1引言
据估计，2008年美国将新增184450例乳腺癌病例，40930人死于乳腺癌[1]. 乳腺癌是一种异质性疾病，通过基因表达模式分析已经确定了几种亚型[2]. 乳腺癌的亚型决定了每位患者将接受哪种治疗。他莫昔芬（诺瓦黛克®)是治疗表达雌激素受体（ER）的乳腺癌最常用的内分泌疗法[三]. 三苯氧胺是一种选择性雌激素受体调节剂，在乳腺组织中起雌激素拮抗剂的作用，在子宫组织中起到雌激素激动剂的作用[4，5]. 雌激素被认为通过上调刺激性生长因子如转化生长因子α来诱导细胞生长[6]. 三苯氧胺的主要作用机制是与雌激素受体的配体结合域结合并阻止雌激素的作用[4，5]. 内分泌疗法被认为通过减少促进细胞周期进展的细胞周期调节因子（如c-myc和cyclin D1）的表达、诱导细胞周期抑制剂（如p21和p27）、，通过减少bcl-2和增加Bax表达抑制抗凋亡信号通路[4]. 辅助内分泌治疗使患者乳腺癌复发的几率降低50%左右[7]. 大约30%的ER阳性肿瘤在治疗开始时对三苯氧胺没有反应[4]. 这叫做从头开始阻力。获得性耐药性，即在治疗过程中产生的耐药性，可以通过多种机制产生，并发生在大多数最初对治疗有反应的肿瘤中[4]. 转移性乳腺癌患者对一线化疗（包括蒽环类和紫杉烷类）的反应率为30-70%[8——11]. 这些患者的疾病进展时间约为6-10个月[8——11].
长期以来，细胞信号转导的改变被认为是细胞在癌症发展过程中的一种机制[12]. 丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路只是参与这一过程的众多信号模块之一。MAPK家族的三个主要分支参与细胞生长和细胞死亡，这些通路的严格调控在决定细胞命运中至关重要[13]. 内源性MAPK受有丝分裂原活化蛋白激酶磷酸酶（MKPs）负调控[14]. MKPs属于蛋白质酪氨酸磷酸酶的双特异性家族[14，15]. MAPK和MKP都被证明与乳腺癌的化疗耐药有关[三——7，16——20]. 虽然一些MKP在人类癌症中可以高度表达，但这篇综述将集中于MKP-1，因为它是目前研究最多、特征最明显的MKP。为了更好地理解MAPK信号在乳腺癌和化疗耐药发展的更广泛背景下所起的作用，需要进一步研究MKP对这一过程的贡献。越来越多的证据表明，靶向MKPs，特别是MKP-1，可以使乳腺癌的化疗和内分泌治疗更有效，从而对患者产生潜在的治疗益处。
1.1 MAPK信号
哺乳动物细胞中MAPK信号通路有三个主要分支：细胞外信号调节激酶（ERK）、c-Jun N末端激酶（JNK）和p38 MAPK(). ERK信号被生长因子激活，通常参与刺激细胞生长。JNK和p38信号被生长因子、细胞因子和细胞应激激活。根据激活刺激和细胞环境的不同，这两种途径可以同时负责细胞生长和细胞死亡[13，21，22]. MAPK信号遵循一个普遍的模式，即刺激在细胞表面接收，并通过一系列磷酸化事件传递给MAP激酶激酶（MKKK）。几种酶可以作为MKKKs。对于ERK，MKKK是Raf[13]. JNK和p38有几个。对于JNK，这些包括MEKK1、MEKK4、双亮氨酸拉链承载激酶、MLK1-4、亮氨酸拉链支撑激酶、TAK1、ASK1和拉链无菌-α基序激酶。MLK2、MLK3、双亮氨酸拉链承载激酶、ASK1、map三激酶1和TAK1是p38的MKKK[13]. 然后，MKKK磷酸化一种特定的MAP激酶（MKK）。ERK、JNK和p38的MKK分别是MEK、MKK 4/7和MKK 3/6。这些MKK依次磷酸化ERK、JNK和p38[13]. MAPK在TXY基序中的苏氨酸和酪氨酸残基上双重磷酸化[14].
