組織蛋白酶K在骨巨細胞瘤中的表達及意義

胥 棟，袁偉東，陳 龍

(1.承德醫學院，河北承德 067000;2.保定市第二醫院)

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

1 材料與方法

1.1 標本來源及處理 收集2000年6月至2012年8月保定市第二醫院收治的GCT手術病例68例，全部患者術前均未接受化療和放療，臨床資料完整，且全部經組織病理學證實。GCT患者男性33例、女性35例，年齡12-68歲，平均年齡44歲;股骨遠端26例、橈骨遠端22例、脛骨近端20例，肺轉移12例;Jaffe分級:Ⅰ級15例、Ⅱ級24例、Ⅲ級29例。另取20例正常骨組織作為對照，年齡32-70歲、平均年齡46歲，其中男性9例、女性11例。所有標本經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有限公司。

1.3 免疫組織化學染色及結果判定 SP免疫組織化學染色法觀察GCT組織Cath-K的表達，一抗1:150稀釋，DAB顯色，以胞漿或胞膜出現淺黃色或棕黃色為陽性細胞。分別計數陽性細胞百分率和觀察陽性產物的染色強度，參照趙彤等[2]的方法以二者的乘積作為判斷陽性強度的依據。⑴陽性細胞百分率:每張切片隨機選取5個高倍視野(×400)，計數40個細胞中Cath-K陽性細胞百分率:＜15%，0 分;16%-50%，1 分;51%-70%，2 分;＞70%，3分。⑵染色強度:淡黃色，1分;棕黃色，2分;棕褐色，3分。陽性細胞百分率和染色強度評分乘積后分級:0-1分為(-)，2-3 分為(+)，4-5 分為(++)，＞6 分為(+++)。

1.4 統計分析 采用SPSS 17.0統計軟件進行統計分析，計數資料采用等級資料的秩和檢驗。

2 結果

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

附圖 免疫組化染色結果(×400)

表1 Cath-K在正常骨組織和GCT中的表達

2.2 Cath-K表達與GCT病理特征的關系 見表2。GCT中，Cath-K表達與患者年齡、Jaffe分級和有無肺轉移有關(P＜0.05)。

表2 Cath-K表達與GCT臨床病理特征的關系

3 討論

細胞的侵襲性是腫瘤發生發展的病理基礎，學者們已從分子生物學、免疫學等不同角度對GCT的侵襲性進行了深入細致的研究，但仍有許多工作需要進一步完善。大量研究證實，MMPs無法破壞Ⅰ型骨膠原三股螺旋結構，而Cath-K具有分解骨組織中主要骨膠原(Ⅰ型)端肽區及螺旋狀結構的能力[3]。而Ⅰ型骨膠原蛋白是含量最多的骨基質蛋白，占整個骨基質的90%[4]。因此提示，Cath-K在GCT的發生發展過程中可能發揮重要作用。

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

本研究發現，GCT中Cath-K的陽性表達率明顯高于正常骨組織，且GCT中Cath-K的表達與Jaffe分級有關，提示Cath-K可能與GCT的侵襲性有關。本研究還發現，GCT中Cath-K的表達與年齡有關，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量進行性減少，阻止了營養物質的進入和代謝廢物的排出，此時無氧代謝加強、乳酸堆積，細胞外環境pH值降低，這種酸性環境為Cath-K發揮細胞外蛋白水解酶作用、降解細胞外基質提供了適宜條件[7-8]。另外，本研究發現，GCT中Cath-K的表達與患者有無肺轉移有關。徐萬鵬等[6]研究發現，GCT刮除術后復發率為40%-60%，約1%-6%的病例發生肺轉移，多數肺轉移的病例為Ⅲ級，因此建議GCT Ⅲ級的病例應行廣泛切除術。Cath-K抑制劑可抑制骨基質蛋白的水解和骨礦物質的分解，并通過以下途徑抑制Cath-K的活化:渥曼青霉素(WT)途徑、M6P途徑和細胞內酸性環境的堿性化途徑[9-10]。深入研究Cath-K抑制劑，將為治療GCT提供一個新途徑。

盡管本研究證實Cath-K在GCT的發生發展中具有重要作用，但Cathepsin家族其它成員是否發揮了作用以及Cath-K與其它家族成員的相互關系均有待進一步闡明，以便為GCT侵襲性的研究及治療提供更多的理論依據。

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