STARD3在人类表皮生长因子受体2阳性乳腺癌中的研究进展

郑彩华，林丹霞

（汕头大学医学院附属肿瘤医院，广东 汕头 515041）

乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤，目前已超越肺癌成为女性癌症相关死亡的首要原因[1]。15%～20%的乳腺癌存在人类表皮生长因子受体2（human epidermal growth factor receptor 2，HER2）基因扩增或过表达，称为HER2阳性乳腺癌[2]。HER2阳性乳腺癌易发生耐药和转移。目前有观点认为HER2基因扩增可能是促进HER2阳性乳腺癌细胞转移和耐药的重要原因之一，靶向抑制HER2基因可增强HER2阳性乳腺癌治疗疗效[3]。目前，类固醇合成急性调节相关脂质转运蛋白3（steroidogenic acute regulatory protein related lipid transfer domain containing 3， STARD3） 与HER2基因同源且与其共扩增、共过表达，且STARD3在侵袭性乳腺癌中的转录水平和蛋白水平均有升高，与乳腺肿瘤局部复发、转移、患者总生存期显著相关[4-6]。这提示STARD3过表达可能与HER2阳性乳腺癌预后不良相关。本文就STARD3调节细胞内胆固醇分配过程以及与HER2阳性乳腺癌的关系进行综述，根据现有的实验，重点分析STARD3参与HER2阳性乳腺癌转移的潜在机制。

STARD3又称转移性淋巴结蛋白64，最早发现于在浸润性乳腺癌中高表达，其基因定位在17 q11-q21区域上，与HER2基因共扩增。STARD3蛋白有两个不同结构域：N端MENTAL结构域和C端START结构域（图1A）。MENTAL结构域可将该蛋白靶向定位于晚期内体膜上[7]。内体是由细胞膜内陷形成，通过酸化和物质交换发展为晚期内体[8]。START结构域含有一个疏水的胆固醇结合口袋，以1∶1的比例结合胆固醇[9]。在两末端之间存在一个中心基序（酸性管道中的两种苯丙氨酸），该基序通过磷酸化与内质网上的囊泡相关膜蛋白相关蛋白相互作用，在内质网和晚期内体之间创建紧密的附着区域[10]（图1B）。

图1 STARD3的结构和功能

胆固醇摄入细胞后通过囊泡转运和非囊泡转运两种方式进行分配[11]。STARD3参与细胞内胆固醇的非囊泡转运过程，通过MENTAL结构域将其靶向定位于细胞内的晚期内体膜；
并通过C端的疏水性胆固醇结合口袋结合细胞内游离胆固醇[7，9]。随着晚期内体向溶酶体或细胞膜的转移，将胆固醇转运至溶酶体或者细胞膜上（图1C），参与细胞内胆固醇的分配过程，但不参与细胞内胆固醇的稳态平衡调节[8]。

研究表明存在HER2扩增或过表达的乳腺癌患者，HER2扩增的同时，17q12-q21上存在多个基因片段共扩增和共过表达[12]。有观点认为扩增子可能是促进HER2阳性乳腺癌细胞转移和耐药的重要原因之一，靶向抑制HER2时，如果同时抑制扩增子可增强抗HER2治疗的疗效[3]。RNA印迹法分析显示在93例浸润性原发性乳腺癌中有14例和在7例乳腺癌转移灶中有3例表达了2.1 kb的STARD3转录本[13]。Cai等[5]通过收集146份乳腺癌标本进行免疫组化检测，发现与正常乳腺标本相比，STARD3在侵袭性乳腺癌中的转录水平和蛋白水平均有升高，且与患者的肿瘤局部复发、转移、总生存期显著相关。Vassilev等[4]收集芬兰1991—1992年确诊乳腺癌的病理标本进行免疫组化检测，发现大约10.2%（92/895）的乳腺癌存在STARD3过表达，患者总生存期较差。然而，以上研究都没有根据乳腺癌分子分型进行更细致的研究。

Fararjeh等[6]通过生物信息学网站进行大数据挖掘发现在HER2阳性乳腺癌患者中，STARD3表达水平较高，且STARD3高表达预示着总生存期、无复发生存期和无疾病转移生存期更差。这提示STARD3过表达可能与HER2阳性乳腺癌预后不良相关，然而，现有的研究尚未能阐述STARD3是如何影响HER2阳性乳腺癌转移的，本文就现有的研究进行整理和总结，提出几种可能机制。

