CXCL5在肾透明细胞癌中的表达及其诊断预后价值
2021-11-19黄坤平冯子豪
黄坤平 冯子豪 葛 波▲
1.桂林医学院第二附属医院泌尿外科，广西桂林 541199；2.桂林医学院，广西桂林 541004
肾癌是发病率排名前三的泌尿系统恶性肿瘤[1]。在肾癌所有病理类型中，肾透明细胞癌是最常见、病死率最高的，占75%～80%[2]。肾癌早期多缺乏临床表现，容易错过早期诊断而延误治疗[3]。而晚期肾癌患者预后差，治疗手段少。因此，寻找一种肾癌早期检测和判断预后的标志物具有重要的临床意义。研究表明，趋化因子不仅参与免疫反应，还参与肿瘤增殖、侵袭转移等生物学过程[4-5]。CXCL5作为趋化因子的一员，有研究表明，其在肝癌[6]、胆管癌[7]、大肠癌[8]、前列腺癌[9]等肿瘤中高表达，并通过多种机制调控肿瘤增殖、迁移。但CXCL5基因在肾癌中的相关研究还较少。因此，本研究旨在利用数据库和生物信息学方法探讨CXCL5在肾癌中的表达情况、诊断及预后价值、作用机制。
1 资料与方法
1.1 获取临床和基因测序数据
从 TCGA数据库（https：//portal.gdc.ancer.gov/pository）下载肾透明细胞癌高通量RNA测序数据和临床数据。共获取539例肾透明细胞癌和72例癌旁正常肾组织的样本，其中肾透明细胞癌与癌旁正常肾脏组织的样本配对72例。
1.2 CXCL5 mRNA表达量差异分析
将RNA测序数据区分为肾透明细胞癌组织组和癌旁正常肾组织组，使用R软件进行基因差异表达及配对差异分析，比较CXCL5 mRNA在肾透明细胞癌与癌旁正常肾组织的表达量差异。
1.3 Oncomine数据库验证CXCL5 mRNA表达量
作为TCGA外的大型癌症基因库，Oncomine数据库（https：//www.oncomine.org/resource/login.html）可实现诸多功能，如基因表达差异分析等[10]。设置检索条件如下。①Gene：CXCL5；②Analysis Type：Cancervs.Normal Analysis； ③ Data Type：mRNA；④Pvalue：＜ 0.05；⑤ Fold Change：3；⑥ GENE Rank：Top10%；验证CXCL5基因在肾癌与正常肾组织的表达差异。
1.4 CXCL5 mRNA表达量与临床特征的相关性
利用肾透明细胞癌患者RNA测序数据和临床信息，分析CXCL5 mRNA表达量与年龄、性别、TNM分期、病理分级等临床特征的相关性。
1.5 CXCL5 mRNA在肾透明细胞癌中的诊断价值
将534例肾透明细胞癌组织与72例癌旁正常肾组织的CXCL5 mRNA表达量进行受试者工作特征曲线分析，绘制ROC曲线，并计算曲线下面积、敏感性和特异性。
1.6 生存分析和回归分析
以CXCL5 mRNA表达量的中位数将患者分为高表达组和低表达组，Kaplan-Meier法制作生存曲线图。单因素和多因素COX回归分析筛选影响肾透明细胞癌总生存期的危险因素。
1.7 基因集富集分析（gene set enrichment analysis，GSEA）
GSEA是一种基于基因集的富集分析方法，可用于探讨目的基因在肿瘤中相关的信号传导通路[11]。将肾透明细胞癌RNA测序数据集按CXCL5 mRNA中位值分为CXCL5 mRNA高表达组和CXCL5 mRNA低表达组并使用GSEA软件分析。以P＜0.05，FDR＜0.25的基因集为富集。
1.8 统计学方法
本研究采用R软件（V.4.0.2）进行数据分析，采用Wilcoxon符号秩检验分析临床特征与CXCL5表达量的关系；采用Kaplan-Meier法绘制生存曲线图；采用COX回归确定影响肾透明细胞癌患者总生存期的危险因素。P＜0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 CXCL5基因在肾透明细胞癌中高表达
基因差异表达分析和配对差异分析表明，CXCL5 mRNA在肾透明细胞癌中表达量明显升高，见图1～2。
图1 基因差异表达分析图
图2 配对差异分析图
2.2 Oncomine数据库验证CXCL5基因高表达
Oncomine数据库进一步验证得出，CXCL5在肾癌中高表达，见图3。
图3 CXCL5在肾癌中高表达
2.3 CXCL5 mRNA与临床特征的相关性
