COX-2和MMP-7在大腸癌組織中的表達(dá)及意義

李霞 朱清靜 蔡艷萍 周星 朱尤慶 羅峻

(1.武漢市醫(yī)療救治中心; 2.武漢大學(xué)中南醫(yī)院消化內(nèi)科；3.武漢大學(xué)中南醫(yī)院病理科 湖北武漢 430023)

大腸癌(colorectal carcinoma,CC)是一種常見的消化道惡性腫瘤,近20年來,其發(fā)病率逐年增加。環(huán)氧合酶-2(cyclooxygenase-2,Cox-2)作為花生四烯酸轉(zhuǎn)化為前列腺素(prostaglandin,PG)途經(jīng)中的限速酶,已被證明在多種腫瘤組織中均有表達(dá),參與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展；基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases,MMPs)能降解細(xì)胞外基質(zhì)及血管基底膜,可能促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的浸潤和血管的形成。本研究應(yīng)用免疫組化技術(shù),對(duì)40例大腸癌及相應(yīng)癌旁組織COX-2蛋白及MMP-7蛋白表達(dá)情況進(jìn)行了檢測(cè),旨在探討COX-2及MMP-7在大腸癌發(fā)生發(fā)展中的作用,為大腸癌的靶向治療提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

40例標(biāo)本取自武漢大學(xué)中南醫(yī)院2004～2008年間外科手術(shù)切除經(jīng)病理確診且資料完整的原發(fā)性大腸癌病例,所有患者術(shù)前未經(jīng)放療和化療。男性患者30例,女性患者10例,年齡36～84歲。其中結(jié)腸癌為18例,直腸癌為22例。大體形態(tài):隆起型31例,潰瘍型9例。癌組織直徑:<5cm30例；≥5cm10例。Dukes分期:A期7例,B期5例,C期5例,D期23例。組織學(xué)分類:高、中分化癌31例,低、未分化癌9例。癌轉(zhuǎn)移情況:有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移20例,無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移20例;有血道轉(zhuǎn)移23例,無血道轉(zhuǎn)移17例。浸潤深度:浸潤至肌層11例,浸潤至漿膜(包括穿透漿膜)29例。

1.2 方法

每例取原發(fā)癌組織、切緣正常組織及淋巴結(jié)組織,組織經(jīng)10%福爾馬林固定,石蠟包埋,4μm連續(xù)切片,分別進(jìn)行HE染色和免疫組化SP染色(操作按試劑盒說明書進(jìn)行)。兔抗人Ang-2多克隆抗體為武漢博士德生物工程公司產(chǎn)品。SP試劑盒購自福建邁新公司。以PBS代替一抗作陰性對(duì)照。

1.3 結(jié)果判定

COX-2及MMP-7陽性染色為細(xì)胞漿棕黃色顆粒沉著,根據(jù)胞漿染色程度和染色細(xì)胞百分比進(jìn)行評(píng)分。染色程度:基本不著色者為0分；著色淡者為1分；著色適中者為2分；著色深者為3分。染色細(xì)胞百分比:著色細(xì)胞占計(jì)數(shù)細(xì)胞<10%為0分；11%～30%為1分；31%～50%為2分；51%～100%為3分,將每張切片著色程度和著色細(xì)胞百分比得分相乘最后得分0～2分者為陰性,≥3分者為陽性[1]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 11.5統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行Fisher exact probability test檢驗(yàn),檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05。

2 結(jié)果

2.1 大腸癌組織及癌旁正常組織中COX-2及MMP-7蛋白的表達(dá)。大腸癌組織COX-2蛋白表達(dá)陽性率87.5%(35/40),癌旁正常組織COX-2蛋白表達(dá)陽性率25%(10/40)。結(jié)果表明,COX-2蛋白在大腸癌組織中表達(dá)較正常組織高,兩者差異顯著(P<0.01)(圖1)。大腸癌組織MMP-7蛋白表達(dá)陽性率85%(34/40),癌旁正常組織MMP-7蛋白表達(dá)陽性率35%(14/40)。結(jié)果表明,MMP-7蛋白在大腸癌組織中表達(dá)較癌旁正常組織高,兩者差異顯著(P<0.01)(圖2)。

2.2 COX-2蛋白及MMP-7蛋白表達(dá)與大腸癌臨床特征的關(guān)系

COX-2蛋白及MMP-7蛋白表達(dá)水平與患者性別、年齡及癌的部位、體積、組織分化程度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移五官,與癌的大體形態(tài)、腸壁浸潤深度、血道轉(zhuǎn)移及臨床分期均未見統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)。

