凋亡。GnRHa又可以分为激动剂 ( GnRH-a)和抑制剂( GnRH-ant)。目前 ,GnRH-a已广泛应用于乳腺癌等患者的去势治疗 ,而 GnRH-ant及其他 GnRH偶联药物正在进一步研究中。笔者从 GnRHR在乳腺癌细胞中的表达、功能、信号转导及其与肿瘤生物学行为的关系 ,以及针对该受体的新型靶向治疗药物等方面进行综述。

【关键词】　受体 , LHRH;　乳腺肿瘤;　促性腺激素释放激素类似物 ;　分子靶向治疗

　促性腺激素释放激素 ( gonadotropin-releasing hormone, GnRH)为下丘脑分泌的十肽激素 ,在人体内有 2种亚型。通常所述的 GnRH,即 GnRH Ⅰ基因位于 8号染色体短臂 (8p11. 2 ~8p21),其蛋白质序列为 pGlu-His-Trp-Ser-Tyr-GlyLeu-Arg-Pro-Gly-NH2,主要分布于大脑 ; GnRH Ⅱ基因位于 20号染色体短臂 ( 20p13),蛋白质序列为 pGlu-His-Trp-SerHis-Gly-Trp-Tyr-Pro-Gly-NH2,在子宫、卵巢等脑外分布较多[1]。促性腺激素释放激素受体 ( gonadotropin-releasing hormone receptor, GnRHR)是一种 7次跨膜 G蛋白偶联受体 (G protein coupled receptor, GPCR),它是一条单氨基酸链 ,包括 1个胞外氨基末端 ,7个跨膜结构域 ,3个胞外和 3个胞内环 [2]。目前已知其有 2种受体类型。在人类基因中 ,GnRHR Ⅰ型基因位于 4号染色体长臂 (4q13),是人体内主要表达的类型 [3] ,主要表达于垂体、胎盘 ,在卵巢、子宫、乳腺、前列腺等也有少量表达 [1,4] ;GnRHR Ⅱ基因位于 1号染色体长臂 (1q12),由于携带提早终止密码子 ,因此人体内并无其完整的功能蛋白存在 [5]。促性腺激素释放激素类似物 (gonadotropin releasing hormone analogue, GnRHa )可以与 GnRH竞争性结合垂体细胞内 GnRHR,继而抑制性腺功能 ,发挥重要的治疗作用。

GnRHa可以分为 GnRH激动剂 ( gonadotropin releasing hormone agonist, GnRH-a )和 GnRH拮抗剂 ( gonadotropin releasing hormone antagonist, GnRH-ant) 2类,两者都可以和GnRHR特异性结合并有效阻断其作用 ,具有相似的抑制卵巢功能作用。常用的 GnRH-a有戈舍瑞林、曲普瑞林、亮丙瑞林等 ,GnRH-ant药物有地加瑞克、西曲瑞克和阿巴瑞克等。GnRHR在多种肿瘤中也有表达。基础实验发现 ,乳腺癌细胞表面的 GnRHR被 GnRHa结合后 ,可激活下游分子信号通路 ,抑制细胞增殖及侵袭 ,促进细胞凋亡 ,从而发挥抗肿瘤效应。目前 ,已有多种以 GnRHR为靶点的 GnRH偶联药物等新型靶向药物正在临床及临床前期研究之中。笔者将介绍 GnRHR在乳腺癌中的表达和作用 ,以及其介导的抗肿瘤分子机制 ,同时简述针对肿瘤表面 GnRHR的各类 GnRH偶联药物。

