子宫内膜间质肉瘤的分子机制指导治疗新策略(综述)


由于子宫内膜间质肉瘤较罕见且异型性高,研究者们对它的流行病学、发病机制以及分子病理学方面知之甚少。因此我们缺乏对这种疾病的全面了解和有效治疗有段。本文对低级别子宫内膜间质肉瘤(简称ESS)、未分化子宫内膜间质肉瘤(简称UES)的分子机制、目前治疗策略及研究前景进行总结。(英文原文于2014-08-13发表于Cancer Letter)。

病理生理学

子宫内膜间质肉瘤是一种罕见的子宫肿瘤。起源于子宫间质的肿瘤占所有子宫恶性肿瘤的比例小于5%,而子宫内膜间质肉瘤更是不到子宫内膜间质肉瘤的10%。

2013年世界卫生组织将子宫内膜间质肉瘤分为三类,即非侵袭性子宫内膜间质结节(边界完整的良性肿瘤,组成细胞与正常子宫内膜间质细胞相像,简称ESN)、低级别子宫内膜间质肉瘤(组成细胞与前者相似,但肿瘤具有低度恶性呈浸润性生长,简称ESS)、未分化子宫内膜间质肉瘤(简称UES)。

此分类方法并非根据核分裂数,而是细胞核多形性与核坏死来区分ESS与UES。这种诊断与定义标准的变化需要研究者仔细鉴别ESS与UES。定义严格的微观分类标准(如核异型性)有助于预测肿瘤的复发。

未分化肉瘤的细胞异型性较高,与子宫内膜肉瘤在形态学上无相似之处。可以根据细胞核形态均一或多形分成不同亚型。低级别ESS患者的5年生存率在68%到100%之间,而UES患者的5年生存率显著降低。

治疗措施

目前尚未建立ESS/UES标准并系统的治疗指南。

如今子宫内膜间质肉瘤的主要治疗手段是经腹子宫切除术。双侧输卵管卵巢切除术或保留卵巢术的疗效仍然存在争议。淋巴结清扫术并没有给患者带来生存获益。手术切除原发肿瘤后,患者还需接受放疗或化疗等术后辅助治疗。但是,大多数情况下术后化疗扮演着姑息治疗的角色,并不能根治肿瘤。

虽然有相关研究指出ESS和UES表达了酪氨酸激酶抑制剂针对的分子靶点,但是仅有少数子宫肉瘤患者对伊马替尼治疗有效。仅1例UES患者对伊马替尼的治疗出现短暂的有效期。相反,一项在52位ESS患者和13位UES患者中开展的、利用免疫组化和分子分析技术研究酪氨酸激酶抑制剂潜在靶点的回顾性分析,其研究结果高度质疑了酪氨酸激酶抑制剂在子宫内膜间质肉瘤中的使用。

此外,还有一些研究报导了利用孕激素和芳香化酶抑制剂来治疗ESS。孕激素与孕激素受体结合并下调基因转录。芳香化酶抑制剂可有效抑制雄激素向雌激素的转化,而绝经后妇女的雌激素主要来源于雄激素前体物质,因此芳香化酶抑制剂可有效降低绝经后女性体内雌激素水平,从而消除雌激素对肿瘤生长的刺激作用,并抑制子宫内膜腺体和间质增生。

Thanopolou教授等在文章中总结了相关试验结果,18位出现复发或转移的ESS患者接受芳香化酶抑制剂治疗后,5位患者完全缓解,11位部分缓解,而激素替代疗法的副作用也得到了证实。另一方面,由于子宫肉瘤中雄激素受体的表达,也有一些试验出现了与上述相反的结果。

尽管内分泌治疗可以稳定病情、诱导缓解,我们必须强调的是内分泌治疗疗效主要取决于肿瘤激素受体是否为阳性。因此内分泌治疗在ESS与UES中治疗效果不同。ESS患者激素受体阳性率较高(40%~100%患者雌激素受体阳性,60%~100%患者雌激素受体阳性),内分泌治疗效果较好。但是,几乎所有UES患者激素受体为阴性,因此对内分泌治疗并不敏感。芳香化酶抑制剂,如来曲唑很有可能在未来成为一线治疗或术后辅助主要用药。

