STARD3在人類表皮生長因子受體2陽性乳腺癌中的研究進(jìn)展

鄭彩華，林丹霞

（汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬腫瘤醫(yī)院，廣東 汕頭 515041）

乳腺癌是女性最常見的惡性腫瘤，目前已超越肺癌成為女性癌癥相關(guān)死亡的首要原因[1]。15%～20%的乳腺癌存在人類表皮生長因子受體2（human epidermal growth factor receptor 2，HER2）基因擴(kuò)增或過表達(dá)，稱為HER2陽性乳腺癌[2]。HER2陽性乳腺癌易發(fā)生耐藥和轉(zhuǎn)移。目前有觀點(diǎn)認(rèn)為HER2基因擴(kuò)增可能是促進(jìn)HER2陽性乳腺癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移和耐藥的重要原因之一，靶向抑制HER2基因可增強(qiáng)HER2陽性乳腺癌治療療效[3]。目前，類固醇合成急性調(diào)節(jié)相關(guān)脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白3（steroidogenic acute regulatory protein related lipid transfer domain containing 3， STARD3） 與HER2基因同源且與其共擴(kuò)增、共過表達(dá)，且STARD3在侵襲性乳腺癌中的轉(zhuǎn)錄水平和蛋白水平均有升高，與乳腺腫瘤局部復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移、患者總生存期顯著相關(guān)[4-6]。這提示STARD3過表達(dá)可能與HER2陽性乳腺癌預(yù)后不良相關(guān)。本文就STARD3調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)膽固醇分配過程以及與HER2陽性乳腺癌的關(guān)系進(jìn)行綜述，根據(jù)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)，重點(diǎn)分析STARD3參與HER2陽性乳腺癌轉(zhuǎn)移的潛在機(jī)制。

1 STARD3概述

STARD3又稱轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)蛋白64，最早發(fā)現(xiàn)于在浸潤性乳腺癌中高表達(dá)，其基因定位在17 q11-q21區(qū)域上，與HER2基因共擴(kuò)增。STARD3蛋白有兩個(gè)不同結(jié)構(gòu)域：N端MENTAL結(jié)構(gòu)域和C端START結(jié)構(gòu)域（圖1A）。MENTAL結(jié)構(gòu)域可將該蛋白靶向定位于晚期內(nèi)體膜上[7]。內(nèi)體是由細(xì)胞膜內(nèi)陷形成，通過酸化和物質(zhì)交換發(fā)展為晚期內(nèi)體[8]。START結(jié)構(gòu)域含有一個(gè)疏水的膽固醇結(jié)合口袋，以1∶1的比例結(jié)合膽固醇[9]。在兩末端之間存在一個(gè)中心基序（酸性管道中的兩種苯丙氨酸），該基序通過磷酸化與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的囊泡相關(guān)膜蛋白相關(guān)蛋白相互作用，在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和晚期內(nèi)體之間創(chuàng)建緊密的附著區(qū)域[10]（圖1B）。

圖1 STARD3的結(jié)構(gòu)和功能

2 STARD3參與細(xì)胞內(nèi)膽固醇分配

膽固醇攝入細(xì)胞后通過囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)和非囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)兩種方式進(jìn)行分配[11]。STARD3參與細(xì)胞內(nèi)膽固醇的非囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)過程，通過MENTAL結(jié)構(gòu)域?qū)⑵浒邢蚨ㄎ挥诩?xì)胞內(nèi)的晚期內(nèi)體膜；并通過C端的疏水性膽固醇結(jié)合口袋結(jié)合細(xì)胞內(nèi)游離膽固醇[7，9]。隨著晚期內(nèi)體向溶酶體或細(xì)胞膜的轉(zhuǎn)移，將膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)至溶酶體或者細(xì)胞膜上（圖1C），參與細(xì)胞內(nèi)膽固醇的分配過程，但不參與細(xì)胞內(nèi)膽固醇的穩(wěn)態(tài)平衡調(diào)節(jié)[8]。

