乳腺癌他莫昔芬耐药机制的研究进展

于飞，胡晶，陈雪松

哈尔滨医科大学附属肿瘤医院

哈尔滨医科大学附属第三医院

黑龙江省肿瘤医院　　　　　

　　他莫昔芬对于治疗雌激素受体（ER）阳性的乳腺癌是一种重要的治疗策略。然而他莫昔芬耐药是内分泌治疗失败的一个主要原因。他莫昔芬耐药的潜在机制是多因素的，其中大部分仍是未知的。本文介绍了近年来有关乳腺癌他莫昔芬耐药机制的研究进展，为阐明他莫昔芬耐药机理及克服耐药性提供有价值的信息和思路。

通讯作者：陈雪松（[e-mail]）

原文参见：实用肿瘤学杂志. 2017;31(2):160-164.

---

　　他莫昔芬是乳腺癌患者内分泌治疗的主要药物，雌激素受体（ER）α阳性的乳腺癌患者应用他莫昔芬都有明显的获益，绝经后早期乳腺癌患者起初对他莫昔芬反应有良好的应答，但易产生药物耐药。许多机制被推荐来解释他莫昔芬耐药，越来越多的研究已经证明分子通路可能参与其中，包括ER信号通路、RTKS信号通路（HER2，EGFR，FGFR，IGF1R）、（PI3K-PTEN）/V-Akt通路、mTOR和NF-κB通路【1】。此外，他莫昔芬耐药机制牵涉着雌激素合成代谢和分解代谢的失衡，改变他莫昔芬的生物利用度【2】，增加血管生成，肿瘤细胞的异质性和过表达生长因子。实验证据表明过表达HER2的患者能促进他莫昔芬耐药【3】，然而它的产生机制还不清楚。近年来，关于乳腺癌他莫昔芬耐药的研究进展很快，现对乳腺癌他莫昔芬耐药机制综述如下。

　　1　ERα和他莫昔芬耐药

　　ERα在70%～80%的乳腺癌患者中表达，并且ERα阳性已经被确认作为预测他莫昔芬治疗具有很好应答的预测者，高表达ERα的患者比较低表达的患者应用他莫昔芬治疗能获得更好的受益【4-5】。他莫昔芬的起作用时间通常是有限的，他莫昔芬耐药是内分泌治疗的一个主要的问题。他莫昔芬耐药可能涉及到ERα的原因如下。

　　1.1　增加生长因子信号和膜相关ERα

　　非基因型膜相关ERα的活动促进感受器和RTKS信号通路之间的交联，包括HER2、EGFR和PI3K通路。ERα能够激活RTKS信号，可以使ERα通过MAPK和Akt在AF1域里的Ser118或Ser167位点磷酸化，MAPK和Akt是EGFR/HER2信号通路的下游组分，这种相互作用导致配体依赖的ER活化并增加细胞的增殖。此外，在ERα阳性或HER2阳性的肿瘤中，他莫昔芬充当E2受体激动剂，增加了细胞增殖。有报道表明他莫昔芬能用类似于E2配体的方式激活膜ERα，因此说明它的竞争性作用，并观察到细胞对这种复合物耐药，综上所述，ERS和RTKS信号通路的相互串扰能有助于他莫昔芬耐药并促进乳腺癌细胞生长【6】。事实上，通过荟萃分析，这种相互串扰也已经被注意到，在那些发生转移的患者中，ERα阳性或HER2阳性的癌症患者比HER2阴性的患者经过他莫昔芬治疗后复发的早，过表达和激活的EGFR和HER2通过激活MAPK和PI3K/AKT信号通路导致细胞增殖，因此对内分泌治疗而言有助于促进耐药【6】。

　　1.2　ERα表达缺失

　　许多报道表明ERα表达的缺失可能是内分泌治疗耐药的主要原因。因为他莫昔芬的作用主要是通过ERα介导的，ERα表达的程度是预测他莫昔芬的良好应答的一个很好的预测指标，ERα的表达缺失已经被假设为他莫昔芬耐药的主要因素。ERα表达的缺失可能与CpG簇的甲基化和增加组蛋白脱乙酰作用相关，从而导致更紧凑的核小体结构，限制了转录【7】。ERα的表达缺失已经和肿瘤的侵袭相联系，并提示较差的预后【8】。有实验结果表明，ERα的重新表达可以逆转MCF-7细胞对他莫昔芬的耐药，因此表明ERα的表达缺失可能是他莫昔芬耐药的重要机制。

