肺腺癌铁死亡水平与CT 征象的相关性及临床意义

2023-09-07毕春宇魏来郑洪民

分子诊断与治疗杂志 2023年8期

毕春宇魏来郑洪民

肺癌是我国第一大恶性肿瘤、死亡率也居于各种恶性肿瘤的首位。肺癌常见的病理类型包括腺癌和鳞癌，近些年肺腺癌的发病率已超过肺鳞癌、成为最主要的肺癌病理类型［1-2］。肺腺癌的发病机制复杂且不十分明确，铁死亡是新近热门的恶性肿瘤调控机制之一，其特征是铁依赖性的程序性细胞死亡，伴有标志基因谷胱甘肽过氧化物酶4（Glutathione peroxidase 4，GPX4）表达降低、溶质载体家族成员7 成员11（solute carrier family 7 member 11，SLC7A11）表达增加，多项研究证实诱导铁死亡对包括肺腺癌在内的多种恶性肿瘤细胞具有抑制作用［3-5］。胸部CT 检查是临床上早期筛查肺癌的常用辅助检查手段，随着肺癌的病理进展，病灶的CT 表现会出现相应变化［6］。本研究将分析肺腺癌铁死亡水平与CT 征象的相关性及临床意义，旨在为深入认识铁死亡在肺腺癌发生发展在的作用及意义提供参考。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2019 年1 月至2022 年3 月东北农业大学医院收治的68 例肺腺癌患者，纳入标准：①接受手术切除，经术后病理确诊为肺腺癌［7］；②术前完成胸部CT 检查；③留取肺腺癌组织作为肺腺癌组、距肺腺癌病灶边缘5 cm 以上的癌旁组织作为对照组；④临床病理资料完整；⑤患者或家属签署知情同意书。排除标准：①已接受过分子靶向治疗或放化疗；②合并其他恶性肿瘤；③非首次手术治疗。本研究经医院伦理委员会批准。

1.2 方法

1.2.1 铁死亡标志基因mRNA 表达的检测

取肺腺癌组织和癌旁组织，各约10 mg 采用总RNA 提取试剂盒提取组织中的总RNA，采用cDNA 第一链合成试剂盒对组织中的总RNA 进行反转录、合成cDNA，最后采用荧光定量检测试剂盒对GPX4、SLC7A11 的mRNA 表达水平进行荧光定量PCR 检测，PCR 反应体系如下：cDNA 1 μL、荧光定量检测反应混合液10 μL、上下游引物各0.6 μL、去离子水补足至20.0 μL。在荧光定量PCR以上进行PCR 反应，反应程序如下：95℃预变性3 min 后95℃15 s、特异性退火温度（GPX4 60.0℃、GPX4、SLC7A11 60.0℃、β-actin 62.0℃）25 s、72℃30 s 重复40 个循环，反应结束后得到得到循环曲线及循环阈值（Cycle threshold，Ct）。β-actin 用于mRNA 表达水平的正常化，使用2-ΔΔCt 方法对GPX4、SLC7A11 的mRNA 相对表达水平进行计算。

1.2.2 术前胸部CT 检查

术前采用西门子SOMATOM go.16 排螺旋CT扫描机进行胸部CT 检查，扫描参数为管电压为120 kV、层厚7 mm、层距7 mm、螺距1.375∶1。先进行平扫，而后使用双筒高压注射器以5 mL/s 的流率经肘静脉团注入非离子型对比剂50 mL 并进行增强扫描，延迟扫描时间为13～16 s。扫描完成后在图像处理工作站中评价胸膜凹陷征、毛刺征、分叶征、空泡征。

1.3 统计学处理

采用SPSS 25.0 软件进行统计学处理，计量资料以（±s）表示、进行配对样本t检验或独立样本t检验；采用ROC 曲线分析铁死亡标志基因诊断肺腺癌的截断值、灵敏度和特异性。P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 不同组织中铁死亡标志基因mRNA 表达水平的比较

肺腺癌组中GPX4、SLC7A11的mRNA表达水平高于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05）。见表1。

表1 不同组织中铁死亡标志基因mRNA 表达水平的比较（±s）Table 1 Comparison of ferroptosis marker gene mRNA expression levels in different tissues（±s）

2.2 肺腺癌临床病理特征与铁死亡标志基因mRNA 表达水平的关系

肺腺癌中GPX4、SLC7A11 的mRNA 表达水平与性别、年龄、是否吸烟、肿瘤直径无关（P＞0.05），与TNM 分期、病理分级、淋巴结转移有关（P＜0.05）。见表2。

表2 肺腺癌临床病理特征与铁死亡标志基因mRNA表达水平的关系（±s）Table 2 The relationship between the clinicopathological characteristics of lung adenocarcinoma and the mRNA expression level of ferroptosis marker gene（±s）

