第39卷第3期第331页 2010年6月 华中科技大学学报(医学版) Acta Med Univ Sci Technol Huazhong VoI.39 No.3 P.331 June. 2010 缺氧诱导因子一1 在肺癌组织中的表达及其与 肺癌淋巴道转移关系的研究 * 周思静 , 金常娥 , 刘 建 , 盛文超 华中科技大学同济医学院附属同济医院 综合科。呼吸内科,武汉430030 摘要:目的 研究缺氧诱导因子一I(KHIF一1a)与肺癌淋巴道转移的关系及其可能的作用机制。方法 采用免疫组织 化学方法检测72例肺癌组织、癌周组织和2O例正常肺组织中HIF-1 、血管内皮生长因子C(VEGF-C)及转化生长因 子一a(TG卜 )的表达,采用D2—40免疫组织化学法标记组织标本中的淋巴管并测定微淋巴管密度(I MVD),对各因子表 达水平的相关性及癌周组织中I.MVD与临床病理特征的关系进行统计学分析。结果 I)2—40免疫组化染色显示,微淋 巴管主要集中在癌周组织,癌周组织I MVD的高低与肺癌淋巴结转移具有正相关性。HIF—la、VEGF—c和TGF—a在肺 癌组织中的表达水平明显高于正常肺组织(均P<O.05);HIF一1a的表达水平与VEGF—C、TGF a表达水平及癌周组织 I MVD呈正相关(r值分别为0.452、0.396及0.444,均P<0.05),VEGF C的表达与TGF-d表达水平及癌周组织LM— VD呈正相关(r值分别为0.357及0.523,均P%0.05)。结论HIF 1a在肺癌组织中的表达与肺癌淋巴结转移显著相 关。HIF-la可能通过上调肺癌组织中TGF- ̄和VEGF C的表达,从而参与肺癌的淋巴道转移过程。 关键词:肺癌; 微淋巴管密度; 缺氧诱导因子1a; 血管内皮生长因子C; 转化生长因子一a 中图分类号:R734.2 DOI:10.3870/j.issn.1672—0741.2010.03.0l0 Expression of Hypoxia Inducible Factor-1 alpha and Its Correlation with Lymphangiogenesis in Lung Cancer Zhou Sijing ,Jin Chang’e ,Liu Jian △et al Department of Geriatrics Medicine,。Department of Respiratory Medicine,TongJi Hospital, TongJi Medical College,Huazhong University o/ Science and Technology,Wuhan 430030,China Abstract Objective To investigate the relationship between hypoxia inducible factor一1 (HIF la)and lymphangiogenesis and discuss the potential mechanism in lung cancer.Methods The expression 1evels of HIF-1“,transforming growth factor-a (TGF—d)and vascular endothelial growth factor-C(VEGF—C)proteins were detected by immunohistochemicaI SABC method in 72 cases of 1ung cancer tissues,72 cases of peritumoral tissues and 20 cases of normal1ung tissues.The lymphatic vessel was as— sessed by immunohistochemical staining with an antibody against D2—4O,and then lymphatic microvessel density(LMVD)was measured.Results The leve1 of LMVD was positively correlated with lymph node metastasis.The expression levels of HIF l“, TGF and VEGFuC in