胃癌演进与异质化过程中HIF1α表达及其意义

　　作者：王宁 作者单位：青岛大学医学院，山东 青岛 266003 1

　　【摘要】 目的 探讨缺氧诱导因子1α(HIF1α)与胃癌演进、异质化过程的关系及其意义。方法 应用免疫组织化学方法对50例石蜡包埋的人胃癌及癌旁组织进行了HIF1α表达的检测。结果 HIF1α在癌旁组织中的表达均为阴性，而在胃癌组织中的表达率为42%;其在不同胃癌及同一胃癌组织不同区域中的表达均存在着显著的异质性，其表达随胃癌分化程度的降低而升高(rs= 0.44，P<0.01);另外，其在有无淋巴结转移的肿瘤组织中的阳性表达亦存在显著差异(u=2.53，P<0.05)。结论 HIF1α可作为评估胃癌演进与异质化程度及判断预后的参考指标。

　　【关键词】 胃肿瘤 缺氧诱导因子1 α亚基 免疫组织化学

　　EXPRESSION OF HIF1α AND ITS SIGNIFICANCE IN GASTRIC CARCINOMAS DURING THEIR PROGRESSION AND HETEROGENIZATION WANG NING, FU WEIWEI, XU JING, et al(Department of Pathology, The Affiliated Hospital of Qingdao University Medical College, Qingdao 266003, China) [ABSTRACT]ObjectiveTo study the relationship between HIF1α and progression as well as heterogenization in gastric carcinoma.MethodsThe expression of HIF1α in 50 paraffinembedded cancer samples and their lateral tissues was detected immunohistochemically.ResultsHIF1α positive was noted in 42% in cancer tissues, but negative in paraneoplastic. Marked heterogeneity existed in different carcinoma tissues and in different areas of the same affection. A negative correlation was found between HIF1α’ expression and the differentiation of the cancer (rs= 0.44,P<0.01). HIF1α’expression was also associated with lymph node metastasis (u=2.53,P<0.05).ConclusionHIF1α can be used as a reference index in assessment of the progression and heterogenization as well as prognosis of gastric carcinoma.

　　[KEY WORDS]gastric neoplasms; hypoxiainducible factor 1, alpha subunit; immunohistochemistry

　　胃癌是人类最常见的恶性肿瘤之一，严重威胁着人类的健康，而且依然是难治性和致死性的恶性肿瘤之一。胃癌在演进过程中随着附加的基因突变会产生不同的亚克隆，使其不断异质化导致其侵袭和转移能力不断加强，而这是胃癌治疗困难和致死的主要原因。探讨胃癌演进与异质化的机制和表现，对进一步认识胃癌的侵袭及转移能力具有重要学术和临床意义。为此，本研究采用了免疫组织化学的方法检测了50例人胃癌及其癌旁组织中缺氧诱导因子1α(HIF1α)的表达，并探讨其与肿瘤演进与异质化之间的关系和意义。

　　1 材料与方法

　　1.1 标本及其来源

　　50例胃癌标本均随机取自我院普外科2004年7～12月间手术切除的标本(术前均未行放疗及化疗)，经病理诊断证实均为腺癌。50例病人中，男38例，女12例;年龄19～83岁，平均57.06岁;低分化腺癌25例，中分化腺癌18例，高分化腺癌7例;有淋巴结转移者34例，无淋巴结转移者16例。

　　1.2 实验方法

　　所有标本均经40 g/L中性甲醛溶液固定，石蜡包埋，3～5 μm厚连续切片，60 ℃烘烤过夜以备使用。免疫组织化学采用PV 9000二步法进行。兔抗人HIF1α多克隆IgG抗体购自武汉博士德生物技术公司，其工作浓度为1∶30。

　　1.3 结果判定

　　HIF1α着色阳性为棕黄色细颗粒，位于细胞核内或胞浆内。HIF1α阳性结果判定标准如下：高倍镜下(400倍)对每张切片随机选择5个视野，每视野计数200个细胞，共计1 000个细胞，若阳性细胞数<1%为阴性(-)，阳性细胞数1%～10%为弱阳性(+)，阳性细胞数11%～50%为中度阳性()，阳性细胞数>50%为强阳性()[1]。

