IL-6和STAT3在結腸癌組織中的表達及意義

張曉芹，段麗芳，黨琳，許小凡，張紅

(陜西中醫(yī)藥大學病理生理學教研室，陜西 咸陽712046)

IL-6和STAT3在結腸癌組織中的表達及意義

張曉芹，段麗芳，黨琳，許小凡，張紅

(陜西中醫(yī)藥大學病理生理學教研室，陜西 咸陽712046)

目的 檢測白介素6(IL-6)和信號轉導及轉錄激活因子3(STAT3)在結腸癌和癌旁組織中的表達及其在結腸癌診治中的臨床意義。方法 收集陜西中醫(yī)藥大學第二附屬醫(yī)院2012年3月至2014年12月經(jīng)病理學診斷的48例結腸癌患者的手術標本，采用免疫組織化學法檢測癌及癌旁組織中IL-6和STAT3的表達，分析兩者表達的相關性。結果 結腸癌組織中IL-6的陽性表達率為91.66%，而癌旁組織陽性表達率僅6.25%，兩者比較差異有顯著統(tǒng)計學意義(P＜0.01)；結腸癌組織中STAT3的陽性表達率為95.83%，也明顯高于癌旁組織的4.17%，差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)；結腸癌組織中STAT3與IL-6的表達呈正相關(r=0.765，P＜0.01)。結論IL-6和STAT3參與結腸癌的發(fā)生發(fā)展，并可作為結腸癌診斷的重要參考及治療的靶點。

結腸癌；白介素6；信號轉導及轉錄激活因子3

結腸癌作為消化道常見的惡性腫瘤，近年來的發(fā)病率不斷上升，結腸癌的死亡率在歐美國家已上升至腫瘤的第2位；中國結腸癌的發(fā)病率已上升至腫瘤的第4位[1]。目前結腸癌的治療主要是以外科手術為主的綜合療法，但術后5年生存率僅為50%左右，而化學療法毒性大、敏感度低[2]，使患者生存質量下降。因此，進一步探討結腸癌的發(fā)病機制，特別是研究信號通路對腫瘤細胞增殖與凋亡的調控，進而從分子水平尋求治療靶點成為目前研究的重點。白介素6(interlenkin-6，IL-6)和信號轉導及轉錄激活因子3(signal transducer and activator of transcription 3，STAT3)是目前備受關注的調控結腸癌發(fā)病的重要信號通路，但其在結腸癌中是否存在異常激活，及兩者之間的確切關系尚不清楚。本研究收集48例結腸癌患者的手術標本，檢測IL-6和STAT3在結腸癌及癌旁組織中的的表達，旨在探究IL-6和STAT3在結腸癌診治中的臨床意義。

1 材料與方法

1.1 一般材料 收集2012年3月至2014年12月在陜西中醫(yī)藥大學第二附屬醫(yī)院手術切除并經(jīng)病理學診斷的結腸癌標本48例，其中男性32例，女性16例，年齡42～76歲。所有病例術前均未接受放射線及藥物治療，組織學類型有高、中、低分化的結腸癌。

1.2 主要試劑 兔抗人IL-6多克隆IgG、STAT3多克隆IgG均購自于Santa Cruz公司，羊抗兔SABC即用型二抗試劑盒及DAB顯色劑購自博士德公司。

1.3 實驗方法 所用標本均經(jīng)10%甲醛固定，石蠟包埋，4μm連續(xù)切片，切片經(jīng)二甲苯、梯度酒精脫蠟至水，阻斷內源性過氧化物酶用3%的雙氧水；枸櫞酸鈉熱抗原修復10 min；冷卻后加5%山羊血清室溫下封閉30 min；滴加一抗(分別為：兔抗人IL-6抗體1: 300；STAT3抗體1:500)，4℃孵育過夜，磷酸鹽緩沖液(PBS)沖洗3次，每次5 min；即用型羊抗兔二抗孵育2 h，PBS沖洗3次，每次5 min；滴加SABC 37℃孵育30 min，PBS沖洗3次，每次5 min。DAB顯色，鏡下控制染色程度；蒸餾水沖洗后以蘇木精進行復染，脫水、透明后封片，顯微鏡下觀察IL-6和STAT3的表達，計數(shù)并采集圖像。

1.4 結果判定IL-6為胞漿表達，以細胞漿中出現(xiàn)棕黃色顆粒為陽性；STAT3為核表達，以細胞核出現(xiàn)棕黃色顆粒為陽性，細胞陽性率的界定采用如下方法：在每張切片中隨機選取高倍視野(×400)10個，每個視野計數(shù)100個細胞，記錄陽染細胞的數(shù)量，累加各個視野的陽染細胞總數(shù)，計算細胞的陽性率，陽性細胞數(shù)≥10%為(+)。

