ALDH1和KAI1在非小细胞肺癌中的表达及其临床病理意义
2016-11-01池堂春武世伍
池堂春,武世伍
·临床医学·
ALDH1和KAI1在非小细胞肺癌中的表达及其临床病理意义
池堂春1,武世伍2
目的:检测非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)中肿瘤干细胞标志物乙醛脱氢酶1(aldehyde dehydrogenase 1,ALDH1)和肿瘤转移抑制基因KAI1的表达情况,并分析它们在NSCLC患者中的临床病理意义。方法:采用免疫组织化学EliVisionTMplus法检测106例NSCLC和40例正常肺组织中ALDH1和KAI1蛋白的表达情况。结果:在NSCLC组中ALDH1和KAI1蛋白的表达阳性率分别为60.4%和37.7%,对照组中ALDH1和KAI1蛋白的表达阳性率分别为10.0%和90.0%,2组表达差异均有统计学意义(P<0.01)。ALDH1蛋白和KAI1蛋白表达阳性率在NSCLC组织的不同分化程度、淋巴结转移与否及TNM分期高低间差异均有统计学意义(P<0.05~P<0.01)。等级相关分析证实在NSCLC组织中ALDH1蛋白与KAI1蛋白表达呈负相关关系(P<0.05)。结论:异常表达的ALDH1和KAI1可能参与了NSCLC的发展、浸润和转移等过程;在NSCLC患者中联合检测ALDH1和KAI1蛋白的表达有益于早期预测其浸润和转移。
肺肿瘤;乙醛脱氢酶1;Kangai 1;肿瘤干细胞;转移
肺癌是全球第一大恶性肿瘤,其发病率和死亡率均居所有恶性肿瘤的首位[1],其在中国的发病率和死亡率也居所有恶性肿瘤的前列[2],其中约85%为非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC),NSCLC患者总的5年生存率不超过20%[3]。复发和转移可能是其主要原因。复发和转移可能与肿瘤细胞群体中的一小部分具有自我更新、且能够被诱导分化及促进浸润转移的细胞有关,即肿瘤干细胞(cancer stem cells,CSC)。正常情况下CSC居细胞周期中的G0期(静止期),因此具有天然的抵抗放、化疗特性。乙醛脱氢酶1(aldehyde dehydrogenase 1,ALDH1)是一个常用的CSC标志物[4-5],属于ALDH家族中重要的一员,该家族是一组位于线粒体、细胞核及细胞质中的酶。ALDH1在体内主要参与维生素A代谢有关的细胞增殖与分化[6],其表达异常增高会增加乙醇相关恶性肿瘤的发病风险[7],且会促进细胞过度增殖,导致恶性肿瘤的发生及侵袭。KAI1首先是从前列腺癌中发现的一种转移抑制基因,其定位于人染色体11p11.2,属于4次跨膜蛋白超家族成员之一。KAI1 基因的表达下调或者缺失等异常均可导致其失去活性,从而引起一系列的基本生物反应,如促进肿瘤细胞的运动和增殖、降低细胞之间的黏附、促进分化及侵袭等[8-9]。目前在NSCLC中关于ALDH1和KAI1之间的关系及其临床病理意义文献报道不多。本研究主要通过免疫组织化学(免疫组化)方法研究106例NSCLC中ALDH1和KAI1蛋白的表达,并分析它们之间的相互关系及其在NSCLC中的临床病理意义。
1 资料与方法
1.1临床资料收集安徽省滁州市第一人民医院临床病理科2009-2011年间存档石蜡包埋NSCLC组织标本106例(术前未行任何辅助放、化疗等抗肿瘤治疗)。其中男93例,女13例;年龄34~82岁。中央型88例,周围型18例;肿瘤长径<3.0 cm者7例,≥3.0 cm者99例;鳞状细胞癌65例,腺癌41例;高分化17例,中分化63例,低分化26例;无淋巴结转移63例,有淋巴结转移43例;TNM分期Ⅰ+Ⅱ期者51例,Ⅲ+Ⅳ期者55例。40例对照组织均取自离NSCLC肿瘤组织>5.0 cm的肺组织,且经病理HE染色证实为正常支气管黏膜组织。
1.2试剂鼠抗人单克隆ALDH1抗体和鼠抗人单克隆KAI1抗体均购自美国Abcam公司;EliVisionTM试剂盒和DAB显色试剂盒均购自福州迈新生物技术开发有限公司。
1.3实验方法全部NSCLC标本均经4%中性甲醛液固定后石蜡包埋,再4 μm厚连续切片,然后置于二甲苯和浓度梯度的乙醇溶液中脱蜡至水洗。抗体ALDH1和KAI1蛋白的操作步骤均按照试剂盒说明书进行。采用已知阳性切片作对照,PBS液替代一抗作阴性对照。
