HtrA 絲氨酸肽酶 2（HtrA serine peptidase 2, HTRA2）是一種存在于線粒體間隙的絲氨酸蛋白酶，在人類 HtrA 絲氨酸肽酶家族的 4 個成員中，HTRA2 是唯一一個細胞內定位明確的蛋白酶，具有參與線粒體內穩態的維持和促進細胞凋亡的雙重調節作用。HTRA2 已被發現與多種腫瘤相關，同時 HTRA2 的表達可增強化療與放療的敏感性，可作為惡性腫瘤診斷、預后標志物及聯合治療的靶點。該文就 HTRA2 的結構、生物學功能及其在惡性腫瘤中的作用作了綜述，以期為腫瘤患者的早期診斷及個體化治療提供線索和依據。
引用本文： 熊瑤, 奉鐳, 扶長敏, 顏婷, 王華敏, 曾秋月. HtrA 絲氨酸肽酶 2 在惡性腫瘤中的研究進展. 華西醫學, 2024, 39(1): 111-116. doi: 10.7507/1002-0179.202308182 復制
版權信息： ?四川大學華西醫院華西期刊社《華西醫學》版權所有，未經授權不得轉載、改編
2000 年，Faccio 等[1]首次從動物體內分離出絲氨酸蛋白酶，命名為 Omi，并發現此蛋白與 HtrA 絲氨酸肽酶（HtrA serine peptidase, HTRA）家族具有同源性，因此將它命名為 HTRA2。HTRA2 是一種定位于線粒體膜間隙的絲氨酸蛋白酶，具有參與線粒體內穩態的維持和促進細胞凋亡的雙重調節作用[2]。生理情況下，HTRA2 作為一種線粒體質量控制蛋白，參與線粒體穩態的維持，但受到凋亡信號刺激時，HTRA2 穿透膜間隙，遷移到細胞質，轉化為成熟的 HTRA2，通過調節凋亡和自噬途徑來調節細胞死亡。目前研究發現，HTRA2 對多種腫瘤細胞具有促凋亡作用，有利于各種惡性腫瘤的診斷、治療。HTRA2 的表達可抵抗腫瘤的耐藥性及提高放療敏感性，基于 HTRA2 的靶向治療聯合放化療是惡性腫瘤治療的一個新的突破點。因此，為深入研究 HTRA2 對惡性腫瘤發生發展的影響及其相關分子機制，本文現就 HTRA2 的結構、生物學功能及其與惡性腫瘤的關系作一綜述，以期為腫瘤患者的早期診斷及個體化治療提供線索和依據。
1 HTRA2 的結構特征及活性調節
HTRA2 分子具有晶體狀結構，編碼基因位于人類染色體 2q13（或 2p12），由 458 個氨基酸殘基組成，分子量為 51×103，主要轉錄生成 2.1 kb 和 4.5 kb 兩種不同的 mRNA[3]。HTRA2 主要有 3 個重要的結構域[4]：① N-末端 Reaper 樣 Ala-Val-Pro-Ser（AVPS）基序，其與 X 連鎖凋亡抑制蛋白（X-linked inhibitor of apoptosis protein, XIAP）第 2 個桿狀病毒凋亡抑制蛋白重復（baculovirual inhibitor of apoptosis repeats, BIR）結構域結合，以阻斷 XIAP 對凋亡的抑制作用；② 中心絲氨酸蛋白酶功能結構域，與底物特異性結合發揮 HTRA2 蛋白水解酶的作用；③ 位于 C-末端的 PDZ 結構域（氨基酸殘基 365-455），能選擇性結合受體蛋白殘基，導致 HTRA2 構型發生變化，激活其絲氨酸蛋白酶活性，最終降解受體蛋白。HTRA2 的活性主要受其同型三聚體結構和 C-末端 PDZ 結構域的調節，PDZ 結構域對 HTRA2 激活自身的絲蛋白酶活性和分解 XIAP 有著非常重要的作用[5-6]。此外，一些分子，如 P53、活性氧、早老素 1 以及磷酸酶和緊張素同系物誘導的假定激酶 1 等，可以增強 HTRA2 的水解酶活性促進細胞凋亡[7-9]。相反 Bcl-2、蛋白激酶 B 和癌基因 Ras 可以抑制其水解酶活性從而防止細胞凋亡[10-12]。HTRA2 活性也容易受到定點誘變的影響。例如，G399S 突變改變了絲氨酸 S400 的磷酸化，這與 S142 一樣，對于 HTRA2 的蛋白水解作用至關重要。這些位點中的 1 個或 2 個位點的突變大大降低了 HTRA2 的絲氨酸蛋白酶活性[13]。
2 HTRA2 的生物學功能
2.1 HTRA2 的促凋亡作用
HTRA2 蛋白是一種高效的促凋亡因子，HTRA2 對多種腫瘤及細胞都具有促調亡作用。生理情況下，HTRA2 蛋白儲存在線粒體膜間隙中，在凋亡信號的刺激下，HTRA2 進入細胞質，轉變為能發揮促凋亡功能的成熟蛋白，通過依賴胱天蛋白酶（caspase）和非依賴 caspase 路徑促進細胞凋亡和自噬。
