HSD3B1在前列腺癌治療中的研究進展

陳振杰 黃應龍 丁明霞

昆明醫(yī)科大學第二附屬醫(yī)院泌尿外科，云南省泌尿外科研究所（昆明 650101）

前列腺癌（prostate cancer，PCa）是導致全球男性死亡的主要惡性腫瘤之一。據(jù)估計，2018年全美新增近164 690例PCa，而全世界有近130萬新發(fā)PCa病例和359 000例相關(guān)死亡病例，占全球男性患者惡性腫瘤發(fā)病率的第2位，也是男性癌癥死亡的第五大原因[1-2]。在我國，隨著人口老齡化的加劇，PCa發(fā)病率也逐年上升，現(xiàn)已高居我國男性惡性腫瘤第6位[3]。

PCa的發(fā)生、發(fā)展高度依賴于雄激素受體（AR）信號傳導的激活物——睪酮（T）及雙氫睪酮（DHT）[4]。因此，長期以來對進展性前列腺癌的標準治療方法是通過藥物或手術(shù)去勢的方式進行雄激素剝奪治療（androgen deprivation therapy，ADT）[5]。然而，患者在接受18 ～ 24個月的ADT后，幾乎不可避免地發(fā)展為去勢抵抗性前列腺癌（castration resistant prostate cancer，CRPC），盡管已有一些藥物可用于CRPC的治療，但CRPC仍然無法治愈，預計存活期為2～3年[6-7]。了解PCa從激素敏感到去勢抵抗的進展機制是開發(fā)新型治療策略的關(guān)鍵。而目前最為公眾所認可的是多因素引起的雄激素受體（AR）重激活機制，其中就包括腫瘤內(nèi)雄激素的合成[8]。有證據(jù)表明，即使在系統(tǒng)性ADT期間PCa細胞也能夠通過從膽固醇從頭合成或從腎上腺雄激素脫氫表雄酮（DHEA）轉(zhuǎn)化獲得產(chǎn)生T和DHT的能力。而在腎上腺雄激素向T和DHT轉(zhuǎn)化過程中HSD3B1基因起著至關(guān)重要的作用，且有研究表明，HSD3B1在CRPC進展期間被顯著上調(diào)[7，9]。此外，早在 2008 年ROSS 等[10]就通過臨床研究證明了HSD3B1基因的多態(tài)性與晚期前列腺癌患者ADT期間的進展時間顯著相關(guān)。而在“The Lancet.Oncology”中，HEARN等[11]也通過一項多隊列的回顧性臨床研究揭示了HSD3B1基因的種系遺傳多態(tài)性N367T（AAC ＞ ACC，rs1047303）與ADT抵抗性之間的密切關(guān)系?？偠灾?，大量的研究證明HSD3B1與PCa的進展及治療有著密切關(guān)系，本文就HSD3B1在PCa中的作用及最新研究進展進行綜述。

1 HSD3B1基因

1.1 HSD3B基因的分類及功能人類共有兩個HSD3B家族基因，即HSD3B1和HSD3B2，均位于1號染色體上，分別編碼3β-羥基類固醇脫氫酶-1（3β-HSD1）和3β-羥基類固醇脫氫酶-2（3β-HSD2）兩種同工酶。HSD3B1主要在外周組織中表達，如前列腺、胎盤、皮膚和乳腺。其表達的3β-HSD1的作用是將循環(huán)中前體類固醇轉(zhuǎn)化為外周組織中的下游類固醇，包括T、DHT和雌激素。而HSD3B2編碼的3β-HSD2幾乎僅在腎上腺、卵巢和睪丸中被發(fā)現(xiàn)，其生理作用主要與生成皮質(zhì)醇、醛固酮以及雌性和雄性激素所需的類固醇前體的合成有關(guān)[12-13]。因此，HSD3B2基因與PCa密切相關(guān)，而且最新研究表明HSD3B2的表達上調(diào)與PCa的早期生化復發(fā)有關(guān)[14]。此外，據(jù)報道，HSD3B2的突變可導致3β-HSD2缺陷，即使在HSD3B1基因正常表達的情況下，也可引起突變的個體發(fā)生先天性腎上腺增生[15-16]，這表明兩種同工酶的表達具有組織特異性，并且各自受到嚴格的調(diào)控。

