食管癌患者血清HIF-1α、HO-1、iNOS水平及其与氟尿嘧啶化疗敏感性的关系

刘 咪,贺 娜,闫红林,叶 娜,王凌雪

1.西安医学院第一附属医院消化内科,陕西西安 710077;2.西安医学院第一附属医院内镜中心,陕西西安 710077;3.长安医院输血科,陕西西安 710016

化疗是食管癌治疗中的重要环节,在食管癌的化疗常用药物中,5-氟尿嘧啶通过抑制胸苷酸合成酶增加活性氧浓度,通过损伤肿瘤细胞DNA来诱导肿瘤细胞凋亡[1-2]。然而,肿瘤细胞对化疗药物的敏感性具有较大差异,耐药仍是肿瘤化疗失败的主要障碍之一[3]。缺氧诱导因子-1α(HIF-1α)可激活多种缺氧反应基因,加强肿瘤细胞对缺氧环境的适应过程[4]。血红素加氧酶-1(HO-1)在抗氧化应激、炎症反应抑制、抗凋亡等生物学过程中发挥重要作用[5]。在病理条件下,诱导型一氧化氮合酶(iNOS)经诱导后将生成大量一氧化氮(NO),导致组织损伤[6]。既往关于食管癌患者氟尿嘧啶化疗敏感性的研究较多,但对于HIF-1α、HO-1、iNOS水平与化疗敏感性的关系相关研究较少[7]。基于此,本研究通过比较氟尿嘧啶化疗前后食管癌患者血清HIF-1α、HO-1、iNOS水平变化,探讨其与化疗敏感性的关系,旨在为临床治疗食管癌提供参考,现报道如下。

1 资料与方法

1.1一般资料 选取2018年4月至2021年7月西安医学院第一附属医院(以下简称本院)收治的102例初治食管癌患者作为食管癌组,其中男55例,女47例;年龄42～79岁,平均(62.88±10.33)岁;上胸段29例,中胸段48例,下胸段25例;临床分期:Ⅱ期39例,Ⅲ期42例,Ⅳ期21例。纳入标准:(1)经病理活检证实为原发性食管鳞状细胞癌,于本院初治,采用氟尿嘧啶辅助化疗;(2)卡氏功能状态(KPS)评分≥70分;(3)既往未接受过放化疗或手术治疗。排除标准:(1)合并严重器质性疾病;(2)合并对免疫产生影响的慢性疾病,如系统性红斑狼疮等;(3)近期有感染史;(4)食管穿孔形成;(5)合并其他恶性肿瘤;(6)预计生存时间不足3个月。所有研究对象均自愿参与本研究,本研究符合赫尔辛基宣言,且经本院医学伦理委员会批准。

1.2方法

1.2.1化疗 食管癌患者接受氟尿嘧啶化疗,5-氟尿嘧啶(厂家:天津金耀药业有限公司,批准文号:国药准字H12020959)溶于250 mL 0.9%氯化钠注射液中,0.5 g/d,第1～5天连续输注,治疗2周后,停药1周,以3周为1个疗程。在此基础上联合应用多西他赛(厂家:湖北华源世纪药业有限公司,批准文号:国药准字H20083578),每个疗程第1天以 35 mg/m2输注2 h,每3周重复使用。在第3次化疗结束后进行手术。

1.2.2血清指标检测 食管癌组于化疗前、3次化疗结束后分别抽取空腹静脉血4 mL,室温条件下离心,分离血清,酶联免疫吸附试验检测血清HIF-1α、HO-1、iNOS水平,试剂盒购自上海朗顿生物科技有限公司。

1.3疗效评价 采用国际抗癌联盟制定的肿瘤近期疗效评定标准[8]进行疗效评价:完全缓解(CR)指X线食管钡餐造影及CT检查结果可见食管部位肿瘤消失;部分缓解(PR)指食管部位肿瘤缩小程度在50%及以上;稳定(SD)指X线食管钡餐造影及CT检查结果显示肿瘤缩小程度<50%或增大程度≤25%;进展(PD)指X线食管钡餐造影和CT检查显示肿瘤增大程度>25%。CR与PR患者为治疗有效患者。