由于子宫间质肉瘤相对罕见,很难成功研发出针对此病的分子靶向药物。因此我们要更细致的了解ESS和UES的分子病理生理学,从而将其他实体瘤的治疗手段用于子宫间质肉瘤的研究。

遗传学变化

子宫间质肉瘤主要表现的基因改变是t(7;17)(p15;q21)染色体易位。Koontz教授等在7p15与17q21的断点处发现两组锌指蛋白的融合,即JAZF1/JJAZ1基因融合。在ESS和ENS中出现JAZF1/JJAZ1基因融合的概率较高,并且主要出现在ESS肿瘤的一个亚型中,而UES几乎不存在这种情况。

最近的一项研究显示纳入研究的ESS患者有32%出现JAZF1/JJAZ1基因融合,而无一例UES患者出现这种情况。导致这种结果的可能原因有肿瘤组织收集和保存方法的不同、检测手段的影响以及患者本身的差异。试验结果同时显示了ESS与UES之间的异质性,这种异质性需要大样本的研究来进一步证实。

近期发现ESS的一种特定亚型出现新的染色体易位,即t(10;17)(q22;p13),融合两种基因:YWHAE(编码14-3-3蛋白)以及FAM22A或FAM22B。具有YWHAE-FAM基因重排的肿瘤细胞在形态学上分化较好并且具有侵袭性。这种基因重排与肿瘤的预后和治疗方案的选择密切相关。

基因检测为鉴别ESS和UES提供了帮助,希望可进一步应用于临床上治疗方法的选择。

Wnt信号通路

ESS和UES中经典Wnt信号通路包括β-连环蛋白出现失调。超过300个ESS的失调基因中,最严重的是编码泌型卷曲相关蛋白4(SFRP4)和SFRP1的基因。SFRP4和SFRP1是Wnt信号通路的调节者。与正常子宫内膜增生组织相比,SFRP4在ESS和UES中表达下降,且在UES中表达更低。但是由于UES病例较少,这一结果需要进一步研究来证实。

最近的研究显示SFRP1表达下降并非由SFRP1启动子序列甲基化引起,一定存在其他机制导致这一现象。不同的SFRP蛋白与Wnt信号分子结合激活Wnt信号通路,最终导致胞浆内的散乱蛋白的激活、糖原合酶激酶-3β的抑制(一种催化β-连环蛋白磷酸化的酶)。

随后,未磷酸化的β-连环蛋白移位至细胞核,并与T细胞因子/淋巴增强因子(TCF / LEF)形成复合物。后者是刺激TCF / LEF介导基因表达的转录因子,并进一步激活许多刺激细胞生长的基因表达。与正常子宫内膜增生组织相比,β-连环蛋白在ESS与US中表达增高,提示Wnt信号通路在肿瘤组织中激活(Fig. 1)。

另外,更多的β-连环蛋白由细胞质移位至细胞核并且与增殖指标Ki-67成正相关,在恶性程度较高的UES中上述情况尤其显著。总体而言,SFRP4可调节细胞内的β-连环蛋白,抑制肿瘤生长。增殖指标例如Ki-67,可预测ESS复发率较高。利用免疫染色的方法可以检测出40%的ESS肿瘤细胞核存在β-连环蛋白。这种方法也许可用于ESS的诊断,特别是鉴别ESS与平滑肌肉瘤,后者肿瘤细胞核β-连环蛋白呈阴性。

但是Kildal教授发现82例ESS标本中60%肿瘤细胞核β-连环蛋白阳性,而31%的正常子宫内膜增生标本细胞核β-连环蛋白也呈阳性。因此利用这种方法并不能够肯定的诊断或判断ESS预后。Kurihara教授发现UES中出现β-连环蛋白和细胞周期蛋白D1的共同过表达。这种情况在ESN与ESS中十分罕见。近期,有报导指出细胞周期蛋白D1可作为诊断YWHAE-FAM22 ESS的免疫指标。

子宫内膜间质肉瘤的分子机制指导治疗新策略(综述)
Fig. 1 子宫内膜间质肉瘤中Wnt信号通路表达失调。 (a)利用qRT-PCR技术显示SFRP4在ESS和UES中的表达水平显著低于子宫内膜增生组织。标本数:ESS  n=10;UES n=4。图中数据表示平均值±标准差(*p<0.05;** p<0.01)。