　　1.3　ERα变异

　　乳腺癌病变，ERα单个氨基酸的替换，导致303位置上从赖氨酸到精氨酸的变化。这种变异增强了ER介导的细胞增长，因为它增加了雌激素的敏感性并改变与它交联的各种细胞通路，这些通路正常是下调ER信号的。最近几项研究已经报道在ERα阳性的乳腺癌中，在ERα的配体绑定区域存在这种变异，包括p.Tyr537Ser/Asn、p.Asp538Gly【9-12】和p.Leu536Gln【13】，在配体缺失的情况下，这些变异促进ERα构象变化，从而导致不依赖激素的肿瘤细胞的增长和内分泌治疗的临床耐药【9-11】。这些发生变异的报道在原发性肿瘤的发生率（小于1%）很低，但在转移性的ERα阳性乳腺癌却很高（11%～15%）【12-13】。因此这些变异几乎只发生在转移性乳腺癌中，有趣的是这些变异似乎经常发生在那些之前已经接受过内分泌治疗的患者身上【12】。

　　2　G蛋白偶联ER（GPER）与他莫昔芬耐药

　　GPER是一种G蛋白偶联受体家族的新型ER，原名GPR30，能够调节非基因型E2信号途径，同时又在他莫昔芬耐药中起到重要作用。GPER是一种七个跨膜域蛋白，最近被验证是一种新型的ER结构，它与经典的ER（ERα、ERβ）截然不同。这种蛋白在所有的乳腺癌中都有表达，在ERα阳性细胞系（MCF-7）、ERα阴性细胞系（SKBR-3）和三阴性乳腺癌细胞（TNBC）中大概有50%～60%的表达【14】。

　　在GPER阳性的患者中，他莫昔芬激活GPER和EGFR通路之间的交联。GPER的激活增加配体结合的EGFR的活性，导致ERK1/ERK2介导的跨膜反应，这种交联引起了细胞增长，而细胞增长不仅仅和他莫昔芬耐药相联系，同时和转移相关【15】。此外，许多研究已经验证在GPER阳性的肿瘤患者，用他莫昔芬治疗增加GPER表达，比较那些没用他莫昔芬的患者总生存率（OS）下降。这些研究表明在GPER高表达的乳腺癌患者，应用他莫昔芬治疗的可能性应该谨慎评估【16】。在这种情况下，GPER介导E2作用的量明显增加他莫昔芬耐药的发展【12】。除了上述机制，最近研究表明配体激活的GPER同样引起Notch的激活和Notch靶基因的表达。同时在ER阴性的乳腺癌细胞和与癌细胞相关的纤维组织母细胞，Notch信号有助于GPRF介导迁移【17】。

　　3　雄激素受体（AR）和他莫昔芬耐药

　　越来越多的数据支持AR的一个可能的作用，作为一个预测ERα阳性乳腺癌预后的标志物【18】。大概90%的ERα阳性的患者她们的AR也阳性，这和有利的预后有关。尽管AR在乳腺癌中的作用未完全清楚，但一些研究已经报道了它在内分泌治疗反应性中的作用。在ERα受体阳性的患者中，对内分泌治疗有良好反应性的患者中，AR的mRNA和AR蛋白表达减少，在对内分泌治疗反应性差的患者中AR的表达不减少。他莫昔芬耐药的体内及体外模型中证实AR的表达增加【19】。事实上，他莫昔芬耐药的肿瘤中AR表达水平比他莫昔芬不耐药的肿瘤高。这些报道表明高水平的AR可能决定着他莫昔芬治疗ER阳性的患者的疗效，和AR/ER可能影响肿瘤对TEM的生物学活性和反应性【20】。