MAP激酶信号传导。哺乳动物细胞中MAP激酶信号家族的三个分支被细胞表面的刺激激活。MAP激酶激酶将信号传递给MAP激酶，MAP激酶激活ERK、JNK和p38。它们各自靶点的磷酸化完成级联。MAP激酶磷酸酶是MAP激酶的内源性负调控因子。MKPs通过去磷酸化减弱信号并阻止MAPK执行其细胞功能
一旦磷酸化，MAPK就能磷酸化转录因子，从而影响其靶基因的转录。ERK的下游目标包括ETS-1、c-Jun和c-Myc。ETS-1通过ETS结构域与DNA结合，随后上调第21页，投标/行李促进细胞凋亡，以及基质金属蛋白酶(基质金属蛋白酶)-1，基质金属蛋白酶-3，基质金属蛋白酶-9、和血管内皮生长因子/血管内皮生长激素受体参与细胞运动和血管生成[13，16]. c-Jun与c-Fos二聚形成AP-1，具有多种靶基因。受影响的基因取决于构成AP-1的c-Jun和c-Fos亚型[13，16]. c-Myc与Max-Myc靶基因二聚化后与DNA中的E-box序列结合细胞周期蛋白A，细胞周期蛋白D、和细胞周期蛋白E促进细胞周期[13，16]. ERK还可以通过磷酸化IκBα间接激活核因子（NF）-κB[16]. JNK信号可以参与细胞死亡和细胞增殖。JNK靶蛋白之一是TAU，它通过促进微管蛋白组装参与微管的稳定[13]. JNK的磷酸化阻止了这种稳定，并且可以通过抑制有丝分裂纺锤体的形成来延迟细胞周期。JNK还可以磷酸化c-Jun和IκBα，标记它们以供蛋白酶体泛素化和降解[13]. p38通路是所有MAPK中最不具特征的。已知的一个靶点是丝裂原活化蛋白激酶活化蛋白激酶2（MAPKAP-K2）。MAPKAP-K2磷酸化RNA结合效应物，如三四脯氨酸、异质核糖核酸蛋白A0和聚（A）结合蛋白。这些分子参与降低MKP-1、血管内皮生长因子和MMP mRNA的稳定性[13]. p38磷酸化阻止效应器执行其功能，从而增加其靶mRNA的稳定性[13].
1.2 MAP激酶磷酸酶
MKP-1是MKP家族的创始成员。MKP是双专一性磷酸酶（DUSP），识别MAPK家族成员中存在的TXY氨基酸基序[14]. MKP家族成员的活性位点特征基序是HCX5R（右）[23]. 激活MAPK的因素可以诱导MKP表达，例如环境压力和生长因子刺激[14，24]. MKP家族有11个成员：MKP-1（DUSP1）、MKP-2（DUSP4）、MGP-3（DUSP6）、MKP-4（DUSP9）、MWP-5（DUSP10）、MJP-7（DUSP16）、MKD-X（DUSP7）、PAC1（DUSP2）、hVH3（DUSP5）、hHV5（DUSP8）和MK-STYX（DUSPS24）。这些磷酸酶可以根据其亚细胞定位进行分组。在细胞核中发现了MKP-1、MKP-2、hVH3和PAC1。在细胞质中发现MKP-3、MKP-4和MKP-X。MKP-5、MKP-7和hVH5存在于细胞核和细胞质中[14]. MKP家族成员的底物特异性略有不同。MKP-1和MKP-2可以使所有三个MAPK家族成员去磷酸化。MKP-3、MKP-X和hVH3主要针对ERK。MKP-5、MKP-7和hVH5使JNK和p38失活，而MKP-4和PAC-1靶向ERK和p28[14]. MKPs有一个C末端催化结构域和一个N末端结构域，其中包含与cdc25磷酸酶催化结构域同源的两个区域[25，26].
