前列腺癌(prostate cancer，PCa)是男性生殖系统常见的恶性肿瘤，在世界范围内，PCa发病率在所有男性恶性肿瘤中位居第2位，2018年全世界约有36万人死于PCa相关疾病，是全球男性肿瘤死亡的第五大原因^[1]。近年来，随着我国人口老龄化和生活方式的改变，PCa患者的发病率和死亡率呈明显上升趋势，已成为影响我国男性健康的重要疾病之一。由于早期PCa常无症状，与欧美发达国家比较，我国对PCa易感人群的筛查工作相对落后，初诊患者晚期PCa比例更高^[2-4]。

目前，PCa的治疗手段主要包括PCa根治术、放射治疗、全身化疗和雄激素阻断治疗(androgen deprivation therapies，ADT)等^[5]。ADT是转移性PCa的标准治疗方法，是通过抑制雄激素分泌和拮抗雄激素受体(androgen receptor，AR)的作用阻断AR转录，包括手术去势法和药物去势法^[6]。由于PCa存在雄激素依赖性，ADT对多数PCa患者早期治疗效果良好，可延缓激素敏感性PCa进展，因此被作为临床上常规的PCa治疗方式。然而，ADT并不能治愈PCa，在经历18~24个月有效期后，几乎所有患者均会发生激素抵抗并产生耐药性，逐渐且不可逆地演变为去势抵抗性前列腺癌(castration resistant prostate cancer，CRPC)，并且多数患者伴有骨转移以及远处脏器转移^[7]。CRPC是指PCa患者经过初次持续ADT治疗后，血清睾酮水平达到去势水平(< 1.7 nmol· L^-1)，但疾病依然进展的PCa。CRPC表现为雄激素非依赖性，并且恶性程度更高，是导致临床治疗失败和患者死亡的主要原因。

虽然CRPC患者雄激素合成被阻断，但多数CRPC患者仍可表达AR，AR信号通路异常激活是促进癌细胞生存和生长的决定性因素^[8]。研究^[9]显示：雄激素受体可变剪接异变体7(androgen receptor splice variant 7，AR-V7)在CRPC肿瘤细胞和组织中表达水平较高，AR-V7阳性患者预后较差。近年来研究^[10]表明：AR-V7在PCa对紫杉烷类及AR靶向药物耐药性的形成过程中具有促进作用，但是AR-V7诱导PCa细胞耐药性产生的具体分子机制尚不清楚。现就AR-V7在CRPC发生发展和耐药过程中的作用，探讨AR-V7诱导PCa细胞耐药的分子机制，为AR-V7作为CRPC诊断及预后生物标志物和治疗新靶点提供理论依据。

1 AR的结构和功能

AR属于类固醇激素受体超家族中的一员，是存在于正常前列腺组织中的一种配体依赖性转录调节因子，可调控其下游基因的表达。正常情况下，AR与5α-双氢睾酮(dihydrotestosterone，DHT)和睾酮结合是男性性别分化及发育的先决条件，AR在细胞核中与其下游基因，如前列腺特异性抗原(prostate specific antigen，PSA)和跨膜丝氨酸蛋白酶2(transmembrane protease serine 2，TMPRSS2)的启动子结合，募集多种转录共调节因子，维持细胞生长和存活^[11]。但是，AR同时也存在于PCa细胞中，在PCa的发生发展过程中发挥重要作用。全长AR(full-length androgen receptor，AR-FL)由4个结构域构成(图 1)^{[8, 11-12]}：①具有独立转录活化功能的氨基端结构域(N-terminal domain，NTD)，为外显子1编码，转录共调节因子可与其特异性结合位点结合，缺乏LBD或雄激素时可激活靶基因的转录，在AR转录活化中起关键作用。②高度保守的DNA结合结构域(DNA-binding domain，DBD)，为外显子2和3编码，其作为特异性碱基的结合位点可识别靶基因中的雄激素反应元件(androgen response elements，AREs)，与靶基因结合并控制其表达。③配体结合结构域(ligand-binding domain，LBD)，为外显子4~8编码，雄激素与AR结合的位点，负责激素识别并保证信号传导途径的特异性和选择性。④连接DBD和LBD的铰链区(hinge domain，HD)，为外显子4编码，包含核定位信号(nuclear localization signal，NLS)，能够介导AR核转运以及调节AR与DNA结合、共活化因子的募集以及AR的N-C二聚化。当雄激素与AR的LBD在细胞质结合后，AR结构发生改变，AR的NTD与LBD通过N-C端相互作用进行分子内二聚化，导致铰链区的NLS暴露，在核转运子的协助下从细胞质转移到细胞核。激活后AR的DBD可与雄激素反应元件(AREs)结合，诱导转录复合物的组装，调控包括PSA、TMPRSS2和己糖激酶2(hexokinase 2，HK2)在内的下游基因表达，促进PCa的发生发展和转移。