　　4　刺蛋白（HH）信号通路和他莫昔芬耐药

　　HH信号通路最近被发现在他莫昔芬耐药的乳腺癌中作为一个新的分子靶点。Ramaswamy等【21】首次证明胶质瘤相关致癌基因同族体1（GLI1）mRNA，HH信号通路活性的标记物，它的靶基因有Snail、BMI1和MYC，在他莫昔芬耐药的MCF-7细胞比他莫昔芬不耐药的MCF-7细胞表达更高，同时MYC和BMI1蛋白水平和他莫昔芬耐药直接相关。在一份350个乳腺癌患者样本中，高表达的GLI1与患者的无病生存期（DFS）、总生存期（OS）呈负相关【21】。Matevossian和Resh【22】验证了HH酰基转移酶（Hhat）对于ER阳性、HER2阳性的他莫昔芬耐药的乳腺癌细胞是必需的。通过小分子RU-SKI43抑制Hhat，减少了ERα阳性细胞的一般贴壁生长和克隆性生长，HER2阳性的和他莫昔芬耐药细胞同样也减少【22】，而三阴性乳腺癌细胞则不是这样。最近，多项证据表明HH信号通路在他莫昔芬治疗乳腺癌中起到重要作用【23】。使用不同的乳腺癌细胞系，我们验证他莫昔芬调节HH信号通路的组分，包括通路末端感受器、转录因子GLI1，在他莫昔芬作用的ERα＋/HER2-和ERα＋/HER2＋的乳腺癌细胞系中观察过表达GLI1对细胞增殖的影响，激活通路促进肿瘤的生长，促进HH信号增加转移风险和增加乳腺癌特异性死亡的风险【24】。这些发现显示GLI1与乳腺癌的增长和进展相关联，然而GLI1有助于他莫昔芬耐药的明确机制还不清楚。最近，越来越多的研究表明，HH信号通路在乳腺癌中起到重要的作用。HH信号通路起始在跨膜受体PTCH、PTCH和HH配体相互作用，如Sonic刺蛋白（SHH），是被表达的最主要的配体。最近，Noman等【25】提供了证据证明三阴性乳腺癌的患者中SHH高水平的表达和预后不良的患者总生存相关联。

　　5　微RNA（miRNA）和他莫昔芬耐药

　　miRNA1993年第一次被发现，是一种小核苷酸，进化保守的单链非编码RNA分子。miRNA已经被建议作为乳腺癌的重要的预测标记物，目前的一些研究已经揭示了miRNA有可能预测他莫昔芬的反应性。然而它们在乳腺癌内分泌耐药方面的作用未完全清楚【26】。在MCF-7细胞过表达miR-221/222引起他莫昔芬耐药，并和HER2阳性为主的人乳腺肿瘤相互联系【27】。此外，他莫昔芬耐药乳腺癌中已经发现miR-181b的表达增加【28】，miR-101在ERα阳性的乳腺癌细胞促进雌激素的增加并导致他莫昔芬耐药【29】。在MCF-7细胞，上调miR-301的表达增加增殖、迁移、侵袭和肿瘤形成，也已经和他莫昔芬耐药相联系【30】。miR-519a在MCF-7细胞通过调控细胞周期和细胞凋亡引起他莫昔芬耐药【31】。另一方面，一些miRNA，他们抑制乳腺癌内分泌耐药，也同样被验证。Hoppe等【32】验证miR-126和miR-10a是早期ERα阳性的绝经后乳腺癌应用他莫昔芬治疗肿瘤复发的标志物，表明乳腺癌的转移更可能倾向于miR-126的表达缺失【32】。通过接种高转移性231肿瘤细胞的裸鼠中miR-126表达降低，miR-126对肿瘤的抑制作用进一步被支持，在转移性鼠乳腺肿瘤细胞中miR-10a被下调。然而是否相同的事情会发生在人乳腺癌却知之甚少。miR-10a直接靶向HOXA1，在MCF-7细胞通过调节抗凋亡因子BCL2，HOXA1起着致癌作用【32】，此外，最近研究表明ERα阳性的细胞系展示出恢复一定量的miRNA可以使这些细胞对他莫昔芬敏感，这些miRNA包括miR-342、miR-375、miR-451、miR-261、miR-575、miR-200b和miR-200c【33】。

　　6　长链非编码RNA（LncRNA）和他莫昔芬耐药

　　大多数LncRNA是RNA聚合酶II活动的结果，并包括5'帽子和其他转录后修饰，例如拼接和聚腺苷酸化。功能性LncRNA形成稳定的二级和三级结构，赋予独特的生物学性质，并可能在细胞核和细胞质中发现【34】。在乳腺癌中，LncRNA已经被证明在肿瘤的发生、进展和抗内分泌耐药方面发挥主导作用【35】。此外，一个基于LncRNA表达的乳腺癌新的分子分类已经被提出，几乎2/3的LncRNA在乳腺癌中的表达发生于增强子区域【36】。在他莫昔芬耐药的乳腺癌患者中，HOX转录反义RNA（HOTAIR）较原发肿瘤治疗前表达是升高的，这些结果提供了HOTAIR大大有助于他莫昔芬耐药、细胞增殖的证据，表明在雌激素缺失的情况下LncRNA能激活ER活性以引起内分泌耐药【37】。

