缺氧诱导因子1α在结肠肿瘤中的表达及意义

缺氧诱导因子1α在结肠肿瘤中的表达及意义作者：赵菲 蔡慧云 安平 于波 李世拥    作者单位：100700 北京，北京军区总医院普通外科    【摘要】  目的 探讨缺氧诱导因子1α(HIF1α)在结肠肿瘤中的表达及其意义。方法 采用免疫组织化学方法，对30例结肠癌患者癌组织及癌旁组织、10例结肠腺瘤患者腺瘤组织中HIF1α的表达情况进行检测，并分析HIF1α表达与结肠癌临床病理特征之间的关系。结果 HIF1α阳性率在结肠癌和结肠腺瘤组织中分别为73.3%(22/30)和10.0%(1/10)，而在癌旁组织中无表达(P＜0.05)。结肠癌组织中HIF1α的表达水平与患者性别、年龄、病理组织学类型及分化程度无关(P＞0.05)，而与区域淋巴结转移状况及Dukes分期密切相关(P＜0.05)。结论 HIF1α过度表达与结肠癌的浸润、转移密切相关，可能作为判断预后的重要指标。     【关键词】  结肠肿瘤； 缺氧诱导因子1α    Expression and significance of hypoxia inducible factor1α in colon carcinoma  ZHAO Fei, CAI Huiyun, AN Ping, YU Bo, LI Shiyong. Department of General Surgery, General Hospital of Beijing Military Command, Beijing 100700, China  Corresponding author: LI Shiyong, Email: lishiyong66@hotmail.com    【Abstract】  Objective  To explore expression and significance of hypoxia inducible factor1α (HIF1α) in colon carcinoma. Methods  Immunohistochemical method was used to detect the expression of HIF1α in carcinoma tissues from 30 cases with colon carcinoma and in adenoma tissues from 10 with colon adenoma. In the meantime, relationship of HIF1α expression with clinical pathological characteristics of colon carcinoma was analyzed. Results  The positive rate of HIF1α expression in colon cancer was 73.3% (22/30), obviously higher than 10.0% (1/10) in colon adenoma but none in normal tissues (P＜0.05). HIF1α expression in colon carcinoma tissues had no relation with sex, age, pathohistological type and differentiation degree of colon carcinoma (P＞0.05)  but closely related with state of lymph node metastasis and Dukes staging (P＜0.05). ConclusionsThe overexpression of HIF1α is highly correlated to the invasion and metastasis of colon carcinoma and may be an important prognostic index.    【Key words】  Colon carcinoma;  Hypoxia inducible factor1α    缺氧是大部分实体肿瘤的共有特征。当肿瘤的生长速度超过其伴随血管的生长时，肿瘤细胞则不可避免地处于缺氧环境中。为增加氧利用和减少氧消耗，肿瘤细胞的很多基因转录活性发生改变，其基因产物引起了肿瘤细胞的一系列生物学行为改变［1］。有研究表明，肿瘤内缺氧细胞的存在不仅使肿瘤对放化疗的抵抗性增加，而且使肿瘤更具有侵袭性，容易发生远处转移［2］。在此过程中，转录因子缺氧诱导因子1α(hypoxiain织、癌旁组织及肠腺瘤组织中的表达情况，并结合其临床特点进行分析，现报道如下。1  材料与方法    1.1  临床资料    取我院2006年1月至6月结肠癌手术患者30例癌组织及癌旁组织，同期行结肠镜摘除结肠腺瘤10例患者的腺瘤组织，标本均经石蜡包埋固定。30例结肠癌患者中，男15例，女15例；平均年龄68.4岁(51～73岁)。肿瘤直径2～8 cm， 其中≤5 cm者13例，＞5 cm者17例。病理组织学类型：腺癌18例，黏液腺癌9例，未分化癌3例。分化程度：高分化6例，中分化17例，低分化7例。有区域淋巴结转移16例，无淋巴结转移14例。Dukes分期：A期6例，B期8例，C期12例，D期4例。    1.2  试剂和方法    Abcam公司浓缩型鼠抗人HIF1α单克隆抗体，工作浓度1∶1 000；福州迈新生物技术开发公司免疫组化染色试剂盒。免疫组织化学染色采用SP法，按其说明书进行操作。