　　2 结 果

　　2.1 HIF1α在胃癌中表达的异质性

　　HIF1α的阳性着色主要位于肿瘤细胞的胞核及胞浆内，呈棕黄色颗粒;而在癌旁组织及肿瘤间质内则几乎不表达。HIF1α在50例胃癌标本癌细胞中的总阳性率为42%(21/50)，其中阴性者共有29例，弱阳性表达率为12%(6/50)，中度阳性表达率为16%(8/50)，强阳性的表达率为14%(7/50)。即使在同一肿瘤内部其表达亦存在着显著的异质性，在分化好的区域其表达较弱，而分化差的区域则表达较强，其在有肿瘤坏死的区域及肿瘤浸润的边缘表达也较强。此外，在一些血管壁内及周围也有HIF1α的少量表达。

　　2.2 HIF1α的表达与胃癌临床病理特征的关系

　　HIF1α在不同胃癌组织中的表达主要是随分化程度的降低而升高，经Spearman等级相关分析有统计学意义(rs=0.44，P<0.01)，其在低分化胃癌组织中表达最强，阳性率为52%(13/25)，在中分化胃癌组织中的表达次之，阳性率为38.9%(7/18)，而高分化胃癌组织中则表达最弱，阳性率为14.3%(1/7)。另外，无淋巴结转移组和有淋巴结转移组肿瘤细胞HIF1α的阳性表达率也有明显的差异(u=2.53，P<0.05)。而HIF1α的表达与肿瘤大小、浸润深度、病人性别、年龄均无相关性。见表1。 表1 HIF1α在胃癌中的表达与临床病理特征间的关系临床病理特征nHIF1α表达

　　3 讨 论

　　缺氧诱导因子1(HIF1) 是在低氧条件下广泛存在于哺乳动物和人体内的一种转录因子，最先由SEMENZA[2]于1992年在缺氧细胞的细胞核提取物中发现，其由α亚基和β亚基组成。其中α亚单位是HIF1活性调节的主要亚单位。它在常氧情况下不断合成，但是因为很快被泛素蛋白酶体系所降解而很难检测到[3];但在低氧情况下，HIF1α的稳定性升高，其降解过程受抑制，而发挥其增强转录的功能。研究结果表明，大多数恶性肿瘤细胞高表达HIF1α，甚至在某些癌前病变组织中HIF1α也有表达[1]。在恶性肿瘤中，HIF1α的表达除了受低氧的诱导外，还受许多因素的影响，比如某些癌基因(VSPC)的突变和抑癌基因(p53、VHL、PTEN)的失活可使HIF1α持续表达[1]。

　　本研究结果显示，HIF1α在胃癌组织中的阳性表达率为42%，其主要表达于肿瘤细胞的胞核及胞浆内，而在癌旁组织及间质中则表达极弱。可以认为HIF1α在胃癌组织中的过表达是对其线粒体能量产生不足的一种“补偿”机制。因为以往的研究表明：胃癌组织中存在着琥珀酸脱氢酶(呼吸链中的关键酶)基因杂合性丢失的现象[4]，加上肿瘤的低氧微环境，势必会影响胃癌组织的有氧呼吸产生能量的作用，而HIF1α的两大主要作用就是增强糖酵解和促进血管的生成，这两方面都可以为肿瘤细胞提供更多的能量。

　　本文研究结果显示，HIF1α在胃癌组织中的表达存在着显著的异质性，主要表现为随着胃癌分化程度的降低，其表达强度及阳性率逐渐升高;而在同一种胃癌组织内，分化较好的区域(如腺管样结构形成较多、癌细胞巢团较大等)HIF1α的表达较弱，而在分化较差的区域(如腺管样结构形成较少、癌细胞巢团小或呈弥漫分布等)其表达则较强;另外，HIF1α在肿瘤浸润的边缘组织表达明显增多。由此可见，HIF1α的表达与胃癌的演进、恶性程度高低及侵袭能力有一定的关系。

