結腸腺癌中缺氧誘導因子-1α和基質金屬蛋白酶-14表達及與微血管密度的關系

馬新福 劉 梅 戈 銳 趙久達

(青海大學附屬醫院胃腸外科，青海 西寧 810000)

結腸腺癌中缺氧誘導因子-1α和基質金屬蛋白酶-14表達及與微血管密度的關系

馬新福 劉 梅1戈 銳 趙久達2

(青海大學附屬醫院胃腸外科，青海 西寧 810000)

目的 檢測結腸腺癌中缺氧誘導因子(HIF)-1α和基質金屬蛋白酶(MMP)-14的表達，觀察二者在不同臨床病理特征中的表達及與微血管密度(MVD)的關系。方法 103例結腸腺癌作為觀察組，30例正常結腸黏膜組織作為對照組。采用免疫組化方法檢測兩組中HIF-1α、MMP-14和CD34的表達。結果 觀察組中HIF-1α、MMP-14表達的陽性率明顯高于對照組，觀察組中CD34標記的MVD明顯高于對照組。觀察組中HIF-1α、MMP-14的陽性率、MVD值與浸潤深度和淋巴結轉移相關，MVD值與腫瘤的最大徑密切相關。相關分析顯示HIF-1α和MVD、MMP-14和MVD之間均呈正相關。結論 結腸腺癌中HIF-1α和MMP-14高表達可以促進腫瘤的形成和進展，二者可能對腫瘤間質的血管生成有一定的促進作用。

結腸腺癌；缺氧誘導因子(HIF)-1α；基質金屬蛋白酶(MMP)-14；微血管密度

腫瘤間質的血管生成是腫瘤生長的重要基礎，CD34是血管內皮細胞的標志物，內皮細胞生長繁殖活躍及成形的管腔形成對于腫瘤的營養供應有重要意義〔1,2〕。近年研究顯示促進腫瘤血管生成的因子較多〔3〕。缺氧誘導因子(HIF)-1α是缺氧應激的關鍵基因，與腫瘤密切相關，其生物學功能包括血管的生成、侵襲、轉移及細胞凋亡等〔4,5〕。基質金屬蛋白酶(MMP)-14是MMPs家族中的重要成員，其高表達可以促進腫瘤基底膜的溶解，近年也有研究認為其可能對血管生成有一定作用〔6〕。本文對結腸腺癌患者術后組織中HIF-1α、MMP-14蛋白的表達進行檢測，關注二者與CD34標記的微血管密度(MVD)的關系。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 我院2013年1月至2015年4月行結腸腺癌根治手術的患者103例作為觀察組，經病理醫師取材后留取術后的蠟塊組織，其中男51例，女52例，年齡35～76歲，平均53.3歲。其中年齡≥60歲者40例，<60歲者63例。高分化42例，中分化41例，低分化20例。術前均未接受化療、放療及其他抗癌治療。30例正常結腸黏膜組織作為對照組，其中男15例，女15例，年齡36～79歲，平均55.6歲，其中年齡≥60歲者12例，<60歲者18例。

1.2 HIF-1α、MMP-14和CD34的檢測 術后留取的組織均經10%甲醛溶液固定，常規石蠟包埋，每個蠟塊作4 μm切片3張，應用免疫組化SP法檢測HIF-1α、MMP-14和CD34的表達，按說明書進行操作。

1.3 HIF-1α、MMP-14和MVD的判斷標準 HIF-1α、MMP-14的陽性部位是細胞質，以出現棕黃色顆粒為陽性，隨機選擇3個上皮細胞分布較密集的視野(400倍)，計算陽性細胞的百分率，取平均值作為最終的評定標準，以陽性率<10%定為陰性，以≥10%定為陽性。CD34的陽性部位是血管內皮細胞的細胞質，以連續的細胞叢或分支狀連續的內皮細胞定為微血管，共隨機計數3個腫瘤間質(400倍)，計算MVD，取平均值。

1.4 統計學方法 應用SPSS17.0統計軟件進行χ2、t檢驗，線性相關分析。

2 結 果

2.1 兩組中HIF-1α、MMP-14陽性率、MVD的比較 兩組中HIF-1α、MMP-14陽性率及MVD值差異有統計學意義(P<0.01)。見表1。

2.2 觀察組中HIF-1α、MMP-14陽性率、MVD值在不同臨床特征中的比較 觀察組中HIF-1α、MMP-14的陽性率、MVD值與浸潤深度和淋巴結轉移相關，MVD值與腫瘤最大徑密切相關。見表2。