1.2 HSD3B1基因的調(diào)控迄今為止，HSD3B1在前列腺組織中的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)尚未完全闡明。早年有學者研究發(fā)現(xiàn)白細胞介素-4和白細胞介素-13可以上調(diào)幾種外周組織中的HSD3B1，包括正常前列腺上皮、永生化角質(zhì)形成細胞、宮頸癌細胞、結(jié)腸癌細胞、正常乳腺上皮細胞和乳腺癌細胞。然而，未發(fā)現(xiàn)這些細胞因子在前列腺癌細胞系（LNCaP或PC3）或絨毛膜癌（JAR和JEG-3）細胞系中誘導HSD3B1表達[17-18]。

近年來針對高表達HSD3B1胎盤組織中HSD3B1調(diào)節(jié)的多項研究表明，鋅指GATA家族的轉(zhuǎn)錄因子，特別是GATA2，能夠起到調(diào)節(jié)HSD3B1表達的作用[19-20]。而HETTEL 等[21]的研究結(jié)果則表明，GATA2可與人前列腺癌細胞（LNCaP）中的HSD3B1啟動子結(jié)合，這說明前列腺癌組織也能夠通過GATA2來調(diào)節(jié)HSD3B1。此前，ZHAO等[22]在其研究中則指出，GATA2是通過增強AR與周圍雄激素調(diào)控元件（ARE）的結(jié)合而充當AR的輔助因子。

此外，HETTEL等[21]在研究中還發(fā)現(xiàn)，通過閹割VCaP異種移植腫瘤的小鼠可抑制HSD3B1的表達，進而明確了HSD3B1是受雄激素調(diào)節(jié)的基因。而且在多個CRPC模型中的研究發(fā)現(xiàn)，通過人工合成的雄激素（R1881）刺激AR也可誘導HSD3B1轉(zhuǎn)錄上調(diào)，導致3βHSD1蛋白水平增加，并且這種作用可以被恩雜魯胺（AR拮抗劑）消除。而與此相一致的是，一份針對轉(zhuǎn)移性CRPC患者的阿比特龍（腎上腺雄激素合成抑制劑）與恩扎魯胺治療的隨機Ⅱ期臨床試驗結(jié)果顯示，與阿比龍相比，恩雜魯胺可顯著降低患者血清 PSA[23]。HETTEL 等[21]認為這可能與直接阻斷AR的此種潛在作用有關(guān)。

1.3 HSD3B1基因的突變及影響CHANG等[24]在前列腺癌細胞系模型中首次發(fā)現(xiàn)具有潛在臨床意義的HSD3B1（1245A＞C）突變體的存在，而且HSD3B1（1245A＞C）可以由純野生型等位基因患者在CRPC的腫瘤中發(fā)生體細胞突變而獲得。盡管HSD3B1（1245C）等位基因可通過突變獲得，但它也能通過單核苷酸多態(tài)性（SNP；rs1047303）的形式遺傳。據(jù)報道，在一般人群中發(fā)現(xiàn)HSD3B1種系變異等位基因頻率約為30%，而在所有患晚期前列腺癌的患者中約有10%是純合變體[11，25]。另有報道稱，HSD3B1中的N367T（A ＞ C，rs1047303）多態(tài)性在白種人人群中出現(xiàn)頻率最高（31%），在非裔美國人中次之（11.7%），在亞洲男性中最低（8.5%）[26]。而HSD3B1中的種系變異體HSD3B1（1245A＞C）是由于HSD3B1的1245位點的A轉(zhuǎn)化為C，致使最終編碼的3βHSD1氨基酸367位點處的天冬酰胺（N）被蘇氨酸（T）所替換，使3βHSD1對多泛素化和隨后的蛋白酶體降解具有抗性，這顯著增加了3βHSD1的半衰期，進而導致性腺外前體類固醇向DHT的合成增加[24]。