2.1.1 HTRA2 依賴 caspase 凋亡途徑
caspase 是發揮細胞凋亡作用的核心蛋白酶[14]，凋亡抑制蛋白（inhibitor of apoptosis protein, IAP）可直接結合并抑制 caspase 蛋白，可對線粒體及 Fas 調控的凋亡程序發揮抑制作用，可有效阻止細胞調亡程序的啟動[15]。HTRA2 是第一個被鑒定為 IAP 結合蛋白的蛋白，是 IAP 的直接抑制劑，HTRA2 的 Reaper 樣功能區能夠與 IAP 的 BIR 結構域特異性結合催化分裂及滅活 IAP，解除 IAP 對 caspase 的抑制，進而開啟依賴 caspase 信號路徑的促細胞凋亡功能[2]。
2.1.2 HTRA2 非依賴 caspase 凋亡途徑
研究顯示，HTRA2 在受到凋亡刺激時也可通過切割關鍵的細胞分子，如細胞骨架蛋白（肌動蛋白、α-/β-微管蛋白和波形蛋白），通過其絲氨酸蛋白酶活性誘導 caspase 非依賴性的細胞凋亡，此外可與抗凋亡蛋白 HS1 相關蛋白 X-1（HS1-associated protein X-1, HAX-1）相互作用，使 HAX-1 降解，從而誘導細胞凋亡[16-17]。
2.2 HTRA2 對細胞的保護作用
HTRA2 功能取決于它的亞細胞定位，在線粒體中，HTRA2 將發揮分子伴侶作用令折疊錯誤的蛋白重新折疊，參與蛋白質量控制的調控和線粒體的穩態，抵抗應激，具有細胞保護的作用。HTRA2 缺陷可引起多種疾病的發生：HTRA2 不足導致老化的生發囊泡卵母細胞減數分裂缺陷，可能會影響女性的生殖[18]；研究發現 HTRA2 缺陷肝細胞表現出線粒體活性氧（mitochondrial activity reactive oxygen species, mtROS）水平升高，影響腺嘌呤核苷三磷酸（adenosine triphosphate, ATP）的產生，導致線粒體 DNA 損害而引起線粒體功能障礙，從而導致肝纖維化[19]。You 等[20]研究發現，HTRA2 在大鼠腦缺血和再灌注損傷中表達上調，并通過調節 C/EBP 同源蛋白和酪蛋白裂解酶 P 以及與視神經萎縮蛋白 1 相互作用，參與體外線粒體對氧化應激的反應，維持線粒體穩態。
3 HTRA2 與惡性腫瘤的關系
細胞凋亡的紊亂與腫瘤的發生、發展密切相關，在目前已知凋亡信號傳導通路中，IAP、促凋亡蛋白發揮著重要作用。HTRA2 是一種高效的促凋亡因子，能通過多種機制促進細胞凋亡，在凋亡信號刺激下有效增強調亡效應，HTRA2 可能在多種腫瘤的發生、發展中扮演重要角色。
3.1 HTRA2 與肝癌的關系
HTRA2 的表達與肝癌的發生、發展、浸潤及轉移過程相關，Wang 等[21]通過逆轉錄聚合酶鏈反應和蛋白質印跡分析進行多次檢測發現，在 mRNA 和蛋白質水平上，肝細胞癌患者的血清 HTRA2 顯著高于健康者，并發現 HTRA2 高表達與腫瘤大小和晚期臨床分期有關，HTRA2 可能增加肝癌細胞的凋亡。對 HTRA2 在肝細胞癌凋亡中的作用研究發現，HTRA2 通過結合和降解抗凋亡蛋白 ped/pea-15 來促進細胞死亡，缺氧誘導因子-1α 通過影響 HTRA2 表達及其釋放來抑制肝細胞癌細胞凋亡[22]。近期 Feng 等[23]研究發現 HTRA2 可能參與調節肝細胞癌的免疫反應，HTRA2 mRNA 的表達與 B 細胞、CD8 T 細胞、Th17 細胞和樹突狀細胞的浸潤明顯負相關，與輔助性 T 細胞和 Th2 細胞浸潤呈正相關，該研究還發現 HTRA2 可能通過與 miR-186、miR-527、miR-26A、miR-519E、miR-30A-5P 等微 RNA 及 IPF4、HFH4、PAX4、E4BP48、ETF 等多種轉錄因子相互作用，在調節肝細胞癌細胞的增殖和凋亡中起關鍵作用。研究表明 HTRA2 可作為診斷肝細胞癌的潛在生物標志物，為肝癌的靶向治療、免疫治療提供新的選擇[24]。
3.2 HTRA2 與胃癌的關系