一、GnRHR的生理作用

生理情况下 GnRHR表达于腺垂体细胞 ,可受到下丘脑脉冲式分泌的 GnRH调节。垂体 GnRHR与 GnRH结合后 ,可与 Gαq / 11蛋白偶联并激活磷脂酶 Cβ ( phospholipase Cβ, PLCβ),使胞内三磷酸肌醇 ( inositol triphosphate, IP3)和甘油二酯 (diacylglycerol, DAG)水平升高 ,分别诱导细胞内 Ca2+的释放和蛋白激酶 C(protein kinase C, PKC)通路活化 ,从而激活卵泡刺激素 (follicle-stimulating hormone, FSH)和黄体生成素 (luteinizing hormone, LH)各亚基的基因转录 [1] ,进一步激活下丘脑 -垂体 -卵巢轴 ( hypothalamic-pituitary-ovarian axis, HPOA),在女性可促进垂体细胞释放 FSH和 LH,参与卵巢和月经周期的调节。而在男性 ,垂体 GnRHR受到 GnRH刺激后分泌 LH和 FSH,可促进睾丸分泌睾酮和精子生成。在生理状态下 ,胎盘 [6]、颗粒细胞 [7]等在表达 GnRHR的同时 ,还可以通过自分泌 /旁分泌 GnRH,两者结合后从而激活 GnRHR及其下游分子信号通路。

二、GnRHR在乳腺癌中的表达

1994年, Kakar等[8]进一步发现肿瘤细胞中也有 GnRHR表达 ,且其基因序列与垂体中相同。但肿瘤细胞中 GnRHR功能与垂体 GnRHR大相径庭 [4]。Moriya等[9]利用免疫组织化学染色证实了乳腺癌细胞存在 GnRHR表达 ,并与癌细胞的ER、 PR等表达呈正相关 ,并且 PazaitouPanayiotou等[10]发现其表达高于癌旁组织。有 50% ~ 71%乳腺癌表达 GnRHR,其中 ER阳性乳腺癌中 GnRHR阳性率可达 54. 8%, PR阳性乳腺癌中 GnRHR阳性率可达50. 8%[11-12]。在三阴性乳腺癌 ( triple negative breast cancer, TNBC)中,不同研究报道的 GnRHR阳性率为 49% ~73. 8%[10,13-14]。

三、GnRHR在乳腺癌中的作用

Kottler等[15]在乳腺癌细胞中同时检测到 GnRHR和GnRH表达 ,提示肿瘤细胞很有可能是通过自分泌 /旁分泌得到激活。在肿瘤细胞中 ,GnRHR主要与 Gi蛋白偶联 ,并在不同细胞系中产生不同的信号复合体。GnRHR与 GnRHa结合后 ,可通过经典的丝裂原活化蛋白激酶 ( mitogenactivated protein kinase, MAPK)途径激活 PKC及下游分子信号通路 [16] ,包括胞外信号调节激酶 (extracellular signal-regulated kinase, ERK)1 /2磷酸化途径 [17] , p38MAPK途径[18]以及 c-Jun氨基端激酶 ( c-Jun N-terminal kinase, JNK)途径 [19]。

GnRHR与 GnRHa结合后可表现为抗增殖作用。Aguilar-Rojas等[20]发现 ,在乳腺癌细胞系 MDA-MB-231中,细胞表面的 GnRHR与 GnRH-a布舍瑞林结合可降低 25%的细胞增殖 ( P<0. 050)。GnRH-ant西曲瑞克也可抑制 TNBC细胞系 HCC1806在体外 ( P<0. 010)及小鼠体内 ( P<0. 050)的增殖 [14]。GnRHR与 GnRHa结合后也具有抑制癌细胞侵袭的作用。在乳腺癌细胞系 MDA-MB-231中,布舍瑞林可降低 Rho GTP酶活化蛋白 18(Rho GTPase-activating protein 18, ARHGAP18)的表达 ,从而增加细胞黏附 ,减少肿瘤转移 [20]。Aguilar-Rojas等[21]观察到 MDA-MB-231细胞中 GnRHR与布舍瑞林结合可激活 RhoA GTP酶,促进肌动蛋白骨架 F-actin的聚合和黏附 ,增加了细胞之间的黏附力 ,从而抑制细胞的侵袭能力。此外 ,研究发现在 MDA-MB-231细胞系及上皮间质转化 (epithelial-mesenchymal transition, EMT)的 MCF-7细胞系 ( MCF-7-EMT)中, GnRHR与曲普瑞林结合下调了 S100钙结合蛋白 A4 ( S100 calcium binding protein A4, S100A4)和富含半胱氨酸的血管新生诱导因子 61 ( cysteine-rich angiogenic inducer 61, CYR61)的表达 ,降低了肿瘤细胞的侵袭能力 ,并且 S100A4和 CYR61均为肿瘤细胞 EMT的促进因子 ,提示 GnRHR的抗肿瘤效应可能与降低细胞干性相关 [22]。