MKP家族中研究最频繁的成员是MKP-1。MKP-1可以去磷酸化MAPK家族的所有三个成员，但它对JNK和p38的亲和力更高，对ERK的亲和力更低[27]. MKP-1基因中有一个区域可以与p53结合，研究表明p53可以激活MKP-1的转录体内[28，29]. 这种结合可以诱导p53依赖性MKP-1表达以应对氧化应激[29]. 人们认为构成性MKP-1基因表达阻断G1特异性基因表达。抑制磷酸酶活性可干扰p53介导的G1期阻滞对生长因子的反应。因此，通过上调MKP-1，p53可能对生长因子刺激的细胞周期产生负调控[28].
1.3 MAPK与内分泌治疗抵抗
研究表明，MAPK通路参与促进三苯氧胺抵抗[4，7，17——20]. ERK磷酸化和活性增加与乳腺癌患者的内分泌抵抗和生存率降低有关[7，17]. 一种可能的机制是ER中Ser 118的ERK磷酸化，这导致ER的配体依赖性激活[4，19]. 然而，Ser 118磷酸化在内分泌治疗耐药性中的作用尚不完全清楚。在乳腺癌患者中，Ser 118磷酸化增加可能与更好或更差的生存结果相关。有人认为，在内分泌治疗之前，Ser 118磷酸化是一个良好的预后指标，而在获得三苯氧胺耐药性之后，Ser 117磷酸化则是一个不利的预后指标[4].
涉及MAPK通路的他莫昔芬耐药的另一个可能机制是HER2的过度表达。HER2过度表达已被证明会导致乳腺癌细胞系中MAPK通路的激活，HER2信号的外源性抑制剂可以部分恢复抗雌激素的敏感性[19]. HER2的激活似乎在三苯氧胺耐药肿瘤的生长中起作用，部分通过非基因组ER机制，而基因组ER功能被抑制[20]. 研究表明，三苯氧胺治疗略微增加EGFR和HER2的表达，并且这些分子的表达在耐药肿瘤中显著升高[1，4，20]. 临床研究表明，乳腺癌过度表达EGFR和/或HER2的患者不太可能从三苯氧胺治疗中获益[20]. 研究还表明，HER2的表达与ERK和MKP-1蛋白的表达密切相关[13]. EGFR和HER2可能提供生存信号，覆盖细胞中的凋亡程序。已经提出的一种机制是HER2通过诱导MAPK通路，可以保护ERK免受MKP-1的失活，使其失活JNK和p38[13]. 另一种可能的机制涉及激活MAPK通路后诱导细胞周期阻滞。在这种情况下，强烈、持续的ERK活性会导致衰老或分化。增加MKP活性可能会减少这种强烈信号。结果是ERK活性较弱或短暂，有利于细胞增殖[13]. 耐药肿瘤中也观察到p38活性增加[4]. 激活的p38可能促进对三苯氧胺的耐药性，因为它能够磷酸化内质网并增强其核功能[4].
1.4 MAPK与化疗耐药
大约15%的乳腺癌不表达ER、孕激素受体（PR）或HER2[30]. 这种亚型被称为三阴性乳腺癌或基底样乳腺癌。这两个术语不可互换，但大致相当[30]. 这两组之间的差异对于本分析来说并不特别重要，因此三阴性乳腺癌一词将从下文开始使用。三阴性乳腺癌症发病年龄早，常见于绝经前非洲或西班牙女性[31]. 由于这些癌症不表达ER、PR或HER2，因此对靶向治疗没有反应[32]. 研究表明，与其他乳腺癌相比，三阴性乳腺癌具有更高的化疗敏感性，但与其他类型的乳腺癌患者相比，未达到病理完全缓解的患者更容易复发[32，33]. 与没有三重阴性乳腺癌的患者相比，这些患者在发生转移后的生存时间明显缩短，在诊断后的第一年和第三年之间复发的风险最高[34]. 三阴性乳腺癌患者的大多数死亡发生在前5年内[34].