2 AR信号通路的异常激活机制

在雄激素耗尽的情况下AR仍可被激活。在CRPC中尽管雄激素水平被抑制，但AR信号通路异常激活在CRPC中仍起着至关重要的作用。目前AR异常激活主要包括以下几种途径：①AR基因扩增。CRPC的发展与AR基因扩增或其他机制导致的AR表达增加有关，但AR基因扩增并不是AR信号通路异常激活的主要原因^[13]。②AR基因突变。多数已检测到的突变位于LBD，可导致AR雄激素非依赖性激活，这也是ADT后PCa细胞产生抗性的原因之一。研究^[14]表明：雄激素缺乏或抗雄激素的药物存在是AR基因突变的选择压力，用AR靶向药物治疗可增加AR基因突变的发生率。③AR的翻译后修饰。在ADT期间持续激活的AR转录活性可能是AR翻译后磷酸化修饰所致。研究^[15]显示：Src基因(sarcoma gene)诱导AR的Y534位点磷酸化可导致AR对低水平雄激素敏感和AR的雄激素非依赖性激活。上皮和内皮酪氨酸激酶(epithelial and endothelial tyrosine kinase，Etk)作为非受体型酪氨酸激酶和Src与磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K)的下游效应物，其表达在ADT期间明显上调，并能够通过在Y534和Y551/Y552位点磷酸化AR从而稳定AR并在无雄激素时促进AR活性^[12]。④AR共激活因子过表达。染色质免疫沉淀实验结果显示：在CRPC细胞中AR共激活因子MED1和AR协作因子FoxA1、GATA2活性增强，而沉默这些因子可使AR下游基因(UBE2C)表达水平降低。白细胞介素6介导的核受体辅激活因子1(NCoA1或Src1)的磷酸化以配体非依赖性方式促进AR转录，而且丝裂原活化蛋白激酶(mitogenic activated protein kinase，MAPK)介导的该共激活因子的磷酸化可能增加AR与雄激素的亲和性，导致疾病复发和CRPC的进展^[16]。⑤AR可变剪接异变体(androgen receptor splice variants，ARVs)的表达。2008年以来，研究者在转移性PCa中陆续发现了20多种ARVs。ARVs表达是AR持续激活、PCa细胞生存以及ADT后疾病进展的重要机制之一^[16]。随着相关研究的不断深入，研究者认为ARVs的发现具有重要的临床意义，ARVs表达水平与肿瘤进展加速和生存期较短有密切关联，且可能作为预测PCa患者预后的标志物^[17]。多数ARVs缺乏LBD，即使在没有配体的情况下，也具有转录活性。AR活性受到ARVs调控：ARVs活化导致类固醇生成酶上调，可为AR提供更多配体；同时，ARVs可增加AR调节基因的表达，导致AR信号通路在配体缺失条件下异常激活^[18]。虽然在PCa细胞中通过雄激素拮抗剂抑制LBD可增加ARVs的表达，但ARVs表达的调控机制尚不清楚。

3 PCa中ARVs的产生及结构

ARVs最早发现于21世纪初期，不同的研究团队在PCa细胞系(22Rv1、VCaP和CWR-R1)、人异种移植物(LuCaP 86.2和LuCaP 136)和临床PCa标本中共发现17种缺乏LBD的ARVs^[16]。良性前列腺组织中也可以检测到ARVs，但其在正常前列腺组织或细胞中的作用尚不清楚。ARVs可能在驱动肿瘤起始中不发挥作用，但在ADT期间驱动肿瘤进展中发挥作用。部分ARVs具有组成型活性，在没有配体激活条件下即可表现出一定程度的活性，如AR-V7(也称为AR3)和ARv567es(也称为AR-V12)^[17]；而另一部分ARVs则需要在配体激活条件下才具有活性，如AR-V1和AR-V9。除AR45的NTD截短，其他变体均含有完整的NTD，但缺乏与雄激素结合的LBD。多数ARVs均含有完整的DBD，可以与靶基因结合，调控靶基因表达^[13]。