2003 年，Lee 等[25]研究發現，HTRA2 在胃癌組織中的表達水平相比于癌旁組織升高，且 HTRA2 mRNA 表達與年齡、分級和癌癥分期有關。現有研究顯示，免疫系統與胃癌的發生和發展密切相關[26]，HTRA2 可能在胃癌細胞以外的基質細胞或免疫細胞中起作用，免疫抑制劑（CD274、吲哚胺 2,3-雙加氧酶 1、T 細胞免疫球蛋白 ITIM 結構域等）、免疫刺激物（CD80、CD86、誘導型 T 細胞共刺激因子等）和趨化因子［CC 趨化因子配體（CC chemokine ligand, CCL）2、CCL7、CXC 趨化因子配體 9 等］的表達與 HTRA2 的表達有較強的相關性，HTRA2 可能主要在 CD8 T、血漿、樹突狀細胞、肥大細胞、成纖維細胞和胃癌細胞簇中表達。這為未來胃癌的進一步診斷和治療提供了方向，但是目前關于癌癥中 HTRA2 與免疫細胞或基質細胞的研究較少，需要進一步研究進行探索。
3.3 HTRA2 與食管癌的關系
HTRA2 受到凋亡刺激信號時由線粒體釋放入細胞質，轉化成具有促凋亡功能的成熟分子形式與 IAP 作用，并激活 caspase 酶原，caspase-8、caspase-9 在級聯反應引起的細胞凋亡中起關鍵作用。劉春靈等[27]對 80 例食管鱗癌組織、40 例癌旁組織、40 例正常組織進行 HTRA2 和 caspase-9 蛋白免疫組織化學分析發現，HTRA2、caspase-9 在食管鱗癌組織中陽性表達率分別為 76.25%、58.75%，在癌旁組織中的陽性表達率分別為 27.50%、72.50%，在正常組織中的陽性表達率分別為 22.50%、85.00%，HTRA2 的高表達和 caspase-9 的低表達在促進食管癌細胞凋亡中起相反的作用。HTRA2 及 caspase-9 在腫瘤細胞中的表達，可能為惡性腫瘤的基因治療提供新的靶點。
3.4 HTRA2 與胰腺癌的關系
胰腺癌是最致命的惡性腫瘤之一[28]，胰腺癌的死亡、增殖和轉移受到線粒體穩態的調節，尤其是線粒體裂變，過度的線粒體裂變誘導癌細胞氧化損傷，介導線粒體 ATP 耗竭，這種效應會誘導人胰腺癌細胞（PANC-1）凋亡、代謝紊亂和遷移障礙[29]。研究發現胰腺癌的一線抗腫瘤藥物厄洛替尼可增加線粒體裂變，減少線粒體融合，觸發線粒體碎裂，線粒體碎裂導致 mtROS 的過量產生，過量的 mtROS 誘導心磷脂氧化和線粒體通透性轉換孔開放，最終促進 HTRA2 從線粒體釋放到細胞質中，HTRA2 激活 caspase-9，促進 PANC-1 細胞凋亡[30]。
3.5 HTRA2 與結直腸癌的關系
Zurawa-Janicka 等[31]通過逆轉錄聚合酶鏈反應和蛋白質印跡分析檢測估計結直腸癌患者 HTRA1-3 在 mRNA 和蛋白水平的表達，發現腫瘤組織中 HTRA1 和 HTRA2 蛋白的水平與未改變的黏膜相比有所降低，尤其是在轉移性疾病的原發病灶中，晚期癌癥階段（Ⅲ和Ⅳ期）顯著下降。此外，與微衛星穩定的癌癥相比，微衛星不穩定的癌癥中 HTRA1 和 HTRA2 的轉錄物水平也有所下降，且癌癥組織中 HTRA1 和 HTRA2 的低水平與患者較低的生存率相關[32]。該研究結果增加了我們對 HTRA 蛋白在結直腸癌發生中的認識，HTRA2 可被作為結直腸癌潛在預后標志物。
3.6 HTRA2 與乳腺癌的關系
乳腺浸潤性導管癌（invasive ductal carcinoma, IDC）是乳腺癌中最常見的病理類型[33]。羅宇等[34]對 63 例行根治性手術治療的 IDC 患者的病理組織與癌旁正常乳腺組織采用免疫組織化學法檢測 HTRA2 與 Livin 在 IDC 組織及癌旁正常乳腺組織中的表達情況，結果顯示 HTRA2 表達與腫瘤脈管侵犯有相關性，與患者年齡、是否絕經、腫瘤大小、淋巴結轉移、原發腫瘤淋巴結轉移分期（TNM 分期）、組織學分級、神經侵犯、雌激素受體、孕激素受體、人表皮生長因子受體 2、細胞核增殖抗原 ki-67、分子分型均無相關性。Hu 等[35]對 HTRA2 在乳腺癌的相關機制進一步探討發現，乳腺癌細胞中 CC 趨化因子受體 2（CC chemokine receptor 2, CCR2）缺乏會抑制 CCL2 介導的生長和侵襲，對應醛脫氫酶 1 家族成員 A1（recombinant aldehyde dehydrogenase 1 family member A1, ALDH1A1）表達降低，HTRA2 表達增加；ALDH1A1 和 HTRA2 在 CCR2 缺陷和 CCR2 過表達細胞系中受到調節，并發現 ALDH1A1 和 HTRA2 以 CCL2/CCR2 環境依賴性方式調節 CCR2 介導的乳腺癌細胞生長和細胞侵襲。HTRA2 對乳腺癌靶向抗癌治療具有重要意義。
3.7 HTRA2 與肺癌的關系