(b)上图:反义SFRP4特异性探针原位杂交术显示增殖期子宫内膜的基质还有高量SFRP4的mRNA。子宫内膜腺细胞无此现象(箭头所示)。ESS和UES样本中SFRP4的mRNA含量显著降低。下图:免疫印迹法检测石蜡包埋组织切片中的β-连环蛋白。ESS标本中可见细胞质染色,而UES标本染色主要存在于细胞核,证明β-连环蛋白向细胞核中移位。所有组织切片均使用苏木精染色。放大倍数:600

组蛋白乙酰化与去乙酰化

组蛋白乙酰化酶(HATs)和组蛋白去乙酰化酶(HDACs),调控组蛋白的乙酰化与去乙酰化,从而影响染色质聚集与对转录因子的敏感性。不仅组蛋白,其他细胞蛋白也存在这种表观遗传学改变的倾向。不同细胞蛋白的乙酰化与去乙酰化带来的遗传性影响远远超出我们现在的认识。迄今为止,共鉴别出HDACs亚型18种。其中绝大多数为锌依赖金属蛋白酶,分为I、II、IV型。III型则是NAD+ 依赖酶。由于II型(HDAC 4、5、6、7、9和10)同时存在于细胞核和细胞质,抑制II型需要广泛底物作用。

鉴于所有ESS肿瘤均表达HDAC2,且超过80%样本免疫强阳性即HDAC2过表达,因此HADC与ESS及UES有着某种特殊联系(Fig. 2)。虽然HADC1与HADC2有着超过80%的同源性,并且同属与I型HADCs,但是与正常子宫内膜组织相比,HADC1并没有在所分析的肿瘤组织中过表达。

子宫内膜间质肉瘤的分子机制指导治疗新策略(综述)
Fig. 2 HDAC2在子宫内膜间质肉瘤中表达失调。利用HDAC2特异抗体进行免疫组化染色,结果在子宫内膜增生组织细胞中HADC表达呈弱阳性甚至阴性。仅子宫内膜腺细胞核呈强阳性。相反,ESS和UES样本均呈强阳性。放大倍数:400

通过荧光激活细胞分选法(FACS)可以发现,使用丙戊酸钠抑制HDAC2表达后,细胞生长受到明显抑制并伴随着G1期阻滞与S期细胞的显著减少。值得注意的是,ESS-1细胞的生长抑制主要由于抑制细胞增殖而非凋亡。使用HDAC2特异性siRNA转染后的细胞进行的对照研究证实,丙戊酸钠对ESS-1细胞的影响主要归咎于HDAC2的抑制。

I型与II型HDAC有效的抑制剂—伏立诺他在研究中的应用,进一步证实了HDAC在ESS与UES中的作用。伏立诺他作为锌离子螯合剂与组蛋白去乙酰化酶活性中心直接结合,阻断酶的催化位点。细胞学方面,伏立诺他似乎存在细胞类型特异性,主要通过激活细胞凋亡、激活细胞自噬机制以及抑制细胞生长等手段抑制多种肿瘤细胞,并在微摩尔浓度范围就可达到此效果。

伏立诺他通过干扰HDAC2、3、7,启动细胞凋亡机制,有效抑制子宫肉瘤细胞(MES-SA细胞系)生长。Fig. 3说明了伏立诺他对ESS-1和MES-SA细胞系的有效性。与MES-SA细胞系相反,ESS-1细胞系CD10、细胞周期蛋白D1以及PTEN突变阳性,p53阴性。

子宫内膜间质肉瘤的分子机制指导治疗新策略(综述)

Fig. 3 伏立诺他抑制ESS和MES-SA肿瘤细胞系生长。用指定浓度的伏立诺他处理肿瘤,并分别于处理后24h、48h和72h测定细胞数。使用【3H】胸腺嘧啶摄取法检测细胞增殖情况。试验结果用经伏立诺他处理的细胞与【3H】胸腺嘧啶相结合的细胞数与未经处理的细胞数的百分比来表示。

伏立诺他与肿瘤坏死因子相关细胞凋亡诱导配体(TRAIL/ APO-2L)联合使用,可显著增强对ESS-1和MES-SA的细胞毒作用 。给移植了MES-SA细胞系的裸鼠以50mg/公斤/天的标准注射伏立诺他三周后,试验的肿瘤较安慰剂组相比缩小了50%。肿瘤缩小主要由细胞凋亡引起。基于目前相关研究的结果,伏立诺他抗肿瘤的机制的不同似乎与细胞类型相关。机制的差异也可能由于伏立诺他的给药时间、治疗与最后细胞增殖分析有一段时间间隔引起。

