乳腺癌中的雌激素受体β

作者：Lars-Arne Haldosén、Chunyan Zhao、Karin Dahlman-Wright

机构：瑞典卡罗林斯卡医学院生物科学与营养学系

期刊：Molecular and Cellular Endocrinology

发表时间：2014年（2013年8月15日在线发表）

一、文献类型与主题概述

本文是一篇综述性科学论文，系统回顾了雌激素受体β（estrogen receptor beta，ERβ）在乳腺癌中的研究现状与未来方向。文章围绕ERβ的基因结构、剪接变体、表观遗传调控、分子作用机制、细胞功能以及临床病理相关性等方面展开论述，并提出了ERβ作为乳腺癌诊断标志物和治疗靶点的潜在价值。

二、主要观点及其论据

观点一：雌激素在乳腺发育和乳腺癌发生中具有双重作用，ERα和ERβ共同介导雌激素信号，但ERβ在乳腺癌中的确切作用仍不明确。

文章指出，雌激素对乳腺的生长和发育必不可少，同时也与乳腺癌的发生和生长密切相关。大多数人类乳腺癌在初期具有雌激素依赖性，当剥夺其支持的激素后肿瘤会发生退缩。雌激素的许多效应通过两种核雌激素受体——雌激素受体α（ERα）和雌激素受体β（ERβ）介导。ERβ的发现要求对所有靶组织和雌激素相关疾病（包括人类乳腺癌）中的雌激素作用进行全面重新评估。然而，尽管经过了超过15年的研究，ERβ在人类乳腺癌中的确切作用（如果有的话）仍然难以确定。目前临床决策中仅使用ERα作为标志物和治疗靶点。作者强调，由于只有70%的ERα阳性病例对他莫昔芬（tamoxifen）有反应，因此有必要探索ERβ在乳腺癌诊断分层和新治疗策略中的潜力。

观点二：在正常乳腺组织中，ERβ是最广泛表达的雌激素受体，但ERβ基因敲除小鼠的乳腺发育大体正常。

正常乳腺组织中，ERβ是表达最广泛的ER，在管腔上皮细胞和肌上皮细胞以及周围基质中的部分细胞中均有表达。然而，ERβ基因敲除小鼠（ERβKO）的研究表明，ERβ对乳腺仅有轻微影响，因为ERβKO动物的乳腺发育总体正常。有时在这些小鼠的泌乳期乳腺肺泡中可观察到与分化降低和增殖增加相关的细微变化。这些变化似乎与年龄相关，且仅在某些ERβKO模型中观察到。这一观点表明，ERβ并非正常乳腺发育所必需的关键因子，但其在特定生理或病理条件下可能发挥调节作用。

观点三：人类ERβ基因（ESR2）的遗传变异与乳腺癌风险的关系不明确，目前没有证据表明ESR2是乳腺癌风险的主要遗传决定因素。

ESR2基因位于染色体14q23.2，跨越约61.2 kb，由八个外显子编码全长ERβ蛋白（也称为ERβ1），包含530个氨基酸，分子量约59.2 kDa。ERβ的配体结合域由12个α螺旋组成，其配体结合口袋与ERα仅相差两个氨基酸位置，但口袋整体较小，可能有助于识别具有受体选择性的化合物。文章指出，ESR2基因中已描述了许多单核苷酸多态性（SNP），但重要的是，没有一个SNP改变ERβ蛋白的氨基酸序列。两个常研究的SNP——rs4986938和rs928554——位于ESR2的3’非翻译区，可能影响mRNA稳定性或可翻译性。然而，作者团队利用等位基因表达和荧光素酶实验证明，两个SNP的等位基因在mRNA水平和蛋白水平上表达量相等，表明这两个SNP的等位基因在mRNA稳定性和/或可翻译性方面没有差异。多项关联研究探讨了ESR2基因多态性位点与乳腺癌风险的关系，总体结果不确定，很少有研究显示单个等位基因具有显著关联。Yu等人对rs1256049和rs4986938与乳腺癌的关联进行了Meta分析，结果显示携带rs4986938变异等位基因的女性在显性模型或共显性模型下风险降低，而rs1256049在任何模型中均与乳腺癌风险无关。五个研究调查了ESR2单倍型对乳腺癌风险的影响，其中四个获得阳性结果。但全基因组关联研究（GWAS）未提供ESR2与乳腺癌关联的证据。作者认为，ESR2对乳腺癌风险的遗传贡献需要进一步探索，未来采用高通量测序可能会发现与乳腺癌风险相关的新的、较少见的ESR2遗传变异。