GnRHR的阻断还可促进肿瘤细胞凋亡。GnRHR与曲普瑞林结合 ,使裂解的多聚二磷酸腺苷核糖聚合酶 ( poly ADP-ribose polymerase, PARP)水平和裂解的 caspase-9水平升高 ,提示诱导卵巢、乳腺和子宫内膜癌细胞凋亡 [17]。用GnRH-ant [( Ac-D2Nal1、 D-4Cpa2、 D-3Pal3和6、 Leu8、 DAla10)GnRH Ⅱ]处理乳腺癌细胞系 MDA-MB-231和 MCF-7后,其 caspase 3和 p38的活性增加 ,线粒体膜电位丧失 ,凋亡率增加 [23]。

综上所述 ,乳腺癌等恶性肿瘤中的 GnRHR可被 GnRHa结合 ,抑制肿瘤细胞的增殖、侵袭 ,促进细胞凋亡 ,因而可作为精准靶向治疗药物的靶点发挥抗肿瘤效应。

四、以 GnRHR为靶点的相关药物

GnRH-a是 GnRHR的一种弱激动剂 ,相比天然的 GnRH,对 GnRHR有更高的亲和力 ,且不易被降解。对于垂体,GnRH-a初次应用后 ,与垂体内 GnRHR结合 ,可短暂刺激 FSH及 LH升高 ,即为闪烁效应 ;当全部 GnRHR受体被 GnRH-a竞争性结合后 ,将阻断 GnRH与其受体结合 ,从而抑制垂体分泌 FSH和 LH,对女性可使卵巢进入抑制状态 ,降低雌激素水平 ,对男性可抑制睾丸分泌雄激素 ,造成临床药物去势状态 [2]。GnRH-a目前广泛用于妇科内分泌疾病 ,如子宫内膜异位症、子宫腺肌症、子宫肌瘤、多囊卵巢疾病和性早熟的治疗。GnRH-ant是 GnRHR的拮抗剂 ,可直接抑制垂体 GnRHR功能 ,没有 GnRH-a的闪烁效应。目前 ,GnRH-a已广泛应用于乳腺癌、前列腺癌的治疗 ,而 GnRH-ant也已用于辅助生殖、前列腺癌及良性前列腺增生的治疗。

