肺癌组织中糖转运蛋白1的表达与肿瘤耐药的关系
发表时间：2012-06-12 浏览次数：540次
作者：赵焕芬,何春年,赵振彪,翟金萍,宋光耀 作者单位：050051 石家庄市，河北省人民医院
【摘要】目的探讨肺癌组织中糖转运蛋白1(glucose transporter 1，GLUT1)、多药耐药相关蛋白(multidrug resistance related protein，MRP)和谷胱甘肽S转移酶-π(glutathione S-transferase pi， GST-π)的表达及其相关性。方法 采用免疫组织化学方法检测42例(其中男28例，女14例;平均年龄54.7岁。分型：小细胞癌2例，鳞癌21例，腺癌16例，细支气管肺泡癌3例)肺癌组织中GLUT1、MRP和GST-π的表达。结果 42例肺癌组织中GLUT1阳性表达36例(85.7%);MRP阳性表达24例(57.1%);GST-π阳性表达23例(54.8%)。GLUT1表达与GST-π蛋白表达呈显著正相关性(P<0.05)，与MRP表达无相关性(P>0.05)。肺癌组织T3、T4与T1、T2相比GLUT1、MRP和GST-π高表达率均明显增加，差异有统计学意义(P均<0.05)。肺癌组织有淋巴结转移与无淋巴结转移相比，GLUT1、MRP和GST-π高表达率均明显增加，差异有统计学意义(P均<0.05)。结论 GLUT1在肺癌组织中高表达，并与GST-π表达有显著正相关性;GLUT1可能对GST-π的表达起上调作用。GLUT1、MRP和GST-π高表达与肺癌的浸润程度和淋巴结转移有关。
【关键词】 肺癌;糖转运蛋白1;多药耐药相关蛋白;谷胱甘肽S转移酶-π
The relationship between tumor drug resistance and expression of glucose transporter 1 in lung cancer
ZHAO Huanfen, HE Chunnian, ZHAO Zhenbiao,et al.
Hebei Provincial People's Hospital,Hebei,Shijiazhuang 050051
【Abstract】 Objective To investigate the expression of glucose transporter1 (GLUT1), multidrug resistance related protein(MRP) and glutathione S-transferase pi(GST-π)in lung cancer.Methods The expression of GLUT1, MRP and GST-π were tested by immunohistochemical method in 42 cases of lung cancer specimens including 28 males and 14 females, with an average age of 54.7. Among them 2 cases were small cell cancer, 21 cases squamous cancer,16 cases adenocarcinoma, and 3 cases bronchiolo-alveolar carcinoma.Results In 42 cases of lung cancer specimens, 36 cases showed positive staining of GLUT1 protein(85.7%); 24 cases showed positive staining of MRP protein(57.1%); 23 cases showed positive in GST-π protein(54.8%). There was a significant positive correlation between the expression of GLUT1 and GST-π(P<0.05), but there was no significant correlation between GLUT1 and MRP(P>0.05).As compared with the expression of GLUT1, MRP and GST-πin lung cancer tissues of T1 and T2 group, there was significantly increased the T3 and T4 group (P<0.05,P<0.025,P<0.01 respectively). The expression of GLUT1,MRP and GST-πwith lymphatic metastasis in lung cancerwas significantly higher than those without lymphatic metastasis(P<0.05,P<0.05,P<0.025 respectively).Conclusion High expression of GLUT1 at lung cancer tissue could be seen in human lung cancer, and there was significant positivecorrelation between the expression of GLUT1 and GST-π. GLUT1 might up-regulate the expression of GST-π. High level expression of GLUT1, MRP and GST- π is related with the invasion degree and lymphatic metastasis of lung carcinoma.