观点四：ERβ存在多种剪接变体，其中ERβ2研究最为深入，可作为ERα的显性负性抑制因子。

多种ERβ异构体的存在源于最后编码外显子（外显子8和外显子9）的可变剪接、一个或多个编码外显子的缺失，或5’区域非翻译外显子的选择性使用。其中ERβ2变体研究最为深入。ERβ2是可变剪接的产物，ERβ1的最后一个外显子——构成部分配体结合域的外显子8——被替代外显子9所取代。ERβ2蛋白的C端与ERβ1不同，编码495个氨基酸残基，预测分子量为55.5 kDa。ERβ2对17β-雌二醇（E2）和其他测试配体具有不可检测的亲和力。ERβ2被认为是ERα的显性负性抑制剂。作者实验室进一步研究了ERβ2对ERα介导的反式激活产生拮抗作用的可能分子机制。结果表明，ERβ2通过形成ERβ2/ERα异二聚体，诱导ERα的蛋白酶体依赖性降解。作者认为，ERβ2介导的ERα降解至少是ERβ2表达抑制ERα募集到雌激素反应性启动子、从而抑制ERα调控基因的一种机制。此外，ERβ4和ERβ5异构体被鉴定为截短的转录本，仅包含共同外显子7的部分序列和不同的外显子8序列，因此不能结合配体。体外研究表明，ERβ4和ERβ5可以与ERβ1异二聚化，并以配体依赖性方式增强其反式激活。

观点五：ERβ的表达受表观遗传调控，启动子0N的DNA甲基化和组蛋白乙酰化是重要调控机制。

研究表明，启动子0N受DNA甲基化调控。ESR2启动子的高甲基化与乳腺肿瘤和乳腺癌细胞系中ERβ mRNA表达的显著降低相关。与正常上皮细胞相比，抑制DNA甲基转移酶可在这些细胞系中重新激活ERβ表达。ESR2基因通过启动子高甲基化而沉默的现象主要出现在预后不良的肿瘤中，这可能表明ESR2基因在乳腺癌发生和/或生长中发挥作用，并可作为预后分子生物标志物。ERβ的表达似乎也受组蛋白乙酰化调控。在ERα阳性管腔型和ERα阴性基底样乳腺癌细胞中，组蛋白去乙酰化酶抑制剂（HDI）均可增加ERβ表达。在ERα阴性基底样乳腺癌细胞中，HDI和DNA甲基转移酶抑制剂可增加ERα的表达，并使这些细胞对他莫昔芬敏感。未来针对ERα阳性和ERα阴性乳腺癌的一种有前景的治疗发展方向可能是表观遗传修饰剂、他莫昔芬和ERβ激动剂的联合使用。

观点六：ERβ1在乳腺癌细胞中具有抗增殖作用，并可通过多种分子机制抑制肿瘤进展。

许多研究探讨了ERβ在乳腺癌细胞系（特别是表达ERα的MCF-7和T47D细胞）中的分子机制。由于尚未描述过表达内源性ERβ的人类乳腺癌细胞系，因此ERβ在基因表达调控中的作用研究均在经工程改造表达一种或两种ER的模型系统中进行。在经改造使ERβ1表达水平与内源性ERα相似的MCF-7细胞中，ERβ1的结合区域与ERα的结合区域部分重叠，但两种受体的结合区域在基因组分布、序列特征和保守性方面表现出不同特性。例如，GC富集基序在ERβ1结合位点中富集。染色质结合研究表明，当ERβ1单独存在时，两种ER的结合区域有大量重叠，但当两种ER同时存在时，重叠区域数量减少。ERβ1的存在对ERα的染色质结合影响有限，但ERα对ERβ1的染色质结合有深远影响，使ERβ1占据许多新位点。关于ERβ的基因调控作用，大多数研究（包括在乳腺癌细胞中进行的研究）支持ERβ在与ERα共表达时作为雌激素信号的显性负性调节因子，并表现出对ERα介导的转录活性的抑制效应。文章提出一个模型：ERα同二聚体在DNA反应元件（如ERE、AP-1或SP1元件）上介导高转录活性，而ERβ与ERα的异二聚体可能减少共调节因子的募集，从而降低转录活性。基因表达谱分析显示，未配体结合的ERβ1可以调控许多通常由雌激素通过ERα调控的基因。ERα诱导且被ERβ1抑制的基因涉及增殖、甾体/异生物代谢和离子转运。已发表的数据清楚地表明，当ERβ1被引入ERα阳性乳腺癌细胞时具有抗增殖功能。在T47D细胞模型中，E2或ERα激动剂PPT刺激增殖，而ERβ选择性激动剂DPN抑制增殖。在HC11小鼠乳腺细胞系中，ERα选择性激动剂PPT刺激增殖，而ERβ选择性激动剂DPN抑制细胞生长并诱导凋亡。分子调控方面，ERα诱导的c-myc可促进增殖，而ERβ1可抑制这一效应；CDK2抑制剂p27Kip1在ERβ1表达时被诱导。此外，ERβ1调控TGFβ信号通路的多个组分，与TGFβ在抑制乳腺癌细胞增殖中的既定作用一致。将表达ERβ1的乳腺癌细胞移植到SCID/beige免疫缺陷小鼠乳腺组织中，证明了ERβ1对肿瘤生长和血管生成的抑制作用。ERβ1还通过上调miR-200a/b/429并随后抑制ZEB1和SIP1，从而增加E-钙粘蛋白表达，抑制上皮间质转化（EMT）和侵袭。