在乳腺癌治疗方面 ,卵巢功能抑制 ( ovarian function suppression, OFS)是重要的内分泌治疗手段。绝经前乳腺癌患者使用 GnRH-a可以有效抑制卵巢功能造成药物去势状态,从而抑制激素受体阳性乳腺癌细胞的扩散和转移 ,提高患者生存率 [24]。近期报道的临床试验 SOFT和 TEXT分析已经证实 ,在早期乳腺癌术后辅助内分泌治疗中 ,使用曲普瑞林联合他莫昔芬或联合依西美坦内分泌治疗与单药他莫昔芬治疗相比 ,可以提高绝经前激素受体阳性乳腺癌患者的 DFS率及 OS率[25]。另外 ,能快速抑制性腺的 GnRH-ant也逐渐应用于乳腺癌。TREND试验证实 ,在 ER和 PR高于50%、HER-2阴性的绝经前新辅助内分泌治疗患者中 ,地加瑞克治疗达到有效卵巢抑制状态的速度是曲普瑞林的 3倍,且 FSH和雌激素水平一直稳定在理想低值 [26]。目前 ,GnRH-a已经成为绝经前 ER和 /或 PR阳性乳腺癌内分泌治疗的标准治疗药物 ,而 GnRH-ant也正在进一步临床试验中。然而 ,POEM临床试验中一项探索性分析结果显示 :戈舍瑞林可以改善 TNBC患者的 DFS和 OS;在 218例可评估的患者中 ,戈舍瑞林联合化疗组患者 4年 DFS率为 89%,4年 OS率为 92%,显著优于单纯化疗组的 DFS率( 78%)和 OS率 (82%)(HR = 0. 49,95%CI:0. 24~0. 97,P = 0. 04;HR = 0. 43, 95%CI:0. 18 ~ 1. 00, P = 0.05) [27]。这对激素受体阴性的 TNBC治疗而言 ,其作用机制很难从降低雌激素的角度来解释。既往研究已经证明 TNBC中存在较高的 GnRHR阳性表达,而肿瘤表面 GnRHR可能受 GnRH-a的直接抑制 [10,13-14] ,这可能也是 POEM试验结果的一种解释。同样地 ,在接受新辅助化疗的绝经前乳腺癌患者中 ,使用 GnRH-a的治疗组 pCR率为 18. 1%,而对照组 pCR率为 10. 2%( P = 0. 032),且Ki-67水平也显著降低 ( P = 0. 050),激素受体阴性亚组更显著[28]。这同样提示了 GnRH-a在化疗期间的抗癌效应。目前,肿瘤细胞表面的 GnRHR已被作为新的药物治疗靶点进行后续研究。

针对 GnRHa具有与 GnRHR特异性结合的特征 ,将某些肿瘤治疗有效药物 ,如化疗药物等 ,与 GnRHa采用生物化学技术进行偶联 ,旨在通过携带有效药物的 GnRHa靶向结合于肿瘤细胞表面的 GnRHR,从而产生一种全新的靶向治疗药物 ,可以达到精准治疗、降低不良反应的目的。如 GnRH-a与多柔比星形成的药物 AEZS-108(zoptarelin doxorubicin)在人体内的毒性远低于多柔比星 ,对 GnRHR阳性肿瘤的抑制效率优于等剂量多柔比星 [29]。在针对 GnRHR阳性的晚期子宫内膜癌患者的 2期单组临床试验 AGO-GYN5中,Emons[30]发现单药 AEZS-108治疗后有 5%患者完全缓解 ,18%部分缓解 , 47%为疾病稳定 ,中位进展时间 ( time to progression, TTP)为 7个月 ,中位 OS为 15个月 ( 95% CI:9. 3 ~22. 2个月 );此试验中总反应率为 23%,已达到研究终点,可认为 AEZS-108具有进行后续临床试验的价值。

尚有一些新型靶向药物处在研发和动物实验阶段 ,目前多以前列腺癌为研究对象。考虑到前列腺癌与乳腺癌同为激素相关的恶性肿瘤 ,并且也可表达 GnRHR,这些新型偶联药物有望推广到乳腺癌的治疗中。Argyros等[31]报道了一种 GnRH-a{[D-Lys(6)]-GnRH}与舒尼替尼类似物 ( SAN1)的偶联药物 SAN1GSC,其可有效抑制 GnRHR阳性表达的前列腺癌 DU145细胞 ,且在小鼠移植瘤研究中 ,SAN1GSC治疗组移植瘤体积分别小于 SAN1治疗组 ( P<0. 001)、舒尼替尼治疗组 (P<0. 001)及 GnRH-a治疗组 ( P<0. 001),移植瘤质量也分别低于 SAN1治疗组 (P =0. 038)、舒尼替尼治疗组 ( P =0. 003)及 GnRH-a治疗组 ( P =0. 003)。最新报道的 GnRH Ⅲ是从七鳃鳗中分离得到的 GnRH亚型 ,其结构有 4个氨基酸残基与 GnRH不同 ( pGlu-His-Trp-Ser-His-Asp-Trp-LysPro-Gly-NH2)[31] ,GnRH Ⅲ与肿瘤表面的 GnRHR亲和力高 ,但在垂体水平的内分泌作用不明显 ,具有选择性抗肿瘤效应[32]。GnRH Ⅲ与柔红霉素偶联药物 ( GnRH-Ⅲ-DAU)可抑制体外肿瘤细胞及小鼠体内肿瘤生长和转移 [33]。