2 HSD3B1與雄激素分泌的關(guān)系

成年男性體內(nèi)雄激素主要來源于睪丸（95%）和腎上腺（5%），HSD3B1主要與腎上腺來源的雄激素合成有關(guān)[6]。在人體內(nèi)經(jīng)典的雄激素合成途徑為：首先膽固醇在細胞色素P450 11A1（CYP11A1）的作用下轉(zhuǎn)化為孕烯醇酮；隨后通過3β-羥基類固醇脫氫酶（3β-HSD）將孕烯醇酮轉(zhuǎn)化為孕酮。而CYP17A1再將孕烯醇酮和黃體酮分別轉(zhuǎn)化為脫氫表雄酮（DHEA）和雄烯二酮（AED）；此外，DHEA也可通過3β-HSD轉(zhuǎn)化為雄烯二酮。雄烯二酮通過17β-羥基類固醇脫氫酶3（HSD17B3）或醛酮還原酶1C3（AKR1C3）轉(zhuǎn)化為睪酮，隨后通過類固醇 5-α-還原酶（SRD5A1）轉(zhuǎn)化為 DHT。DHEA也可以通過HSD17B3或AKR1C3轉(zhuǎn)化為雄烯二醇，然后再通過3β-HSD轉(zhuǎn)化為睪酮[27-29]。而在PCa中，前體類固醇向DHT的轉(zhuǎn)化可通過經(jīng)典途徑、5α-二酮途徑以及后門途徑發(fā)生。由于膽固醇和3β-HSD1的底物孕烯醇酮、17α-羥基孕烯醇酮、脫氫表雄酮和雄烯二醇均具有3β-羥基和Δ5結(jié)構(gòu)，必須轉(zhuǎn)化為3-酮基和Δ4結(jié)構(gòu)，才能進一步轉(zhuǎn)化為睪酮和DHT。因此，所有3種途徑均取決于3β-羥基3-酮基轉(zhuǎn)化活性和3β-HSD1的Δ5→Δ4異構(gòu)化活性（圖1）[30]。

圖1 雄激素合成簡圖Fig.1 Diagram of androgen synthesis

3 HSD3B1基因的突變對ADT的影響

睪丸最初是PCa所依賴的雄激素（主要是睪酮）的主要來源，故臨床上一線內(nèi)分泌治療通常是通過雄激素剝奪療法（ADT）抑制性腺睪酮的合成來達到治療進展性前列腺癌的目的。但通過ADT抑制性腺睪酮合成的同時，腫瘤的生長仍可受到性腺外雄激素合成的調(diào)節(jié)，其主要由腎上腺前體類固醇來維持。這在MOSTAGHE等[31]最近的研究中也得到證實。而當HSD3B1基因1245位點發(fā)生突變時，由于其顯著增加了3βHSD1的半衰期，引起腎上腺前體類固醇向DHT的合成進一步增加，使得具有HSD3B1變異等位基因的患者更快地向CRPC發(fā)展[24]。

