前列腺癌中雄激素受体的表观遗传学研究进展

前列腺癌中雄激素受体的表观遗传学研究进展*尚芝群马媛田晶韩瑞发牛远杰摘要雄激素受体（androgen receptor ，AR ）作为核内转录因子是前列腺癌中最常见的治疗靶标，在去势抵抗性前列腺癌（castration resistant prostate cancer ，CRPC ）中雄激素受体也起到了非常重要的作用。

去势抵抗性前列腺癌的发生发展机制是当前的研究热点。

表观遗传学的改变在前列腺癌的发展中具有重要作用。

甲基化、乙酰化及非编码RNA 可以通过对雄激素受体信号通路的调控促进或者抑制前列腺癌的发生发展。

本文将近期关于前列腺癌雄激素受体信号通路表观遗传学的调节机制进行综述。

关键词雄激素受体表观遗传学超甲基化去势抵抗性前列腺癌doi:10.3969/j.issn.1000-8179.20141146Epigenetic regulation of androgen receptors in prostate cancerZhiqun SHANG,Yuan MA,Jing TIAN,Ruifa HAN,Yuanjie NIU Correspondence to:Yuanjie NIU;E-mail:niuyuanjie9317@Department of Surgical Urology,The Second Hospital of Tianjin Medical University,Tianjin Institute of Urology,Tianjin Key Laboratory of Urology Based Medicine,Tianjin 300211,ChinaThis work was supported by the National Natural Science Foundation of China Youth Project (No.81302211,81202024)and Na-tional Special Project for International Cooperation in Science and Technology (No.2012DFG32220)AbstractThe androgen receptor (AR),a nuclear hormone and transcription factor,is the most therapeutic relevant target in pros-tate cancer (PCa)and in the castration-resistant prostate cancer (CRPC).Significant efforts have been focused on understanding the mechanisms involved in the development and progression of CRPC.Recent work has revealed the importance of epigenetic events in-cluding the regulation of AR signaling by methylation,acetylation,and non-coding RNA in the tumorigenesis and development of PCa.We summarize recent findings on the mechanisms of epigenetic regulation of AR signaling in PCa.Keywords:androgen receptor,epigenetics,hypermethylation,castration resistant prostate cancer作者单位：天津医科大学第二医院泌尿外科，天津市泌尿外科研究所，天津市泌尿外科基础医学重点实验室（天津市300211） 本文课题受国家自然科学青年基金（编号：81302211，81202024）和国家国际科技合作专项（编号：2012DFG32220）资助通信作者：牛远杰niuyuanjie9317@前列腺癌（prostate cancer ，PCa ）是西方国家男性最常见的恶性肿瘤之一，其死亡率在2013年已经超过肺癌占据首位［1］。

尽管大多数前列腺癌在早期就可以被诊断出来，但是当前对前列腺癌的治疗仍然面临着巨大的困难。

前列腺癌在我国的发病率和致死率也逐年升高，与欧美国家不同，由于我国对易感人群行普查工作的相对滞后，大多数的初诊前列腺癌患者是晚期前列腺癌。

对这类患者采用雄激素阻断治疗（androgen ablation therapy ，ADT ）是当前公认的治疗手段。

然而，在经过1.5至2年的雄激素阻断治疗有效期后，几乎所有的患者均进展为对去势不敏感前列腺癌阶段，即“去势抵抗性前列腺癌”。

几乎所有前列腺癌患者的死因归根结底都是由于现有的医学手段不能有效控制和治愈转移性进展的去势抵抗性前列腺癌，而最终导致患者死亡。

因此，去势抵抗性前列腺癌的发生发展和转移的机制是国际泌尿外科学界研究的难点和热点，也是提高前列腺癌患者的生存率和生活质量的关键。

雄激素受体是一种细胞核内的性激素受体，通过与其配体雄激素结合而被激活。

与雄激素结合后，雄激素受体与胞浆内热休克蛋白90解离，转移至细胞核内。

在细胞核内，雄激素受体与雄激素反应元件（androgen response elements ，AREs ）结合，激活下游靶基因［2］。

在所有关于雄激素受体在前列腺癌中功能的研究中，雄激素受体均发挥了重要的作用，而且雄激素受体信号通路在大多数来源于去势抵抗性前列腺癌患者的细胞内仍然具有重要作用［3］。

表观遗传学是指在不改变基因DNA 序列的前提下，通过某些机制引起可遗传基因表达或细胞表型的变化［4-5］。

表观遗传学主要包括DNA 甲基化、染色质改变、X 染色体失活、非编码RNA 调控等内容。

DNA 甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA 在去势抵抗·国家基金研究进展综述·性前列腺癌发生发展中起关键作用。

