AQP-1、AQP-3 在大肠癌中的表达与肿瘤进展及腹水关系的研究

赵继先 王志祥 焦晓萌 刘志刚

1.北京市昌平区医院，北京102200；2.河北北方学院解剖教研室，河北 张家口075000

腹水是多种恶性肿瘤的伴随症状，腹水及腹腔冲洗液中找到癌细胞提示肿瘤腹腔播散转移的可能，恶性腹水产生可能与脉管通透性增加、淋巴管回流受阻、免疫调节细胞功能失调等因素有关。而决定腹水量和癌细胞出现的关键因素必然与血管通透性密切相关。水通道蛋白（aquaporins，AQPs）是与血管通透性密切相关的一组细胞因子。AQPs 是细胞膜上的一组快速转运水的膜蛋白家族，在体内分布广泛，AQP-1 可以实现水分子的细胞内外的双向转运，同时还介导上皮细胞、多种肿瘤细胞的迁移与血管新生；AQP-3 对水具有相对选择的通透性，除转运水外还转运尿素或甘油。上述指标是否与肿瘤腹水相关少见报道，本研究收集大肠癌患者的资料，结合肿瘤细胞AQP1、AQP3 的表达情况探讨腹水产生的机制及其高危因素。

1 材料和方法

1.1 临床材料 收集本院普外科、肿瘤科患者90 例，男52 例，女38 例，年龄45～71 岁，平均（50.5±2.1）岁，均为手术治疗患者，其中升结肠癌46 例，直肠癌26 例，横结肠癌6 例，降结肠癌6 例，乙状结肠癌6 例；伴有腹水60 例，所有病例均经腹水细胞学及手术病理证实。以肠镜活检良性病变患者30 例为对照组，男性17例，女性13 例，平均（48.6±1.8）岁，其中黏膜慢性炎症16 例，增生性息肉8 例，腺瘤样息肉6 例。两组患者年龄、性别无统计学差异（P＜0.05），具有可比性。

1.2 方法 腹水患者入院次日清晨抽取腹水送检，收集所有患者的大肠癌石蜡包埋组织进行免疫组化检测，收集其临床病理参数进行综合分析。AQP1、AQP3一抗试剂均购自北京中山试剂公司，主要免疫组化步骤：石蜡包埋，4μm 连续切片，二甲苯脱蜡、梯度酒精至水，3%过氧化氢灭活内源性过氧化酶，PBS 缓冲液振洗，微波炉进行抗原热修复，正常山羊血清封闭、一抗冰箱过夜，二抗、三抗各1 小时，DAB 显色10～15分钟，复染核脱水透明，中性树胶封片。

1.3 结果判断 着色细胞＜10%为阴性，＞10%为阳性。AQP1 阳性部位定位在血管内皮细胞膜，AQP3 定位于肿瘤细胞膜。

1.4 统计学处理 采用SPSS13.0 统计分析软件，对各组间阳性表达率的比较进行χ2检验，以P＜0.05 为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 AQP-1、AQP-3 阳性表达的形态学观察 AQP-1阳性表达部位在大肠癌间质微血管内皮细胞膜以及良性大肠上皮病变间质的血管内皮细胞，良性病变中的表达较弱，呈淡黄色，且紧邻增生腺上皮间质的阳性细胞分布较为集中，而远离部位的表达较弱，大肠癌间质中的阳性表达分布均匀，但新生薄壁血管的表达较为明显；AQP-3 在大肠良性病变中表达在腺上皮中呈弥散分布，强度中等，增生性息肉较腺瘤呈低水平表达，而在大肠癌组织中的分布呈弥漫一致的高表达。见图1～4。

图1 AQP-1 在大肠癌间质血管内皮的表达（×200）

图2 AQP-3 在大肠癌间质血管内皮的表达（×200）

图3 AQP-1 在正常大肠黏膜间质血管内皮表达（×200）

图4 AQP-3 在正常大肠黏膜间质血管内皮表达（×200）

2.2 AQP-1、AQP-3 阳性表达率与大肠癌临床病理参数的关系

2.2.1 AQP-1 阳性表达。大肠癌组织中AQP-1 阳性表达率为75.6%（68/90），明显高于正常黏膜20.0%（6/30），差异具有统计学意义（P＜0.01），恶性腹水组阳性率90.0%（54/60）明显高于无腹水组46.7%（P＜0.05），且AQP-1与腹水量、腹腔冲洗液找到癌细胞、浸润深度、淋巴结转移相关；在腹水大于1000mL、腹腔冲洗液找到癌细胞、浸润肠壁全层、淋巴结转移组阳性率明显较高（P＜0.01）。见表1。