研究表明，MAPK的表达可能是导致三阴性乳腺癌化疗耐药的潜在机制[34]. 表皮生长因子受体是MAPK上游的一种受体酪氨酸激酶，在高达66%的三阴性乳腺癌中过度表达[34]. GF活性增加可导致MAPK活性增加，从而促进细胞生长。此外，来自原发肿瘤样本的微阵列数据确定了一组与三阴性乳腺癌相关的基因。其中包括激活ERK、PI3K、AKT、p38和NF-κB的基因[2，31]. 由于三阴性乳腺癌对目前针对雌激素受体和HER2的靶向治疗无效，因此开发针对三阴性乳腺肿瘤激活途径的靶向药物仍是癌症研究的重要目标。MKP-1可能是化疗耐药的潜在靶点。
1.5 MKP-1与化疗耐药
MKP-1的表达已被证明在多种人类癌症中发生改变，包括乳腺癌、肺癌、前列腺癌、卵巢癌、胰腺癌、肝癌和胃癌[14]. 越来越多的证据表明MKP-1可能在化疗耐药中发挥作用(). 过度表达MKP-1保护人肺癌细胞免受顺铂诱导的死亡[35]. 研究表明，MKP-1靶向JNK，对顺铂产生反应，导致c-Jun活性增加，而MKP-1−/−小鼠胚胎成纤维细胞（MEF）对顺铂和依托泊苷（VePesid）更敏感®)比MKP-1+/+MEF细胞。这项研究还表明，JNK的激活是顺铂致敏细胞所必需的[35]. 也有研究表明，顺铂治疗后MKP-1的诱导是卵巢癌细胞系中常见的事件，siRNA敲低MKP-1会增加顺铂诱导的细胞死亡[21].
MKP-1和化疗耐药性。MKP-1的过度表达在乳腺癌、肺癌和卵巢癌对化疗产生耐药性中起着作用。在乳腺癌中，JNK和p38活性降低有助于抵抗氧化压力诱导的死亡。蛋白酶体抑制剂治疗可增加ERK并降低JNK活性，由于凋亡水平降低，导致蛋白酶体抑制剂抵抗。糖皮质激素受体的激活增加了MKP-1 mRNA，并导致JNK和ERK活性降低，这是紫杉醇耐药的因素之一。肺癌和卵巢癌中顺铂抵抗的部分原因是JNK活性降低
MKP-1在很大比例的乳腺癌中也过度表达[36]. 一项研究表明，与相应的正常组织相比，乳腺癌患者恶性组织样本中JNK的表达增加，同时JNK活性降低约30%。同一研究中的进一步实验表明，恶性组织中MKP-1和MKP-2显著增加[36]. 当用阿霉素（阿霉素）治疗乳腺癌细胞时，MKP-1的过度表达能够保护其免受化疗介导的凋亡®)、机械氯乙胺（马斯塔根®)，和紫杉醇（紫杉醇®) [37]. 这一点非常重要，因为许多化疗药物，包括蒽环类、烷基化剂和紫杉烷，都使用JNK激活来执行其抗癌活性[22，37]. 蒽环类药物治疗乳腺癌细胞株导致MKP-1的抑制和ERK磷酸化的增加[38]. 用siRNA进一步沉默MKP-1导致ERK活性降低，但其机制尚不清楚[38]. 一项类似的研究观察了30个组织切片中MKP-1的过度表达，发现MKP-1在所有组织切片中均过度表达就地癌(n个=18）和50%的浸润性癌(n个=30) [39]. 这项研究还进一步描述了阿霉素治疗的效果体外在50个患者样本中。39份样本中MKP-1表达降低，而其他11份样本中的MKP-1水平略有增加[39]. 