【Key words】 lung carcinoma;GLUT1;MRP;GST-π
与正常细胞相比，恶性肿瘤细胞对葡萄糖的摄取及代谢均处于增高状态，相应地，负责细胞葡萄糖摄取的糖转运蛋白1(glucose transporter 1，GLUT1)在恶性肿瘤组织中普遍高表达[1]。肿瘤缺氧的微环境是肿瘤治疗效果差、易产生放化疗耐受性的重要原因。研究表明，GLUT1与肿瘤的恶化、浸润、转移及预后有关[2]。但有关GLUT1的表达与肿瘤耐药的临床研究很少。本研究选用多药耐药相关蛋白(multidrug resistance related protein，MRP)和谷胱甘肽S转移酶-π(glutathione S-transferase pi，GST-π)作为肿瘤耐药的研究对象，了解肺癌组织中GLUT1蛋白表达与肿瘤耐药的关系。
1 资料与方法
1.1 一般资料 收集河北省人民医院及河北医科大学第二医院病理科2003年1月至2004年2月的肺癌石蜡包埋标本42例，其中男28例，女14例;年龄34～75岁，平均年龄54.7岁;其中小细胞癌2例，鳞癌21例，腺癌16例，细支气管肺泡癌3例。复习病理报告及临床资料，所有样本均再次经病理专家认定，入选病例术前均未进行放化疗。
1.2 主要试剂 GLUT1鼠抗人单克隆抗体为美国Santa Cruz公司产品，MRP 和GST-π鼠抗人单克隆抗体为福州迈新生物技术有限公司产品，通用型SP免疫组化检测试剂盒购自博士德生物工程有限公司。
1.3 免疫组织化学染色 采用免疫组化SP法，具体操作按照说明书进行。用PBS代替一抗做阴性对照。
1.4 结果判断 由2位病理医师分别双盲阅片，按肿瘤细胞阳性细胞率和着色强度分别进行记分。肿瘤细胞阳性细胞率记分标准：阳性细胞≤5%为0分，6%～25%为1分，26%～50%为2分，51%～75%为3分，>75%为4分;着色强度记分标准：无着色为0分，淡黄色为1分，黄色为2分，棕黄色为3分。2种记分标准所得分值的乘积为0表示阴性(-)，≥1为阳性，其中1～2为弱阳性(+)，3～4为阳性(++)，≥5为强阳性(+++)。
1.5 统计学分析 计数资料采用χ2检验，P<0.05为有差异有统计学意义。
2 结果
2.1 肺癌组织中GLUT1、MRP 和GST-π蛋白表达情况及相关性分析 GLUT1、MRP 和GST-π阳性部位定位于胞质(图1)。42例肺癌组织中GLUT1阳性表达36例，阳性率为85.7%; MRP阳性表达24例，阳性率为57.1%; GST-π阳性表达23例，阳性率为54.8%。GLUT1表达与GST-π蛋白表达呈正相关(P<0.05)，与MRP表达无相关性(P>0.05)。
2.2 GLUT1、MRP和GST-π蛋白表达与肺癌浸润程度的相关性分析 按照国际TNM分期标准，42例肺癌标本中T1 22例、T2 7例、T3 9例、T4 4例。按照免疫组化染色(-)为不表达，(+)为低表达，(++)及(+++)为高表达，T3、T4与T1、T2相比， 肺癌组织中GLUT1、MRP 和GST-π蛋白高表达率明显增加，差异有统计学意义(P<0.05或<0.01)，见表1。
2.3 GLUT1、MRP和GST-π蛋白表达与肺癌淋巴结转移情况的相关性分析 42例肺癌患者中有淋巴结转移者20例，无淋巴结转移者22例。按照免疫组化染色(-)为不表达，(+)为低表达，(++)及(+++)为高表达，有淋巴结转移与无淋巴结转移相比，肺癌组织中GLUT1、MRP 和GST-π蛋白高表达率明显增加，差异有统计学意义(P<0.05)，见表1。
3 讨论
在肿瘤生长过程中，肿瘤细胞增生迅速，造成肿瘤微环境始终处于相对缺氧状态。肿瘤缺氧的微环境是肿瘤治疗效果差，易产生放化疗耐受性的重要原因。肿瘤的耐药机制错综复杂，是多基因、多步骤综合作用的结果。研究认为[3]，化疗药物在肿瘤细胞内的有效药物浓度不足、肿瘤内活性蛋白通过干扰药物作用机制而降低药物活性、肿瘤细胞自身的DNA修复功能及细胞凋亡相关因子的异常等是引起耐药的几个主要原因。而药物摄入不足，药物泵出，细胞内药物被“封闭”而不能到达作用靶点，引起药物相对不足，则是造成肿瘤细胞内的有效药物浓度不足的主要原因。