1.5 統(tǒng)計學方法 應用SPSS11.0統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)分析，計數(shù)資料采用χ2檢驗，采用Spearman分析STAT3與IL-6表達相關性，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 IL-6表達定位IL-6表達定位于細胞漿，陽性染色為黃色或棕黃色顆粒，48例結腸癌中44例呈現(xiàn)IL-6的陽性表達，陽性表達率為91.66%，而癌旁組織陽性表達率僅為6.25%，兩者比較差異有顯著統(tǒng)計學意義(P＜0.01)，見圖1。

圖1 IL-6在結腸癌及癌旁組織中的表達(IHC，×200)

2.2 STAT3表達定位STAT3表達定位于細胞核中，陽性表達為黃色或棕黃色顆粒，48例結腸癌中46例呈現(xiàn)STAT3陽性表達，陽性表達率為95.83%，而癌旁組織陽性表達率僅為4.17%，兩者比較差異有顯著統(tǒng)計學意義(P＜0.01)，見圖2。

圖2 STAT3在結腸癌及癌旁組織中的表達(IHC，×200)

2.3 IL-6和STAT3在結腸癌及癌旁組織中的表達44例IL-6陽性表達的結腸癌中STAT3的表達100%陽性；45例IL-6陰性表達的癌旁組織中STAT3陰性表達43例，結腸癌組織中STAT3與IL-6的表達呈正相關(r=0.765，P＜0.010)，見表1。

表1 IL-6和STAT3在結腸癌及癌旁組織中的表達（例)

3 討論

結腸癌是由腸黏膜上皮發(fā)生的惡性腫瘤，早期診斷困難，極易發(fā)生轉移，術后復發(fā)率高，在我國，結腸癌所致的死亡率已經(jīng)上升至腫瘤致死率的第四位[2-3]。

近年來的研究提示結腸癌的發(fā)生是多個環(huán)節(jié)參與的復雜過程參與，尤其炎癥反應在結腸癌發(fā)生發(fā)展中起重要作用，炎癥因子可直接發(fā)揮免疫抑制作用，刺激腫瘤新生血管生成，促進腫瘤細胞生長[4]。白細胞介素-6(interleukin-6，IL-6)是一種常見的細胞因子，具有多種生物功能，如調節(jié)細胞增殖和分化、調控炎癥反應、免疫防御等。IL-6主要由單核巨噬細胞、活化的B細胞、靜止的T細胞等產(chǎn)生，與多種惡性腫瘤存在關聯(lián)[5-6]。劉徽等[5]采用二乙基亞硝胺誘導肝癌模型發(fā)現(xiàn)，IL-6基因敲除小鼠肝癌的發(fā)生率明顯降低，提示IL-6與肝癌的發(fā)生發(fā)展相關。本實驗結果顯示IL-6在結腸癌和癌旁組織中的表達呈現(xiàn)明顯差異，在癌組織中IL-6的陽性表達率為91.66%，而癌旁組織幾乎不表達，提示IL-6參與了結腸癌的進展。

信號傳導與轉錄激活因子(signal transducer and activator of transcription，STAT)是一類參與細胞信號轉導和轉錄激活的重要轉錄因子。干擾素、白介素、生長因子等多種外源性信號刺激可以通過激活JAK/ STAT信號通路，進而調控下游諸多靶基因的表達，參與細胞的增殖、分化、凋亡以及免疫調節(jié)等生物學過程。STAT3是STAT家族的重要成員，在多種腫瘤的研究中發(fā)現(xiàn)STAT3的持續(xù)活化[7-9]，且其表達水平與腫瘤的惡性程度相關[10-11]。本實驗發(fā)現(xiàn)，結腸癌中STAT3表達明顯高于癌旁組織，提示STAT3與結腸癌的進展相關。

IL-6是STAT3重要的細胞活化因子，其激活STAT3的方式有兩種：經(jīng)典途徑和跨信號轉導途徑。在經(jīng)典途徑中IL-6首先與IL-6R/gp130結合，進而活化STAT3。而跨信號轉導途徑，IL-6可以直接與可溶性受體sIL-6R結合，跨過了膜上的IL-6R[6，12]。在腫瘤相關的實驗研究中發(fā)現(xiàn)，IL-6可以與靶細胞表面的sIL-6R結合，形成sIL-6R/IL-6復合物，進一步活化細胞膜表面的gp130，gp130受到刺激形成同源二聚體，激活與gp130相關聯(lián)的JAK，使受體酪氨酸激酶活化，并與STAT3蛋白結合，這種激酶級聯(lián)使STAT3磷酸化，活化的STAT3二聚體可以進入細胞核，引發(fā)靶基因的轉錄和表達，促進腫瘤細胞增殖和血管形成，抑制腫瘤細胞凋亡[13-14]。本實驗發(fā)現(xiàn)，STAT3的表達及IL-6表達水平在結腸癌和癌旁組織中存在明顯差異，結腸癌組織中STAT3的表達與IL-6表達水平亦呈現(xiàn)正相關，提示IL-6作為STAT3的激活因子，可誘導STAT3活化，促進下游信號轉導，進而參與結腸癌的進展。因此認為，IL-6/STAT3信號通路在結腸癌的診斷中具有重要的參考價值，可以作為治療上的關鍵靶點。

[1]李莉,黃河浪.結直腸癌發(fā)生危險因素的流行病學研究進展[J].結直腸肛門外科,2010,16(6):397-401.