2.2.2 AQP-3 阳性表达。大肠癌组织中AQP-3 阳性表达率70.0%（63/90），明显高于正常黏膜23.3%（7/30），差异有统计学意义（P＜0.01），恶性腹水组阳性率86.7%（52/60）明显高于无腹水组36.7%（P＜0.05），且AQP-3与腹水、腹水找到癌细胞、脉管内癌栓、网膜转移、腹膜转移相关；在腹水找到癌细胞、脉管内癌栓、腹膜转移、网膜转移组阳性率明显较高（P＜0.01）。见表1。

2.3 AQP-1、AQP-3 阳性表达间相关性分析 AQP-1、AQP-3 阳性表达在良性病变中无相关性（r=0.3122，P＞0.05），两者在大肠癌组织中的表达呈正相关（r=0.7837，P＜0.05）。

表1 不同组别大肠癌AQP-1、AQP-3 阳性表达率的比较（%）

3 讨论

腹水是多种肿瘤出现腹腔转移和恶性度增加的临床症状，但是肿瘤性腹水产生的原理尚不清楚，以往的研究显示肿瘤性腹水产生与肿瘤侵袭腹膜，血管内皮受损、通透性增加、肿瘤压迫门静脉和下腔静脉、肿瘤导致的低蛋白血症从而引起胶体渗透压下降有关［1-4］。目前研究认为肿瘤引起的腹水还与血管内皮生长因子、基质金属蛋白酶、免疫调节异常等因素有关［1-2］。而恶性肿瘤生长过程中代谢旺盛，对水的需求增加，细胞内外渗透压的变化频率加快，不仅要求血管内皮细胞的通透性增加，而且肿瘤细胞内外渗透压的不断变化有利于肿瘤细胞变形，在间质中获得营养并运动迁徙［5，6］。因此。肿瘤组织微环境的高渗透压和血管的高通透性既是肿瘤生长的必需条件，也促进肿瘤细胞进一步生长和浸润转移的必备条件。

AQP 是与液体分泌吸收密切相关的细胞膜蛋白家族，在上皮细胞和血管内皮细胞中含量尤为丰富，AQP-1 在除中枢神经系统外的所有血管内皮细胞均有表达，在胆管上皮癌、神经胶质瘤、前列腺癌、结肠癌都有较高的表达，缺乏AQP-1 的小鼠其肿瘤血管发生于内皮细胞迁移明显受损。AQP-1 基因敲除小鼠的主动脉内皮细胞对趋化因子的刺激比野生型小鼠明显减慢［7，8］。肿瘤细胞内AQP-1 的过表达后细胞外形、体积生长均不受影响，但是细胞的渗透压增加5～10 倍，且肺转移的发生概率增加4 倍。AQP-3 广泛表达于多种组织的细胞膜上，在肾脏泌尿、腺体分泌、肺内液体转运、肠道脂肪消化吸收及脑水肿形成等生理、病理过程中具有重要作用［9，10］。本研究发现AQP-1 阳性表达部位在大肠癌间质微血管内皮细胞膜以及良性大肠上皮病变间质的血管内皮细胞，良性病变中的表达较弱，呈淡黄色，且紧邻增生腺上皮间质的阳性细胞分布较为集中，而远离部位的表达较弱，大肠癌间质中的阳性表达分布均匀，但新生薄壁血管的表达较为明显；AQP-3 在大肠良性病变中表达在腺上皮中呈弥散分布，强度中等，增生性息肉较腺瘤呈低水平表达，而在大肠癌组织中的分布呈弥漫一致的高表达，说明AQP-1、AQP-3 的表达与大肠癌的发生密切相关。同时显示大肠癌组织中AQP-1 阳性表达率明显高于正常黏膜，腹水组阳性率明显高于无腹水组，且AQP-1阴性表达率与腹水量、腹腔冲洗液找到癌细胞、浸润深度、淋巴结转移相关；在腹水大于1000mL、腹腔冲洗液找到癌细胞、浸润肠壁全层、淋巴结转移组阳性率较高；大肠癌组织中AQP-3 阳性表达率明显高于正常黏膜；腹水组阳性率明显高于无腹水组，且AQP-3阳性表达率与腹水、腹水找到癌细胞、脉管内癌栓、网膜转移、腹膜转移相关；在腹水找到癌细胞、脉管内癌栓、腹膜转移、网膜转移组阳性率较高；说明随着大肠癌的发展，浸润深度的增加，对营养需求的增加导致血管内皮细胞渗透性增加，肿瘤血管生成旺盛，AQP-1、AQP-3 表达升高，这不仅导致局部细胞外微环境中的浆液性渗出，而且便利肿瘤细胞进入血管系统发生远处淋巴结转移。

同时，AQP-1、AQP-3 阳性表达在良性病变中表达不存在相关，两者在大肠癌组织中的表达存在明显相关。说明恶性肿瘤代谢，新生血管增加，内皮细胞的不成熟等因素导致AQP-1、AQP-3 同时升高，在疾病进展中密切协同。