3 STARD3與HER2陽性乳腺癌的關(guān)系

研究表明存在HER2擴(kuò)增或過表達(dá)的乳腺癌患者，HER2擴(kuò)增的同時(shí)，17q12-q21上存在多個(gè)基因片段共擴(kuò)增和共過表達(dá)[12]。有觀點(diǎn)認(rèn)為擴(kuò)增子可能是促進(jìn)HER2陽性乳腺癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移和耐藥的重要原因之一，靶向抑制HER2時(shí)，如果同時(shí)抑制擴(kuò)增子可增強(qiáng)抗HER2治療的療效[3]。RNA印跡法分析顯示在93例浸潤性原發(fā)性乳腺癌中有14例和在7例乳腺癌轉(zhuǎn)移灶中有3例表達(dá)了2.1 kb的STARD3轉(zhuǎn)錄本[13]。Cai等[5]通過收集146份乳腺癌標(biāo)本進(jìn)行免疫組化檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)與正常乳腺標(biāo)本相比，STARD3在侵襲性乳腺癌中的轉(zhuǎn)錄水平和蛋白水平均有升高，且與患者的腫瘤局部復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移、總生存期顯著相關(guān)。Vassilev等[4]收集芬蘭1991—1992年確診乳腺癌的病理標(biāo)本進(jìn)行免疫組化檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)大約10.2%（92/895）的乳腺癌存在STARD3過表達(dá)，患者總生存期較差。然而，以上研究都沒有根據(jù)乳腺癌分子分型進(jìn)行更細(xì)致的研究。

Fararjeh等[6]通過生物信息學(xué)網(wǎng)站進(jìn)行大數(shù)據(jù)挖掘發(fā)現(xiàn)在HER2陽性乳腺癌患者中，STARD3表達(dá)水平較高，且STARD3高表達(dá)預(yù)示著總生存期、無復(fù)發(fā)生存期和無疾病轉(zhuǎn)移生存期更差。這提示STARD3過表達(dá)可能與HER2陽性乳腺癌預(yù)后不良相關(guān)，然而，現(xiàn)有的研究尚未能闡述STARD3是如何影響HER2陽性乳腺癌轉(zhuǎn)移的，本文就現(xiàn)有的研究進(jìn)行整理和總結(jié)，提出幾種可能機(jī)制。

4 STARD3參與HER2陽性乳腺癌轉(zhuǎn)移的可能機(jī)制

4.1 通過影響內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膽固醇含量從而促進(jìn)乳腺癌轉(zhuǎn)移

Vassilev等[4]對(duì)乳腺癌患者病理標(biāo)本的免疫組化研究發(fā)現(xiàn)STARD3過表達(dá)時(shí)，3-羥基-3-甲基戊二酰輔酶A還原 酶 （3-hydroxy-3-methylglutaryl-coenzyme A reductase，HMGCR）蛋白表達(dá)也升高；細(xì)胞學(xué)水平研究發(fā)現(xiàn)STARD3表達(dá)增加，HMGCR表達(dá)也增加，同時(shí)細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上膽固醇含量下降。Wilhelm等[14]進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)STARD3和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上囊泡相關(guān)膜蛋白相關(guān)蛋白的相互作用能促進(jìn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上膽固醇向晚期內(nèi)體膜轉(zhuǎn)移，目前已證實(shí)這種甾醇轉(zhuǎn)移是通過苯丙氨酸磷酸化進(jìn)行的。而現(xiàn)有研究證實(shí)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膽固醇含量下降可促進(jìn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白2進(jìn)入細(xì)胞核并啟動(dòng)包括HMGCR在內(nèi)的甾醇生物合成蛋白質(zhì)的表達(dá)[15]。而HMGCR表達(dá)增加與乳腺癌的預(yù)后不良相關(guān)[16]。這提示STARD3可能通過調(diào)節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上膽固醇含量來影響固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白2的表達(dá)，從而影響乳腺腫瘤的轉(zhuǎn)移。然而目前未見相關(guān)報(bào)道證明抑制STARD3可直接減少HMGCR的轉(zhuǎn)錄本數(shù)量。