2.3 铁死亡标志基因mRNA 表达水平对肺腺癌的诊断效率

绘制肺腺癌组织与对照组织GPX4、SLC7A11mRNA 表达水平的ROC 曲线，两种铁死亡标志基因诊断肺腺癌的临界值分别为1.175、1.183，敏感性分别为76.47%、75.00%，特异性分别为70.59%、82.35%。见图1。

图1 铁死亡标志基因mRNA 表达水平诊断肺腺癌的ROC 曲线Figure 1 ROC curve of ferroptosis marker gene mRNA expression level in diagnosis of lung adenocarcinoma

2.4 肺腺癌患者的典型CT 图像

肺腺癌患者的典型CT 图像可见病灶为实性结节，形态不规则、边界不清晰，并出现胸膜凹陷征、毛刺征、分叶征、空泡征。见图2。

图2 肺腺癌患者的典型CT 图像Figure 2 Typical CT images of lung adenocarcinoma patients

2.5 肺腺癌CT 特征与铁死亡标志基因mRNA 表达水平的关系

肺腺癌中GPX4、SLC7A11 的mRNA 表达水平与CT 胸膜凹陷征、毛刺征、分叶征、空泡征有关（P＜0.05），有胸膜凹陷征、毛刺征、分叶征、空泡征的肺腺癌中GPX4、SLC7A11 的mRNA 表达水平高于无胸膜凹陷征、毛刺征、分叶征、空泡征的肺腺癌。见表3。

表3 肺腺癌CT 特征与铁死亡标志基因mRNA 表达水平的关系（±s）Table 3 Relationship between CT features of lung adenocarcinoma and the mRNA expression level of ferroptosis marker gene（±s）

3 讨论

肺腺癌是目前最常见的肺癌病理类型，虽然近些年肺腺癌的早期诊断率有所提高、分子靶向治疗手段也不断进步，但患者的整体预后并不理想，5 年生存率不足20%。因此，肺腺癌发病的分子机制仍是目前相关研究的热点，深入认识疾病的发病机制不仅有助于发现新的疾病诊断标志物、也有助于发现新的疾病治疗靶点，对提高疾病的早期诊断率、优化疾病的治疗手段均具有重要意义。

铁死亡是近些年新发现的一种细胞程序性死亡过程，主要表现为细胞内铁过载造成脂质氧化物代谢失调、活性氧簇大量产生而引起细胞死亡。多项生物信息学分析采用不同铁死亡基因进行肺腺癌预后模型的构建［8-10］，提示铁死亡水平异常参与肺腺癌的发生发展。铁死亡的生物化学特征为铁超载导致谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）活性降低、谷胱甘肽的消耗以及活性氧簇的生成均增多［11-12］，在这一过程中SLC7A11 通过维持高水平谷胱甘肽水平起到抑制铁死亡的作用［13-14］。本研究对肺腺癌患者两项铁死亡标志基因的分析显示：肺腺癌组织中GPX4、SLC7A11 的表达水平高于癌旁组织，两项具有抑制铁死亡作用的基因高表达提示肺腺癌中提示存在铁死亡水平的下降。

铁死亡在恶性肿瘤的发生发展中起抑癌作用，铁死亡水平降低不利于癌细胞通过铁死亡途径发生程序性死亡，进而促进癌细胞的生长和转移。有研究报道，许多药物可以通过诱导癌细胞铁死亡的方式抑制细胞增殖、迁移、侵袭，提示诱导铁死亡是可能的抗癌靶点［15-16］。随着肺腺癌的增殖、迁移、侵袭，肿瘤的病理特征会出现进展，本研究的分析显示：两项铁死亡标志基因的表达水平与TNM 分期、病理分级、淋巴结转移相关，GPX4、SLC7A11 的表达越高，TNM 分期及病理分级也越高、淋巴结发生转移，提示随着铁死亡水平下降、肺腺癌出现了病理进展，这也符合铁死亡发挥抑癌作用的生物学特征。

胸部CT 是筛查肺癌、评价肿瘤进展的重要检查手段，肺腺癌的病理进展会出现相应的CT 征象，胸膜凹陷征、毛刺征、分叶征、空泡征均是已知的肺腺癌CT 征象，以上征象的出现癌内与肿瘤病灶内细胞的活跃增殖以及不断向周围浸润有关［17-18］。为进一步认识铁死亡在肺腺癌病理进展中的作用，本研究对肺腺癌中铁死亡标志基因表达水平与CT 征象的关系，出现胸膜凹陷征、毛刺征、分叶征、空泡征的肺腺癌中GPX4、SLC7A11 的表达水平较高，可能原因是肺腺癌中铁死亡水平的降低造成癌细胞生长和浸润能力增强，进而导致CT 检查中出现胸膜凹陷征、毛刺征、分叶征、空泡征。

综上所述，肺腺癌中铁死亡抑制基因GPX4、SLC7A11 的表达增加，铁死亡水平与病理特征、CT 征象存在一定相关性，有助于深入认识肺腺癌的分子机制。