組織蛋白酶K在骨巨細(xì)胞瘤中的表達(dá)及意義

胥 棟，袁偉東，陳 龍

(1.承德醫(yī)學(xué)院，河北承德 067000;2.保定市第二醫(yī)院)

骨巨細(xì)胞瘤(giant cell tumor of bone，GCT)是一種具有低度惡性潛能的腫瘤，國內(nèi)發(fā)病率為西方國家的2-3倍，局部侵襲性生長和術(shù)后復(fù)發(fā)比例均高達(dá)40%-50%。目前，關(guān)于GCT的侵襲性，國內(nèi)外研究的焦點(diǎn)是基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPS)和金屬蛋白酶組織抑制劑(TIMPS)兩個(gè)酶系統(tǒng)。但最近有學(xué)者提出，組織蛋白酶K(Cathepsin K，Cath-K)可能在GCT的發(fā)生發(fā)展中具有重要作用。Cath-K是一種溶酶體半胱氨酸蛋白水解酶，存在于多種組織細(xì)胞中，參與結(jié)締組織的分解代謝[1]。本研究觀察了GCT中Cath-K的表達(dá)情況及Cath-K與GCT臨床病理特征的關(guān)系。

1 材料與方法

1.1 標(biāo)本來源及處理 收集2000年6月至2012年8月保定市第二醫(yī)院收治的GCT手術(shù)病例68例，全部患者術(shù)前均未接受化療和放療，臨床資料完整，且全部經(jīng)組織病理學(xué)證實(shí)。GCT患者男性33例、女性35例，年齡12-68歲，平均年齡44歲;股骨遠(yuǎn)端26例、橈骨遠(yuǎn)端22例、脛骨近端20例，肺轉(zhuǎn)移12例;Jaffe分級(jí):Ⅰ級(jí)15例、Ⅱ級(jí)24例、Ⅲ級(jí)29例。另取20例正常骨組織作為對(duì)照，年齡32-70歲、平均年齡46歲，其中男性9例、女性11例。所有標(biāo)本經(jīng)10%中性福爾馬林固定，石蠟包埋、切片，用于免疫組化染色。

1.2 藥品與試劑 免抗人Cath-K單克隆抗體，美國ABGENT公司;S-P免疫組化試劑盒，北京四正柏生物技術(shù)有限公司。

1.3 免疫組織化學(xué)染色及結(jié)果判定 SP免疫組織化學(xué)染色法觀察GCT組織Cath-K的表達(dá)，一抗1:150稀釋，DAB顯色，以胞漿或胞膜出現(xiàn)淺黃色或棕黃色為陽性細(xì)胞。分別計(jì)數(shù)陽性細(xì)胞百分率和觀察陽性產(chǎn)物的染色強(qiáng)度，參照趙彤等[2]的方法以二者的乘積作為判斷陽性強(qiáng)度的依據(jù)。⑴陽性細(xì)胞百分率:每張切片隨機(jī)選取5個(gè)高倍視野(×400)，計(jì)數(shù)40個(gè)細(xì)胞中Cath-K陽性細(xì)胞百分率:＜15%，0 分;16%-50%，1 分;51%-70%，2 分;＞70%，3分。⑵染色強(qiáng)度:淡黃色，1分;棕黃色，2分;棕褐色，3分。陽性細(xì)胞百分率和染色強(qiáng)度評(píng)分乘積后分級(jí):0-1分為(-)，2-3 分為(+)，4-5 分為(++)，＞6 分為(+++)。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析 采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)數(shù)資料采用等級(jí)資料的秩和檢驗(yàn)。

2 結(jié)果

2.1 GCT中Cath-K的表達(dá) Cath-K免疫陽性產(chǎn)物呈棕褐色顆粒狀，主要定位于多核巨細(xì)胞的胞漿(見附圖)，GCT中Cath-K的陽性表達(dá)率明顯高于正常骨組織，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。見表1。

附圖 免疫組化染色結(jié)果(×400)

表1 Cath-K在正常骨組織和GCT中的表達(dá)

