羥氫類固醇脫氫酶樣蛋白2在腫瘤中的研究進展

韓安娜，楊洋，董兵，楊萬山

延邊大學(xué)醫(yī)學(xué)院病理學(xué)教研室/吉林省科技廳重點實驗室，吉林 延吉 133002

羥基類固醇脫氫酶樣蛋白2（hydroxysteroid dehydrogenase like 2，HSDL2）作為類固醇脫氫酶家族新成員，在肝臟、腎臟、前列腺、睪丸、卵巢和胰腺的表達水平異常，因其具有短鏈脫氫酶/還原酶（short-chain dehydrogenase/reductase，SDR）家族和固醇載體蛋白2（sterol carrier protein 2，SCP2）家族的結(jié)構(gòu)特性，可參與脂質(zhì)代謝和腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程，從而受到廣泛關(guān)注。

1 HSDL 2的蛋白家族組成

1.1 短鏈脫氫酶家族

SDR多是NAD+或NADP+依賴性氧化還原酶[1]，包括250余個殘基[2]，能夠催化多種底物的氧化和還原過程，包括類固醇、脂肪酸、糖、類維生素A和異維生素[3]。目前，已發(fā)現(xiàn)短鏈脫氫酶/還原酶110C（short-chain dehydrogenase/reductase 110C，SDR110C）、17β-羥類固醇脫氫酶（17β-hydroxysteroid dehydrogenase，17β-HSD）、短鏈脫氫酶/還原酶3（short-chain dehydrogenase/reductase 3，SDR3）、3β-羥基類固醇脫氫酶 1（3β-hydroxysteroid dehydrogenase 1，3β-HSD1）、輔酶Ⅱ依賴性視黃醇脫氫/還原酶（NADP-dependent retinol dehydrogenase/reductase，NRDR）等超過70個成員，其中 17β-HSD是性激素作用的局部調(diào)節(jié)因子，可以調(diào)節(jié)局部性激素水平，調(diào)控動物的生長和發(fā)育，并與多種腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)[4]；3β-HSD1可催化脫氫表雄酮（dehydroepiandrosterone，DHEA）轉(zhuǎn)化為4-雄烯二酮，這是所有活性類固酮形成的第一步[5]。SDR蛋白質(zhì)間一級序列同一性較低（15%～30%），但有非常相似的三維結(jié)構(gòu)，尤其是N端的Rossmann折疊，是形成SDR輔因子結(jié)構(gòu)區(qū)的結(jié)構(gòu)元件[4]。研究顯示，SDR蛋白有8個極度保守的位點，形成具有特異性酶活性的TyrXXXLys保守區(qū)域和一個與輔酶結(jié)合的GlyXXXGlyXGly結(jié)構(gòu)域，可完成催化眾多底物的氧化和還原反應(yīng)過程[2]。此外，研究顯示，SDR酶也參與調(diào)控其他多種疾病的發(fā)生發(fā)展過程，如阿爾茨海默病[6]、惡性腫瘤[7]和肥胖[8]。

1.2 固醇載體蛋白家族

目前，固醇載體蛋白家族由SCP2、SCPx、17β-雌二醇脫氫酶Ⅳ（17β-hydroxysteroid dehydrogenase typeⅣ，HSD17B4，又稱D-PEC）、HSLP-1（又稱UNC-24）等蛋白組成[7-9]。但由于HSDL2與SCP2具有相同的結(jié)構(gòu)組織，也將其視為甾醇載體蛋白家族的新成員[10]。SCP2不僅可調(diào)節(jié)細胞器中的膽固醇，影響肝臟膽固醇積累[11]，同時也在細胞的新陳代謝和組織特定分布等過程中發(fā)揮多種作用[12]。SCP2的細胞功能包括非脂質(zhì)運輸和儲存、膜重塑、脂質(zhì)介導(dǎo)的信號傳導(dǎo)、類異戊二烯和膽固醇代謝、類固醇生成、支鏈和長鏈脂肪酸的過氧化物酶體氧化和膽固醇攝取[13-19]。研究顯示，HSLP-1基因突變可能導(dǎo)致運動功能障礙，其介導(dǎo)的脂質(zhì)轉(zhuǎn)運對于神經(jīng)元過程生長或部分運動神經(jīng)元的突觸發(fā)生很重要[20]。

1.3 類固醇脫氫酶家族

羥基類固醇脫氫酶（hydroxysteroid dehydrogenase，HSD）包括眾多亞家族，根據(jù)催化底物的氧化還原反應(yīng)的C原子的位置可分為HSD17β、HSD11β、HSD3β等亞家族[17]，HSD可以催化激素的各種前體物質(zhì)，在性別催化、第二性征的產(chǎn)生和維持、內(nèi)分泌調(diào)控等生理過程中發(fā)揮重要作用，如睪酮、雙氫睪酮、雌二醇等的生成[19-20]，同時還參與膽固醇的代謝過程，研究顯示，HSD在生殖器官和腎臟是甾體激素合成的重要調(diào)控因子[18]。研究表明，HSD17β是類固醇脫氫酶家族的明星亞型，研究最為廣泛，是性激素合成最后步驟的催化酶；HSD11β可以調(diào)控皮質(zhì)醇和醛固酮的水平[17]。而HSD3β缺失則會導(dǎo)致男性出現(xiàn)假良性畸形，女性則會出現(xiàn)輕、重度男性化。