ARVs可能是体细胞无义突变、AR基因中提前引入终止密码子、AR基因重排或AR蛋白翻译后水解的产物，上述遗传和表观遗传机制介导了ARVs的产生^{[13, 16]}。ARVs最明显的特征是缺乏编码LBD的开放阅读框，可能是编码DBD的外显子下游插入隐蔽外显子或编码C末端结构域的外显子的缺失所致。缺乏LBD的AR同种型是PCa进展的重要因素，其在CRPC进展和针对该结构域的治疗中发挥重要作用。多数ARVs保留NTD与AF1反式激活结构域和DBD，因此可组成性激活并且能够独立于配体维持基因转录。雄激素存在与否，ARVs均定位于细胞核，导致AR信号传导途径雄激素非依赖性激活。

在现已发现的ARVs中，截短的变体AR-V7和外显子跳跃变体ARv567es在PCa中具有重要的临床意义，且两者均在原发性前列腺肿瘤和转移瘤中表达，主要区别是AR-V7无HD，而ARv567es具有完整的HD^[18]。ARv567es和AR-V7作为组成型活性受体，不依赖于LBD即可增强AR转录活性，促进AR-FL表达，进而促进CRPC进展^[19]。研究^[20-21]表明：在无雄激素的条件下，特异性敲低雄激素非依赖性细胞系22Rv1和CWR-R1中内源性AR-V7和ARv567es可抑制肿瘤细胞生长，恢复肿瘤细胞对雄激素和恩杂鲁胺的反应。此外，AR-V7和ARv567es的过表达可在雄激素依赖性LNCaP细胞中驱动其在ADT期间继续存活。由于AR-V7是目前研究最多且是临床上检测到表达水平最高的ARVs，因此本文作者将以AR-V7为核心探讨其与PCa发生发展的关系。

4 AR-V7与AR的关系

目前尚未发现独立于AR而单独存在的AR-V7，表达AR-V7的PCa细胞也同时表达AR-FL，但细胞表达AR-FL不一定同时表达AR-V7，因此比较AR-V7与AR的异同对分析AR-V7的功能尤其重要。AR靶基因的激活需要AR共调节蛋白和其他转录协同因子共同作用，因此AR活性不仅由雄激素介导，还受AR同源二聚体及其辅助因子的相互作用。研究^[21]显示：AR-V7也需要二聚化以发挥其转录活性。AR-V7不仅可以同源二聚体化，还可以与AR异二聚化，导致AR的雄激素非依赖性核定位和转录活性。虽然AR-V7与AR存在许多重叠的靶基因，可以在特定条件下替代AR调节下游基因的转录，但是AR与AR-V7分别介导不同的细胞周期基因表达谱，AR主要调控与分子合成有关的基因，而AR-V7可特异性增加包括UBE2C在内的细胞周期相关基因的表达^[22-23]。此外，AR-V7还可以诱导上皮间质转变(epithelial-mesenchymal transition，EMT)，AR-V7的表达导致间充质标记物(N-钙黏蛋白、波形蛋白、Snail和Zeb1)上调^[24-26]，上述研究证明转移性PCa标本中AR-V7表达水平增加，表明AR-V7信号转导与EMT之间存在关联，可能与PCa的转移和治疗抗性有关联^[27-28]。此外，AR-V7可以促进AR的核转移，并且协助AR逃逸化疗药物对其核转移和信号通路的抑制作用，从而促进PCa耐药性形成和CRPC的进展。

5 AR-V7与PCa治疗

多烯紫杉醇(docetaxel)是第一种与转移性去势抵抗性前列腺癌(metastatic castration-resistant prostate cancer，mCRPC)生存获益相关的一线化疗药物，2004年美国食品药品监督管理局(Food and Drug Administration，FDA)批准以多烯紫杉醇为基础的化疗药物治疗mCRPC^[29]。尽管PCa患者应用多烯紫杉醇治疗后常会产生耐药性，但多烯紫杉醇仍然广泛应用于临床。多烯紫杉醇通过影响细胞周期，使肿瘤细胞阻滞在有丝分裂期(G₂/M期)，诱导肿瘤细胞凋亡，抑制肿瘤细胞生长^[30-32]。多烯紫杉醇治疗后，AR信号仍然是PCa生长的关键驱动因素。