观点七：ERβ蛋白表达与乳腺癌临床病理参数和临床结局相关，ERβ1表达通常提示较好的预后，但结果存在复杂性，且ERβ2和ERβ5的临床意义尚需更多研究确认。

文章指出，总体而言，总ERβ水平在乳腺肿瘤发生过程中下降，较高水平的ERβ表达通常与良好预后标志物的表达或更好的临床结局相关，尤其是在随后接受他莫昔芬治疗的患者中。作者仅回顾了使用两个经过验证的抗体（ERβ1抗体PPG5/10和ERβ2抗体57/3）的研究。在多数研究中，只有细胞核内ERβ1和ERβ2被评分。就临床病理参数而言，ERβ1表达通常与ERα表达、小肿瘤尺寸、低组织学分级和淋巴结阴性相关，并与HER2表达呈负相关。在一项涵盖2170例乳腺癌患者的研究中，ERβ1表达与ERα表达相关，与HER2表达呈负相关；ERβ1表达缺失与较大肿瘤、较高级别和淋巴结转移相关。然而，另一项包括757例乳腺癌患者的大型研究报告ERβ1与临床病理参数无相关性，作者认为这可能与抗体浓度和评分系统不同有关。就临床结局而言，在大多数已发表的研究中，不同类型乳腺癌中ERβ1表达与无病生存期（DFS）延长相关，部分研究还报告总生存期（OS）延长。但结果复杂：在一项按分子亚型（管腔A型、管腔B型、HER2过表达型和基底样型）分层的研究中，ERβ1表达在淋巴结阴性管腔A型中与DFS延长相关，但在淋巴结阳性管腔B型中与DFS缩短相关；在另一项研究中，ERβ1表达与淋巴结阳性原发性浸润性乳腺癌的DFS延长密切相关。值得关注的是，ERβ1表达与三阴性乳腺癌（TNBC）中DFS延长相关，以及与绝经后乳腺癌（而非绝经前乳腺癌）的DFS延长相关。关于ERβ1表达的预测价值，研究数量过少，无法得出一般性结论。ERβ2表达与临床结局的相关性不一致：两项研究中ERβ2表达与DFS相关，两项研究中与OS相关，但在442例原发性浸润性乳腺癌患者的研究中与DFS或OS均无相关。有趣的是，在仅有的两项量化亚细胞定位的研究中，细胞质ERβ2表达与OS降低相关。在唯一分析ERβ5的研究中，ERβ5仅在较高百分比截断值（65%阳性细胞核）时与OS延长相关。

三、结论与展望

作者在结论中指出，理解ERβ及其变体对乳腺癌发生、预后和治疗反应的贡献，对于进一步探索该受体在诊断和治疗策略中的应用至关重要。这项任务的挑战性显而易见：尽管经过了超过15年的研究，ERβ在人类乳腺癌中的确切作用仍然难以确定。这可能部分归因于ERβ在乳腺癌中可能具有双面性作用——在存在ERα时表现出抗增殖效应，而在不存在ERα时可能表现出促增殖效应。另一个复杂因素来自乳腺癌中表达的ERβ异构体可能具有不同效应。作者提出，当前的主要挑战是开发高度选择性的抗ERβ抗体，应用于大规模、特征明确的人类乳腺癌样本，以验证其诊断潜力；并在乳腺癌动物模型中探索ERβ选择性激动剂，以验证其治疗潜力。此外，鉴定表达ERβ和/或其变体的乳腺癌细胞系、开发特异性表达人ERβ异构体的转基因小鼠模型、以及通过高通量测序发现具有改变功能特性的稀有ESR2变体，都是未来研究的重要方向。ERβ引入临床实践有潜力改善临床诊断，而具有受体选择性活性的化合物可能提供新的治疗途径。

四、本文的学术价值与意义

本文作为一篇综述，系统梳理了ERβ在乳腺癌领域从基础分子生物学到临床相关性的研究进展，明确指出当前研究的核心瓶颈——缺乏高选择性抗体和严格ERβ选择性配体——以及由此导致的临床研究结果不一致问题。文章反复强调ERβ1在ERα阳性乳腺癌中的抗增殖作用和良好的预后提示价值，同时警示ERβ在ERα阴性背景下可能具有不同甚至相反的功能，这为后续研究提供了重要的概念框架。作者提出的“ERβ双面性”观点，以及ERβ2通过诱导ERα降解发挥显性负性作用的分子机制，为理解ERβ在乳腺癌中的复杂作用提供了新的理论视角。从应用价值来看，文章明确指出应将ERβ作为乳腺癌诊断分层和改进内分泌治疗应答预测的潜在工具加以探索，尤其是在30-40%接受他莫昔芬辅助治疗的患者最终复发、以及仅70%的ERα阳性病例对他莫昔芬有反应的临床现实背景下，ERβ的探索具有明确的临床转化意义。