1.4结果判定ALDH1主要以细胞质出现黄色或棕黄色颗粒为阳性;KAI1主要以细胞膜出现黄色或棕黄色颗粒为阳性。为了防止肿瘤的异质性导致的免疫组化标记结果的不均衡性,我们随机选了10个高倍视野下的热点区域,分别计分染色的阳性强度和阳性范围。阳性强度分别计分如下:无着色0分,淡黄色1分,黄色2分,棕黄色3分;阳性范围计分如下:<10% 0分,10%~25% 1分,>25%~50% 2分,>50%~75% 3分,>75% 4分。抗体ALDH1和KAI1的免疫组化结果判定是通过染色的阳性强度和阳性细胞数的乘积综合得出,方法可参考文献[9],最后得出积分≥3分则为阳性结果,<3分为阴性结果。免疫组化结果由2位病理医师通过独立双盲法得出。
1.5统计学方法采用χ2检验和等级相关分析。
2 结果
2.1NSCLC组织中ALDH1和KAI1在临床病理特征间表达结果比较对照组中ALDH1蛋白表达阳性率为10.0%(4/40),在NSCLC组中,其表达阳性率为60.4%(64/106)(见图1A),2组表达差异有统计学意义(χ2=29.62,P<0.01)。ALDH1蛋白在NSCLC患者的不同性别、年龄、肿瘤大小、大体类型及组织学类型间表达差异均无统计学意义(P>0.05)。患者NSCLC肿瘤组织低分化和中分化者ALDH1蛋白表达阳性率均高于高分化者(P<0.05)。淋巴结转移组中ALDH1蛋白的阳性率高于其在淋巴结无转移组中的阳性率(P<0.05)。TNM分期 Ⅲ+Ⅳ期中ALDH1蛋白表达阳性率明显高于Ⅰ+Ⅱ期(P<0.01)。KAI1蛋白在NSCLC组和对照组中的阳性率分别为37.7%(40/106)和90.0%(36/40)(见图1B),2组表达差异有统计学意义(χ2=10.40,P<0.01)。KAI1蛋白表达阳性率在NSCLC肿瘤组织的不同分化程度、淋巴结转移与否及TNM分期高低间差异均有统计学意义(P<0.01);KAI1蛋白的表达阳性率在NSCLC患者的不同性别、年龄、肿瘤大小、大体类型及组织学类型之间差异均无统计学意义(P>0.05)(见表1)。
表1NSCLC患者临床病理特征间ALDH1和KAI1表达结果比较(n)
率的两两比较:*P<0.05
3 讨论
CSC具有正常干细胞的生物学特性,亦是通过对称分裂及不对称分裂进行扩增及分化。正常情况下,CSC处于细胞周期中的静止期(即G0期),不对称分裂使其中一个CSC进入正常细胞周期增殖分化,而另一个CSC则依然成为静止期的储备细胞。现有的放、化疗主要是针对处于某一细胞周期的肿瘤细胞进行杀伤,因此常规的放、化疗就很难杀死CSC,是导致肿瘤术后复发与转移及治疗失败最常见的原因。ALDH1是一个视黄酸相关的代谢酶,而其作为CSC的标志物首先是从乳腺癌中被发现的[10],后来在多种实体瘤中均发现其具有CSC的特性。ALDH1在正常组织和肿瘤组织均可以通过氧化视黄醇为视黄酸的方式促进细胞的生长与分化。本研究发现ALDH1在NSCLC组中表达阳性率显著高于其在对照组中的阳性率;进一步研究发现ALDH1蛋白表达阳性率在NSCLC的不同分化程度、淋巴结转移与否及TNM分期高低间差异均有统计学意义(P<0.05~P<0.01),即ALDH1蛋白表达的异常升高可能参与了NSCLC的发生、发展、浸润及转移,导致患者术后易复发,与文献[11-12]报道一致。
肿瘤转移抑制基因的功能丧失也是导致肿瘤侵袭转移的一个重要因素,目前常见的肿瘤转移抑制基因有KAI1和nm23。KAI1基因具有4次跨膜结构,属于4次跨膜蛋白超家族成员之一,已有研究[13]证实该家族成员具有抑制肿瘤转移的功能。KAI1位于细胞表面并具有广泛的糖基化结构,从而通过细胞-细胞或细胞-细胞外基质的相互作用抑制肿瘤细胞的侵袭与转移[14]。另外一方面,KAI1还可以通过调节细胞表面的黏附分子的结构来实现其抑制侵袭与转移的作用[15],如通过稳定E-cadherin/β-catenin复合体的稳定性来抑制肿瘤细胞的侵袭与转移[16]。本研究发现KAI1蛋白在NSCLC组织中表达阳性率显著低于其在对照组中的表达,且其在NSCLC组织不同分化程度、淋巴结转移与否及TNM分期高低间表达差异均有统计学意义(P<0.01)。上述结果表明表达降低或缺失的KAI1可能参与了NSCLC的发生、发展、浸润和转移,与国内外文献[8-9,15-16]报道相一致。
本研究还发现ALDH1蛋白与KAI1蛋白的表达呈负相关关系(P<0.05)。ALDH1的表达异常增高导致NSCLC的发生及增殖,肿瘤转移抑制基因KAI1的表达降低或缺失则丧失其抑制肿瘤细胞增殖及运动的能力,从而促进NSCLC的进一步增殖。CSC居住的微环境主要是由微血管和微淋巴管组成,当其增殖时,还会诱导更多的新生脉管形成;KAI1表达降低或缺失时也可以通过诱导上皮间质化过程而促进NSCLC的血管生成[15],从而使NSCLC细胞很容易通过这些新生的不成熟血管导致浸润和转移[17]。