2.3 COX-2與MMP-7蛋白表達(dá)間的相關(guān)性

COX-2陽性表達(dá)組中MMP-7陽性率為91.4%(32/35),COX-2陰性表達(dá)組中MMP-7陽性率為40%(2/5),二者差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。MMP-7陽性表達(dá)可能與COX-2有關(guān)。

3 討論

環(huán)氧合酶(cyclooxygenase,COX)是一種完整的膜結(jié)合蛋白,是分解花生四烯酸(AA)生成各種內(nèi)源性前列腺素(PGs)過程中的重要的限速酶。目前認(rèn)為,COX有2種亞型,兩者在正常和病理組織中發(fā)揮著不同的作用。其中的COX-2是一種可誘導(dǎo)型酶,在正常生理狀態(tài)下,多數(shù)組織檢測(cè)不到,當(dāng)細(xì)胞接受相應(yīng)刺激后,便開始合成表達(dá)。近年來大量研究表明,80%～90%的大腸癌中存在COX-2的高表達(dá)[2～4],主要反映在COX-2的蛋白水平及mRNA水平,提示COX-2可能參與大腸癌的發(fā)生和發(fā)展。本研究結(jié)果顯示大腸癌組織中COX-2的陽性表達(dá)率為87.5%,顯著高于正常大腸組織的25%(P<0.01),結(jié)果支持COX-2的異常表達(dá)與大腸癌發(fā)生密切相關(guān)的論點(diǎn)。Hong et al[5]發(fā)現(xiàn)隨著結(jié)直腸癌的進(jìn)展,COX-2的表達(dá)也隨之升高,且COX-2的表達(dá)水平與腫瘤的增殖活性、腫瘤生長部位、Dukes分期以及分化程度也有關(guān)。Sheehan et al[6]的研究顯示,在76例結(jié)直腸癌患者的研究中,COX-2的高表達(dá)與腫瘤的分期、腫瘤大小和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有關(guān)。但也有研究發(fā)現(xiàn),COX-2的高表達(dá)只與腺癌的組織類型有關(guān),與腺癌患者的性別、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移與否及腺癌生長部位等病理指標(biāo)無關(guān)[7]。我們的研究發(fā)現(xiàn),在40大腸癌患者中有35例表達(dá)COX-2蛋白,但COX-2的高表達(dá)與大腸癌各臨床病理指標(biāo)之間沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)相關(guān)性,COX-2的表達(dá)只是大腸癌中的一個(gè)普遍事件。我們的結(jié)果與Zhan et al[8]人的結(jié)果一致。他們?cè)谘芯緾OX-2與進(jìn)展期結(jié)直腸癌病人臨床病理指標(biāo)的關(guān)系中,發(fā)現(xiàn)COX-2的表達(dá)與年齡、性別、腫瘤大小和生長部位、分化程度及Dukes分期均無明顯相關(guān)性。國內(nèi)其他相關(guān)研究也基本支持這個(gè)結(jié)果。陳志康等人用免疫組化的方法發(fā)現(xiàn),COX-2在大部分癌組織和全部轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)中明顯升高,但與腫瘤細(xì)胞的分化、分期、部位和患者的性別及年齡的相關(guān)性無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[9]。因此我們認(rèn)為COX-2的高表達(dá)只是大腸癌中的一個(gè)普遍事件,與各臨床指標(biāo)無關(guān)。

基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)是一組依賴Zn2+的細(xì)胞外基質(zhì)、基底膜的重要降解蛋白酶,到目前已有20余種MMP分子被人工克隆成功,MMP-7是MMP家族中最小的獨(dú)立分子,也是唯一的由上皮腫瘤特異性表達(dá)的酶,可降解Ⅵ型膠原、彈力素、層連蛋白等構(gòu)成基底膜和ECM的成分。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示 MMP-7只在癌細(xì)胞內(nèi)表達(dá),基質(zhì)細(xì)胞基本不表達(dá)。癌組織MMP-7陽性表達(dá)率為85%,顯著高于癌旁正常組織的25%(P<0.01),提示MMP-7在大腸癌的發(fā)生或發(fā)展中起著重要作用。進(jìn)一步分析未顯示MMP7與大腸癌各臨床病理指標(biāo)之間具有統(tǒng)計(jì)學(xué)相關(guān)性,但有文獻(xiàn)報(bào)道MMP-7與腫瘤浸潤轉(zhuǎn)移密切相關(guān),Adachi et al[10]報(bào)告MMP-7在大腸癌浸潤先端癌細(xì)胞中的高表達(dá)和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、腫瘤分期、預(yù)后不良呈正相關(guān)。此差異考慮是由于本實(shí)驗(yàn)病例總數(shù)太少,尤其是MMP-7陰性表達(dá)病例太少之故。