分析发现，CXCL5表达量在不同性别（Gender）、病理分级（Grade）、T分期以及N分期均有差异，FEMALE、Grade1、T1和N0组的表达水平低于MALE、Grade4、T4 和 N1 组（P=1.4×10-11，P=0.0082，P=0.018，P=0.0023），见图4A、B。提示CXCL5表达量可能与肾透明细胞癌患者的分级、分期、淋巴结转移有关。
图4A CXCL5 mRNA在不同年龄、性别、Stage分期表达量、Grade分级对比
图4B CXCL5 mRNA在不同TNM分期表达量对比
2.4 CXCL5 mRNA在肾透明细胞癌的诊断价值
ROC分析显示CXCL5 mRNA在筛查肾透明细胞癌具有较好的诊断价值，其中敏感性为54.7%，特异性为 87.5%，95%CI为 0.676～ 0.768。ROC曲线下面积AUC为0.722，P＜0.05，见图5。
图5 CXCL5 mRNA表达的ROC曲线
2.5 CXCL5可作为判断预后的独立危险因素
生存分析显示，CXCL5表达量越高的患者总生存时间越短（log rankP=0.00231），见图6。单因素和多因素COX回归分析显示CXCL5表达量、年龄、病理分级、M分期是影响肾透明细胞癌患者预后的独立危险因素，见表1。
表1 单因素与多因素回归分析临床特征与总生存时间的关系
图6 生存曲线图
2.6 GSEA识别CXCL5相关的信号通路
GSEA分析显示参与ECM-受体相互作用、基因复制等信号通路的基因集在CXCL5高表达组中富集，参与自噬调节、PPAR信号通路、过氧化物酶等信号通路在CXCL5低表达组中富集（P＜0.05，FDR＜0.05）。提示CXCL5可能通过影响上述通路调控，见表2。
表2 GSEA分析CXCL5相关基因集富集参数
3 讨论
趋化因子是一类由人体细胞分泌的、具有使细胞定向趋化运动能力的细胞因子家族[12]。作为趋化因子家族的一员，CXCL5也称之为上皮中性粒细胞活化肽78[13]。近年来研究表明，在多种恶性肿瘤中CXCL5均高表达，且与肿瘤发生、进展及不良预后相关。Haider等[14]发现，CXCL5在肝癌组织中明显高表达，CXCL5高表达的患者表现出更晚期的肿瘤分期。另有研究表明，膀胱癌组织CXCL5表达升高，且与肿瘤分期有关[15]。本研究通过差异表达分析表明，CXCL5基因在肾透明细胞癌中表达量显著升高，同时其表达量与肾透明细胞癌的临床特征相关。ROC分析证实了CXCL5在肾透明细胞癌中的诊断价值，且具有较高的灵敏度和特异性。生存分析显示高表达CXCL5患者的总生存时间更短，表明CXCL5高表达与预后不良相关。单因素和多因素COX回归分析得出影响肾透明细胞癌预后的独立危险因素为CXCL5表达水平、年龄、病理分级、M分期。而T分期、N分期等可能影响总生存期的危险因素在此研究中无统计学意义，可能与病例数相对较少有关，仍需多中心、大样本的研究。
自噬是一种指人类细胞可以利用溶酶体降解受损、变性或衰老的大分子物质以及细胞器的自我消化活动过程[16]。研究表明，在癌症初期，机体通过自噬维持基因组完整性并防止癌细胞增殖。但在癌症后期，癌细胞可能会利用自噬抵抗细胞杀伤反应[17-18]。本研究GSEA分析显示，与自噬相关通路的基因集在CXCL5低表达组中富集，而在高表达组则富集较少，提示CXCL5可能通过作用于自噬相关通路来调控肾透明细胞癌。李宏蕾[19]的研究则进一步阐释了CXCL5可能通过抑制自噬作用促进肾细胞癌进展。过氧化物酶体增殖物激活受体（peroxisomal proliferators activate the receptors，PPAR）是由脂肪酸和它们的衍生物激活而成的核激素受体，主要参与降血脂血压，抑制炎症反应等生物学过程[20]。有研究表明，PPARγ配体在人类中具有抗肿瘤作用，通过降低细胞生长并诱导肝细胞癌、乳腺癌和结肠腺癌等恶性肿瘤的凋亡[21]。本研究GSEA分析显示，与PPAR通路的基因集在CXCL5低表达组中富集。然而CXCL5与PPAR通路的关系还不清楚，仍需要更多的深入研究。
综上，本研究通过数据库和生物信息学方法证实了CXCL5在肾透明细胞癌中潜在的诊断和预后价值，并探讨了CXCL5在肾透明细胞癌中的调控网络，但仍有不足之处，由于生物信息学分析缺乏实验验证，有待后续进一步实验证实。