综上所述,ALDH1和KAI1的异常表达参与了NSCLC的发生、发展、浸润和转移等过程。在NSCLC患者中联合检测ALDH1和KAI1蛋白的表达水平有助于早期预测其浸润和转移。
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(本文编辑周洋)
Expression of the aldehyde dehydrogenase 1 and KAI1 in non-small cell lung cancer and its clinicopathological significance
CHI Tang-chun1,WU Shi-wu2
(1.DepartmentofPathology,TheFirstPeople′sHospitalChuzhou,ChuzhouAnhui239000;2.DepartmentofPathology,TheFirstAffiliatedHospitalofBengbuMedicalCollege,BengbuAnhui233004,China)
Objective:To explore the expressions of aldehyde dehydrogenase 1(ALDH1) of the marker of tumor stem cells and KAI1 of tumor metastasis suppressor gene in non-small cell lung cancer(NSCLC),and analyze its clinicopathological significance.Methods:The protein expressions of ALDH1 and KAI1 in 106 NSCLC specimens and 40 normal lung tissues were detected using immunohistochemical EliVisionTMplus.Results:The positive rates of ALDH1 and KAI1 protein in NSCLC tissues and control tissues were 60.4% & 37.7% and 10.0% & 90.0%,respectively,there was significant difference between the two groups(P<0.01).The differences of the positive expression rates of ALDH1 and KAI1 protein in different differentiation degrees,lymph node metastasis and TNM stage in NSCLC tissues were statistically significant(P<0.05 toP<0.01).Spearman analysis indicated that the expression of ALDH1 was negative correlation with the expression of KAI1 in NSCLC tissues(P<0.05).Conclusions:The abnormal expressions of ALDH1 and KAI1 may be involved in the development,invasion and metastasis of NSCLC.The combined detection of ALDH1 and KAI1 may be of significant value in early predicting the invasion and metastasis of NSCLC.
lung neoplasms;aldehyde dehydrogenase 1;Kangi 1;tumor stem cells;metastasis
2016-03-03
安徽省高等学校自然科学研究重点项目(KJ2015A269)
单位] 1.安徽省滁州市第一人民医院 病理科,239000;2.蚌埠医学院第一附属医院 病理科,安徽 蚌埠 233004
[作者简介] 池堂春(1974-),男,主治医师.
武世伍,副教授.E-mail:1239459880@qq.com
1000-2200(2016)09-1138-04
R 734.2
ADOI:10.13898/j.cnki.issn.1000-2200.2016.09.006