　　LncRNA乳腺癌抗雌激素耐药基因4（BCAR4）在人胎盘和卵母细胞中被发现，在乳腺癌中是高水平的，并和内分泌耐药相关，并增加侵袭性。BCAR4在他莫昔芬敏感的细胞中过表达阻止了他莫昔芬的抗恶性细胞增殖的效果，这可能是通过与ERBB受体相互作用（包括它们的磷酸化）而发挥作用的【35,38】。

　　7　小结与展望

　　他莫昔芬耐药是在乳腺癌治疗方面的一个重要的临床问题，因此，努力的剖析他莫昔芬耐药的分子生物学机制成为解决耐药的重要基础，本文为发现乳腺癌新的靶点提供了重要的信息和思路，对探寻克服耐药性的有效方法有着重要意义，有利于发现敏感性和特异性更高的潜在的他莫昔芬耐药性预测标志物，为临床乳腺癌内分泌治疗疗效的预测提供重要指导。

参考文献

1. Ojo D, Wei F, Liu Y, et al. Factors promoting tamoxifen resistance in breast cancer via stimulating breast cancer stem cell expansion. Curr Med Chem. 2015;22(19):2360-2374.

2. Nass N, Kalinski T. Tamoxifen resistance: From cell culture experiments towards novel biomarkers. Pathol Res Pract. 2015;211(3):189-197.

3. Yin L, Pan X, Zhang XT, et al. Downregulation of ER-α36 expression sensitizes HER2 overexpressing breast cancer cells to tamoxifen. Am J Cancer Res. 2015;5(2):530-544.

4. Droog M, Beelen K, Linn S, et al. Tamoxifen resistance: From bench to bedside. Eur J Pharmacol. 2013;717(1-3):47-57.

5. Early Breast Cancer Trialists' Collaborative Group, Davies C, Godwin J, et al. Relevance of breast cancer hormone receptors and other factors to the efficacy of adjuvant tamoxifen: Patient-level meta-analysis of randomised trials. Lancet. 2011;378(9793):771-784.

6. Pietras RJ, Marquez-Garban DC. Membrane-associated estrogen receptor signaling pathways in human cancers. Clin Cancer Res. 2007;13(16):4672-4676.

7. Yang X, Phillips DL, Ferguson AT, et al. Synergistic activation of functional estrogen receptor(ER)-α by DNA methyltransferase and histone deacetylase inhibition in human ER-α-negative breast cancer cells. Cancer Res. 2001;61(19):7025-7029.

8. Fuqua SA, Wiltschke C, Zhang QX, et al. A hypersensitive estrogen receptor-α mutation in premalignant breast lesions. Cancer Res. 2000;60(15):4026-4029.

9. Toy W, Shen Y, Won H, et al. ESR1 ligand-binding domain mutations in hormone-resistant breast cancer. Nat Genet. 2013;45(12):1439-1445.

10. Merenbakh-Lamin K, Ben-Baruch N, Yeheskel A, et al. D538G mutation in estrogen receptor-α: A novel mechanism for acquired endocrine resistance in breast cancer. Cancer Res. 2013;73(23):6856-6864.

11. Jeselsohn R, Yelensky R, Buchwalter G, et al. Emergence of constitutively active estrogen receptor-α mutations in pretreated advanced estrogen receptor-positive breast cancer. Clin Cancer Res. 2014;20(7):1757-1767.

12. Niu J, Andres G, Kramer K, et al. Incidence and clinical significance of ESR1 mutations in heavily pretreated metastatic breast cancer patients. Onco Targets Ther. 2015;11(8):3323-3328.

13. Robinson DR, Wu YM, Vats P, et al. Activating ESR1 mutations in hormone-resistant metastatic breast cancer. Nat Genet. 2013;45(12):1446-1451.

14. Yu T, Liu M, Luo H, et al. GPER mediates enhanced cell viability and motility via non-genomic signaling induced by 17β-estradiol in triple-negative breast cancer cells. Steroid Biochem Mol Biol. 2014;9(143):392-403.

15. Mo Z, Liu M, Yang F, et al. GPR30 as an initiator of tamoxifen resistance in hormone-dependent breast cancer. Breast Cancer Res. 2013;15(6):R114.

16. Ignatov A, Ignatov T, Weissenborn C, et al. G-protein-coupled estrogen receptor GPR30 and tamoxifen resistance in breast cancer. Breast Cancer Res Treat. 2011;128(2):457-466.

17. Pupo M, Pisano A, Abonante S, et al. GPER activates Notch signaling in breast cancer cells and cancer-associated fibroblasts (CAFs). Int J Biochem Cell Biol. 2014;1(46):56-67.