HDACIs治疗ESS与UES

组蛋白去乙酰化酶抑制剂(HDACIs)是一类新药,有望治疗血液肿瘤及多种实体瘤。美国食品药品监督管理局已批准两种HDACIs,即伏立诺他和罗米地辛,用于皮肤T细胞淋巴瘤治疗。罗米地辛是一种前体药物,在体内断裂二巯键后才可成为活性物质,还可用于治疗外周T细胞淋巴瘤。Grassadonia教授和Anne教授等人最近报导,羟肟酸基HDACIs包括帕比司他(LBH589)和belinostat(PXD101),也可有效治疗多种血液肿瘤和实体瘤。

最近,全面总结不同HDACIs单独治疗或联合治疗实体瘤的临床试验结果的文章已经发表。尽管目前伏立诺他和罗米地辛用于T细胞淋巴瘤治疗,大量体内外研究表明它们也可有效治疗其他实体瘤。Qiu教授和Slingerland等人对HDACIs治疗实体瘤的临床试验进行了详细总结。表1详细介绍了已完结的HDACIs单药治疗实体瘤的临床试验情况。

目前临床试验中尚未观察到患者接受HDACIs出现完全缓解,许多患者的情况是部分缓解和疾病稳定。临床研究显示HDACIs对乳腺癌、大肠癌以及非小细胞肺癌患者疗效并不明显。伏立诺他和罗米地辛与其他化疗药物或放射治疗联合使用可增强疗效。但是这些治疗手段在某些患者身上副作用更大。

表1 HDAC抑制剂单药治疗实体瘤的临床试验

只有少数研究阐述了HDACIs妇科肿瘤中的积极作用。Dowdy教授等人发现HDAC抑制剂曲古抑菌素A(TSA)和紫杉醇可协同诱导子宫内膜肉瘤细胞株凋亡。一些独立研究显示I型HDAC(HDAC1,2和3)与子宫内膜癌和卵巢癌的预后呈负相关。有趣的是,通过基因沉默抑制I型HDAC表达,尤其是HDAC3可有效抑制卵巢肿瘤细胞生长。

目前许多研究HDACIs单独治疗或联合治疗、针对多种血液肿瘤和实体瘤的的临床试验正在进行。如今已经开放的临床试验中最常应用的HDACIs包括:伏立诺他(n=57),帕比司他(n=41), 罗米地辛(n=23),丙戊酸(n=22),entinostat(n=9)和belinostat(n=6)。

结论与展望

在过去十年里,关于ESS和UES的研究显著增多。尽管如此,我们对二者的分子机制与治疗策略的了解依然十分有限。为建立有效系统的治疗,研究者需要深入探讨肿瘤的分子病理生理学与细胞生物学。鉴于ESS和UES的罕见性,我们可以称之为“孤儿病”。由于研发孤儿病新药的科研经费紧张并且研发时间较长,用于治疗其他实体瘤的化疗药物可尝试用于治疗ESS和UES。

针对不同信号通路的靶向药物的研究也许会提供新的治疗手段。一些干扰基础机制的体外研究,例如,诱导细胞凋亡或抑制细胞分化,为今后的基础研究或临床试验提供了方向。

大量体内外研究证明HDAC抑制剂无论单独用药还是联合用药,均可有效治疗多种恶性肿瘤。他们通过相加或协同作用来提高原有治疗方法的疗效。美国食品药品监督管理局已批准一部分HDAC抑制剂用于治疗皮肤T细胞淋巴瘤。更重要的是,这种药物用量少副作用轻。

多个体内外研究包括临床试验已经证实伏立诺他抗肿瘤的有效性。早期的体内与体外研究也发现伏立诺他可有效抑制子宫内膜间质肉瘤细胞(ESS-1和MES-SA)。基于这些前期临床数据,我们希望可以进一步研究HDAC抑制剂在妇科肿瘤特别是子宫内膜间质肉瘤中的作用。

本文来源于丁香园,不可作为治疗及诊断依据,版权归原作者所有。

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