鉴于AR信号转导在促进晚期PCa发展中的关键作用，AR靶向药物被应用为多烯紫杉醇后CRPC患者的主要用药，为PCa的治疗提供了新思路。抑制雄激素合成和抑制雄激素与AR结合的药物相继问世，现已经证实阿比特龙(abiraterone)和恩杂鲁胺(enzalutamide)可有效延长CRPC患者的总生存率^[33]。①阿比特龙：FDA于2011年批准阿比特龙用于治疗多烯紫杉醇治疗效果不佳的CRPC患者，可延长患者总生存期(overall survival，OS)。阿比特龙不可逆地拮抗细胞色素P450 C17(cytochrome P450 17A1，CYP-17)，CYP-17是雄激素合成中具有裂解酶和17-α羟化酶活性的关键酶，阿比特龙可阻断肾上腺、睾丸和前列腺中雄激素的合成，从而抑制PCa细胞的生长。此外，阿比特龙还可通过抑制AR mRNA的表达和降低AR蛋白水平等阻断AR信号通路^[17]。②恩杂鲁胺(MDV-3100)：恩杂鲁胺于2012年被FDA批准用于治疗mCRPC，是一种新型AR拮抗剂，与AR具有高度亲和力，其通过与AR的LBD结合，阻断雄激素与AR的结合，进而抑制AR的核转移、与DNA的结合及其共激活物募集的能力，达到抑制AR信号通路正常激活的作用，从而抑制PCa细胞的生长和增殖，延缓PCa的进展，可以作为紫杉醇治疗失败CRPC患者的一线用药^{[7, 9, 17]}。

尽管上述药物代表了CRPC治疗上的突破，但几乎所有患者都不可避免地在1~2年内产生耐药性。在PCa组织中，AR的增殖或突变可使其对低含量的雄激素敏感，从而导致PCa的进展^[7]。最近研究^[14]显示：PCa对阿比特龙和恩杂鲁胺的耐药性与ARVs的表达有关。

5.1 AR-V7与AR靶向药物

AR-V7是PCa中最常见、表达量最高的一种ARVs，主要定位于细胞核。采用RT-PCR法检测AR-V7 mRNA表达情况^[12]，结果显示：在CRPC中AR-V7 mRNA表达水平较正常组织增加约20倍。在正常前列腺组织和早期PCa细胞中AR-V7蛋白表达水平极低，并且其表达水平随着疾病进展而增加。PCa临床标本中AR-V7 mRNA表达水平与蛋白表达水平间并不总是存在相关性，可能是由于使用了不准确的检测方法，或者一些潜在因素抑制AR-V7 mRNA的表达。AR-V7由连续剪接的AR外显子1、2、3及隐蔽外显子3(cryptic exon 3，CE3)编码，AR-V7具有完整的NTD和DBD，但缺乏LBD和HD，并由一段短肽序列代替。AR的NLS位于HD，但AR-V7缺乏HD，NLS由CE3编码，这种特殊结构使其持续活化，在无配体结合状态下完成核转运并激活AR信号通路，招募辅助因子完成下游基因的转录激活。由于AR-V7缺乏LBD，传统的ADT药物阿比特龙和恩杂鲁胺均通过该区域发挥抑制作用，因此AR-V7在协助PCa细胞逃避恩杂鲁胺和阿比特龙等药物对AR信号通路的抑制效应方面起着决定性作用，从而导致PCa耐药性和CRPC的进展^{[17, 19, 34]}。ADT期间低水平雄激素的刺激以及广泛应用AR靶向药物，导致AR-V7持续激活，从而导致CRPC复发和耐药性的产生。

2014年ANTONARAKIS等^[19]研究表明：CRPC患者循环肿瘤细胞(circulating tumor cells，CTC)中AR-V7 mRNA表达水平与恩杂鲁胺和阿比特龙的耐药性有关。与AR-V7阴性患者比较，AR-V7阳性患者PSA反应率明显降低，PSA无进展生存期(PSA progression-free survival，PSA-PFS)较短，临床或影像学无进展生存期较短^[35]。在临床实践中，AR-V7在PCa细胞对AR靶向药物耐药性中的具有重要作用，可预测下一代AR靶向药物的抗性，故AR-V7可作为CRPC预后不良的生物标志物。由于AR-V7可能参与AR靶向药物潜在逃逸过程，研究人员正在开发新的试图通过识别和阻断AR-V7的AR拮抗剂(EPI-001、ARN-509、VT-464、AZD3514和ODM-201)。

