MMP-2與TIMP-1在食管鱗癌細胞中的表達及臨床意義

楊保軍　張麗平　楊曉剛　劉文利　韓文華　楊海平

河北工程大學附屬醫院心胸外科，邯鄲056002

MMP-2與TIMP-1在食管鱗癌細胞中的表達及臨床意義

楊保軍#張麗平楊曉剛劉文利韓文華楊海平

河北工程大學附屬醫院心胸外科，邯鄲056002

目的檢測食管鱗癌（ESCC）及癌旁正常組織中基質金屬蛋白酶-2（MMP-2）以及組織抑制因子（TIMP-1）的表達，研究其與臨床特征的關系，為臨床ESCC惡性程度和預后判斷提供新的依據。方法應用組織芯片技術及免疫組織化學鏈霉菌抗生物素蛋白-過氧化酶連接法（S-P法）對60例ESCC組織及癌旁正常食管組織中MMP-2、TIMP-1蛋白表達進行檢測，分析其陽性表達與性別、年齡、組織學分級、浸潤深度、淋巴結轉移及腫瘤分期之間的關系。結果MMP-2、TIMP-1在癌旁正常上皮組織不表達；MMP-2主要在癌細胞中表達，TIMP-1主要在間質細胞中表達，二者在食管鱗狀細胞癌中表達陽性率分別為38.3%和46.7%，高于正常組織（P＜0.05）。MMP-2與ESCC的浸潤深度、淋巴結轉移和TNM臨床分期有關，差異有統計學意義（P＜0.05），腫瘤浸潤程度深者MMP-2陽性表達率高；無淋巴結轉移者的MMP-2陽性表達率低于有淋巴結轉移者；臨床病理分期為Ⅰ、Ⅱ期患者的陽性表達率低于Ⅲ期者。TIMP-1的表達與ESCC性別、年齡、組織學分級、浸潤深度、淋巴結轉移及臨床病理分期無關（P＞0.05）。結論MMP-2能在ESCC的侵襲、轉移中起重要作用，TIMP-1可能與早期ESCC的生物學性狀有關，MMP-2與浸潤深度、淋巴結轉移及TNM分期有關，二者有助于判斷ESCC的生物學行為。

食管鱗癌；金屬蛋白酶-2；組織金屬蛋白酶抑制因子-1；組織芯片；免疫組化

Oncol Prog，2016，14（6）

基底膜及細胞外基質的降解在惡性腫瘤的組織浸潤及轉移過程中起到關鍵的作用。基質金屬蛋白酶（matrix metal loproteinases，MMP）是降解細胞外基質和基底膜的重要酶類，組織金屬蛋白酶抑制劑（tissue inhibitors of metalloproteinases，TIMP）為MMP的天然抑制劑，對其功能有重要的調節作用。本研究通過觀察食管鱗癌（esophageal squamous cell carcinoma，ESCC）中MMP-2與TIMP-1的表達及其與ESCC各生物學性狀間的關系，以及二者表達之間的相關性，以確定癌組織中MMP及TIMP的表達水平作為判斷ESCC侵襲轉移性及評價其預后的指標的意義。

1　資料與方法

1.1一般資料

選取河北工程大學附屬醫院胸外科1994年1月至2003年12月60例手術患者并通過病理檢查已確診為ESCC的組織蠟塊。所有患者都有完整的資料，患者手術之前未進行放療和化療。其中，男性38例，女性22例；年齡42～77歲，＞60歲20例，50～60歲30例，＜50歲10例；病理學類型均為鱗狀細胞癌；組織學分級：Ⅰ級22例，Ⅱ級28例，Ⅲ級10例；腫瘤浸潤至外膜33例，肌層18例（深肌層13例，淺肌層5例），黏膜下層9例；有淋巴結轉移29例，無淋巴結轉移31例；P-TNM分期：0～Ⅰ期5例，Ⅱ期29例（Ⅱa期17例，Ⅱb期12例），Ⅲ期26例。選取相應的鱗癌組織、食管正常組織（距癌灶5～7 cm的食管上切端標本）石蠟包埋組織塊，組織切片，行免疫組化檢測。

1.2免疫組化方法

MMP-2與TIMP-1抗體、APES試劑盒和DAB顯色劑均為北京中山生物技術有限公司生產，采用同濟醫科大學千屏影像工程公司提供的彩色病理圖文分析系統，組織芯片制作儀為朝陽恒泰科技發展有限責任公司生產。應用組織芯片制作技術制備42（6×7）點列陣的組織芯片，60例食管鱗癌患者共制成240例組織標本。免疫組化染色方法（S-P法）嚴格按試劑盒說明書進行。TIMP-1、MMP-2蛋白在細胞質中表達，隨機觀察每例切片20個高倍視野（×200），每個視野中細胞質為棕色的細胞數＜20%為陰性（-），＞20%為陽性（+）。