近年來，由于吸煙和環境污染，肺癌的發病率逐年增加[36]。與非腫瘤鄰近組織相比，HTRA2 在非小細胞肺癌（non-small cell lung cancer, NSCLC）組織中的表達顯著降低，并與組織學分化和臨床分期顯著相關，HTRA2 的低表達是 NSCLC 患者預后較差的因素[37]。HTRA2 可能促進 NSCLC 細胞的凋亡，并可作為 NSCLC 治療的靶點。
3.8 HTRA2 與宮頸癌及卵巢癌的關系
宮頸癌與卵巢癌是女性患者常見的惡性腫瘤，既往研究表明維生素 C 具有抗癌活性[38]，Bieńkowska-Tokarczyk 等[39]研究發現，BCAP31、BCL2L13、BID、CASP7、FAD 和 HTRA2 等基因在卵巢癌細胞表達的增加會產生更強的促凋亡反應，使卵巢癌細胞在熱療下對維生素 C 表現出更高的敏感性，增強維生素 C 的抗癌活性。Ye 等[40]探討了線粒體衍生的第 2 個 caspase 激活因子（second mitochondria-derived activator of caspases, SMAC）、生存素、HTRA2 與 XIAP 在宮頸癌患者對新輔助化療反應中的意義，研究結果表明，在化療反應性宮頸癌中，生存素的低表達和 HTRA2 的高表達水平顯著增加了宮頸癌的化療敏感性。我們可以通過上調 HTRA2 水平，促進癌細胞凋亡，增加抗癌藥物活性，提高化療敏感性，在新輔助治療中發揮重要作用，可為晚期癌癥患者爭取手術機會，降低復發率、提高生存期。
3.9 HTRA2 與前列腺癌的關系
Hu 等[41]研究發現，HTRA2 蛋白在前列腺癌細胞中的陽性表達率高于正常前列腺細胞中的陽性表達率，并與前列腺癌的分化相關，HTRA2 可作為前列腺癌的診斷標志物。現有研究發現，HTRA2 的表達上調還可增加化療藥物的抗癌活性，F10 是一種新型聚合氟嘧啶候選藥物，在前列腺癌和其他惡性腫瘤的臨床前模型中表現出很強的抗癌活性，細胞滲透性的鋅離子（Zn2+）螯合劑四吡啶甲基乙二胺可誘導前列腺癌細胞凋亡并增強 F10 的促凋亡作用[42]。Gmeiner 等[43]研究發現通過抑制 HTRA2，Zn2+螯合劑與 F10 處理的促凋亡作用得到加強，HTRA2 經過自動催化，釋放出一種與 SMAC/低等電位點的 IAP 直接結合蛋白（direct IAP binding protein with low pI, DIABLO）具有同源性的形式，通過隔離 XIAP 產生促凋亡作用。此外，HTRA2 也可以促進細胞凋亡以應對細胞應激。
3.10 HTRA2 與其他腫瘤的關系
相關研究發現，HTRA2 在人涎腺腺樣囊性癌、急性髓系白血病、彌漫性大 B 細胞淋巴瘤等多種癌癥中均有表達，HTRA2 的表達大多與癌細胞分化程度、淋巴結轉移、TNM 分期相關[44-46]。
4 HTRA2 與放化療
細胞凋亡受阻是惡性腫瘤發生機制之一，凋亡信號與抗凋亡信號之間的平衡決定了細胞的生存與凋亡，促進細胞凋亡、增強細胞凋亡易感性成為抗癌治療的重要方法之一。細胞凋亡功能障礙似乎是放化療耐藥性的一個關鍵因素。Chen 等[47]使用腫瘤攜帶模型和肝細胞癌細胞系觀察組織蛋白酶 H 對放射抵抗的影響，發現組織蛋白酶 H 敲除擾亂了有氧糖酵解，增強有氧呼吸，通過上調和釋放線粒體凋亡誘導因子 1、HTRA2 和 DIABLO 等促凋亡因子來促進凋亡，從而增強放療敏感性。Zhang 等[48]研究發現，慢性粒細胞白血病常用靶向藥物伊馬替尼可引起 HTRA2 蛋白表達的上調和癌基因 WT1 的下調，上調 HTRA2 蛋白的表達有望提高慢性粒細胞白血病對靶向藥物的敏感性。順鉑是一種常用于治療各種實體腫瘤的化療藥物，也被證明在小鼠和人類腎臟細胞中以劑量依賴的方式上調 HTRA2，HTRA2 蛋白酶是順鉑誘導的腎細胞死亡的主要介質[49]。HTRA2 水平較高的卵巢癌細胞對順鉑更敏感[50]。近期研究發現芹菜素與依托泊苷或環磷酰胺通過線粒體途徑誘導人白血病細胞系凋亡時，增加促凋亡細胞色素 C、SMAC/DIABLO 和 HTRA2 的表達，促進 caspase-9 和 caspase-3 活化[51]。隨著對 HTRA2 的深入研究，越來越多的研究表明 HTRA2 可以加強細胞對放化療的敏感性，基于 HTRA2 聯合放化療是治療惡性腫瘤的新方向。
5 結語及展望
