肿瘤微环境影响乳腺癌耐药蛋白转录调控的研究进展

柯萍 袁琳娜 陆宁 郭志琴 张燕萍 邬万新

肿瘤微环境影响乳腺癌耐药蛋白转录调控的研究进展

柯萍 袁琳娜 陆宁 郭志琴 张燕萍 邬万新

乳腺癌耐药蛋白（breast cancer resistance protein，BCRP）是ABC转运蛋白超家族G亚家族重要成员之一。该基因（Gene ID：9429）于1998年由Doyle等[1]应用mRNA指纹技术在人乳腺癌细胞株MCF-7/AdrVp细胞中首次克隆，又名ABCG2蛋白。BCRP能够将进入乳腺癌细胞内的多种化疗药泵出细胞外，如5-FU、阿霉素、托泊替康、甲氨蝶呤、喜树碱及多柔比星等，从而使细胞产生耐药性，在乳腺癌多药耐药方面有着不可忽视的地位。因此，研究其转录调控机制对逆转乳腺癌的多药耐药，提高化疗疗效具有十分重要的意义。目前，对于BCRP的调控方面研究甚少。研究表明，BCRP启动子的两个调节因素缺氧和雌激素受体（estrogen receptor，ER）[2-3]在控制BCRP表达方面发挥作用；另外，BCRP的转录调控还受到肿瘤微环境及多种转录因子、细胞因子和生长因子等的共同协调。

肿瘤微环境是指肿瘤细胞周围的间质细胞及其分泌的各种可溶性因子、基质等，其在乳腺癌的发生、发展及远处转移中所起的重要作用已渐渐为人们所知，而其对化疗耐药的影响目前研究不多。本文就近年来肿瘤微环境在BCRP的转录调控机制中所起的作用作一综述。

1 肿瘤微环境对BCRP调控的影响

缺氧是实体肿瘤微环境的基本特征之一。研究表明，低氧可以正向调节BCRP的表达，随后的研究证实这是由缺氧诱导因子1（hypoxia-inducible factor 1，HIF-1）[2]和HIF-2[4]与BCRP启动子上的缺氧反应元件（hypoxia response element，HRE）结合而介导的。缺氧条件下，脯氨酸羟化酶活性被抑制，HIF-1蛋白稳定性增加并转移到细胞核内，与HIF-2结合成有活性的HIF，后者募集辅激活蛋白CBP/p300，并结合到BCRP启动子上的HRE，从而启动BCRP基因的表达。

2 肿瘤微环境中的可溶性因子对BCRP调控的影响

肿瘤微环境中的可溶性因子如转录因子NF-κB、转化生长因子-β（transforming growth factor-B，TGF-β）、表皮生长因子（epidermal growth factor,EGF）、HIF-1、胰岛素样生长因子Ⅱ[5]等可直接影响BCRP的转录调控，或是通过参与某些信号通路（如PTEN/PI3K/AKT等）而在BCRP的转录调控中发挥重要作用[6]。

NF-κB能通过与BCRP启动子区NF-κB（p50）位点（-27/-18）结合而激活BCRP的表达。在野生型p53（wild-type p53，wt-p53）低表达的乳腺癌细胞系MCF-7细胞中，wt-p53通过抑制NF-κB的转录活性进而下调BCRP mRNA和蛋白表达水平，使细胞对MTX的敏感性明显增加[7]。

TGF-β能与乳腺癌细胞膜上具有丝氨酸/苏氨酸激酶活性的受体TβRⅠ和TβRⅡ结合而激活受体，激活的TβRⅡ磷酸化Smad2/3，后者与Smad4结合形成Smad2/3-Smad4复合体并转移到细胞核内，与BCRP启动子及增强子区发生特异性结合而介导BCRP mRNA的表达[8]。

EGF可诱导MCF-7细胞中BCRP mRNA的表达，该效应与EGF诱导细胞中MAP激酶ERK1/2和JNK/ SAPK磷酸化有关。然而，Imai等[9]报道EGF可通过激活ERK1/2及其下游分子RSK进而抑制MCF-7细胞中BCRP的转录，抑制ERK激酶（MEK）可上调BCRPmRNA表达水平。这表明EGF能对BCRP进行双向调节。

