萊菔硫烷在肝癌中的表達(dá)和意義

楊迎春，馬海波，劉晶晶

（1.北京豐臺(tái)醫(yī)院麻醉科，北京 100071；2.長(zhǎng)江大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院麻醉科，湖北 荊州 434023；3.武警北京市總隊(duì)醫(yī)院麻醉科，北京 100027）

0 引言

原發(fā)性肝細(xì)胞癌(hepatocellular carcinoma，HCC)，是消化道常見的腫瘤，它無論是死亡率還是發(fā)病率都非常高，嚴(yán)重影響病人的生存。據(jù)統(tǒng)計(jì)，HCC是位居全球發(fā)病率前5位的惡性腫瘤之一[1]。HCC細(xì)胞有一些生物行為，比如：高增殖和高侵襲，這些生物行為特點(diǎn)決定了HCC發(fā)病非常隱匿、發(fā)展迅速、預(yù)后差。據(jù)統(tǒng)計(jì)，原發(fā)性肝細(xì)胞癌的死亡率居全球第3位[2]。目前來說，缺乏早期有效的預(yù)測(cè)生物標(biāo)記物以及治療手段是原發(fā)性HCC預(yù)后較差的主要原因。迄今為止，臨床上只有甲胎蛋白和凝血酶原前體蛋白是HCC臨床篩選、診斷和監(jiān)測(cè)中最常用的兩種生物標(biāo)志物[3-8]。雖然，甲胎蛋白和凝血酶原前體蛋白的聯(lián)合使用顯著提高了HCC的敏感性檢測(cè)[9-12]。但是這兩種方法仍然不能滿足于臨床上對(duì)HCC的診斷和治療，因此，我們有必要尋找新的基因用于HCC的篩選、診斷和監(jiān)測(cè)。SFN是硫代葡萄糖苷的代謝產(chǎn)物，通常在于十字花科蔬菜中可以發(fā)現(xiàn)，SFN是在蔬菜中所發(fā)現(xiàn)的抗癌效果最好的活性物之一[13]。但是，目前關(guān)于SFN對(duì)于HCC的相關(guān)作用、抑瘤活性的研究報(bào)道幾乎沒有。能夠查閱到的相關(guān)報(bào)道僅僅是近年來發(fā)現(xiàn)SFN有多種生物活性作用，例如保護(hù)心肌[14-15]、抑制腫瘤發(fā)生（肺癌、前列腺癌、乳腺癌）等[16-17]。早期研究中發(fā)現(xiàn)，食用十字花科植物可以降低乳腺癌的發(fā)生率，并且發(fā)現(xiàn)SFN是主要的抗腫瘤因子[18]。目前國(guó)外研究證實(shí)SFN可能通過誘導(dǎo)凋亡等途徑抑制多種腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)[19-20]，并對(duì)多種腫瘤細(xì)胞增殖有明顯的抑制作用[21]。但目前其對(duì)HCC的作用及其作用機(jī)制尚未報(bào)道。因此，為了發(fā)現(xiàn)對(duì)HCC診斷和治療有作用的生物標(biāo)記物，本研究通過對(duì)生物信息數(shù)據(jù)庫(kù)中的HCC組織數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘并發(fā)現(xiàn)SFN在HCC組織中的表達(dá)情況，再結(jié)合生物信息數(shù)據(jù)分析SFN和HCC患者臨床病理指標(biāo)的關(guān)系，進(jìn)一步探討調(diào)控HCC發(fā)生發(fā)展的潛在機(jī)制，為探尋新的HCC生物標(biāo)記物和新的治療靶點(diǎn)提供前期基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 材料

從生物信息數(shù)據(jù)庫(kù)中，主要是從TCGA數(shù)據(jù)庫(kù)（the cancer genome atlas,TCGA）(http://ualcan.path.uab.edu/analysis.html)中搜集HCC研究數(shù)據(jù)，并篩選出在HCC組織中高表達(dá)、對(duì)HCC預(yù)后有影響的蛋白(SFN)。