HEARN等[11]通過3個獨立隊列研究發(fā)現(xiàn)，不同基因型的PCa患者從接受ADT到進展為CRPC的無進展生存期存在顯著差異，純合野生基因型、雜合基因型和純合變異基因型患者的中位無進展生存期分別為6.6、4.1和2.5年。由此可見，PCa患者無進展生存期與HSD3B1基因型顯著相關(guān)，而且與遺傳的HSD3B1（1245A＞C）變異等位基因數(shù)量負相關(guān)。此外，HEARN等[32]在他們的研究中發(fā)現(xiàn)等位基因1245C的遺傳與局限性前列腺癌患者放療后早期生化復發(fā)的趨勢有關(guān)。而WU等[33]通過臨床病例研究HSD3B1基因突變對CRPC的影響發(fā)現(xiàn)，HSD3B1基因突變可明顯增加CRPC的轉(zhuǎn)化率，但并不會影響患者的生存時間和增加患者的死亡率，這與HEARN等的研究結(jié)果基本一致。綜上，繼發(fā)HSD3B1變異的晚期前列腺癌患者在接受ADT 治療時的預后更差[11，25，32-33]。因此，HSD3B1（1245 A＞C）變異等位基因的遺傳是對去勢敏感性前列腺癌患者ADT反應差的預測生物標志物，這在ALMASSI等[34]的研究中也得到證實。

4 HSD3B1對CYP17A1抑制劑阿比特龍的影響

4.1 基于CRPC發(fā)生機制所提出的新型治療方法近年來，針對轉(zhuǎn)移性去勢敏感性前列腺癌（mCSPC）的治療，許多文獻報道提出了新方案，如建議在ADT時加入雄激素受體拮抗劑或CYP17A1抑制劑等。其中阿比特龍是一種有效的甾體類CYP17A1抑制劑，可減少性腺外雄激素合成，當與潑尼松聯(lián)合使用時，可有效延長CRPC患者的存活時間[35-36]。而當醋酸阿比特龍（AA）加潑尼松與ADT一起預先給藥用于治療mCSPC時，其具有更大的生存獲益[37-40]。因此，ADT聯(lián)合醋酸阿比特龍和潑尼松治療有望成為轉(zhuǎn)移性去勢抵抗性前列腺癌患者治療新標準[41-46]。

4.2 HSD3B1與CYP17A1抑制劑阿比特龍的體內(nèi)代謝CYP17A1抑制劑阿比特龍具有與DHEA和其他3βHSD催化底物相同的3β-羥基和Δ5-類固醇結(jié)構(gòu)，因此阿比特龍可被3βHSD催化代謝。阿比特龍通過3β-HSD代謝為Δ4-阿比特龍（D4A），其保留了作為CYP17A1抑制劑的特性，并獲得了作為AR拮抗劑和有效雄激素生物合成所需的其他酶抑制劑的能力[47]。但是，D4A隨后可被類固醇-5α-還原酶代謝為3-酮-5α-阿比特龍（圖2），而3-酮-5α-阿比特龍被證明是在異種移植物模型中促進腫瘤進展的雄激素受體（AR）激動劑，并且其在血中的含量比Δ4-阿比特龍更高[48-49]。

圖2 阿比特龍的體內(nèi)代謝路徑簡圖Fig.2 Pathways of abiraterone metabolism

4.3 HSD3B1變異體對CYPI7A1抑制劑（阿比特龍）代謝的影響ALYAMANI等[50]在30例轉(zhuǎn)移性CRPC患者的轉(zhuǎn)化研究中發(fā)現(xiàn)HSD3B1（1245C）變異與3-酮-5α-阿比特龍的增加相關(guān)，即3-酮-5α-阿比特龍隨著HSD3B1（1245C）變體等位基因遺傳數(shù)量的增加而增加，而且在純合子變體的患者中觀察到3-酮-5α-阿比特龍的水平最高。其可能的機制是在具有HSD3B1（1245 A＞C）變體的患者中，由于3βHSD1對降解具有抗性，使得體內(nèi)3βHSD1含量增加，進而加速了阿比特龍的代謝，導致3-酮-5α-Abi的水平更高[51]。值得注意的是，在該研究中，HSD3B1（1245A＞C）變異者的D4A并沒有增加，這可能是由于盡管HSD3B1（1245C）變體遺傳引起了D4A的生成增加，但由于D4A被5α-還原酶快速還原為3種下游代謝物（3-酮-5α-Abi，3α-OH-5α-Abi和 3β-OH-5α-Abi）（圖2），因此其并未積累[50]。雖然 3-酮-5α-阿比特龍是低效的AR激動劑，其作用也弱于DHT，但其在性腺和性腺外雄激素剝奪治療后幾乎完全不存在內(nèi)源性雄激素的情況下仍然是有害的。由此，筆者認為，對于攜有HSD3B1（1245C）變異基因的CRPC患者在行阿比特龍治療時加入5α-還原酶抑制劑是必要。而且大量研究表明，5α-還原酶1型在CRPC中過表達，其在產(chǎn)生DHT的后門途徑中具有關(guān)鍵作用[29]。