tumor specimens were significantly higher than in normal lung tissues(P<O.05).The HIF一1Q expres— sion was correlated with VEGF-C expression,TGF d expression and LMVD(r一0.452,0.396 and 0.444,respectively,P<: O.O5).Furthermore,the VEGF C expression was correlated with TGF—d expression and LMVD(r一0.357 and 0.523,P< O.05).Conclusion HIF 1 a maybe play a role in lymphatic invasion and lymph node metastasis through the induction of VEGF— C and TGF d in lung cancer. Key words lung cancer;transforming growth factor—a lymphatic microvessel density;hypoxia inducible factor一1 d; vascular endothelial growth C; 目前,肺癌的发病率和病死率已经排在各类恶 性肿瘤的第一位1]]。侵袭性和转移性是恶性肿瘤的 重要标志之一。在肺癌的侵袭转移过程中,经淋巴 道转移这一途径扮演了非常重要的角色。但是肺癌 经淋巴道转移的具体机制目前并未完全明了。 缺氧诱导因子一la(HIF—la)是一个作用广泛的 武汉市科技攻关协调计划项目(No.200761023428) 周思静,女,1984年生,硕士研究生 通讯作者,Corresponding author,E mail:liujian@tjh.tjmu.edu.cn 转录因子,它可以直接或者间接地超过2 的 人类基因L2j。HIF—la下游有100多个靶基因, HIF一1 o:与靶基因上低氧反应元件(hypoxic re— sponse element,HRE)相结合使得这些靶基因发挥 各种各样的功能l3 。在肺癌组织中,肿瘤生长过快 所导致的局部缺氧、抑癌基因突变或者某些炎性因 子都可能导致癌组织中HIF一1a表达增多 。]。但 是,对于HIF la在肺癌的淋巴道转移过程中的作 用及其具体机制目前并不十分清楚。血管内皮生长 ・ 332 ・ 华中科技大学学报(医学版) 因子一C(VEGF—C)是VEGF家族成员之一,是一种 淋巴管内皮生长因子。它主要与表达在淋巴管内皮 上的VEGF-R3受体相结合,促进内皮细胞有丝分 裂,从而促进淋巴管生成 。有研究表明,在食管 癌及乳腺癌等恶性肿瘤细胞中HIF一1a与VEGF—C 表达增高,且两者具有相关性[1 ]。转化生长因子一 a(TGF_a)是HIF一1a的一个下游基因,其主要作用 是促进细胞增殖[1 。本实验通过免疫组织化学的 方法检测HIF一1a、VEGF—C及TGF-a在肺癌组织 和正常肺组织中的表达,并分析其表达与微淋巴管 密度(1ymphatic microvessel density,LMVD)及 LMVD与肺癌临床病理特征之间的关系,以探讨 HIF一1a、TGF—a和VEGF-C在肺癌淋巴道转移过 程中的作用。 1材料与方法 1.1临床资料 收集72例肺癌组织、癌周组织(距离肿瘤边缘 1~2 cm内组织)及2O例正常肺组织(距离肿瘤组 织边缘5 cm以上的组织)的标本。标本均来自武汉 市同济医院胸外科2006~2008年手术切除并经病 理科证实的组织蜡块。所有患者术前均未行放疗及 化疗,排除慢性呼吸及循环系统疾病,并具有完整的 临床病理资料。其中男性53例,女性19例;年龄 32~75岁,平均56.1岁。病理确诊鳞癌29例,腺 癌35例(包括2例腺鳞癌,主要构成成分为腺癌), 大细胞癌3例,小细胞癌5例;高、中分化44例,低 分化28例。按国际抗癌联盟(UICC)2002年修订 的P—TNM分期:I期24例,Ⅱ期9例,Ⅲ期33例, Ⅳ期6例。其中有淋巴结转移的41例,无淋巴结转 移31例。 1.2主要试剂 小鼠抗人HIF—la多克隆抗体购自北京博奥森 生物有限公司。