18. Rakha EA, El-Sayed ME, Green AR, et al. Prognostic markers in triple-negative breast cancer. Cancer. 2007;109(1):25-32.

19. Ciupek A, Rechoum Y, Gu G, et al. Androgen receptor promotes tamoxifen agonist activity by activation of EGFR in ERα-positive breast cancer. Breast Cancer Res Treat. 2015;154(2):225-237.

20. Cochrane DR, Bernales S, Jacobsen BM, et al. Role of the androgen receptor in breast cancer and preclinical analysis of enzalutamide. Breast Cancer Res. 2014;16(1):7.

21. Ramaswamy B, Lu Y, Teng KY. et al. Hedgehog signaling is a novel therapeutic target in tamoxifen-resistant brest cancer aberrantly activated by PI3K/AKT pathway. Cancer Res. 2012;72: 5048-5059.

22. Matevossian A, Resh MD. Hedgehog acyltransferase as a target in estrogen receptor positive, HER2 amplified, and tamoxifen resistant breast cancer cells. Mol Cancer 2015;4(14):72-87.

23. Villegas VE, Rondon-Lagos M, Annaratone L, et al. Tamoxifen treatment of breast cancer cells: Impact on Hedgehog/GLI1 signaling. Int J Mol Sci. 2016;17(3):308-320.

24. O'Toole SA, Machalek DA, Shearer RF, et al. Hedgehog overexpression is associated with stromal interactions and predicts for poor outcome in breast cancer. Cancer Res. 2011;71(11):4002-4014.

25. Noman AS, Uddin M, Rahman MZ, et al. Overexpression of Sonic Hedgehog in the triple negative breast cancer: Clinicopathological characteristics of high burden breast cancer patients from bangladesh. Sci Rep. 2016;1(6):18830-18841.

26. Van Schooneveld E, Wildiers H, Vergote I, et al. Dysregulation of microRNAs in breast cancer and their potential role as prognostic and predictive biomarkers in patientmanagement. Breast Cancer Res. 2015;2(17):21-36.

27. Garofalo M, Quintavalle C, Romano G, et al. miR221/222 in cancer: Their role in tumor progression and response to therapy. Curr Mol Med. 2012;12(1):27-33.

28. Lu Y, Roy S, Nuovo G, et al. Anti-microRNA-222 (anti-miR-222) and-181B suppress growth of tamoxifen-resistant xenografts in mouse by targeting TIMP3 protein and modulating mitogenic signal. Biol Chem. 2011;286(49):42292-42302.

29. Sachdeva M, Mo YY. MicroRNA-145 suppresses cell invasion and metastasis by directly targeting mucin 1. Cancer Res. 2010;70(1):378-387.

30. Shi W, Gerster K, Alajez NM, et al. MicroRNA-301 mediates proliferation and invasion in human breast cancer. Cancer Res. 2011;71(8):2926-2937.

31. Ward A, Shukla K, Balwierz A, et al. MicroRNA-519a is a novel oncomir conferring tamoxifen resistance by targeting a network of tumour-suppressor genes in ER + breast cancer. Pathol. 2014;233(4):368-379.

32. Hoppe R, Achinger-Kawecka J, Winter S, et al. Increased expression of miR-126 and miR-10a predict prolonged relapse-free time of primary oestrogen receptor-positive breast cancer following tamoxifen treatment. Eur J Cancer. 2013;49(17):3598-3608.

33. Zhang W, Xu J, Shi Y, et al. The novel role of miRNAs for tamoxifen resistance in human breast cancer. Cell Mol Life Sci. 2015;72(13):2575-2584.

34. Li CH, Chen Y. Targeting long non-coding RNAs in cancers: Progress and prospects. Int J Biochem Cell Biol. 2013;45(8):1895-1910.

35. Hayes EL, Lewis-Wambi JS. Mechanisms of endocrine resistance in breast cancer: An overview of the proposed roles of noncoding RNA. Breast Cancer Res. 2015;5(17):40.

36. Su X, Malouf GG, Chen Y, et al. Comprehensive analysis of long non-coding RNAs in human breast cancer clinical subtypes. Oncotarget. 2014;5(20):9864-9876.

37. Xue X, Yang YA, Zhang A, et al. LncRNA HOTAIR enhanceser signaling and confers tamoxifen resistance in breast cancer. Oncogene, 2016;35(21):2746-2755.

38. Xing Z, Lin A, Li C, et al. LncRNA directs cooperative epigenetic regulation downstream of chemokine signals. Cell. 2014;159(5):1110-1125.