4.2 通過引起線粒體膽固醇蓄積從而促進(jìn)乳腺癌轉(zhuǎn)移

Charman等[17]在晚期內(nèi)體蛋白NPC1缺陷細(xì)胞中研究發(fā)現(xiàn)STARD3調(diào)節(jié)膽固醇向線粒體的運(yùn)輸并可引起膽固醇在線粒體外膜蓄積。Balboa等[18]進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)STARD3過表達(dá)時(shí)，細(xì)胞線粒體中活性氧（reactive oxygen species，ROS）的產(chǎn)生增加、線粒體出現(xiàn)碎片化情況；下調(diào)STARD3表達(dá)可改善線粒體功能。Zhou等[19]在3T1-L1細(xì)胞中研究STARD3的表達(dá)與ROS的關(guān)系，敲除STARD3基因時(shí)發(fā)現(xiàn)細(xì)胞線粒體ROS水平降低。

上述的研究表明STARD3表達(dá)與線粒體膽固醇和ROS水平有關(guān)。而過量ROS的產(chǎn)生可通過氧化還原信號(hào)促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖、存活和侵襲[20]。這提示STARD3可能通過促進(jìn)膽固醇向線粒體轉(zhuǎn)運(yùn)，引起線粒體上膽固醇蓄積導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)ROS增加，進(jìn)而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖、轉(zhuǎn)移。然而，目前關(guān)于STARD3如何促進(jìn)膽固醇轉(zhuǎn)移至線粒體上的機(jī)制尚未明確。

4.3 通過激活FAK-Src信號(hào)通路從而促進(jìn)乳腺癌轉(zhuǎn)移

Cai等[5]通過構(gòu)建人乳腺癌STARD3基因敲除細(xì)胞株進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)STARD3基因敲除細(xì)胞的黏附能力明顯增強(qiáng)。同時(shí)對(duì)2種基質(zhì)黏附調(diào)節(jié)分子樁蛋白和黏著斑激酶（focal adhesion kinase，F(xiàn)AK）進(jìn)行染色，與野生型細(xì)胞和轉(zhuǎn)染對(duì)照組細(xì)胞相比，發(fā)現(xiàn)STARD3基因敲除細(xì)胞株中FAK染色顯著增強(qiáng)，但是樁蛋白的染色沒有差異。蛋白質(zhì)印跡法分析顯示，STARD3基因敲除細(xì)胞株中FAK蛋白的水平增加，這表明STARD3可能通過FAK參與細(xì)胞基質(zhì)黏附調(diào)節(jié)。同時(shí)，F(xiàn)AK抑制劑實(shí)驗(yàn)也進(jìn)一步支持這一觀點(diǎn)。

Vassilev等[4]在完全培養(yǎng)基中對(duì)STARD3過表達(dá)的細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組相比，STARD3細(xì)胞中FAK的磷酸化水平雖無顯著差異，但撤去生長刺激后，細(xì)胞中FAK的含量和磷酸化水平都顯著增加。這個(gè)結(jié)果反向驗(yàn)證了Cai等[5]的研究。Src是細(xì)胞黏附的關(guān)鍵調(diào)控因子，進(jìn)一步檢測(cè)STARD3過表達(dá)細(xì)胞中Src含量，發(fā)現(xiàn)Src水平明顯升高。通過抗Src染色分析發(fā)現(xiàn)17.2%的乳腺癌腫瘤樣本磷酸化Src染色為陽性，并且Src磷酸化與STARD3蛋白表達(dá)相關(guān)。

FAK-Src信號(hào)通路與癌細(xì)胞的遷移密切相關(guān)，由此推測(cè)STARD3過表達(dá)可能通過激活FAK-Src信號(hào)通路從而促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移。

5 總結(jié)與展望

腫瘤的預(yù)后不良與其易轉(zhuǎn)移和耐藥密不可分。在HER2陽性乳腺癌中，HER2表達(dá)增加的同時(shí)STARD3轉(zhuǎn)錄本、蛋白質(zhì)表達(dá)也在增加。我們推測(cè)過表達(dá)的STARD3蛋白可通過降低或增加細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)/線粒體生物膜上膽固醇含量或者通過減少FAK的生成導(dǎo)致細(xì)胞生長失控或細(xì)胞黏附性下降從而引起腫瘤的進(jìn)展，且研究發(fā)現(xiàn)抑制STARD3可有效地抑制腫瘤細(xì)胞的增殖生長。這提示STARD3可能是一個(gè)預(yù)測(cè)乳腺癌轉(zhuǎn)移的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)及潛在的靶向治療靶點(diǎn)。然而目前臨床上尚未研究出相關(guān)的靶向藥物，這需要我們進(jìn)行更多的探索和研究。