HIF1α和MMP7在直腸癌組織中的表達(dá)及相關(guān)性的研究

1、HIF-1和MMP-7在直腸癌組織中的表達(dá)及相關(guān)性的研究作者：喻學(xué)橋錢群樊利芳江從慶吳云華袁玉峰【摘要】 目的：探討缺氧誘導(dǎo)因子-1（hypoxia inducible factor-1，HIF-1）和基質(zhì)金屬蛋白酶7（matrix metal oproteinase-7，MMP-7）在直腸癌組織中的表達(dá)及相關(guān)性, 并評價二者在直腸癌進(jìn)展中的作用。方法：采用免疫組織化學(xué)SP法檢測52例直腸癌組織中HIF-1和MMP-7蛋白表達(dá)情況, 分析二者的相關(guān)性及與臨床病理特征的關(guān)系。結(jié)果：直腸癌組織中HIF-1蛋白陽性表達(dá)率為67.3 %, 與對照組相比差異有統(tǒng)計學(xué)意義（ P<0.01）

2、, 且與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、Dukes分期情況相關(guān)（P< 0.01）。MMP-7蛋白在直腸癌組織中陽性表達(dá)率為71.2%, 顯著高于對照組（P<0.01）, 且與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和Dukes分期情況也相關(guān)（P<0.05）。HIF-1與MMP-7呈正相關(guān)（r0.478，P<0.01 ）。結(jié)論：HIF-1和MMP-7在直腸癌的進(jìn)展中起重要作用, HIF-1可能通過調(diào)節(jié)MMP-7的過度表達(dá)參與直腸癌的發(fā)生發(fā)展。 【關(guān)鍵詞】 直腸腫瘤·缺氧誘導(dǎo)因子·基質(zhì)金屬蛋白酶類 【ABSTRACT】Objective: To study the exp

3、ressions and the relation of Hypoxia inducible factor-1（HIF-1） and Matrix metal oproteinase-7（MMP-7） in rectal cancer and evaluate their roles in rectal carcinogenesis and development. Methods: The expressions of HIF-1 and MMP-7 in 52 cases of rectal cancer was detected by immunohistochemical SP tec

4、hnique. Results: The expression of HIF-1 in rectal carcinoma （67.3 %） was higher than that in control group （P<0. 01） . The positive rate of HIF-1 was closely related with local lymph node metastasis and Dukes stage （P<0. 01）. The expression of MMP-7 in rectal carcinoma （71.2 %） was mu

5、ch higher than in the control group （P<0. 01） and was closely related with local lymph mode metastasis and Dukes stage （P<0. 05）. The expression of HIF-1 was positively correlated with MMP-7 protein （r=0.478，P<0.01 ）. Conclusion: HIF-1 and MMP-7 play important roles in the evolv

6、ement of rectal carcinoma. HIF-1 may participate the occurrence and development of rectal carcinoma by regulating the excess expression of MMP-7. 【KEY WORDS】 Rectal neoplasms·Hypoxia inducible factor·Matrix metalloproteinases 缺氧誘導(dǎo)因子-1（ hypoxia inducible factor-1, HIF-1）是腫瘤細(xì)胞適應(yīng)缺氧的中心調(diào)節(jié)因子。近年研

7、究證實, HIF-1在前列腺癌、乳腺癌、肺癌、結(jié)直腸癌等腫瘤組織中高表達(dá)。基質(zhì)溶解酶（matrilysin, MMP-7）是基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metal oproteinases, MMPs） 家族中分子最小的一員，能通過降解細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix, ECM）誘導(dǎo)和促進(jìn)血管生成等機制促進(jìn)腫瘤的侵襲、生長和轉(zhuǎn)移。本文應(yīng)用免疫組織化學(xué)技術(shù),檢測HIF-1、MMP-7在52例直腸癌組織中的表達(dá)情況, 探討二者與直腸癌臨床病理特征的關(guān)系以及二者之間的相關(guān)性。 1資料與方法 1.1一般資料收集我院2002年8月2003年3月經(jīng)病理組織學(xué)檢查確診為直腸癌且資料完整

8、的病例52例，其中男32例，女20例。年齡35 72歲，中位年齡53.5歲。所有病例術(shù)前均未接受放化療。其中高分化腺癌14例；中分化腺癌27例；低分化腺癌7例，4例黏液細(xì)胞癌和印戒細(xì)胞癌也為的分化。Dukes分期：A期8例，B期15例，C期23例，D期6例。獲取所有病例的病理組織蠟塊。選擇27例經(jīng)HE染色證實手術(shù)切緣為正常直腸組織的蠟塊為對照組。 1.2主要試劑與檢測方法多克隆兔抗HIF-1購自美國Santa Cruz公司；單克隆兔抗MMP-7和SP試劑盒購自武漢博士德生物有限公司。 所有組織蠟塊均4 m連續(xù)切片，HE染色定位并行免疫組織化學(xué)染色。實驗步驟按試劑盒說明進(jìn)行，PBS代替一抗作陰性