在27个没有表现出MKP-1过度表达的肿瘤中，阿霉素治疗进一步降低了MKP-1水平，但在23个MKP-1过表达的肿瘤里，MKP-1没有显著变化[39]. MKP-1活性的降低可能意味着ERK信号的增加。此外，一项对96名患者的研究表明，那些MKP-1过度表达的患者比那些没有MKP-1过表达的患者更容易复发[39]. 蛋白体抑制与MKP-1表达的诱导有关[40]. 这导致ERK信号减少，进一步阻断ERK导致蛋白酶体抑制剂介导的凋亡增加[40]. 然而，MKP-1的诱导也被认为限制了蛋白酶体抑制剂的疗效，因为随后JNK活性降低，导致凋亡水平降低[41]. 敲除MKP-1导致蛋白酶体抑制剂敏感性增加[41]. 有趣的是，蛋白酶体抑制剂和阿霉素联合治疗乳腺癌的评估显示，凋亡增加，MKP-1水平降低，JNK磷酸化增加在体外导致肿瘤生长延迟体内异种移植物模型[41]. 蛋白酶体抑制剂治疗和p38阻断的联合应用也抑制了MKP-1的表达，增加了JNK活性，增加了A1N4细胞的凋亡-myc公司和BT474乳腺癌细胞系[42]. 糖皮质激素受体的激活还可以通过阻止紫杉醇诱导ERK和JNK活化来抑制其诱导的凋亡[43]. 一般来说，糖皮质激素可以防止乳腺上皮细胞因生长因子的减少而发生凋亡。糖皮质激素受体的激活可导致MKP-1 mRNA的增加，而针对MKP-1的siRNA可降低糖皮质激素的抗凋亡活性[43]. MKP-1过表达对JNK和p38信号的抑制也增加了对H的耐药性2哦2-诱导MCF7乳腺癌细胞死亡，MKP-1的诱导与磷酸化MAPK的消失之间存在相关性，表明MKP-1可能在氧化损伤诱导的MAPK活性失活中发挥生理作用[22]. 此外，MKP-1的缺失使细胞对氧化损伤诱导的死亡敏感[22].
MKP-1在乳腺癌内分泌和化疗抵抗中的作用是一个需要进一步研究的领域，同时牢记将研究结果转化为患者临床受益的目标。MKP-1对三苯氧胺耐药的作用尚不清楚，但Cui等人的一项研究表明，与父系相比，MKP-3在三苯氧芬耐药的MCF-7和T47D细胞中分别过度表达19倍和8倍[17]. 研究表明，MKP-1活性的丧失会增加肺癌和卵巢癌的化疗敏感性[21，35]，但对乳腺癌这种影响的研究有限。由于MKP-1可以使MAPK家族所有三个成员去磷酸化，因此该信号通路具有内在的复杂性。MAPK家族的每个分支对治疗抵抗的贡献可能不同。MKP-1的过度表达或敲除是否是提高化疗敏感性的必要调节，可能取决于癌细胞中哪种途径最活跃。鉴于MKP-1比ERK更倾向于去磷酸化JNK和p38，并且这两条途径被多种化疗药物利用以促进细胞凋亡，MKP-1的敲除可能会导致治疗耐药性的降低。这方面的进一步研究是必要的，以阐明乳腺癌是否确实如此。增加治疗耐药性问题复杂性的另一个挑战是，多种信号通路可以同时被激活。有必要对它们之间的关系进行彻底调查，以发现潜在的功能冗余或用于补偿特定通路部分或全部阻塞的机制。
参与者信息
Kelly K.Haagenson，美国密歇根州底特律韦恩州立大学医学院癌症生物学研究生课程。
吴胜根，美国密歇根州底特律市韦恩州立大学医学院癌症生物学研究生课程。美国密歇斯加州底特律沃伦大道110号韦恩州立医学院卡马诺斯癌症研究所病理学系分子生物学和遗传学课程。邮编：48201。