兔抗人VEGF—C多克隆抗体、小鼠 抗人D2—40多克隆抗体、兔抗人TGF—a多克隆抗 体、链霉卵白素一生物素一过氧化物酶溶液(SABC)通 用型试剂盒及二氨基联苯胺(DAB)显色试剂盒均 购自北京中杉金桥生物技术有限公司。 1.3实验方法 采用SABC免疫组织化学染色法。简要步骤 如下:将组织蜡块切成4 m厚的切片,脱蜡至水, PBS漂洗。加3%H O 消除内源性过氧化物酶并 室温孵育30 min,PBS漂洗。采用微波修复法进行 抗原修复2O min,PBS漂洗后,滴加正常山羊血清 封闭30 min。分别加HIF—la、TGF—a、VEGF—C或 2010年6月第39卷第3期 D2—40一抗(均用PBS按1:150稀释)于4。C孵育 过夜。第2天取出置于37。C温箱复温45 min,后依 次滴加生物素标记的二抗及链霉卵白素一生物素一过 氧化物酶溶液,DAB显色,自来水漂洗,苏木精复染 细胞核,中性树胶封片。用PBS代替一抗作阴性对 照。 1.4结果判定 HIF一1 o:主要表达在胞核和(或)胞质,TGF— 和VEGF—C主要表达在胞质。每例标本在400倍 显微镜下随机选定10个视野,每个视野通过彩色 CCD摄像机将图像输入计算机病理图像分析系统 (MPIAS一2000),转化为10张数字图像。测量每张 图片中的阳性细胞的平均吸光度(A)值。取10张 图像测量结果的平均值,对此例标本的蛋白表达进 行定量。 用D2—40标记淋巴管,结果测量参照Wei— dnerl1胡的标准:先在光镜低倍(×40)视野下寻找组 织微淋巴管最密集区即热点,然后在200倍视野下 观察着色的管腔及细胞丛,并以此计为1个微淋巴 管。每张切片计数5个视野(×200)内的淋巴管数, 取其平均值为微淋巴管密度(LMVD)。 1.5统计学分析 应用SPSS 12.0统计软件包。所有数据采用均 数±标准差的形式表示。组间比较采用t检验,相 关性采用Pearson相关性分析。以P%0.05判定差 异具有统计学意义。 2 结果 2.1癌周组织LMVD及其与临床病理特征之间的关系 D2—40免疫组织化学染色显示,微淋巴管主要 集中在癌周组织,表达丰富,形成多个热点。肿瘤组 织与癌周组织相比可观察到的淋巴管较少,偶见少 量被挤压变形的淋巴管;在正常肺组织中可观察到 少量淋巴管(图1)。按不同性别和年龄、吸烟与否 及肿瘤不同分化程度进行分组比较,发现各组间癌 周组织的LMVD差异无统计学意义(均P>0.05); 而在不同病理类型及TNM分期之间癌周组织的 LMVD差异有统计学意义(均P<O.01);此外发生 淋巴结转移组癌周组织LMVD(18.37±3.41)较未 发生转移组LMVD(11.95±4.73)明显增高,2组间 差异有统计学意义(P<0.O1)。见表1。 2.2 HIF-la、TGF-u和VEGF-C在肺组织中的表达 HIF一1a主要表达在肺癌细胞胞核和(或)胞质, 在正常肺组织肺泡上皮可观察到少量阳性表达(图 2)。TGF—a主要表达在肺癌细胞胞质,正常肺组织 周思静等.缺氧诱导因子一1a在肺癌组织中的表达及其与肺癌淋巴道转移关系的研究 ・ 333 ・ 图1癌周组织(A)、肺癌组织(B)及正常肺组织(C)中淋巴管分布(DAB显色,×200) Fig・1 The distribution of lymphatic vessels in the peritumoral tissues(A),intratumoral tissues(B)and norma】lung tissues(C)(DAB×200) , 表1癌周组织LMVD与临床病理特征之间的关系 Table 1 Association between LMVD in the peritumoral tissues and clinicopath0logical features 图2 HIF-I ̄在不同肺组织中的表达(DAB显色,×400) Fig.2 The expression of HIF la in the normal lung tissues(A) and lung cancer tissues(B)(DAB,×400) 图3 VEGF-C在不同肺组织中的表达(DAB显色,×400) Fig.3 The expression of VEGF—C in the normal lung tissues(A) and lung cancer tissues(B)(DAB.