2 结 果

2.1不同临床特征食管癌患者化疗前血清HIF-1α、HO-1、iNOS水平比较 食管癌患者血清HIF-1α、HO-1、iNOS水平分别为(192.75±49.93)ng/mL、(4.47±1.05)μg/L、(71.93±19.75)U/L。不同性别、年龄、病变部位、肿瘤最大径食管癌患者化疗前血清HIF-1α、HO-1、iNOS水平比较,差异无统计学意义(P>0.05);低分化、TNM分期为Ⅳ期、有淋巴结转移食管癌患者血清HIF-1α、HO-1、iNOS水平高于中、高分化,TNM分期为Ⅱ、Ⅲ期,无淋巴结转移患者,差异有统计学意义(P<0.05)。见表1。

表1 不同临床特征食管癌患者化疗前血清HIF-1α、HO-1、iNOS水平比较

2.2食管癌患者氟尿嘧啶化疗疗效 102例食管癌患者疗效评价结果为CR者11例,PR者69例,SD者16例,PD者6例,其中治疗有效者80例,治疗有效率为78.43%;治疗无效22例,治疗无效率为21.57%。

2.3不同疗效患者化疗前后血清HIF-1α、HO-1、iNOS水平比较 化疗有效患者化疗前及化疗后血清HIF-1α、HO-1水平均低于化疗无效患者,且化疗有效患者化疗前后差值大于化疗无效患者,差异有统计学意义(P<0.05);化疗有效患者化疗前血清iNOS水平高于化疗无效患者,化疗有效患者化疗前后差值大于化疗无效患者,差异有统计学意义(P<0.05);化疗有效患者与化疗无效患者化疗后血清iNOS水平比较,差异无统计学意义(P>0.05)。见表2。

表2 不同疗效患者化疗前后血清HIF-1α、HO-1、iNOS水平比较

2.4化疗前血清HIF-1α、HO-1、iNOS水平对化疗疗效的预测价值 化疗前血清HIF-1α、HO-1、iNOS联合检测预测氟尿嘧啶化疗疗效的曲线下面积(AUC)为0.859,明显高于3项指标单独检测的AUC(P<0.05)。见表3、图1。

图1 化疗前血清HIF-1α、HO-1、iNOS水平预测化疗疗效的ROC曲线

表3 化疗前血清HIF-1α、HO-1、iNOS水平对化疗疗效的预测价值

2.5不同临床特征患者疗效比较 不同性别、年龄、病变部位、肿瘤最大径、病理分级、TNM分期、淋巴结转移状态患者疗效比较,差异无统计学意义(P>0.05);化疗前血清HIF-1α、HO-1高表达及iNOS低表达患者有效患者比例分别低于化疗前血清HIF-1α、HO-1低表达及iNOS高表达患者,差异有统计学意义(P<0.05)。见表4。

2.6化疗近期疗效的影响因素分析 将上述差异有统计学意义的因素纳入多因素无序多分类Logistic回归模型,以患者氟尿嘧啶化疗敏感性作为因变量,以上述差异有统计学意义的因素作为自变量,并进行赋值,化疗前血清HIF-1α<200.60 ng/mL=0,≥200.60 ng/mL=1;HO-1<4.70 μg/L=0,≥4.70 μg/L=1;iNOS<69.00 U/L=0,≥69.00 U/L=1。无序多分类Logisitic回归分析显示化疗前HIF-1α≥200.60 ng/mL、HO-1≥4.70 μg/L是氟尿嘧啶化疗耐药的独立危险因素(P<0.05),iNOS≥69.00 U/L是氟尿嘧啶化疗敏感的保护因素(P<0.05)。见表5。

表5 化疗近期疗效的影响因素分析

3 讨 论

化疗是食管癌综合治疗的重要手段,然而,不同临床特征食管癌患者对化疗药物的敏感性存在明显差异,如何有效预测食管癌患者对化疗药物的敏感性,指导针对性化疗方案制订,对患者预后改善具有重要意义[9]。

HIF-1α高表达状态有利于肿瘤细胞对于缺氧环境的适应,从而促使肿瘤细胞增殖和转移[10-12]。本研究结果显示,食管癌患者血清HIF-1α水平呈高表达,且不同TNM分期、病理分级与淋巴结转移状态患者血清HIF-1α水平比较,差异有统计学意义(P<0.05)。金磊等[13]研究表明,HIF-1α诱导表达具有抗肿瘤细胞凋亡、降低化疗敏感性的作用。本研究中氟尿嘧啶化疗有效患者化疗前及化疗后血清HIF-1α水平均低于无效患者,HIF-1α≥200.60 ng/mL是食管癌患者氟尿嘧啶化疗耐药的独立危险因素(P<0.05),与上述研究结果一致,分析原因可能在于HIF-1α调控某些参与DNA修复过程的因子表达,化疗药物对肿瘤细胞损伤无法限制,并通过促进无氧代谢使残留肿瘤细胞得到必要生存条件,通过抗凋亡促进肿瘤血管生成,降低化疗敏感性[14]。本研究中化疗前患者血清HIF-1α水平预测氟尿嘧啶化疗疗效的AUC为0.749,具有较高的预测价值,临床血清HIF-1α检测可在一定程度上推测患者对氟尿嘧啶化疗的敏感程度。