此外，ALYAMANI等[52]在另一項研究中發(fā)現(xiàn)，另一種甾體類CYP17A1抑制劑Galeterone，存在同樣依賴于3β-HSD的類似代謝途徑，其代謝物之一5α-galeterone也是一種適度的AR激動劑。因此這些研究表明，存在HSD3B1（1245 A＞C）遺傳變體的患者比野生型基因型患者更快地將甾體類CYP17A1抑制劑阿比特龍代謝為D4A，最終導致大量AR激動劑5α-Abi的產(chǎn)生而促進腫瘤進展，這可能部分地降低了這些患者阿比特龍的治療效果[50]，但目前尚無足夠證據(jù)證明這一觀點。然而，種系HSD3B1（1245C）變體并不能預測晚期前列腺癌患者對阿比特龍的反應持續(xù)時間。這一發(fā)現(xiàn)可能是由于AA代謝物在雄激素信號傳導中既可以發(fā)揮激動劑（3-酮-5α-阿比特龍）也可以作為拮抗劑（D4-阿比特龍）的作用[53]。那么與甾體類CYP17A1抑制劑相比，HSD3B1基因?qū)Ψ晴摅w類CYP17A1抑制劑是否也有同樣的影響值得探討。

4.4 HSD3B1變異體對非甾體類CYP17A1抑制劑的影響與甾體類CYP17A1抑制劑阿比特龍相反，非甾體類CYP17A1抑制劑酮康唑的代謝過程中似乎并無類似的促進腫瘤生長的代謝物產(chǎn)生；ALMASSI等[37]在研究中發(fā)現(xiàn)，在ADT加入非甾體類CYP17A1抑制劑酮康唑可改善HSD3B1（1245C）變異患者的無進展生存期。且對于CRPC患者使用酮康唑治療，其受益程度可隨著HSD3B1（1245C）變異等位基因數(shù)量的增加而增加。因此，有學者提出HSD3B1（1245C）變異等位基因可作為選擇非甾體CYP17A1抑制劑治療的患者理想的預測生物標志物[30-34，53]。

5 總結(jié)與展望

總而言之，目前的研究數(shù)據(jù)一致表明，伴有HSD3B1（1245 A＞C）變異的前列腺癌患者會因為促進性腺外雄激素的合成而導致其ADT預后更差。而，對于甾體類CYP17A1抑制劑阿比特龍而言，在伴有HSD3B1（1245 A ＞C）變異的PCa患者中，可能會通過影響其代謝，而導致其療效受到影響。因此，HSD3B1（1245 A＞C）等位基因有望成為PCa患者預后及選擇性治療的預測性標志物。

雖然預測性生物標志物可以幫助個性化治療的選擇，然而，目前臨床上并沒有有效的預測性標志物常規(guī)用于晚期PCa的治療。隨著研究的深入，HSD3B1基因有望成為針對該患者群體引入的第一個預測性生物標志物。此外，對HSD3B1變體進行檢測還有望為臨床試驗選擇更適合的患者，甚至開發(fā)針對HSD3B1靶點的藥物以改善ADT療效，進而推動PCa治療領(lǐng)域的發(fā)展。