1.2 方法

1.2.1 UALCAN分析

UALCAN數(shù)據(jù)庫(kù)(http://ualcan.path.uab.edu/analysis.html)是一個(gè)分析腫瘤和非腫瘤組織間基因表達(dá)的網(wǎng)絡(luò)工具[22-23]，提供交互式數(shù)據(jù)分析。在本研究中，筆者利用此在線工具來分析SFN在HCC組織和正常組織中的表達(dá)水平。

1.2.2 GEPIA數(shù)據(jù)庫(kù)生存分析

GEPIA(http://gepia.pku.cn/)是一個(gè)用于分析癌癥轉(zhuǎn)錄組和患者生存率的交互式web資源和數(shù)據(jù)庫(kù)[24]。本研究中，利用GEPIA數(shù)據(jù)庫(kù)分析SFN的高低表達(dá)對(duì)HCC患者的總體生存期和無病生存期的影響。

1.2.3 蛋白質(zhì)互作網(wǎng)絡(luò)分析

為分析SFN的相關(guān)基因與其他基因之間相互作用的情況，本文采用STRING(http://string-db.org/)蛋白質(zhì)互作數(shù)據(jù)庫(kù)中的蛋白質(zhì)互作信息進(jìn)行分析,并繪制了蛋白質(zhì)互作用網(wǎng)絡(luò)圖。

1.2.4 KEGG

功能富集和GO功能注釋 為了分析SFN相關(guān)基因涉及哪些生物學(xué)通路,從而能進(jìn)一步分析SFN在HCC中可能通過哪些通路起作用。本文針對(duì)SFN相關(guān)基因進(jìn)行KEGG功能富集和GO功能注釋。

2 結(jié)果

2.1 SFN在HCC組織中表達(dá)的差異性

UALCAN數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)現(xiàn)：HCC樣本組SFN的表達(dá)明顯高于正常肝臟組織(P＜0.05)。SFN高表達(dá)、低表達(dá)與HCC患者的腫瘤分級(jí)顯著相關(guān)。

2.2 生存分析

如圖1、2所示，在HCC組織中SFN低表達(dá)組的無病生存期、總生存期明顯優(yōu)于SFN高表達(dá)組(P＜0.001)。生存曲線分析顯示，SFN可用于預(yù)測(cè)HCC患者的預(yù)后。

圖1 SFN高、低表達(dá)與肝癌患者無病生存期的相關(guān)性（在線數(shù)據(jù)庫(kù)生成）

圖2 SFN高、低表達(dá)與肝癌患者總生存期的相關(guān)性

2.3 PPI分析

為分析SFN的相關(guān)基因，本文采用STEING蛋白質(zhì)互作數(shù)據(jù)庫(kù)中的蛋白質(zhì)互作信息進(jìn)行分析,PPI網(wǎng)絡(luò)顯示SFN與FOXO1、CDC25C、YWHAQ、CDC25B、YWHAZ、YWHAB、TP53、YWHAG這9個(gè)蛋白相互作用。如 (圖3)。

圖3 SFN相關(guān)基因的PPI圖

2.4 SFN的GO分析與KEGG通路分析

為了預(yù)測(cè)SFN參與HCC的過程的生物學(xué)功能和信號(hào)通路，我們進(jìn)一步進(jìn)行了GO分析和KEGG通路分析（表1）。在線數(shù)據(jù)庫(kù)PW信號(hào)通路結(jié)果表明這些蛋白與“細(xì)胞周期通路”、“凋亡”在生物學(xué)上密切相關(guān)（在線數(shù)據(jù)庫(kù)生成）。

表1 SFN的GO分析和KEGG通路分析結(jié)果(根據(jù)P值取最小2個(gè))