9、對照，陽性對照由購買試劑的公司提供。 1.3結(jié)果判定標(biāo)準(zhǔn)HIF-1陽性染色主要為細(xì)胞質(zhì)棕黃色顆粒沉著，少量核著色。參照Birner等的方法，綜合染色強度和陽性細(xì)胞占總細(xì)胞數(shù)的百分比進(jìn)行半定量處理：著色弱但明顯強于陰性對照者為1分，染色清晰者為2分，染色強者為3分；陽性細(xì)胞數(shù)10%50%者為2分，51%80%者為3分，>80%者為4分。上述兩項評分相加：不管其染色強度，陽性細(xì)胞數(shù)< 10%為（），3 分為（+） , 45分為（+ +）， 67分為（+ + +）。 MMP-7蛋白以細(xì)胞核或細(xì)胞質(zhì)有棕黃色顆粒為陽性，參照文獻(xiàn)4 , 在5個200倍光鏡視野下計算MMP-7陽

10、性細(xì)胞和總細(xì)胞數(shù)之比, 染色以無明顯陽性細(xì)胞為（）, 陽性細(xì)胞數(shù)< 30 %為（ + ），30 %50 %為（ + + ） ，> 50 %為（ + + + ）。 1.4統(tǒng)計學(xué)處理采用SPSS 11.5軟件進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析，計數(shù)資料做2檢驗及Fisher精確概率法， Spearman等級相關(guān)分析做相關(guān)性檢驗，P0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。 2結(jié)果 2.1HIF-1蛋白的表達(dá)HIF-1在腫瘤壞死區(qū)域及浸潤邊緣表達(dá)明顯，周圍正常組織無表達(dá)（圖1）。直腸癌組織中HIF-1蛋白的陽性表達(dá)率67.3 %（35/52），其中10例（+） 、9例（+ +） 、16例（+ + +） ；

11、對照組27例均無表達(dá), 差異有統(tǒng)計學(xué)意義（2=18.667, P<0.01）。 HIF-1表達(dá)與直腸癌患者性別及腫瘤大小、部位、組織學(xué)類型、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移均無明顯關(guān)系（2= 0.0791.128, P>0.05）。淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移患者HIF-1陽性表達(dá)率顯著高于無轉(zhuǎn)移患者（2=14.881, P<0.01）；Dukes C+D期患者的陽性表達(dá)率,明顯高于Dukes A+B期的患者（2=10.643，P<0.01，表1）。 2.2MMP-7蛋白的表達(dá)MMP-7主要表達(dá)于腫瘤細(xì)胞胞質(zhì)（圖2），在直腸癌組織中的陽性表達(dá)率為71.2 %（37/52），其中1

12、0例（+）、12例（+ +）、15例（ + + +）；27例正常直腸組織中無表達(dá)，兩組差異有統(tǒng)計學(xué)意義（2=18.769, P<0.01）。 MMP-7表達(dá)與直腸癌患者性別及腫瘤大小、部位、組織學(xué)類型、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移均無明顯關(guān)系（2=0.4352.342 , P>0.05）。淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移患者M(jìn)MP-7陽性表達(dá)率明顯高于無轉(zhuǎn)移患者（2=7.238, P<0.05），Dukes C+D期患者陽性表達(dá)率明顯高于Dukes A+B期的患者 （2=14.881, P<0.01，見表1）。 2.3直腸癌組織中HIF-1與MMP-7蛋白的相關(guān)性經(jīng)Spearma

13、n相關(guān)分析，直腸癌組織中HIF-1與MMP-7表達(dá)呈正相關(guān)，rs=0.478，P<0.01（表2）。 3討論 HIF-1是機體適應(yīng)缺氧的一種核心轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，由亞基和亞基組成。HIF-1是HIF-1的功能性亞基，低氧對HIF-1活性的調(diào)節(jié)主要通過該亞基。近年來研究表明，HIF-1對葡萄糖轉(zhuǎn)運子、糖酵解酶類、血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）等多種靶基因起著轉(zhuǎn)錄調(diào)控作用，并能促進(jìn)血管生成、腫瘤增殖和轉(zhuǎn)移，其表達(dá)和活性主要受氧濃度的調(diào)節(jié)，缺氧可使其表達(dá)增強，并通過激活一系列靶基因的轉(zhuǎn)錄，使腫瘤細(xì)胞獲得對組織低氧和營養(yǎng)物質(zhì)