4.1 通过影响内质网胆固醇含量从而促进乳腺癌转移

Vassilev等[4]对乳腺癌患者病理标本的免疫组化研究发现STARD3过表达时，3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原 酶 （3-hydroxy-3-methylglutaryl-coenzyme A reductase，HMGCR）蛋白表达也升高；
细胞学水平研究发现STARD3表达增加，HMGCR表达也增加，同时细胞内质网上胆固醇含量下降。Wilhelm等[14]进一步研究发现STARD3和内质网上囊泡相关膜蛋白相关蛋白的相互作用能促进内质网上胆固醇向晚期内体膜转移，目前已证实这种甾醇转移是通过苯丙氨酸磷酸化进行的。而现有研究证实内质网胆固醇含量下降可促进内质网固醇调节元件结合蛋白2进入细胞核并启动包括HMGCR在内的甾醇生物合成蛋白质的表达[15]。而HMGCR表达增加与乳腺癌的预后不良相关[16]。这提示STARD3可能通过调节内质网上胆固醇含量来影响固醇调节元件结合蛋白2的表达，从而影响乳腺肿瘤的转移。然而目前未见相关报道证明抑制STARD3可直接减少HMGCR的转录本数量。

4.2 通过引起线粒体胆固醇蓄积从而促进乳腺癌转移

Charman等[17]在晚期内体蛋白NPC1缺陷细胞中研究发现STARD3调节胆固醇向线粒体的运输并可引起胆固醇在线粒体外膜蓄积。Balboa等[18]进一步发现STARD3过表达时，细胞线粒体中活性氧（reactive oxygen species，ROS）的产生增加、线粒体出现碎片化情况；
下调STARD3表达可改善线粒体功能。Zhou等[19]在3T1-L1细胞中研究STARD3的表达与ROS的关系，敲除STARD3基因时发现细胞线粒体ROS水平降低。

上述的研究表明STARD3表达与线粒体胆固醇和ROS水平有关。而过量ROS的产生可通过氧化还原信号促进肿瘤细胞的增殖、存活和侵袭[20]。这提示STARD3可能通过促进胆固醇向线粒体转运，引起线粒体上胆固醇蓄积导致细胞内ROS增加，进而促进肿瘤细胞的增殖、转移。然而，目前关于STARD3如何促进胆固醇转移至线粒体上的机制尚未明确。

4.3 通过激活FAK-Src信号通路从而促进乳腺癌转移

Cai等[5]通过构建人乳腺癌STARD3基因敲除细胞株进行研究，发现STARD3基因敲除细胞的黏附能力明显增强。同时对2种基质黏附调节分子桩蛋白和黏着斑激酶（focal adhesion kinase，FAK）进行染色，与野生型细胞和转染对照组细胞相比，发现STARD3基因敲除细胞株中FAK染色显著增强，但是桩蛋白的染色没有差异。蛋白质印迹法分析显示，STARD3基因敲除细胞株中FAK蛋白的水平增加，这表明STARD3可能通过FAK参与细胞基质黏附调节。同时，FAK抑制剂实验也进一步支持这一观点。

Vassilev等[4]在完全培养基中对STARD3过表达的细胞进行培养，发现与对照组相比，STARD3细胞中FAK的磷酸化水平虽无显著差异，但撤去生长刺激后，细胞中FAK的含量和磷酸化水平都显著增加。这个结果反向验证了Cai等[5]的研究。Src是细胞黏附的关键调控因子，进一步检测STARD3过表达细胞中Src含量，发现Src水平明显升高。通过抗Src染色分析发现17.2%的乳腺癌肿瘤样本磷酸化Src染色为阳性，并且Src磷酸化与STARD3蛋白表达相关。

FAK-Src信号通路与癌细胞的迁移密切相关，由此推测STARD3过表达可能通过激活FAK-Src信号通路从而促进肿瘤转移。

肿瘤的预后不良与其易转移和耐药密不可分。在HER2阳性乳腺癌中，HER2表达增加的同时STARD3转录本、蛋白质表达也在增加。我们推测过表达的STARD3蛋白可通过降低或增加细胞内质网/线粒体生物膜上胆固醇含量或者通过减少FAK的生成导致细胞生长失控或细胞黏附性下降从而引起肿瘤的进展，且研究发现抑制STARD3可有效地抑制肿瘤细胞的增殖生长。这提示STARD3可能是一个预测乳腺癌转移的风险指标及潜在的靶向治疗靶点。然而目前临床上尚未研究出相关的靶向药物，这需要我们进行更多的探索和研究。