2.2 Cath-K表達(dá)與GCT病理特征的關(guān)系 見表2。GCT中，Cath-K表達(dá)與患者年齡、Jaffe分級(jí)和有無肺轉(zhuǎn)移有關(guān)(P＜0.05)。

表2 Cath-K表達(dá)與GCT臨床病理特征的關(guān)系

3 討論

細(xì)胞的侵襲性是腫瘤發(fā)生發(fā)展的病理基礎(chǔ)，學(xué)者們已從分子生物學(xué)、免疫學(xué)等不同角度對(duì)GCT的侵襲性進(jìn)行了深入細(xì)致的研究，但仍有許多工作需要進(jìn)一步完善。大量研究證實(shí)，MMPs無法破壞Ⅰ型骨膠原三股螺旋結(jié)構(gòu)，而Cath-K具有分解骨組織中主要骨膠原(Ⅰ型)端肽區(qū)及螺旋狀結(jié)構(gòu)的能力[3]。而Ⅰ型骨膠原蛋白是含量最多的骨基質(zhì)蛋白，占整個(gè)骨基質(zhì)的90%[4]。因此提示，Cath-K在GCT的發(fā)生發(fā)展過程中可能發(fā)揮重要作用。

Cath-K不僅表達(dá)于破骨細(xì)胞，在炎性肉芽腫、肺部等均有分布，以無活性的形式從細(xì)胞內(nèi)分泌出來，經(jīng)溶蛋白性裂解作用將前端肽從氨基端裂解后轉(zhuǎn)換為活性型，具有蛋白水解酶的作用[5]。有學(xué)者提出GCT中多核巨細(xì)胞可能起源于破骨細(xì)胞的觀點(diǎn)[6]，本研究采用免疫組化染色的方法進(jìn)行研究，亦發(fā)現(xiàn)Cath-K陽性染色定位于多核巨細(xì)胞胞漿。眾所周知，MMPs在腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移過程中具有重要作用，應(yīng)用MMPs阻斷劑可能是控制腫瘤發(fā)展的一種手段。但迄今為止，人造MMPs阻斷劑在臨床試驗(yàn)中并沒有取得預(yù)期的效果，推測(cè)可能是還有其它蛋白水解酶在腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用。

本研究發(fā)現(xiàn)，GCT中Cath-K的陽性表達(dá)率明顯高于正常骨組織，且GCT中Cath-K的表達(dá)與Jaffe分級(jí)有關(guān)，提示Cath-K可能與GCT的侵襲性有關(guān)。本研究還發(fā)現(xiàn)，GCT中Cath-K的表達(dá)與年齡有關(guān)，分析原因可能是:Cath-K是一種酸性蛋白酶，隨著年齡的增長，人體軟骨終板逐漸鈣化且外周血管的數(shù)量進(jìn)行性減少，阻止了營養(yǎng)物質(zhì)的進(jìn)入和代謝廢物的排出，此時(shí)無氧代謝加強(qiáng)、乳酸堆積，細(xì)胞外環(huán)境pH值降低，這種酸性環(huán)境為Cath-K發(fā)揮細(xì)胞外蛋白水解酶作用、降解細(xì)胞外基質(zhì)提供了適宜條件[7-8]。另外，本研究發(fā)現(xiàn)，GCT中Cath-K的表達(dá)與患者有無肺轉(zhuǎn)移有關(guān)。徐萬鵬等[6]研究發(fā)現(xiàn)，GCT刮除術(shù)后復(fù)發(fā)率為40%-60%，約1%-6%的病例發(fā)生肺轉(zhuǎn)移，多數(shù)肺轉(zhuǎn)移的病例為Ⅲ級(jí)，因此建議GCT Ⅲ級(jí)的病例應(yīng)行廣泛切除術(shù)。Cath-K抑制劑可抑制骨基質(zhì)蛋白的水解和骨礦物質(zhì)的分解，并通過以下途徑抑制Cath-K的活化:渥曼青霉素(WT)途徑、M6P途徑和細(xì)胞內(nèi)酸性環(huán)境的堿性化途徑[9-10]。深入研究Cath-K抑制劑，將為治療GCT提供一個(gè)新途徑。

盡管本研究證實(shí)Cath-K在GCT的發(fā)生發(fā)展中具有重要作用，但Cathepsin家族其它成員是否發(fā)揮了作用以及Cath-K與其它家族成員的相互關(guān)系均有待進(jìn)一步闡明，以便為GCT侵襲性的研究及治療提供更多的理論依據(jù)。

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