3 討論

大量的臨床資料表明，降低HCC死亡率的最佳方法是準(zhǔn)確診斷和成功治療[25]。因此識(shí)別與HCC發(fā)生發(fā)展相關(guān)的關(guān)鍵基因?qū)τ贖CC的診斷和治療至關(guān)重要。在本研究中數(shù)據(jù)顯示，HCC組織中SFN的表達(dá)高于正常組織。SFN表達(dá)與HCC患者分級(jí)顯著相關(guān)。在HCC組織中SFN低表達(dá)組的總體生存期和無病生存期明顯高于SFN高表達(dá)組(P＜0.001)。因此可以推斷SFN的高表達(dá)直接影響HCC患者的生存率，這一發(fā)現(xiàn)提示SFN可能在HCC患者的預(yù)后中發(fā)揮重要作用。PPI分析結(jié)果提示，SFN與FOXO1、CDC25C、YWHAQ、CDC25B、YWHAZ、YWHAB、TP53、YWHAG這9個(gè)蛋白相互作用。分析中，通過對(duì)與SFN相關(guān)的基因進(jìn)行GO分析提示這些基因與細(xì)胞周期、細(xì)胞凋亡等生物學(xué)途徑密切相關(guān)。根據(jù)查閱文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)SFN參與的凋亡途徑主要包括下面幾種：首先，細(xì)胞凋亡可能與線粒體途徑有關(guān)，兔抗人血克隆抗體可以與白血病基因2 結(jié)合，從而形成異二聚體，這樣就大大降低了 白血病基因2 蛋白對(duì)線粒體膜電位的調(diào)節(jié)作用，研究顯示白血病基因2 可抑制細(xì)胞凋亡，然而兔抗人血克隆抗體卻促進(jìn)細(xì)胞凋亡。當(dāng)細(xì)胞收到凋亡信號(hào)時(shí)，兔抗人當(dāng)克隆抗體可促使線粒體膜發(fā)生變化并激活下游的半胱天冬酶3聯(lián)級(jí)反應(yīng)進(jìn)而引起細(xì)胞凋亡。而且有研究發(fā)現(xiàn)，miR-34a高表達(dá)后，提示細(xì)胞凋亡能力明顯降低,而SFN處理后細(xì)胞凋亡能力明顯升高。這些結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了 SFN可能通過上調(diào)miR-34a的表達(dá)進(jìn)而促進(jìn)細(xì)胞的凋亡。有作者[26]認(rèn)為，SFN能明顯抑制磷酸肌醇3激酶和蛋白激酶磷酸化，抑制磷酸肌醇3激酶/蛋白激酶（PI3K/Akt）信號(hào)通路的表達(dá)。通過對(duì)PI3K/Akt信號(hào)通路的活化，可促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞和血管生成因子的分泌，增加腫瘤血管的形成。另外，在子宮內(nèi)膜癌模型中，當(dāng)異位內(nèi)膜的PI3K/Akt信號(hào)通路激活以后，血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）的表達(dá)增高，這樣會(huì)促進(jìn)異位內(nèi)膜的浸潤(rùn)和種植，子宮內(nèi)膜癌的發(fā)生和發(fā)展會(huì)加速。

綜上所述，本研究新穎地發(fā)現(xiàn)，與正常組織相比，HCC患者SFN表達(dá)升高，且與患者生存時(shí)間呈負(fù)相關(guān)。本研究的結(jié)果可能推動(dòng)SFN進(jìn)展的機(jī)制，并提供HCC的高預(yù)后價(jià)值。然而，我們使用的數(shù)據(jù)主要來自TCGA數(shù)據(jù)庫(kù)，而TCGA數(shù)據(jù)庫(kù)并不是來自我們自己的樣本，這就造成了我們研究的局限性。進(jìn)一步的研究需要深入揭示SFN在HCC腫瘤發(fā)生和治療中的分子機(jī)制和意義。這需要我們進(jìn)行基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證。