在外源性人表皮生长因子受体2（human epidermal growth factor receptor 2，HER-2）过表达的MCF-7细胞中，BCRP表达水平明显升高，而这一效应能被PI3K抑制剂LY294002、IκB磷酸化抑制剂Bayl1-7082和显性负突变IκBα所消除[10]，提示HER-2可能通过PI3K/ AKT/NF-κB信号通路激活BCRP的转录。而又有研究表明，HER-2与HIF-1之间存在显著相关性，两者之间可能存在内在的调节机制，认为HER-2有可能通过HIF-1的信号通路来影响BCRP的表达，这表明HER-2对BCRP的调节受多个信号通路的调控，而肿瘤微环境中的可溶性因子如HIF-1在这些信号通路中起着重要作用，间接地参与了BCRP的转录调控。

雌二醇（E2）能诱导ER阳性MCF-7细胞中BCRP的表达。其对BCRP的转录调控主要是通过ERα与雌激素反应元件（estrogen response relement，ERE）结合所介导的。而与E2单独处理相比，联合TNF-α可使MCF-7细胞中BCRP mRNA和蛋白表达水平明显升高，且在TNF-α存在的情况下，E2以剂量依赖性方式激活BCRP的表达。但E2对BCRP表达作用存在争议，有研究表明，在MCF-7细胞中，E2、雌酮、已烯雌酚以ER依赖性方式下调BCRP蛋白的表达，而不影响MCF-7细胞中BCRP的mRNA表达[11]。

另外，肿瘤微环境中的某些炎症介质如IL-1β和TNF-α也可上调BCRP mRNA和蛋白的表达水平。

综上所述，肿瘤微环境及其内的可溶性因子在BCRP的表达调控中起着重要作用，而其具体作用机制仍有待深入研究。不过有理由相信，随着对肿瘤微环境及BCRP的不断了解，其有望成为控制乳腺癌耐药，提高化疗疗效的新靶点。

[1]Doyle L A,Yang W,Abruzzo L V,et al．A multidrug transporter from human MCF-7 breast cancer cells[J]．Proc Natl Acad Sci U S A, 1998,95(26):15665-15670．

[2]Krishnamurthy P,Ross D D,Nakanishi T,et al．The stem cell marker BCRP/ABCG2/ABCG2 enhances hypoxic cell survival through interactions with heme[J]．J Biol Chem,2004,279(23):24218-24225．

[3]Ee P L,Kamalakaran S,Tonetti D,et al．Identification of a novel estrogen response element in the breast cancer resistance protein(ABCG2)gene[J]．Cancer Res,2004,64(4):1247-1251．

[4]Martin C M,Ferdous A,Gallardo T,et al．Hypoxia-inducible factor-2alpha transactivates Abcg2 and promotes cytoprotection in cardiac side population cells[J]．Circ Res,2008,102(9):1075-1081．

[5]Evseenko D A,Paxton J W,Keelan J A．Independent regulation of apical and basolateral drug transporter expression and function in placental trophoblasts by cytokines,steroids,and growth factors [J]．Drug Metab Dispos,2007,35(4):595-601．

[6]Hartz A M S,Madole E K,Miller D S,et al．Estrogen receptor β signaling through phosphatase and tensin homolog/phospoinositide3-kinase/Akt/glycogensynthasekinase3down-regulates blood-brain barrier breast cancer resistance protein[J]．J Pharmacol Exp Ther,2010,334(2):467-476．

[7]Wang X D,Wu X G,Wang C K,et al．Transcriptional suppression of breast cancer resistance protein(BCRP)by wild-type p53 through the NF-κB pathway in MCF-7 cells[J]．FEBS Lett,2010, 584(15):3392-3397．

[8]Ehata S,Johansson E,Katayama R,et al．Transforming growth factor-βdecreases the cancer-initiating cell population within diffuse-type gastric carcinoma cells[J]．Oncogene,2011,30(14): 1693-1705．

[9]ImaiY,OhmoriK,Yasuda S,etal．Breastcancerresistanceprotein/ ABCG2 is differentially regulated downstream of extracellular signal-regulatedkinase[J]．CancerSci,2009,100(6):1118-1127．

[10]Zhang W J,Ding W,Chen Y,et al．Up-regulation of breast cancer resistance protein plays a role in HER2-mediated chemoresistance through PI3K/Akt and nuclear factor-κB signaling pathways in MCF7 breast cancer cells[J]．Acta Biochim Biophys Sin,2011,43(8):647-653．

[11]Wakabayashi K,Tamura A．Genetic polymorphisms of human ABC transporter ABCG2:porphyria risk and ER quality control[J]．Seikagaku,2007,79(2):151-157．

2013-06-13）

（本文编辑：胥昀）

嘉兴市科技计划项目（2010AY1033）

314000 嘉兴市第一医院病理科

邬万新，E-mail：wanxinwu@hotmail.com