×400) 图4 TGF—a在不同肺组织中的表达(DAB显色,×400) Fig・4 The expression of TGF a in the normal lung tissues(A)and lung cancer tissues(B)(DAB。×400) 表2不同肺组织中HIF~1a、TGF-a和VEGF~C的表达(A,__士s) Table 2 The expression of HIF 1Q,TGF“and VEGF C in 肺泡上皮有少量表达(图3)。VEGF—C主要表达在 different lung tissues(A, ±s) 肺癌细胞胞质,正常肺组织肺泡上皮内偶见表达(图 4)。HIF~1 oc、TGF— 和VEGF—C在肺癌组织中的 表达水平均高于正常肺组织,差异均具有统计学意 义(均尸<O.05,表2)。 P<O.05 VS the normal lung tissues ・334・ 华中科技大学学报(医学版) 2.3 HIF-Ia与TGF-a、VEGF-C表达水平及癌周组织LM- VD的关系 HIF一1a的表达水平与VEGF—C、TGF—a表达 水平及癌周组织LMVD呈正相关(r分别为0.452、 0.396及0.444,均P%0.05);VEGF~C的表达水平 与TGF— 表达水平及癌周组织LMVD呈正相关(r 分别为0.357及0.523,均P%0.05)。 3讨论 经淋巴道转移是肺癌最重要的转移途径之一, 但其具体机制不明。LMVD的高低与肿瘤的淋巴 结转移情况相关,影响着肿瘤的分期。在癌周组织 的淋巴管可能参与肿瘤的淋巴道转移过程_1 。本 实验用淋巴管内皮的新型特异性标记物D2~40来标 记肺组织中的淋巴管内皮细胞,结果显示微淋巴管 主要在癌周组织被观察到,肿瘤组织中少见微淋巴 管,可观察到的少量淋巴管被肿瘤组织挤压明显,而 成为无功能的淋巴管。发生淋巴结转移的病例组其 癌周组织中LMVD明显高于未发生转移组。 许多研究表明在肺癌组织中HIF—Is高表 达 ]。但HIF一1a在肺癌淋巴道转移中的具体作用 并不清楚。我们的实验结果表明,肺癌组织中的 HIF-la高表达,并且与癌周组织的LMVD呈正相 关。这说明HIF—la可能在肺癌的淋巴道转移中发 挥了重要作用。 HIF—la下游有100多个靶基因,HIF—la与靶 基因上HRE相结合使靶基因发挥各种各样的功 能[3]。有研究显示,HIF—la可以通过上调其下游基 因如血管内皮生长因子一A(VEGF—A)来促进恶性肿 瘤的血道转移l_】 。VEGF—C与VEGF—A亚型165 只有3O 序列同源,而且它主要与淋巴管内皮上的 VEGF—R3受体相结合,促进内皮细胞有丝,从 而促进淋巴管生成_8 ]。实验结果显示,VEGF—C表 达水平与癌周组织LMVD呈明显正相关,癌细胞内 VEGF—C的表达通过促进癌周新生淋巴管生成而参 与到肿瘤淋巴道转移过程中。本实验发现,肺癌组 织中HIF—la与VEGF-C的表达水平远高于正常肺 组织,并且两者之间具有明显的相关性。这与之前 在乳腺癌、食管癌及口腔鳞癌中的研究结果是一致 的I1。‘ 。这表明,HIF—la可能通过上调其下游的 VEGF—C的表达,促进淋巴管生成,参与肿瘤转移。 TGF—a是HIF—la的另一个下游基因。在肿瘤 组织中,TGF—a可以促进细胞的活动性、侵袭力并 能促进细胞增殖L1 。TGF—a与其受体EGFR相结 合后可激活GTP结合蛋白ras,从而抑制肿瘤组织 2010年6月第39卷第3期 的凋亡_】 。本实验同样观察到,在肺癌组织中 TGF—a表达水平显著高于正常肺组织,并且与 HIF一1 之间呈正相关。有研究发现在头颈部鳞癌 细胞中TGF—a还可以上调VEGF-C信使RNA的 表达_2 。在本实验中,TGF—a与VEGF—C之间也 存在正相关性,在肺癌组织中TGF—a可能也上调 VEGF—C的表达。提示HIF-I ̄可能是通过上调 TGF—a水平来增加VEGF—C的表达,从而参与肺癌 癌周组织中的淋巴管生成。 综上所述,HIF一1a在肺癌的发生发展过程中起 着重要的作用,它不仅参与肺癌的血道转移过程,还 可能通过直接上调TGF—a和VEGF—C的表达参与 到淋巴道转移过程中,促进肺癌淋巴转移。但是,该 结论有待于细胞水平实验和体内实验的进一步证 实。 参 考 文 献 [1] 沈洪兵,俞顺章.我国肺癌流行现状及其预防对策[J].中国 肿瘤,2004,13(5):283 285. 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