HTRA2 是一種具有高效促調亡作用的蛋白酶，在蛋白質修復、維持線粒體穩態和細胞凋亡中有著重要作用。目前基于 HTRA2 的靶向治療與放化療聯合治療已取得一定的研究進展，但其相關分子機制還有待進一步的研究，尤其是它在生理、病理過程中的調控機制目前還未深入涉及。相信隨著研究步伐的加快，我們將會更加全面地了解 HTRA2 與惡性腫瘤的關聯，對 HTRA2 的認識也將更為深入，這將為惡性腫瘤的早期診斷、檢測、個體化治療和預后評估提供更多的科學依據和參考。
利益沖突：所有作者聲明不存在利益沖突。
2000 年，Faccio 等[1]首次從動物體內分離出絲氨酸蛋白酶，命名為 Omi，并發現此蛋白與 HtrA 絲氨酸肽酶（HtrA serine peptidase, HTRA）家族具有同源性，因此將它命名為 HTRA2。HTRA2 是一種定位于線粒體膜間隙的絲氨酸蛋白酶，具有參與線粒體內穩態的維持和促進細胞凋亡的雙重調節作用[2]。生理情況下，HTRA2 作為一種線粒體質量控制蛋白，參與線粒體穩態的維持，但受到凋亡信號刺激時，HTRA2 穿透膜間隙，遷移到細胞質，轉化為成熟的 HTRA2，通過調節凋亡和自噬途徑來調節細胞死亡。目前研究發現，HTRA2 對多種腫瘤細胞具有促凋亡作用，有利于各種惡性腫瘤的診斷、治療。HTRA2 的表達可抵抗腫瘤的耐藥性及提高放療敏感性，基于 HTRA2 的靶向治療聯合放化療是惡性腫瘤治療的一個新的突破點。因此，為深入研究 HTRA2 對惡性腫瘤發生發展的影響及其相關分子機制，本文現就 HTRA2 的結構、生物學功能及其與惡性腫瘤的關系作一綜述，以期為腫瘤患者的早期診斷及個體化治療提供線索和依據。
1 HTRA2 的結構特征及活性調節
HTRA2 分子具有晶體狀結構，編碼基因位于人類染色體 2q13（或 2p12），由 458 個氨基酸殘基組成，分子量為 51×103，主要轉錄生成 2.1 kb 和 4.5 kb 兩種不同的 mRNA[3]。HTRA2 主要有 3 個重要的結構域[4]：① N-末端 Reaper 樣 Ala-Val-Pro-Ser（AVPS）基序，其與 X 連鎖凋亡抑制蛋白（X-linked inhibitor of apoptosis protein, XIAP）第 2 個桿狀病毒凋亡抑制蛋白重復（baculovirual inhibitor of apoptosis repeats, BIR）結構域結合，以阻斷 XIAP 對凋亡的抑制作用；② 中心絲氨酸蛋白酶功能結構域，與底物特異性結合發揮 HTRA2 蛋白水解酶的作用；③ 位于 C-末端的 PDZ 結構域（氨基酸殘基 365-455），能選擇性結合受體蛋白殘基，導致 HTRA2 構型發生變化，激活其絲氨酸蛋白酶活性，最終降解受體蛋白。HTRA2 的活性主要受其同型三聚體結構和 C-末端 PDZ 結構域的調節，PDZ 結構域對 HTRA2 激活自身的絲蛋白酶活性和分解 XIAP 有著非常重要的作用[5-6]。此外，一些分子，如 P53、活性氧、早老素 1 以及磷酸酶和緊張素同系物誘導的假定激酶 1 等，可以增強 HTRA2 的水解酶活性促進細胞凋亡[7-9]。相反 Bcl-2、蛋白激酶 B 和癌基因 Ras 可以抑制其水解酶活性從而防止細胞凋亡[10-12]。HTRA2 活性也容易受到定點誘變的影響。例如，G399S 突變改變了絲氨酸 S400 的磷酸化，這與 S142 一樣，對于 HTRA2 的蛋白水解作用至關重要。這些位點中的 1 個或 2 個位點的突變大大降低了 HTRA2 的絲氨酸蛋白酶活性[13]。
2 HTRA2 的生物學功能
2.1 HTRA2 的促凋亡作用
HTRA2 蛋白是一種高效的促凋亡因子，HTRA2 對多種腫瘤及細胞都具有促調亡作用。生理情況下，HTRA2 蛋白儲存在線粒體膜間隙中，在凋亡信號的刺激下，HTRA2 進入細胞質，轉變為能發揮促凋亡功能的成熟蛋白，通過依賴胱天蛋白酶（caspase）和非依賴 caspase 路徑促進細胞凋亡和自噬。
2.1.1 HTRA2 依賴 caspase 凋亡途徑
caspase 是發揮細胞凋亡作用的核心蛋白酶[14]，凋亡抑制蛋白（inhibitor of apoptosis protein, IAP）可直接結合并抑制 caspase 蛋白，可對線粒體及 Fas 調控的凋亡程序發揮抑制作用，可有效阻止細胞調亡程序的啟動[15]。HTRA2 是第一個被鑒定為 IAP 結合蛋白的蛋白，是 IAP 的直接抑制劑，HTRA2 的 Reaper 樣功能區能夠與 IAP 的 BIR 結構域特異性結合催化分裂及滅活 IAP，解除 IAP 對 caspase 的抑制，進而開啟依賴 caspase 信號路徑的促細胞凋亡功能[2]。