2 HSDL 2的結(jié)構(gòu)與脂質(zhì)代謝

HSDL2位于常染色體9q32，由N端SDR結(jié)構(gòu)域，C端SCP2結(jié)構(gòu)域和C端包含的過氧化物酶體靶向信號ARL構(gòu)成。據(jù)報道，HSDL2可能參與脂質(zhì)代謝過程[21]，而脂質(zhì)代謝異常是腫瘤的主要標志之一。研究表明，脂質(zhì)代謝參與結(jié)腸癌的發(fā)生發(fā)展過程，脂肪酸β代謝產(chǎn)生的ATP是結(jié)腸癌細胞的能量來源[22]。

3 HSDL 2與惡性腫瘤

研究顯示，HSDL2在膽管癌、膠質(zhì)瘤、卵巢癌等惡性腫瘤中異常表達，可能是潛在的原癌基因或抑癌基因[2]，但其具體的作用機制尚不明確。

3.1 人膠質(zhì)瘤

HSDL2蛋白在人膠質(zhì)瘤中主要定位于細胞質(zhì)，表達水平明顯高于正常組織。HSDL2的高表達與患者性別和腫瘤大小無明顯相關(guān)性，但與患者的年齡呈正相關(guān)。此外，下調(diào)HSDL2的表達也可以有效地抑制細胞增殖，導(dǎo)致細胞周期阻滯并促進細胞凋亡。同時，HSDL2-shRNA導(dǎo)致人膠質(zhì)瘤細胞蛋白激酶B（protein kinase B，PKB，又稱AKT）失活，阻斷AKT相關(guān)信號通路。表明HSDL2不僅可能參與腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程，還可能通過AKT信號通路調(diào)控膠質(zhì)瘤的發(fā)展[23]。

3.2 卵巢癌

HSDL2在卵巢癌組織中表達水平較高，但與鄰近的非腫瘤樣本無相關(guān)性。進一步分析HSDL2的表達與卵巢癌患者臨床特征的關(guān)系顯示，HSDL2的表達與卵巢癌分期和淋巴轉(zhuǎn)移呈正相關(guān)，而與年齡、腫瘤大小、遠處器官轉(zhuǎn)移無關(guān)[24]。此外，HSDL2的表達與免疫組織化學(xué)（immunohistochemistry，IHC）一致，同時下調(diào)HSDL2的表達，可阻滯細胞周期，抑制細胞集落形成，表明HSDL2可能參與卵巢癌的遷移和浸潤過程[24]。

3.3 惡性黑色素瘤

HSDL2在人惡性黑色素瘤中呈高表達。干擾HSDL2的表達可有效降低黑色素瘤細胞株的活性，將腫瘤細胞阻滯在有絲分裂期，從而促進細胞凋亡，抑制黑色素瘤細胞的增殖[25]。

3.4 乳突狀甲狀腺癌

乳突狀甲狀腺癌組織和細胞系中HSDL2的表達水平高于正常甲狀腺組織和正常細胞系。四甲基偶氮唑藍（methyl thiazolyl terazolium，MTT）實驗結(jié)果表明，沉默HSDL2后，細胞增殖能力被明顯抑制；同時，通過轉(zhuǎn)染LV-HSDL2在sh-HSDL2細胞中進行過表達拯救實驗，結(jié)果顯示，沉默細胞的過表達也明顯提高了細胞的增殖能力，且沉默HSDL2可導(dǎo)致細胞周期紊亂，增加細胞凋亡風(fēng)險，從而減弱其在小鼠中的致瘤性[26]。

3.5 肺腺癌

免疫組織化學(xué)染色結(jié)果發(fā)現(xiàn)，HSDL2主要定位于細胞質(zhì)，在肺腺癌組織中的表達水平高于癌旁組織。研究結(jié)果顯示，肺腺癌組織中HSDL2的表達主要與患者的淋巴浸潤程度和TNM分期相關(guān)。HSDL2高表達肺腺癌患者的總體生存期更差，沉默HSDL2的表達后，肺腺癌細胞的增殖、遷移、侵襲能力減弱。研究發(fā)現(xiàn)，AKT2、含有桿狀病毒IAP重復(fù)蛋白3（baculoviral IAP repeat-containing 3，BIRC3）、細胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（extracellular regulated protein kinases，ERK）是HSDL2下游通路的關(guān)鍵因子，但三者的調(diào)控關(guān)系尚不清楚[27]。

3.6 膀胱癌

HSDL2在膀胱癌中表達水平較高，通過shRNA慢病毒介導(dǎo)，敲低HSDL2的表達后，細胞增殖和克隆形成能力減弱，誘導(dǎo)了細胞凋亡，抑制了裸鼠體內(nèi)腫瘤形成進展[28]。

3.7 膽管癌

免疫組化染色結(jié)果顯示，HSDL2在膽管癌組織中低表達，在癌旁組織中表達上調(diào)，且主要定位于細胞核。建立HSDL2的膽管癌穩(wěn)定轉(zhuǎn)染細胞后發(fā)現(xiàn)，HSDL2高表達可抑制膽管癌細胞的增殖，誘導(dǎo)細胞凋亡。表明膽管癌中HSDL2高表達可能發(fā)揮抑癌作用，這可能與HSDL2有關(guān)，但其具體機制尚有待深入闡明[29]。

4 小結(jié)與展望

抗腫瘤治療一直是人類醫(yī)學(xué)一大難題，細微的研究進展就可能為抗腫瘤治療帶來無限可能。HSDL2作為近年發(fā)現(xiàn)的新型蛋白，其作用機制尚不明確，但HSDL2作為脂肪代謝的關(guān)鍵因子，在腫瘤細胞中異常表達，帶來了更多的可研究性。未來將更深一步地研究HSDL2在脂肪代謝中的作用方式及其參與的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程，期待其為腫瘤治療提供可突破性的作用靶點。