14、供應(yīng)減少的適應(yīng)能力，促進(jìn)腫瘤的發(fā)生與發(fā)展。Chen 等研究發(fā)現(xiàn)，敲除HIF-1基因或抑制HIF-1的表達(dá)活性，腫瘤生長明顯減慢。 Zhong等1發(fā)現(xiàn)， HIF-1在肺癌、結(jié)腸癌、前列腺癌組織中過表達(dá)占90%以上，而在相應(yīng)正常組織及一些良性病變中無表達(dá)，提示HIF-1的表達(dá)與腫瘤的良惡性相關(guān)。本研究顯示，HIF-1在直腸癌組織中的表達(dá)率高達(dá)67.3%，而正常直腸組織無表達(dá)，且HIF-1的表達(dá)與直腸癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和Dukes分期密切相關(guān)，提示HIF-1的表達(dá)可反映結(jié)直腸癌的生物學(xué)行為，可能成為判斷結(jié)直腸癌浸潤、轉(zhuǎn)移的有價值指標(biāo)。 MMPs是一類鋅離子依賴性蛋白酶，能降解細(xì)胞外基質(zhì)，促進(jìn)血管新生、組織

15、形成及破壞，在腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移中有著重要的作用。 MMP-7是MMPs家族中最小的成員，由腫瘤細(xì)胞本身產(chǎn)生，但也有報道發(fā)現(xiàn)其在腫瘤細(xì)胞鄰近血管上皮細(xì)胞中表達(dá)。Yoshimoto等使用RT-PCR 技術(shù)對10例直腸癌檢測MMP-7 mRNA表達(dá)，發(fā)現(xiàn)MMP-7 mRNA的表達(dá)隨Dukes分期的增高而增加,在肝轉(zhuǎn)移瘤中表達(dá)最高。本研究結(jié)果顯示，MMP-7表達(dá)與Dukes 分期有關(guān),與Yoshimioto等報道一致, 提示MMP-7 的高表達(dá)是癌細(xì)胞侵襲能力增強的一個重要因素。同時本研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)生淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移患者的MMP-7的表達(dá)量高于無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移患者，推測MMP-7含量高的癌細(xì)胞更易于侵入淋巴管而形

16、成淋巴結(jié)的轉(zhuǎn)移，提示該指標(biāo)可作為觀察直腸癌進(jìn)展和侵襲轉(zhuǎn)移的一個指標(biāo)。但本研究的遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移患者（主要為肝轉(zhuǎn)移）和無遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移患者M(jìn)MP-7、HIF-1表達(dá)差異無統(tǒng)計學(xué)意義，需進(jìn)一步研究來證實。 本研究結(jié)果顯示直腸癌組織中HIF-1與MMP-7表達(dá)呈明顯正相關(guān)，推測HIF-1可能通過直接或間接地上調(diào)MMP-7的表達(dá)促進(jìn)了直腸癌的進(jìn)展。目前研究比較明確的是，HIF-1可以促進(jìn)VEGF的轉(zhuǎn)錄，從而促進(jìn)新生血管的生成；而VEGF具有誘導(dǎo)上調(diào)包括MMP-7在內(nèi)的多種蛋白酶表達(dá)的作用，由此推測，HIF-1可能通過促進(jìn)VEGF的轉(zhuǎn)錄間接促進(jìn)MMP-7的表達(dá)，從而發(fā)揮二者在促進(jìn)惡性腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移中的作用。另外，HI

17、F-1是否能直接調(diào)節(jié)MMP-7的表達(dá)尚需進(jìn)一步研究。隨著二者作用機制研究的深入, HIF-1和MMP-7有望成為預(yù)防和治療直腸癌的新靶點?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】 1 Zhong H, De Marzo AM, Laughner E, et al. Overexpression of hypoxia-inducible factor 1alpha in common human cancers and their metastasesJ. Cancer Res ,1999,59（22）:5830-5835.2 Ii M, Yamamoto H, Adachi Y. Role of matrix metal

18、loproteinase-7 （matrilysin） in human cancer invasion, apoptosis, growth, and angiogenesisJ. Exp Biol Med, 2006,231（1）:20-27.3 Birner P, SchindlM, Obermair A, et a1. Overexpression of hypoxia-inducible Factor-1a is a marker for an unfavorable prognosis in early stage invasive cervicalJ. Cancer Res, 2

19、000,60（17）:4693-4696.4 Yamamoto H, Adachi Y, Itoh F, et al. Association of matrilysin expression with recurrence and poor prognosis in human esophageal squamous cell carcinomaJ. Cancer Res ,1999,59（14）:3313-3316. 5 Semenza GL, Wang GL. A nuclear factor induced by hypoxia via denovo protein synthesis binds to the human erythropoietin gene enhancer at a site required for transcriptional activationJ. Mol Cell Biol, 1992,12（12）:5447-5454.6 Semenza GL. HIF-1: mediator of physiological and pathophysiological responses to hypoxiaJ. Appl Physiol, 2000,88（4）:1474-1480.7 Chen J, Zhao S, Nakada K,