表1 兩組中HIF-1α、MMP-14陽性率、MVD值 比較

表2 觀察組中HIF-1α、MMP-14陽性率、MVD值 在不同臨床特征中的比較±s〕

2.3 觀察組中HIF-1α、MMP-14陽性率和MVD值的相關性 HIF-1α和MVD(r=0.46,P=0.046 2)、MMP-14和MVD(r=0.50,P=0.019 8)呈正相關。

3 討 論

結腸腺癌是富含血管的惡性上皮性腫瘤，隨著腫瘤的生長及侵襲，腫瘤間質中的血管生成豐富，內皮細胞增生，在血流的沖擊下形成管腔。內皮細胞的增生與腫瘤分泌的促血管生成因子有關〔7〕。CD34是標記腫瘤間質血管最特異的標志物，尤其是對腫瘤間質中新生血管標記的特異性更強〔8〕。HIF-1α基因定位于14號染色體上，其cDNA全長有3 720 bp，編碼的氨基酸有826個〔9〕。低氧環境可以促進細胞凋亡和相關缺氧因子的表達，此時可以引起HIF-1α的表達上調，HIF-1α活性的升高可以使細胞在低氧和局部缺血狀況下的生存能力提高，并生成大量的新生血管，以滿足局部組織的營養支持〔10〕。MMPs是一組鋅離子依賴性內切酶，與細胞外基質的降解和腫瘤的新生血管形成密切相關〔11,12〕，其家族成員MMP-14具有前肽區、信號肽區、催化區、鉸鏈區和類血紅素蛋白結合區5個功能區域，能在細胞表面活化MMP-2等重要因子，發揮重要的生物學作用〔13,14〕。周良等〔15〕通過觀察結腸腺癌中MMP-14的表達，發現MMP-14在進行細胞外降解的同時，還參與了腫瘤新生血管生成的作用，此時通過腫瘤血管向宿主輸出大量的惡性腫瘤細胞，引起腫瘤持續生長并發生浸潤及遠處轉移。

本實驗提示腫瘤間質中存在較多微血管，HIF-1α、MMP-14高表達，MVD值增高可以促進腫瘤細胞的浸潤和淋巴道播散。HIF-1α作為一種細胞調控因子，能夠使細胞在低氧環境下適應能量代謝和氧運輸，并產生大量缺氧組織的血管，有利于腫瘤細胞的脈管播散及遠處遷移。MMP-14高表達后可以誘導腫瘤間質產生MMP-14原酶，此酶激活后被腫瘤攝取到細胞膜表面，有效降解細胞外基質，進而促進腫瘤的進展。本文結果顯示MVD值與腫瘤的最大徑密切相關，提示腫瘤在生長過程中MVD增高〔16,17〕。本文提示HIF-1α、MMP-14高表達是促進腫瘤間質血管生成的重要因素。惡性腫瘤由于生長過快，局部可以引起缺氧的表現，此時HIF-1α的表達升高，通過誘導多種基因的表達，使腫瘤細胞適應缺氧的微環境，同時通過促進新生血管形成及調控多種靶基因以逃避相對缺氧的環境，從而促進腫瘤的生長、侵襲和轉移。MMP-14作為上游基因可以調節血管內皮生長因子的表達，加速腫瘤間質的血管新生，促進腫瘤生長〔18〕。黃景山〔19〕通過研究MMP-14在腫瘤中的表達，認為MMP-14可以促進間質中CD31陽性的血管生成，進而促進腫瘤的進展，與本實驗應用的CD34標記的MVD有一致結論。

1 Sakamoto K,Maeda S,Hikiba Y,etal.Constitutive NF-kappaB activation in colorectal carcinoma plays a key role in angiogenesis,promoting tumor growth〔J〕.Clin Cancer Res,2009;15(7):2248-58.

2 William MB,Bland KI,Heslin MJ.Recent insights into angiogenesis,apoptosis,invasion,and metastasis in colorectal carcinoma〔J〕.Ann Surg Oncol,2003;10(8):839-51.