圖1 大腸癌組織中COX-2陽性染色SP法×400Figure 1 Immunohistochemical staining for COX-2 in colorectal carcinoma by streptacidin-peroxidase coiugated method×400

臨床研究資料[11]表明COX-2誘導(dǎo)酶及其花生四烯酸產(chǎn)物PGD2,PGE2的釋放,在MMP-1,MMP-9的產(chǎn)生中起重要作用。與不表達(dá)COX-2的結(jié)腸癌細(xì)胞系Coco-2比較,Tsujii et al[12]發(fā)現(xiàn)表達(dá)COX-2的Coco細(xì)胞存在MMP-2的激活和膜金屬蛋白酶mRNA水平增加,侵襲性增強(qiáng)。為進(jìn)一步研究COX-2與基質(zhì)金屬蛋白酶的關(guān)系,我們將COX-2和MMP-7聯(lián)系起來分析。我們的研究結(jié)果顯示COX-2陽性組的MMP-7陽性率高于COX-2陰性組(P<0.05),提示COX-2在MMP-7的產(chǎn)生中可能發(fā)揮著重要作用。Nosho et al[13]的研究結(jié)果也支持這一結(jié)論。總之,COX-2高表達(dá)可能促進(jìn)了MMP-7表達(dá)并共同促進(jìn)大腸癌的生長和轉(zhuǎn)移；COX-2,MMP-7的聯(lián)合檢測(cè)對(duì)大腸癌的預(yù)后判斷和指導(dǎo)臨床治療具有重要意義。

[1]Ochiumi T,Tanaka S,Oka S,et al.Clinical significance of angiopoietin-2 expression at the deepest invasive tumor site of advanced colorectal carcinoma[J].International Journal of oncology,2004,24(3):539～547.

[2]Yamauchi T,Watanabe M,Kubota T,et al.Cyclooxygenase-2 Expression as a New Marker for Patients with Colorectal Cancer[J].DisColonRectum,2002,45:98～103.

[3]Shao J,Sheng H,Inoue H,et al.Regulation of Constitutive Cyclooxygenase-2 Expression in Colon Carcinoma Cells[J].J Biol Chem,2000,275:33951～33956.

[4]Wu Aiwen, Gu Jin,Ji Jiafu,et al.Role of COX-2 in Carcinogenesis of Colorectal Cancer and Its Relationship with Tumor Biological Characteristics and Patients Prognosis[J].World J Gastroenterol,2003,9(9):1990～1994.

[5]Hong Z,Sun XF.Overexpression of cyclooxygenase-2 correlates with advanced stages of colorectal cancer[J].Am J Gastroenterology,2002,97(4):1037～1041.

[6]Sheehan KM, Sheahan K,O'Donoghue DP,et al.The relationship between cyclooxygenase-2 expression and colorectal cancer[J].Jama,1999,282(13):1254～1257.

[7]Yamauchi T,Watanabe M,Kubota T,et al.Cyclooxygenase-2 expression as a new marker for patients with colorectal cancer[J].Dis Colon Rectum,2002,45(1):98～103.

[8]Zhan J,Liu JP,Zhu ZH,et al.Relationship between COX-2 expression and clinicopathological features of colorectal cancers[J].Clin Med J(Engl),2004,117(8):1151～1154.

[9]陳志康,歐陽康庭.癌胚抗原和環(huán)氧化酶2的表達(dá)與結(jié)直腸癌的關(guān)系[J].癌癥,2003,22(2):164～167.

[10]Adachi Y,Yamamoto H, Itoh F,et al.Contribution of matrilysin (MMP-7)to the metastatic pathway of human colorectal cancers[J].Gut,1999,45(2):252～258.

[11]Sheng H,Shao J,Morroco JD,et al.Prostaglandin E2 increases growth and motility of colorectal carcinoma cells[J].J Biol Chem,2001,276(21):18075～18081.

[12]Tsujii M,Kawano S,Dubios RN.Cyclooxygenase-2 expression in human colon cancer cells increases metastatic potentia[J].Proc Natl Acad Sci USA,1997,94(7):3336～3340.

[13]Nosho K,Yamamoto H,Taniguchi H,et al. Interplay of insulin-like growth factor-II, insulin-like growth factor-I, insulin-like growth factor-I receptor,COX-2,and matrix metalloproteinase-7,play key roles in the early stage of colorectal carcinogenesis[J].Clinical cancer research,2004,10(23):7950～7957.

圖2 大腸癌組織中mmp-7陽性染色SP法×400Figure 2 Immunohistochemical staining for MMP-7 in colorectal carcinoma by streptacidin-peroxidase coiugated method×400