1.3統計學方法

采用SPSS13.0統計學軟件對數據進行處理，計數資料采用χ2檢驗，P＜0.05為差異有統計學意義。

2　結果

2.1MMP-2及TIMP-1的表達及分布

60例患者癌旁正常食管黏膜組織中TIMP-1、MMP-2表達均為陰性，60例患者食管癌組織中MMP-2、TIMP-1陽性表達率分別為38.3%（23/60）和46.7%（28/60），二者在癌組織中的表達率均高于正常組織（P＜0.05）。MMP-2主要在食管癌細胞質中表達，為棕黃色的細顆粒狀，較少的間質纖維母細胞及組織細胞也呈陽性表達；TIMP-1陽性表達主要在血管內皮細胞、組織細胞和間質纖維母細胞。（圖1）

2.2MMP-2及TIMP-1表達與食管鱗癌臨床特征的關系

60例患者食管癌組織中MMP-2蛋白表達與ESCC患者組織學分級、年齡及性別無關（P＞ 0.05）；與浸潤深度、淋巴結轉移及TNM分期有關（P＜0.05）。腫瘤浸潤程度深者，MMP-2的陽性表達率高，差異有統計學意義（χ2=8.232，P=0.016）；無淋巴結轉移者的MMP-2陽性表達率低于有淋巴結轉移者，差異具有統計學意義（χ2=4.258，P=0.039）；臨床病理分期為Ⅰ、Ⅱ期的患者陽性表達率明顯低于Ⅲ期者（χ2=11.386，P=0.003）。TIMP-1的表達與ESCC患者性別、年齡、組織學分級、浸潤深度、淋巴結轉移及臨床病理分期均無關（P＞0.05）。（表1）

圖1　MMP-2及TIMP-1在食管鱗癌組織中的表達（×400）

表1　MMP-2及TIMP-1蛋白表達與食管鱗癌臨床特征的關系（n=60）

3　討論

在惡性腫瘤的侵襲與轉移過程中，基底膜和細胞外基質降解是重要環節，腫瘤細胞只有在脫離原發灶，突破基底膜與細胞外基質組成的防線后才能向周圍組織侵襲或通過血液、淋巴轉移至其他臟器［1］。MMP-2又稱Ⅳ型膠原酶或明膠酶，由腫瘤細胞和間質細胞分泌，經水解后激活。大量研究結果表明，MMP-2可降解細胞外基質所有成分和血管基底膜，促進腫瘤侵襲和轉移［2］。Samantaray等［3］認為，食管鱗癌中MMP-2高表達與食管腫瘤基因有關，可能為食管癌發生的早期標志。本實驗結果表明，60例癌旁正常食管黏膜組織MMP-2均呈陰性表達而食管鱗癌組織MMP-2陽性表達率為38.3%。MMP-2主要是在食管癌細胞質中表達，呈現棕黃色的細顆粒狀；較少的組織細胞與間質纖維母細胞也是陽性表達，說明MMP-2參與了食管鱗癌的發生發展過程。在岳慶峰等［4］的研究中，MMP-2的表達程度與有無淋巴結轉移、3年生存率、食管鱗癌浸潤深度和臨床分期有著密切的關系，與本研究結果相近。

TIMP對MMP的活性有抑制作用，兩者之間有活性程度和表達量的平衡狀態。TIMP-1可以和無活性膠原酶B合成可逆性的復合物，從而對MMP的活性進行抑制。TIMP-1表達上調能夠對MMP的產生和活性發揮抑制作用，從而明顯減少細胞外基質的降解，起到抑制腫瘤轉移、侵襲的作用［5］。本研究結果顯示，食管癌組織TIMP-1陽性表達率為46.7%（28/60），明顯高于癌旁正常組織。TIMP-1陽性的表達主要是在血管內皮細胞、組織細胞和間質纖維母細胞，提示食管鱗癌患者MMP-2過表達，將其與TIMP-1之間平衡狀態打破，使癌細胞轉移，降解基底膜，TIMP-1高表達是阻止MMP-2降解細胞外基質的反饋性表達。檢測發現，雖然在無淋巴結轉移患者食管癌組織中的TIMP-1表達率比有淋巴結轉移者低，但經統計學處理無明顯的差異，TIMP-1表達與食管鱗癌的其他臨床特征也無明顯關系，與其他學者的研究結果不同［6］，其原因可能與TIMP-1主要參與食管癌發生的早期過程［7］，而本組樣本中早期食管癌數量較少有關，且與不同的研究方法有一定的關系。