Rand-elovic等[33]发现 ,在高表达 GnRHR的人乳腺癌 MDAMB-231、鼠乳腺癌4T1、结肠癌HT-29、卵巢癌 A2780等细胞系中 , GnRH-Ⅲ-DAU的半抑制浓度 ( half maximal inhibitory concentration, IC50 )低,更易诱导肿瘤凋亡。在 4T1乳腺癌原位模型小鼠中 ,GnRH-Ⅲ-DAU-2相比对照组肿瘤体积缩小约 19%(P<0. 05),显著降低了 Ki-67水平 (P<0. 01),并减少了 78. 1%脾脏宏转移灶 ( P<0. 001)、64. 4%肺宏转移灶 (P<0. 01)和肝脏宏转移灶 (P<0. 05) [33]。

GV1001是来源于人类端粒酶逆转录酶催化亚基的 16个氨基酸组成的多肽 ,是一种端粒酶肽疫苗 [34]。Kim等[35]现,GV1001也是 GnRHR的配体 ,在前列腺癌异种移植的裸鼠体内与肿瘤细胞表面的 GnRHR结合 ,抑制增殖 ,诱导凋亡。GV1001与 GnRH-a和 GnRH-ant的结构非常相似 ,其中包括了配体结合区域。荧光标记后可发现 GV1001与GnRHR转染的 HEK293细胞膜组分结合比对照组更多 ;在对前列腺癌 LNcaP细胞系的进一步研究中发现 ,GnRHR与 GV1001结合后可与 Gs蛋白偶联并激活下游 cAMP通路[35]。体外试验发现 : GV1001处理后 , GnRHR高表达的 PC3细胞增殖降低 (P<0. 01),迁移减少 (P<0. 05);LNcaP细胞 GV1001治疗组中 caspase 3 / 7活性相比亮丙瑞林或西曲瑞克治疗组显著增加 ( P<0. 01),而线粒体抗凋亡蛋白 B淋巴细胞瘤 -2(B-cell lymphoma-2, Bcl-2)显著降低 ( P<0. 01),说明 GV1001可抑制细胞增殖、迁移 ,并诱导细胞凋亡 ;在前列腺癌异种移植的裸鼠上 ,使用 GV1001(10 mg /kg,1周 5次)治疗后 ,肿瘤体积相比对照组及亮丙瑞林治疗组显著缩小 (P<0. 05),Ki-67表达降低 ( P<0. 05),促进肿瘤细胞凋亡[34]。因此 ,GV1001除了作为疫苗促进人体免疫系统识别粒酶、激活免疫功能之外 ,也可通过结合 GnRHR抑制肿瘤细胞增殖、促进肿瘤细胞凋亡 ,期待 GV1001在同样表达 GnRHR的乳腺癌治疗中有所表现。

五、结语

综上所述 ,GnRHR在乳腺癌等恶性肿瘤表面有阳性表达。与 GnRH-a结合后 ,GnRHR可与 Gi蛋白等偶联 ,激活下游 MAPK信号通路等 ,可有降低增殖、抑制侵袭、促进凋亡等作用。GnRHR可以作为乳腺癌治疗的新靶点 ,同时以 GnRHa分子结构为基础与各种抗肿瘤药物偶联而成的新型靶向药物的研发 ,以及新 GnRHR配体的研发等都是肿瘤治疗的新方向 ,有待于进一步开展基础和临床研究。

参考文献

详见本刊官方网站https://zhrxbzz.cma-cmc.com.cn/CN/1674-0807/home.shtml

本文为《中华乳腺病杂志（电子版）》原创文章，版权归中华医学会所有。其他媒体、网站、公众号等如需转载本文，请联系本刊编辑委员会获得授权，并在醒目位置标明“原文刊发于《中华乳腺病杂志（电子版）》，卷（期）：起止页码”。

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