MRP是分子量为190Kda的糖蛋白，属于ABC(ATP binding cassette)超家族膜转运蛋白之一，其耐药机理一方面它是GS-X复合物(谷胱甘肽在谷胱甘肽巯基酶催化下所形成的复合物)的转运“泵”;另一方面参与胞质囊泡的运输，引起药物亚细胞分布的改变，使药物在靶点的有效浓度降低。GST-π是一种具有多种生理功能的二聚体蛋白质，属于II相代谢酶系，主要催化GSH与广泛的亲电物质结合形成GS-X，进而排出细胞外来达到解毒作用。GST-π在多种肿瘤中呈现高表达，与肿瘤的耐药性有关。有关GLUT1表达与肿瘤耐药关系的研究很少，本研究选用MRP和GST-π作为肿瘤耐药的研究对象，观察肺癌组织中GLUT1表达与肿瘤耐药的关系，结果表明肺癌组织中存在MRP和GST-π的表达，且GST-π表达与GLUT1的表达存在正相关性;MRP表达与GLUT1的表达无相关关系。MRP和GST-π蛋白的高表达与肿瘤的浸润程度和淋巴结转移程度密切相关。早在70年前就已发现恶性肿瘤组织与相应正常组织相比一个显著的特点就是糖酵解率的升高。这就意味着为了满足细胞快速生长增殖的高能量需求，癌细胞需要摄取大量的糖，但糖为水溶性物质，不能自由通过细胞膜的脂质双分子层，因此，葡萄糖转运的主要载体GLUT1表达的异常可能就是癌细胞摄取葡萄糖增多的机制之一。
A GLUT1阳性表达 B MRP阳性表达 C GST-π阳性表达
图1 肺鳞状细胞癌组织中GLUT1、MRP和GST-π的阳性表达(SP×200)(略)
表1 GLUT1、MRP和GST-π蛋白表达与肺癌浸润程度的相关性分析(略)
注：与T1、T2比较，*P<0.05，△P<0.01
研究表明[4]，恶性肿瘤组织中GLUT1普遍高表达，阳性表达率达到或超过50%，说明GLUT1表达与细胞恶性转化相关。Mori等[5]研究了GLUT1在唾液腺良恶性肿瘤中的表达，发现恶性肿瘤GLUT1阳性率明显高于良性肿瘤，并且与恶性肿瘤的大小、远处转移、生存率明显相关。Endo等[6]观察了67例骨及软组织肉瘤GLUT1的表达情况，发现GLUT1过表达56例(83%)，有GLUT1过表达组的总生存率明显低于无GLUT1过表达组。Airley等[7]的研究表明GLUT1可作为宫颈恶性肿瘤缺氧的内源性指标，GLUT1过度表达，肿瘤恶性程度高，易于转移，表达缺失显著提高了无转移存活率。在直肠癌组织中，GLUT1的表达与病理分级呈正相关，高核分裂像的癌组织GLUT1表达强度明显高于低核分裂像者，且与浸润深度呈正相关[8]。以上研究结果提示GLUT1过表达是恶性肿瘤的特征，并与肿瘤大小、浸润、转移及患者生存率明显相关。本研究结果也表明GLUT1在肺癌组织中高表达，阳性率为85.7%，其高表达与肿瘤的浸润程度和淋巴结转移密切相关，并与肿瘤耐药标记物GST-π的表达呈显著正相关关系。提示GLUT1表达对判断肿瘤的性质和预后有一定的参考价值。
总之，肿瘤的快速生长特性造成局部缺氧的微环境，一方面使肿瘤组织中GLUT1表达量增加，癌细胞摄取葡萄糖增多，满足细胞快速生长增殖的高能量需求;另一方面使部分肿瘤组织中耐药标记物MRP和GST-π的表达增加，使肿瘤细胞产生耐药性;并且GLUT1可能与GST-π的上调表达有关，其作用机制尚需进一步深入研究。
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5 Mori Y， Tsukinoki K， Yasuda M， et al. Glucose transporter type 1 expre-ssion are associated with poor prognosis in patients with salivary gland tumors. Oral Oncol，2007，43：563-569.
6 Endo M， Tateishi U， Seki K， et al. Prognostic implications of glucose tran-sporter protein-1 (Glut-1) overexpression in bone and soft-tissue sarcomas. Japanese Journal of Clinical Oncology，2007 37：955-960.
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