　　本研究结果还显示，在有淋巴结转移组和无淋巴结转移组内，HIF1α的阳性表达率也有明显的差异，这与杨东霞等[5]在肺癌中的研究结果一致;提示HIF1α不但随胃癌的演进表达增强，其也可能促进胃癌的演进过程。COHEN 等[6]研究显示，HIF1α调节的紊乱在头颈部鳞状细胞癌的恶性演进中可能起作用。而HIF1α促进恶性肿瘤的演进过程是通过多种机制实现的。研究结果表明，HIF1α控制着帮助肿瘤在不利的微环境下得以生存的至少40条左右的基因的转录，涉及到肿瘤细胞的能量代谢、血管生成以及侵袭、转移等[7]。首先，它可以增强肿瘤的无氧糖酵解过程，从而有利于肿瘤细胞的无限分裂及增殖[8]。其次，HIF1α可以促进肿瘤新生血管的生成，这样不仅为肿瘤细胞带来了更多的氧和营养物质，更能为肿瘤的侵袭和远处转移带来了便利的条件。另外，HIF1α还可通过介导癌基因的作用，促进肿瘤细胞的生长和转移[9]。再次，AKAKWA等[10]的研究显示，HIF1α能诱导某些基因表达抗凋亡因子而使肿瘤细胞抵抗凋亡，他们认为持续性表达HIF1α可能使肿瘤细胞抵抗凋亡，而增强其增殖活性。最后，肿瘤细胞内HIF1α的高表达可使肿瘤对放、化疗产生抵抗[11]。

　　总而言之，随着胃癌的不断演进，HIF1α的表达是逐步升高的;同时，HIF1α在胃癌组织中的过表达，也会加剧胃癌的演进与异质化进程。因此，检测HIF1α的表达有助于了解胃癌演进与异质化的程度，并对预后的评估有一定的指导意义。

　　【参考文献】

　　[1]ZHONG H, DE MARZO M, LAUGHNER E, et al. Overexpression of hypoxiainducible factor 1 alpha in common human cancers and their metastases[J]. Cancer Res, 1999,59:58305835.

　　[2]SEMENZA G L. Regulation of mammalian O2 homeostasis by hypoxiainducible factor 1[J]. Annu Rev Cell Dev Biol, 1999,15:551578.

　　[3]KALLIO P J, WILSON W J, O'BRIEN S, et al. Regulation of the hypoxiainducible transcription factor 1 alpha by the ubiquitinproteasome pathway [J]. J Biol Chem, 1999,274 (10):65196525.

　　[4]王宁,纪祥瑞,于建宪. 胃癌组织中琥珀酸脱氢酶基因周围微卫星杂合性丢失的研究 [J]. 齐鲁医学杂志, 2005, 20(3): 222224.

　　[5]杨东霞,项锋钢. HIF1α在肺癌组织中表达的意义[J]. 青岛大学医学院学报, 2004, 40(1): 3941.

　　[6]COHEN N A, LAI S Y, ZIOBER A F, et al. Dysregulation of hypoxia inducible factor1 alpha in head and neck squamous cell carcinoma cell lines correlates with invasive potential[J]. Laryngoscope, 2004,114(3):418423.

　　[7]STUBBS M, BASHFORD C L, GRIFFITHS J R. Understanding the tumor metabolic phenotype in the genomic era[J]. Curr Mol Med, 2003,3(1):4959.

　　[8]GRIFFITHS J R, MCSHEEHY P M, ROBINSON S P, et al. Metabolic changes detected by in vivo magnetic resonance studies of HEPA1 wildtype tumors and tumors deficient in hypoxiainducible factor1 beta (HIF1 beta): evidence of an anabolic role for the HIF1 pathway[J]. Cancer Res, 2002,62:688695.

　　[9]高维强,王兆钺,阮长耿. 缺氧诱导因子1与肿瘤[J]. 肿瘤, 2003,23(5):438440.

　　[10]AKAKUWA N, KOBAYASHI M, HORIUCHI I, et al. Constitutive expression of hypoxia 2 inducible factor 1α renders pancreatic cancer cells resistant to apoptosis induced by hypoxia and nutrient deprivation[J]. Cancer Research, 2001,61(17):65486554.

　　[11]COMERFORD K M, WALLACE T J, KARHAUSEN J, et al. Hypoxiainducible factor12 dependent regulation of the multidrug resistance (MDR1) gene[J]. Cancer Res, 2002, 62(12):33873394.