[2]唐楠,王媛媛,沈麗達.結腸癌相關基因研究進展[J].醫(yī)學綜述, 2012,18(2):207-209.

[3]Umesalma S,Suolhandiran G.2-dimethylhydrazine-induced rat colon carcinogenesis[J]Basic Clin Pharmacol Toxicol,2010,107(2): 650-655.

[4]Brisinda G,Vanella S,Cadeddu F,et al.Colonic anastomotic leak: risk factors,diagnosis,and treatment[J].J Am Coll Surg,2009,208 (6):1152-1153.

[5]劉徽,朱波,林治華.IL-6信號通路與腫瘤[J].細胞與分子免疫學雜志,2011,27(3):353-355.

[6]Liu Y,Lin J.Blocking the IL-6-STAT3 singnaling pathway:potential liver cancer therapy[J].Future Oncol,2011,7(2):161-164.

[7]Bromberg J.Stat proteins and oncogenesis[J].J Clin Invest,2002, 109(9):1139-1142.

[8]俞麗芬,朱延波,喬敏敏,等.Stat3在人胃癌細胞株和組織中的組成性激活及其臨床意義[J].中華醫(yī)學雜志,2004,84(24):2064-2069.

[9]Rasanen K,Lehtinen E,Nokelainen K,et al.Interleukin-6 increases expression of serine protease inhibitor Kazal type 1 through STAT3 in colorectal adenocarcinoma[J].Mol Carcinog,2016,55(12): 2010-2023.

[10]Schafer ZT,Brugge JS.IL-6 involvement in epithelial cancers[J].J Clin Invest,2007,117(12):3660-3663.

[11]張斌,鐘德玝,王群偉,等.JAK/STAT信號通路與肝細胞性肝癌的腫瘤進展和預后的相關性研究[J].細胞與免疫學雜志,2010,26 (4):368-370,373.

[12]S churinga JJ,Schepers H,Vellenga E,et al.Ser727-dependent transcriptional activation by association of p300 with STAT3 upon IL-6 stimulation[J].FEBS Lett,2001,495(1-2):71-76.

[13]Bromberg JF,Wrzeszczynska MH,Devgan G,et al.Stat3 as an oncogene[J].Cell,1999,98(3):295-303.

[14]李海東,裘正軍,STAT3在惡性腫瘤中的研究進展[J].國際腫瘤雜志,2011,38(1):3-5.

Expression and significance of IL-6,STAT3 in colon carcinoma tissue.

ZHANG Xiao-qin,DUAN Li-fang,DANG Lin, XU Xiao-fan,ZHANG Hong.Department of Pathophysiology,Shaanxi University of Chinese Medicine,Xianyang 712046, Shaanxi,CHINA

ObjectiveTo detect the expression of interlenkin-6(IL-6)and signal transducer and activator of transcription 3(STAT3)in colon carcinoma tissue and paracancerous tissue,and to analyze its clinical significance in the diagnosis and treatment of colon carcinoma.MethodsForty-eight samples of colon carcinoma confirmed by pathology in the Second Affiliated Hospital of Shaanxi University of Chinese Medicine from March 2012 to December 2014 were collected.The expression of IL-6 and STAT3 in colon cancer tissue and paracancerous tissue were detected by immunohistochemistry.The correlation between the two were analyzed.ResultsThe positive expression rate of IL-6 in colon carcinoma tissue was 91.66%,which was higher than that in paracancerous tissue of 6.25%(P＜0.01).The positive expression rate of STAT3 in colon carcinoma tissue was 95.83%,which was significantly higher than that in paracancerous tissue of 4.17%(P＜0.05).The expression of STAT3 was positively correlated with IL-6 in colon carcinoma tissue. ConclusionIL-6 and STAT3 are involved in the occurrence and development of colon carcinoma,which can be used as an important reference for colon carcinoma diagnosis and therapeutic targets.

Colon carcinoma;Interlenkin-6(IL-6);Signal transducer and activator of transcription 3(STAT3)

R735.3+5

A

1003—6350（2017）02—0185—03

10.3969/j.issn.1003-6350.2017.02.005

2016-07-24)

陜西中醫(yī)藥大學培育基金(編號：2016PY09)

張紅。E-mail：zhangh1227@163.com