1前列腺癌中AR基因的高甲基化在CRPC中AR基因发生高甲基化的频率为29%，原发前列腺癌中AR高甲基化的发生频率为10%［6］。

由此可见，高甲基化可能是去势抵抗性前列腺癌发生发展的机制之一。

Gravina等［7］研究AR阳性的22RV1和AR阴性的PC-3去势抵抗性前列腺癌细胞系在去甲基化药物5-AZA与比卡鲁胺共同作用下，是否可被逆转为激素依赖性前列腺癌细胞系。

实验结果显示PC-3细胞经过这2种药物的联合处理后恢复了AR的表达。

然而，在22RV1细胞中未看到同样的现象，揭示了去甲基化药物的活性对于AR阳性的去势抵抗性前列腺癌细胞系也许是不足的［7］。

Chen等［8］研究显示低甲基化药物可以作为一种延缓去势抵抗性前列腺癌出现的治疗选择。

DNA甲基化的抑制能够逆转去势抵抗的机制可能与下调DNMT1依赖性的STAT3的活性相关。

近年来，前列腺癌的研究主要集中在干细胞研究方面，研究学者们希望通过对干细胞的研究更好的揭示前列腺癌的发生、发展和转移，最终能更有效的治疗前列腺癌，前列腺癌干细胞不表达AR。

CD133+前列腺癌细胞AR的表达阴性，然而CD133+前列腺癌细胞也表达AR，而且雄激素可以通过促进CD133+前列腺癌细胞的增殖来促进肿瘤的进展。

来源于前列腺癌细胞系的CD44阳性的细胞中AR也是阴性的。

然而，这些研究并未说明去势抵抗的出现和AR的上调是AR阴性的前列腺癌干细胞造成的［9］。

Tian等［10］研究发现三种由CD133分选出来的前列腺癌干祖细胞内的AR启动子区域内的CpG岛上出现了不同的甲基化位点，进一步研究发现正常前列腺/前列腺癌干祖细胞内AR的低表达对于维持该细胞的干细胞特性是非常重要的，低水平的AR可以抑制该细胞的分化，促进该细胞的自我更新和增殖的能力。

由于去势抵抗性前列腺癌的发生发展与前列腺癌干祖细胞的增殖有关，因此应用低甲基化药物处理这些前列腺癌干祖细胞可以改变AR的表达，使前列腺癌干祖细胞失去干性，从而达到抑制干祖细胞增殖的效果，为去势抵抗性前列腺癌的治疗提供了一个新的方向。

2前列腺癌中AR的乙酰化修饰许多恶性肿瘤的发生发展过程中均存在组蛋白乙酰化的现象，其中包括前列腺癌。

雄激素受体作为前列腺癌发生发展中的最重要的转录因子也存在乙酰化的现象。

Tip60（Tat-interactive protein60kD），一种组蛋白乙酰化转移酶，可以通过C末端的HAT 区域直接乙酰化组蛋白H2A、H3和H4。

研究发现Tip60在去势抵抗性前列腺癌组织中的表达水平异常增高，体内实验研究发现Tip60通过内在的乙酰化转移酶因子的活性，直接乙酰化AR［11］。

组蛋白乙酰化转移酶P300和PCAF（p300/CBP-associating factor）通过乙酰化AR的3个赖氨酸残基，即Lys-630、Lys-632和Lys-633，诱导AR内在转录活性的增加。

由此可见，AR是一个普遍的共激活子介导乙酰化的靶点。

Tip60完全调控AR630和AR632/633的失败提示Tip60在KLKK修饰的前提下可以乙酰化AR所有的3个赖氨酸残基。

研究结果提示Tip60激活AR结合到内源性前列腺癌特异性抗原（PSA）的启动子是与激素活跃度相关。

综上所述，研究学者们一致认为Tip60作为一类性激素核受体特异性共激活子，在生理学范围内对AR的乙酰化和活化起到了重要的作用。

虽然Tip60、P300和PCAF都能单独乙酰化AR的赖氨酸残基，即Lys630、Lys632和Lys633，但不分享相似的组蛋白乙酰化特异性底物。

Tip60可以直接乙酰化组蛋白H4上的核小体DNA，而P300则可以随意的乙酰化所有的4种组蛋白。

最近的研究发现Tip60可以通过乙酰化AR而增强AR的转录活性，促进AR 的核转移，从而导致去势抵抗性前列腺癌细胞的增殖［12-13］。

应用Tip60特异性抑制因子NU9056抑制Tip60对AR乙酰化作用，可以降低AR的表达水平，抑制前列腺癌细胞的增殖［14］。

组蛋白乙酰化转移酶P300与前列腺癌的进展相关。

有研究发现在P300基因敲除小鼠模型中AR的表达减弱，这种现象在PTEN调低的前列腺癌细胞系中也得到了证实［15］。

上述结果与临床上的结果相一致，即前列腺癌患者中P300与AR的的表达呈正相关。

进一步研究发现PTEN的缺失促进AR在丝氨酸81位点的磷酸化，增加P300与AR的结合，从而乙酰化AR［15］。