HO-1作为抗氧化防御酶,具有抗感染、抗氧化应激、抗凋亡等一系列生理功能[15-16]。本研究中TNM分期为Ⅳ期、低分化、有淋巴结转移食管癌患者血清HO-1水平明显高于TNM分期Ⅱ、Ⅲ期,中、高分化,无淋巴结转移患者,表明HO-1可能作为促癌因子参与食管癌发生、发展。动物实验研究表明,使用HO-1抑制剂ZnppIX可增强肺癌、结肠癌细胞化疗敏感性,减缓肿瘤生长速度[17]。本研究中化疗后患者血清HO-1水平较化疗前降低,提示氟尿嘧啶化疗可能通过抑制HO-1表达,减少肿瘤侵袭与转移。与此同时本研究结果显示,氟尿嘧啶化疗有效患者化疗前及化疗后血清HO-1水平均低于化疗无效患者,说明HO-1高表达可降低氟尿嘧啶化疗敏感性。分析HO-1参与影响肿瘤耐药的机制:(1)HO-1高表达常伴随多药耐药蛋白及相关蛋白表达增加,降低癌细胞化疗敏感性;(2)氟尿嘧啶化疗诱导生成大量活性氧杀伤癌细胞,同时诱导产生的HO-1具有活性氧清除作用,这也是细胞获得性耐药的重要原因之一;(3)HO-1可激活多种抗凋亡通路[18]。本研究中化疗前患者血清HO-1水平预测氟尿嘧啶化疗疗效的AUC为0.738,具有较高的预测价值,临床血清HO-1检测可在一定程度上推测患者对氟尿嘧啶化疗的敏感性。

iNOS主要高表达于缺血、缺氧及损伤状态下,通过催化NO合成发挥重要生理功能。本研究结果显示,食管癌患者血清iNOS高表达与TNM分期高、病理分级低、有淋巴结转移关系密切。PEREIRA等[19]的研究显示,NO抑制剂可加强缺氧诱导的肿瘤耐药性,其原因可能在于内源性NO合成被抑制,对于多种化疗药物,NO均被认为是化学敏感性增强关键因子。本研究中氟尿嘧啶化疗有效患者化疗前血清iNOS水平高于无效患者,说明iNOS高表达可增强氟尿嘧啶化疗敏感性,原因可能在于iNOS高表达状态下,NO生成增多,促使SIRT1蛋白半胱氨酸巯基S-亚硝基化,降低对抑癌基因p53的去乙酰化能力,促进p53乙酰化,促进细胞凋亡[20]。本研究中化疗前患者血清iNOS预测氟尿嘧啶化疗疗效的AUC为0.739,临床血清iNOS检测可在一定程度上反映患者对氟尿嘧啶化疗的敏感性,临床可通过iNOS表达增加,提髙食管癌细胞对氟尿嘧啶化疗的敏感性,实现耐药逆转。

本研究无序多分类Logistic回归分析结果显示,化疗前HIF-1α≥200.60 ng/mL、HO-1≥4.70 μg/L是氟尿嘧啶化疗耐药的独立危险因素(P<0.05),化疗前iNOS≥69.00 U/L是氟尿嘧啶化疗敏感的保护因素(P<0.05),化疗前血清HIF-1α、HO-1、iNOS联合检测预测氟尿嘧啶化疗疗效的AUC为0.859,高于3项指标单独检测的AUC,预测效能较高,可在一定程度上指导临床食管癌采用氟尿嘧啶化疗。

本研究不足之处在于仅从血清层面分析血清HIF-1α、HO-1、iNOS表达及与氟尿嘧啶化疗敏感性的关系,此外未对HIF-1α、HO-1、iNOS水平调节结合化疗是否会获得更佳的食管癌肿瘤治疗疗效做进一步研究,后续可进一步进行相关探讨。

综上所述,食管癌患者血清HIF-1α、HO-1、iNOS高表达与TNM分期、病理分级、淋巴结转移有关,化疗前HIF-1α、HO-1低表达,iNOS高表达患者具有更强的氟尿嘧啶化疗敏感性,可在一定程度上用于指导临床化疗。