60例食管鱗癌患者共制成240例組織標本，一張組織芯片中可容納樣本40多個，排列較整齊，外形類圓形或者圓形，有較少的掉片或者皺折現象，極大地節約了研究經費和降低了勞動量，在最短的時間里獲得了食管鱗癌和癌旁正常組織MMP-2、TIMP-1蛋白表達的所有數據，并且在一個平行水平上進行實驗操作，最大程度上減低實驗誤差，使結果更加可信、嚴謹。和傳統病理學技術方法進行比較，組織芯片技術有方便、準確、快速及經濟的優點，可用組織芯片對臨床組織樣本進行大規模、高效的檢測。

總之，食管癌的發生、發展是個多基因、多步驟的反應過程，關于MMP-2蛋白與TIMP-1蛋白表達之間的關系，尚待大樣本、前瞻性、多中心的中和性研究。本研究結果表明，檢測MMP-2、TIMP-1有助于判斷食管鱗癌的臨床分期、浸潤深度、轉移潛能，是預測食管鱗癌患者預后的指標。

［1］孫曉宏，龐作良，羅洞波.MMP-2及MMP-7在食管癌及癌旁組織中的表達［J］.山東大學學報（醫學版），2010，48（7）: 102-104.

［2］楊昀，蔣永來.基質金屬蛋白酶與大腸癌侵襲和轉移關系的研究進展［J］.醫學研究生學報，2010，23（7）:771-773.

［3］Samantaray S，Sharma R，Chattopadhyaya TK，et al.Increased expression of MMP-2 and MMP-9 in esophageal squamous cell carcinoma［J］.J Cancer Res Clin Oncol，2004，130（1）:37-44.

［4］岳慶峰，向明，李方明，等.食管癌組織DcR3、MMP-2表達及其對生存率的影響［J］.中國癌癥雜志，2010，20（10）: 745-750.

［5］吳曉英，陳衛昌，沈玉玲，等.MMP-1和TIMP-1在人胃癌組織中的表達及臨床意義［J］.江蘇醫藥，2008，34（12）: 1200-1202.

［6］王曉蘭，李曉莉，陳奎生.MMP-9與TIMP-1蛋白在食管鱗癌中的表達及其與腫瘤浸潤、轉移的關系［J］.醫藥論壇雜志，2009，30（8）:1-3.

［7］王洪江，李卉，龐作良，等.TIMP-1在哈薩克族食管癌組織中的表達及其意義［J］.山東醫藥，2011，51（13）:1-3.

Expressions and clinical significance of MMP-2 and TIMP-1 in esophageal squamous cell carcinoma

YANG Bao-jun#ZHANG Li-ping YANG Xiao-gang LIU Wen-li HAN Wen-hua YANG Hai-ping
Department of Cardiothoracic Surgery，the Affiliated Hospital of the Hebei University of Engineering，Handan 056002，Hebei，China

ObjectiveTo investigate the association between the expressions of matrix metallproteinase-2（MMP-2），the tissue inhibitor of matrix metallproteinase-1（TIMP-1）and the biological characters of esophageal squamous cell carcinoma（ESCC）.MethodThe expressions of MMP-2 and TIMP-1 were determined by immunohistochemical analysis（SP method）with tissue chip technique in 60 cases of ESCC.Statistical analyses were performed to determine the association between positive expressions of MMP-2，TIMP-1 and gender，age，histological stage，tumor invasion and metastasis. ResultThe expressions of MMP-2 and TIMP-1 were not detected in adjacent normal epithelial tissues，while MMP-2 expression was predominantly observed in cancer cells，and TIMP-1 expression was mainly in cytoplasm，with a positive expression rate of 38.3%and 46.7%in ESCC，respectively，both were higher as compared in normal tissues（P＜0.05）. The expression of MMP-2 were correlated with the depth of cancer invasion，lymph node metastasis，and TNM stage（all P＜0.05），patients with deeper invasion，or with metastasis，or with stage III rather than stage I and II had higher expression of MMP-2.While expression of TIMP-1 was not related to gender，age，histological stage，invasion，lymph node metastasis and clinicopathological stage（P＞0.05）.ConclusionThe high expression of MMP-2 may be essential in ESCC invasion and metastasis，while the TIMP-1 may be associated with early ESCC biological characteristics，the expression of MMP-2 was correlated with invasion depth，lymph node metastasis and TNM stage，which will be helpful in predicting the biological behaviors of ESCC.

esophageal squamous cell carcinoma；matrix metalloproteinase-2；tissue inhibitor of matrix metallprotenase-1；tissue chip technique；immunohistochemical analysis

R735.1

A

10.11877/j.issn.1672-1535.2016.14.06.16

2016-04-26）

（corresponding author），郵箱：13552771810@163.com