2.1.2 HTRA2 非依賴 caspase 凋亡途徑
研究顯示，HTRA2 在受到凋亡刺激時也可通過切割關鍵的細胞分子，如細胞骨架蛋白（肌動蛋白、α-/β-微管蛋白和波形蛋白），通過其絲氨酸蛋白酶活性誘導 caspase 非依賴性的細胞凋亡，此外可與抗凋亡蛋白 HS1 相關蛋白 X-1（HS1-associated protein X-1, HAX-1）相互作用，使 HAX-1 降解，從而誘導細胞凋亡[16-17]。
2.2 HTRA2 對細胞的保護作用
HTRA2 功能取決于它的亞細胞定位，在線粒體中，HTRA2 將發揮分子伴侶作用令折疊錯誤的蛋白重新折疊，參與蛋白質量控制的調控和線粒體的穩態，抵抗應激，具有細胞保護的作用。HTRA2 缺陷可引起多種疾病的發生：HTRA2 不足導致老化的生發囊泡卵母細胞減數分裂缺陷，可能會影響女性的生殖[18]；研究發現 HTRA2 缺陷肝細胞表現出線粒體活性氧（mitochondrial activity reactive oxygen species, mtROS）水平升高，影響腺嘌呤核苷三磷酸（adenosine triphosphate, ATP）的產生，導致線粒體 DNA 損害而引起線粒體功能障礙，從而導致肝纖維化[19]。You 等[20]研究發現，HTRA2 在大鼠腦缺血和再灌注損傷中表達上調，并通過調節 C/EBP 同源蛋白和酪蛋白裂解酶 P 以及與視神經萎縮蛋白 1 相互作用，參與體外線粒體對氧化應激的反應，維持線粒體穩態。
3 HTRA2 與惡性腫瘤的關系
細胞凋亡的紊亂與腫瘤的發生、發展密切相關，在目前已知凋亡信號傳導通路中，IAP、促凋亡蛋白發揮著重要作用。HTRA2 是一種高效的促凋亡因子，能通過多種機制促進細胞凋亡，在凋亡信號刺激下有效增強調亡效應，HTRA2 可能在多種腫瘤的發生、發展中扮演重要角色。
3.1 HTRA2 與肝癌的關系
HTRA2 的表達與肝癌的發生、發展、浸潤及轉移過程相關，Wang 等[21]通過逆轉錄聚合酶鏈反應和蛋白質印跡分析進行多次檢測發現，在 mRNA 和蛋白質水平上，肝細胞癌患者的血清 HTRA2 顯著高于健康者，并發現 HTRA2 高表達與腫瘤大小和晚期臨床分期有關，HTRA2 可能增加肝癌細胞的凋亡。對 HTRA2 在肝細胞癌凋亡中的作用研究發現，HTRA2 通過結合和降解抗凋亡蛋白 ped/pea-15 來促進細胞死亡，缺氧誘導因子-1α 通過影響 HTRA2 表達及其釋放來抑制肝細胞癌細胞凋亡[22]。近期 Feng 等[23]研究發現 HTRA2 可能參與調節肝細胞癌的免疫反應，HTRA2 mRNA 的表達與 B 細胞、CD8 T 細胞、Th17 細胞和樹突狀細胞的浸潤明顯負相關，與輔助性 T 細胞和 Th2 細胞浸潤呈正相關，該研究還發現 HTRA2 可能通過與 miR-186、miR-527、miR-26A、miR-519E、miR-30A-5P 等微 RNA 及 IPF4、HFH4、PAX4、E4BP48、ETF 等多種轉錄因子相互作用，在調節肝細胞癌細胞的增殖和凋亡中起關鍵作用。研究表明 HTRA2 可作為診斷肝細胞癌的潛在生物標志物，為肝癌的靶向治療、免疫治療提供新的選擇[24]。
3.2 HTRA2 與胃癌的關系
2003 年，Lee 等[25]研究發現，HTRA2 在胃癌組織中的表達水平相比于癌旁組織升高，且 HTRA2 mRNA 表達與年齡、分級和癌癥分期有關。現有研究顯示，免疫系統與胃癌的發生和發展密切相關[26]，HTRA2 可能在胃癌細胞以外的基質細胞或免疫細胞中起作用，免疫抑制劑（CD274、吲哚胺 2,3-雙加氧酶 1、T 細胞免疫球蛋白 ITIM 結構域等）、免疫刺激物（CD80、CD86、誘導型 T 細胞共刺激因子等）和趨化因子［CC 趨化因子配體（CC chemokine ligand, CCL）2、CCL7、CXC 趨化因子配體 9 等］的表達與 HTRA2 的表達有較強的相關性，HTRA2 可能主要在 CD8 T、血漿、樹突狀細胞、肥大細胞、成纖維細胞和胃癌細胞簇中表達。這為未來胃癌的進一步診斷和治療提供了方向，但是目前關于癌癥中 HTRA2 與免疫細胞或基質細胞的研究較少，需要進一步研究進行探索。