AR-V7与PCa的发展存在密切关联，AR-V7转录后调控也逐渐成为PCa治疗中的重要环节^[36]，其中包括增加PCa中AR-V7蛋白降解。Galeterone可诱导AR和AR-V7蛋白的降解，抑制CRPC的进展；白藜芦醇可以促进AR-V7的降解。氯硝柳胺也可明显下调AR-V7蛋白水平。但目前对AR-V7转录后调控模式的了解有限，仍需进一步探索。

5.2 AR-V7与多烯紫杉醇

多烯紫杉醇是广泛用于mCRPC的一线治疗，属于紫衫烷类化疗药物。多烯紫杉醇可与β-微管蛋白结合而减少其解聚作用，通过稳定微管和抑制微管动力阻碍有丝分裂纺锤体形成，并持续激活纺锤体组装检查点(spindle assembly checkpoint，SAC)，从而导致有丝分裂阻滞并最终导致细胞死亡^{[29, 37]}。近年来研究^[38]表明：在多种PCa细胞中，AR活性与PCa细胞对多烯紫杉醇的敏感性呈负相关关系，多烯紫杉醇主要通过干扰微管阻碍转录因子AR入核，从而抑制AR下游促生长基因(PSA等)的表达发挥抑制细胞生长的作用。KUMORA等^[39]通过对比不同PCa细胞中AR活性和多烯紫杉醇敏感性的差异发现：AR通路异常激活促进了多烯紫杉醇耐药性的发生。

HD是AR与微管相互作用的部位，AR-V7无法与微管蛋白相互作用，核定位不受紫杉醇类药物的影响。AR-V7可以通过激活AR信号通路从而使PCa细胞对多烯紫杉醇的敏感性降低，最终导致耐药性。研究^[39-40]表明：高表达AR-V7后，PCa细胞对多烯紫杉醇敏感性降低。AR-V7也可通过调控其下游基因进而降低多烯紫杉醇对PCa细胞的杀伤作用，具体作用机制仍需继续探索。但是，许多临床实验结果并未证实AR-V7在促进紫杉醇类药物耐受的作用。此外，AR-V7阳性CRPC患者接受紫杉烷治疗较AR靶向治疗效果明显，而在AR-V7阴性患者中，紫衫烷治疗效果与阿比特龙和恩杂鲁胺治疗效果无明显差异，提示AR-V7的状态可能是选择PCa治疗方式的可靠指标^{[5, 21, 30]}。AR-V7与PCa患者紫杉醇耐受间的关系仍需要更多样本的验证和后续的深入研究。

6 AR-V7的临床应用评估

由于临床上缺乏对个体ARVs的特异性抗体检测以及CRPC相关的组织储存不足，导致在临床上验证ARVs的作用受到一定程度的限制，但目前证据表明ARVs可能是PCa进展的促进因素。GUO等^[15]通过免疫组织化学方法评估了CRPC和良性肿瘤样本中AR-V7蛋白表达，结果显示：44%的CRPC样本中AR-V7蛋白呈阳性表达，而在良性肿瘤样本中AR-V7蛋白呈阴性表达，并且AR-V7高表达在根治性前列腺切除术后复发风险更高。研究^{[12, 41]}表明：AR-V7阳性PCa患者样本数量和AR-V7 mRNA表达水平均随着PCa进展而增加，并且AR-V7 mRNA高水平表达的患者手术后中位PFS和中位OS较短，AR-V7表达与PCa患者预后不良和复发有密切关联。大量临床证据提示：AR-V7表达在CRPC进展及PCa耐药性产生过程中具有重要作用。

7 小结及展望

随着PCa发病率和死亡率的逐年升高，PCa已经严重威胁中老年男性的健康。AR信号通路在PCa发生发展过程中具有重要作用，即使治疗初期ADT可以在一定程度上缓解PCa进展，但PCa患者最终不可逆地发展为CRPC以及产生耐药性，严重阻碍了PCa的治疗效果。AR-V7表达所导致的AR信号通路异常激活，是促进CRPC发展和产生耐药性的关键因素之一，虽然具体机制目前尚未完全阐明，但揭示AR和AR-V7的交互调控机制及差异将会为PCa的治疗提供新的方向^{[31, 33, 42]}。在今后的临床实践中可以通过检测晚期PCa患者AR-V7 mRNA和蛋白表达水平，选择个体化治疗方案。同时，随着临床样本量的扩大和细胞机制研究的深入，AR-V7也可能作为预测PCa进展以及对化疗药物敏感性的生物标志物^{[30, 43-44]}。