用PBS代替一抗作空白对照，用正常小牛血清代替一抗作阴性对照，已知阳性切片作阳性对照。    1.3  阳性结果判定    HIF1α染色结果判断按照许良中等［4］的方法， 以胞质呈棕黄色着色为阳性， 少量胞核着色。高倍镜下(×250)对每张切片随机选择5个视野， 每个视野计数200个细胞， 共计1 000个。首先按染色强度打分：0分：无着色； 1分：淡黄色； 2分：棕黄色； 3分：棕褐色。再按阳性细胞百分比打分：0分：无着色； 1分：着色细胞≤10%； 2分：11%～50%； 3分：51%～75%； 4分：＞75%。综合染色强度与阳性细胞的百分比， 两者乘积3～5分为免疫反应(+)， 6～8分为免疫反应()， 9～12分为免疫反应()。    1.4  统计学分析    采用SPSS 11.0统计软件进行数据计算与统计分析。率的比较采用Fisher检验。P<0.05为差异有统计学意义。2  结果    2.1  HIF1α检测结果    结肠癌组织中HIF1α阳性表达率为73.3%(22/30)；结肠腺瘤组织中HIF1α阳性表达率为10.0%(1/10)，且为(+)；癌旁组织中HIF1α无表达。结肠癌中HIF1α的表达水平明显高于腺瘤和癌旁组织(χ2=12.310，P＝0.001)，而腺瘤和癌旁组织中HIF1α的表达水平差异无统计学意义(P＞0.05)。见图1～3。    2.2  HIF1α表达与结肠癌临床病理特征之间的关系    30例结肠癌组织中HIF1α的表达水平与患者性别、年龄、病理组织学类型及分化程度无关(P＞0.05)，而与肿瘤大小、区域淋巴结转移状况及Dukes分期密切相关。肿瘤直径≤5 cm者HIF1α阳性表达率显著低于直径>5 cm者；淋巴结转移阴性组HIF1α阳性率显著低于阳性组；Dukes分期A、B、C、D期的HIF1α阳性率逐步增高，各分期之间差异有统计学意义(P＜0.05)。见表1。3  讨论    HIF1是由α和β亚基共同构成的异二聚体。其中β亚基是HIF1的组成性表达部分，其活性以氧非依赖性方式调控，在常氧与缺氧条件下的蛋白水平没有明显差别。α亚基则通过影响HIF1 DNA的结合能力和转录活性决定着HIF1在缺氧过程中所发挥的作用。HIF1是氧稳态平衡的主要调节因子，目前发现有40余个基因受其调控［5］。这些基因产物在血管生成、能量代谢、细胞增殖等方面发挥着重要作用。    本实验从蛋白水平观察结肠肿瘤中HIF1α的表达情况， 免疫组化染色表明HIF1α在73.3%的表1  HIF1α表达与结肠癌临床病理特征之间的关系结肠癌组织中过度表达，在10.0%的腺瘤组织中弱表达，而在癌旁组织中不表达，结肠癌组织与腺瘤组织、癌旁组织比较差异有统计学意义(P＜0.01)。国内有学者发现结肠腺瘤中HIF1α的表达率可高达44.4%，推测HIF1α过度表达可能是癌变过程中的早期行为，提示癌变发生前细胞内可能已有缺氧状态出现，此时HIF1α即开始发挥作用并持续在肿瘤发展的全过程中［6］。但是也有学者持不同看法，认为HIF1α过度表达是结直肠癌发生的晚期事件［7］。肿瘤组织内HIF1的过度表达在很大程度上依赖于氧张力降低，因为正常氧分压条件下HIF1α的调节是氧依赖的降解过程，而在低氧环境中α亚基才得以激活和维持［8］。HIF1α的诱导是缺氧应答的关键步骤，通过增强mRNA表达，提高蛋白稳定性和核易位，使肿瘤细胞获得对组织低氧的适应能力，维持肿瘤细胞的生存与增殖，促进肿瘤的发生与发展。同时，HIF1α的调节也存在着氧非依赖性途径，如某些癌基因激活、抑癌基因失活以及生长因子等因素同样可使HIF1α表达增高。如癌基因cerbB2、Ras、VScr、p53和抑癌基因PTEN、VHL均可通过PI3K/AKT途径影响HIF1α的表达；细胞因子如表皮生长因子、纤维生长因子、胰岛素、胰岛素样生长因子、干扰素β等亦可通过上述途径增强缺氧诱导的HIF1α表达；丝裂原激活的蛋白激酶则通过磷酸化途径促进HIF转录活性［5，9-10］。    分析HIF1α蛋白表达与肿瘤临床病理因素的相关性发现，HIF1α表达与患者性别、年龄、组织病理学类型及分化程度无关(P＞0.05)，而与肿瘤大小、区域淋巴结转移状况及Dukes分期密切相关(P＜0.05)。这说明HIF1α在结肠癌的浸润和转移过程中发挥着重要作用，其表达水平能够反映结肠癌的生物学行为。HIF1α高表达的癌细胞具有更强的侵袭能力，可能是预后不良的指征［11］。其中，肿瘤直径≤5 cm者HIF1α表达阳性率(53.8%)显著低于直径＞5 cm者(88.2%)。考虑其根本原因，仍是肿瘤在生长过程中浸润和侵袭能力不断增强，与区域淋巴结的转移情况有一致性。不同的肿瘤细胞系中HIF1α的表达存在差别，具体的表达情况可能随肿瘤分化程度和浸润转移能力的不同而有所差异，在转移能力强、生长速度快的前列腺癌细胞系MatLu和MatLylu中，HIF1α mRNA表达要明显高于转移能力弱或具有较强的转移能力但生长速度慢的细胞系［12］。Krishnamachary等［13-14］研究发现，HIF1α可降低E钙黏蛋白水平，诱导组织蛋白酶D、基质金属蛋白酶2和水解酶类表达，抑制细胞间黏附，促进细胞外基质降解，促进肿瘤细胞的迁移。国内研究则主要集中于HIF1α上调血管内皮生长因子和环氧合酶2水平，促进肿瘤血管生成，从而导致肿瘤早期转移的出现［6，15-16］。因此临床上对HIF1α的监测和研究将有助于判断结肠癌的发展趋势和转移潜力，有可能成为一项新的肿瘤标记物。【参考文献】［1］ Kunz M, Ibrahim S M. 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