3 Guan M,Peng HX,Yu B,etal.p73 Overexpression and angiogenesis in human colorectal carcinoma〔J〕.Jap J Clin Oncol,2003;33(5):215-20.

4 Liu F,Lin T,He DW,etal.Clinical significance of HIF-1 alpha,MMP-2,and E-cadherin expression in rectal carcinoma〔J〕.J Kuwait Med Assoc,2015;47(1):17-23.

5 Wan J,Chai H,Yu Z,etal.HIF-1α effects on angiogenic potential in human small cell lung carcinoma〔J〕.J Exp Clin Cancer Res,2011;30(1):77.

6 Li YY,Kuscu C,Banach A,etal.microRNA-181a-5p inhibits cancer cell migration and angiogenesis via downregulation of matrix metalloproteinase-14〔J〕.Cancer Res,2015;75(13):2674-85.

7 Kakolyris SA,Kaklamanis LG,Koukourakis MJ,etal.Angiogenesis and p53 expression in the colorectal adenoma-carcinoma sequence〔J〕.Oncol Res Featuring Preclin Clin Cancer Ther,2000;12(4):203-8.

8 Kimura H,Nakajima T,Kagawa K,etal.Angiogenesis in hepatocellular carcinoma as evaluated by CD34 immunohistochemistry〔J〕.Liver,1998;18(1):14-9.

9 Wang B,Ding YM,Fan P,etal.Expression and significance of MMP2 and HIF-1α in hepatocellular carcinoma〔J〕.Oncol Lett,2014;8(2):539-46.

10 Dai CX,Gao Q,Qiu SJ,etal.Hypoxia-inducible factor-1 alpha,in association with inflammation,angiogenesis and MYC is a critical prognostic factor in patients with HCC after surgery〔J〕.BMC Cancer,2009;9(9):1-11.

11 Rojiani MV,Alidina J,Esposito N,etal.Expression of MMP-2 correlates with increased angiogenesis in CNS metastasis of lung carcinoma〔J〕.Int J Clin Exp Pathol,2010;3(8):775-81.

12 Yang QQ,Tang CY.Moderate hypoxia up-regulated the expression of osteopontin and augmented angiogenesis and MMP-2/9 activities in colon carcinoma cell line HT-29〔J〕.Chin J Modern Med,2011;21(13):1415-20.

13 Hawinkels LJ,Kuiper P,Wiercinska E,etal.Matrix metalloproteinase-14(MT1-MMP)-mediated endoglin shedding inhibits tumor angiogenesis〔J〕.Cancer Res,2010;70(10):4141-50.

14 沈成龍,周國強,姚一舟,等.MMP-2、MMP-14及VEGF-C在結腸癌組織中的表達及其臨床意義〔J〕.現代免疫學,2016;12(1):21-6.

15 周 良,馬 海,楊紅春.結腸腺癌中MMP-14和VEGF的表達及意義〔J〕.海南醫學院學報,2011;17(4):465-7.

16 Lynch TP,Ferrer CM,Jackson SR,etal.Critical role of O-linked β-N-acetylglucosamine transferase in prostate cancer invasion,angiogenesis,and metastasis〔J〕.J Biol Chem,2012;287(14):11070-81.

17 Roebuck MM,Helliwell TR,Chaudhry IH,etal.Matrix metalloproteinase expression is related to angiogenesis and histologic grade in spindle cell soft tissue neoplasms of the extremities〔J〕.Am J Clin Pathol,2005;123(3):405-14.

18 Kaimal R,Aljumaily R,Tressel SL,etal.Selective blockade of matrix metalloprotease-14 with a monoclonal antibody abrogates invasion,angiogenesis,and tumor growth in ovarian cancer〔J〕.Cancer Res,2013;73(8):2457-67.

19 黃景山.乳腺浸潤性導管癌中MMP-14的表達及對血管生成的影響〔J〕.中國老年學雜志,2013;33(16):3979-81.

〔2015-04-19修回〕

(編輯 苑云杰)

趙久達(1977-)，男，碩士，主任醫師，主要從事胃癌研究。

馬新福(1973-)，男，副主任醫師，主要從事胃腸腫瘤研究。

R737

A

1005-9202(2017)05-1164-03；

10.3969/j.issn.1005-9202.2017.05.057

1 急救中心 2 腫瘤內科