3.3 HTRA2 與食管癌的關系
HTRA2 受到凋亡刺激信號時由線粒體釋放入細胞質，轉化成具有促凋亡功能的成熟分子形式與 IAP 作用，并激活 caspase 酶原，caspase-8、caspase-9 在級聯反應引起的細胞凋亡中起關鍵作用。劉春靈等[27]對 80 例食管鱗癌組織、40 例癌旁組織、40 例正常組織進行 HTRA2 和 caspase-9 蛋白免疫組織化學分析發現，HTRA2、caspase-9 在食管鱗癌組織中陽性表達率分別為 76.25%、58.75%，在癌旁組織中的陽性表達率分別為 27.50%、72.50%，在正常組織中的陽性表達率分別為 22.50%、85.00%，HTRA2 的高表達和 caspase-9 的低表達在促進食管癌細胞凋亡中起相反的作用。HTRA2 及 caspase-9 在腫瘤細胞中的表達，可能為惡性腫瘤的基因治療提供新的靶點。
3.4 HTRA2 與胰腺癌的關系
胰腺癌是最致命的惡性腫瘤之一[28]，胰腺癌的死亡、增殖和轉移受到線粒體穩態的調節，尤其是線粒體裂變，過度的線粒體裂變誘導癌細胞氧化損傷，介導線粒體 ATP 耗竭，這種效應會誘導人胰腺癌細胞（PANC-1）凋亡、代謝紊亂和遷移障礙[29]。研究發現胰腺癌的一線抗腫瘤藥物厄洛替尼可增加線粒體裂變，減少線粒體融合，觸發線粒體碎裂，線粒體碎裂導致 mtROS 的過量產生，過量的 mtROS 誘導心磷脂氧化和線粒體通透性轉換孔開放，最終促進 HTRA2 從線粒體釋放到細胞質中，HTRA2 激活 caspase-9，促進 PANC-1 細胞凋亡[30]。
3.5 HTRA2 與結直腸癌的關系
Zurawa-Janicka 等[31]通過逆轉錄聚合酶鏈反應和蛋白質印跡分析檢測估計結直腸癌患者 HTRA1-3 在 mRNA 和蛋白水平的表達，發現腫瘤組織中 HTRA1 和 HTRA2 蛋白的水平與未改變的黏膜相比有所降低，尤其是在轉移性疾病的原發病灶中，晚期癌癥階段（Ⅲ和Ⅳ期）顯著下降。此外，與微衛星穩定的癌癥相比，微衛星不穩定的癌癥中 HTRA1 和 HTRA2 的轉錄物水平也有所下降，且癌癥組織中 HTRA1 和 HTRA2 的低水平與患者較低的生存率相關[32]。該研究結果增加了我們對 HTRA 蛋白在結直腸癌發生中的認識，HTRA2 可被作為結直腸癌潛在預后標志物。
3.6 HTRA2 與乳腺癌的關系
乳腺浸潤性導管癌（invasive ductal carcinoma, IDC）是乳腺癌中最常見的病理類型[33]。羅宇等[34]對 63 例行根治性手術治療的 IDC 患者的病理組織與癌旁正常乳腺組織采用免疫組織化學法檢測 HTRA2 與 Livin 在 IDC 組織及癌旁正常乳腺組織中的表達情況，結果顯示 HTRA2 表達與腫瘤脈管侵犯有相關性，與患者年齡、是否絕經、腫瘤大小、淋巴結轉移、原發腫瘤淋巴結轉移分期（TNM 分期）、組織學分級、神經侵犯、雌激素受體、孕激素受體、人表皮生長因子受體 2、細胞核增殖抗原 ki-67、分子分型均無相關性。Hu 等[35]對 HTRA2 在乳腺癌的相關機制進一步探討發現，乳腺癌細胞中 CC 趨化因子受體 2（CC chemokine receptor 2, CCR2）缺乏會抑制 CCL2 介導的生長和侵襲，對應醛脫氫酶 1 家族成員 A1（recombinant aldehyde dehydrogenase 1 family member A1, ALDH1A1）表達降低，HTRA2 表達增加；ALDH1A1 和 HTRA2 在 CCR2 缺陷和 CCR2 過表達細胞系中受到調節，并發現 ALDH1A1 和 HTRA2 以 CCL2/CCR2 環境依賴性方式調節 CCR2 介導的乳腺癌細胞生長和細胞侵襲。HTRA2 對乳腺癌靶向抗癌治療具有重要意義。
3.7 HTRA2 與肺癌的關系
近年來，由于吸煙和環境污染，肺癌的發病率逐年增加[36]。與非腫瘤鄰近組織相比，HTRA2 在非小細胞肺癌（non-small cell lung cancer, NSCLC）組織中的表達顯著降低，并與組織學分化和臨床分期顯著相關，HTRA2 的低表達是 NSCLC 患者預后較差的因素[37]。HTRA2 可能促進 NSCLC 細胞的凋亡，并可作為 NSCLC 治療的靶點。
3.8 HTRA2 與宮頸癌及卵巢癌的關系
宮頸癌與卵巢癌是女性患者常見的惡性腫瘤，既往研究表明維生素 C 具有抗癌活性[38]，Bieńkowska-Tokarczyk 等[39]研究發現，BCAP31、BCL2L13、BID、CASP7、FAD 和 HTRA2 等基因在卵巢癌細胞表達的增加會產生更強的促凋亡反應，使卵巢癌細胞在熱療下對維生素 C 表現出更高的敏感性，增強維生素 C 的抗癌活性。Ye 等[40]探討了線粒體衍生的第 2 個 caspase 激活因子（second mitochondria-derived activator of caspases, SMAC）、生存素、HTRA2 與 XIAP 在宮頸癌患者對新輔助化療反應中的意義，研究結果表明，在化療反應性宮頸癌中，生存素的低表達和 HTRA2 的高表達水平顯著增加了宮頸癌的化療敏感性。我們可以通過上調 HTRA2 水平，促進癌細胞凋亡，增加抗癌藥物活性，提高化療敏感性，在新輔助治療中發揮重要作用，可為晚期癌癥患者爭取手術機會，降低復發率、提高生存期。
3.9 HTRA2 與前列腺癌的關系
Hu 等[41]研究發現，HTRA2 蛋白在前列腺癌細胞中的陽性表達率高于正常前列腺細胞中的陽性表達率，并與前列腺癌的分化相關，HTRA2 可作為前列腺癌的診斷標志物。現有研究發現，HTRA2 的表達上調還可增加化療藥物的抗癌活性，F10 是一種新型聚合氟嘧啶候選藥物，在前列腺癌和其他惡性腫瘤的臨床前模型中表現出很強的抗癌活性，細胞滲透性的鋅離子（Zn2+）螯合劑四吡啶甲基乙二胺可誘導前列腺癌細胞凋亡并增強 F10 的促凋亡作用[42]。Gmeiner 等[43]研究發現通過抑制 HTRA2，Zn2+螯合劑與 F10 處理的促凋亡作用得到加強，HTRA2 經過自動催化，釋放出一種與 SMAC/低等電位點的 IAP 直接結合蛋白（direct IAP binding protein with low pI, DIABLO）具有同源性的形式，通過隔離 XIAP 產生促凋亡作用。此外，HTRA2 也可以促進細胞凋亡以應對細胞應激。
3.10 HTRA2 與其他腫瘤的關系
相關研究發現，HTRA2 在人涎腺腺樣囊性癌、急性髓系白血病、彌漫性大 B 細胞淋巴瘤等多種癌癥中均有表達，HTRA2 的表達大多與癌細胞分化程度、淋巴結轉移、TNM 分期相關[44-46]。
4 HTRA2 與放化療
細胞凋亡受阻是惡性腫瘤發生機制之一，凋亡信號與抗凋亡信號之間的平衡決定了細胞的生存與凋亡，促進細胞凋亡、增強細胞凋亡易感性成為抗癌治療的重要方法之一。細胞凋亡功能障礙似乎是放化療耐藥性的一個關鍵因素。Chen 等[47]使用腫瘤攜帶模型和肝細胞癌細胞系觀察組織蛋白酶 H 對放射抵抗的影響，發現組織蛋白酶 H 敲除擾亂了有氧糖酵解，增強有氧呼吸，通過上調和釋放線粒體凋亡誘導因子 1、HTRA2 和 DIABLO 等促凋亡因子來促進凋亡，從而增強放療敏感性。Zhang 等[48]研究發現，慢性粒細胞白血病常用靶向藥物伊馬替尼可引起 HTRA2 蛋白表達的上調和癌基因 WT1 的下調，上調 HTRA2 蛋白的表達有望提高慢性粒細胞白血病對靶向藥物的敏感性。順鉑是一種常用于治療各種實體腫瘤的化療藥物，也被證明在小鼠和人類腎臟細胞中以劑量依賴的方式上調 HTRA2，HTRA2 蛋白酶是順鉑誘導的腎細胞死亡的主要介質[49]。HTRA2 水平較高的卵巢癌細胞對順鉑更敏感[50]。近期研究發現芹菜素與依托泊苷或環磷酰胺通過線粒體途徑誘導人白血病細胞系凋亡時，增加促凋亡細胞色素 C、SMAC/DIABLO 和 HTRA2 的表達，促進 caspase-9 和 caspase-3 活化[51]。隨著對 HTRA2 的深入研究，越來越多的研究表明 HTRA2 可以加強細胞對放化療的敏感性，基于 HTRA2 聯合放化療是治療惡性腫瘤的新方向。
5 結語及展望
HTRA2 是一種具有高效促調亡作用的蛋白酶，在蛋白質修復、維持線粒體穩態和細胞凋亡中有著重要作用。目前基于 HTRA2 的靶向治療與放化療聯合治療已取得一定的研究進展，但其相關分子機制還有待進一步的研究，尤其是它在生理、病理過程中的調控機制目前還未深入涉及。相信隨著研究步伐的加快，我們將會更加全面地了解 HTRA2 與惡性腫瘤的關聯，對 HTRA2 的認識也將更為深入，這將為惡性腫瘤的早期診斷、檢測、個體化治療和預后評估提供更多的科學依據和參考。
利益沖突：所有作者聲明不存在利益沖突。