食管鱗狀細(xì)胞癌中HIF-1α、CTSD表達(dá)和血管生成擬態(tài)的關(guān)系及其臨床意義

周芳芳，盧林明，陳 冰

食管鱗狀細(xì)胞癌中HIF-1α、CTSD表達(dá)和血管生成擬態(tài)的關(guān)系及其臨床意義

周芳芳，盧林明，陳 冰

目的觀察食管鱗狀細(xì)胞癌(esophageal squamous cell carcinoma, ESCC)組織中缺氧誘導(dǎo)因子-1α(hypoxia inducible factor-1α, HIF-1α)、組織蛋白酶D(cathepsin D, CTSD)的表達(dá)情況，分析兩者表達(dá)與血管生成擬態(tài)(vasculogenic mimicry, VM)及ESCC臨床病理特征的關(guān)系。方法收集120例ESCC組織，采用CD34/PAS套染檢測(cè)ESCC VM情況；免疫組化EnVision兩步法檢測(cè)ESCC中VM標(biāo)志性分子血管內(nèi)皮鈣黏素(vascular endothelial cadherin, VE-cadherin)和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial grow factor, VEGF)以及HIF-1α、CTSD的表達(dá)，分析HIF-1α和CTSD與ESCC臨床病理特征的關(guān)系及各指標(biāo)之間相關(guān)性。結(jié)果120例ESCC中HIF-1α和CTSD的表達(dá)與患者年齡、性別無(wú)關(guān)；與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、脈管癌栓形成、臨床分期、病理分級(jí)等有關(guān)；120例ESCC中有25例存在VM；HIF-1α和CTSD在有VM組陽(yáng)性率明顯高于無(wú)VM組，且均與VM表達(dá)呈正相關(guān)；CTSD在HIF-1α陽(yáng)性組的表達(dá)明顯高于HIF-1α陰性組，且兩者表達(dá)呈正相關(guān)；VE-cadherin、VEGF在CTSD陽(yáng)性組的表達(dá)率明顯高于CTSD陰性組，且與CTSD表達(dá)均呈正相關(guān)，提示在ESCC中CTSD表達(dá)與VM的形成相關(guān)。結(jié)論CTSD有可能通過(guò)HIF-1α參與ESCC中VM形成過(guò)程，另外HIF-1α和CTSD高表達(dá)提示ESCC患者預(yù)后不良。

食管腫瘤；鱗狀細(xì)胞癌；缺氧誘導(dǎo)因子-1α；組織蛋白酶D；血管生成擬態(tài)

近年食管鱗狀細(xì)胞癌(esophageal squamous cell carcinoma, ESCC)病死率一直居高不下，多與其復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移相關(guān)。腫瘤的血管生成可以為腫瘤提供營(yíng)養(yǎng)，促進(jìn)其復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移。血管生成擬態(tài)(vasculogenic mimicry, VM)是一種不同于傳統(tǒng)內(nèi)皮細(xì)胞源性的腫瘤新生血管，多種因子均參與VM形成，如缺氧誘導(dǎo)因子-1α(hypoxia inducible factor-1α, HIF-1α)[1-2]、遷移誘導(dǎo)蛋白7(migration inducing-protein 7, MIP7)[3]、血管內(nèi)皮鈣黏素(vascular endothelial cadherin, VE-cadherin)[4]和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial grow factor, VEGF)[5]。但任何一種因子均不能解釋VM發(fā)病機(jī)制，VM形成過(guò)程是否還涉及其他因子，有待于進(jìn)一步分析 。組織蛋白酶D(cathepsin D, CTSD)屬于天門(mén)冬氨酸水解酶，具有降解細(xì)胞外基質(zhì)和基膜功能，研究表明其[6-7]在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮一定作用。目前，關(guān)于CTSD與ESCC中VM之間關(guān)系報(bào)道較少，本文擬通過(guò)免疫組化EnVision兩步法檢測(cè)ESCC中HIF-1α、CTSD、VE-cadherin和VEGF表達(dá)，并結(jié)合臨床病理特征，分析各項(xiàng)指標(biāo)之間相關(guān)性，探討CTSD是否參與ESCC VM形成，旨在為ESCC臨床診斷、抗血管治療及患者預(yù)后判斷提供新思路。

接受日期：2017-07-14

1 材料與方法

1.1臨床資料收集2012年6月～2014年6月皖南醫(yī)學(xué)院附屬弋磯山醫(yī)院ESCC手術(shù)切除標(biāo)本120例，其中男性96例，占80%；女性者24例，占20%；年齡42～77歲；所有患者術(shù)前均行活檢，無(wú)家族史，術(shù)后經(jīng)由3位長(zhǎng)期從事病理診斷的高年資醫(yī)師確診為ESCC，手術(shù)前均無(wú)放、化療史。根據(jù)腫瘤的分化程度組織學(xué)分級(jí)：高分化31例，中分化70例，低分化19例；根據(jù)腫瘤浸潤(rùn)食管壁深度：浸潤(rùn)至黏膜層及淺肌層68例，深肌層及外膜層52例；淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移者41例，無(wú)轉(zhuǎn)移者79例；有脈管癌栓形成47例，無(wú)脈管癌栓形成73例；根據(jù)TNM分期臨床分期：Ⅰ+Ⅱ期70例，Ⅲ+Ⅳ期50例。

1.2主要試劑兔抗人VE-cadherin多克隆抗體以及鼠抗人單克隆抗體VEGF購(gòu)自Lifespan Bioscience公司，鼠抗人單克隆抗體CD34、CTSD和HIF-1α均購(gòu)自北京中杉金橋公司；DAB顯色試劑盒和二抗試劑盒均購(gòu)自福州邁新公司，PAS染色試劑盒購(gòu)自上海貝索生物公司。

1.3方法

1.3.1免疫組化 采用10%中性福爾馬林固定新鮮ESCC切除標(biāo)本，常規(guī)石蠟包埋組織，4 μm厚連續(xù)切片，常規(guī)烤片、脫蠟、水化、抗原修復(fù)后，按照免疫組化EnVision兩步法試劑盒說(shuō)明書(shū)檢測(cè)ESCC組織中HIF-1α、CTSD、VEGF和VE-cadherin的表達(dá)，實(shí)驗(yàn)用已知陽(yáng)性切片作為對(duì)照，陰性以PBS代替一抗作為對(duì)照。

1.3.2CD34/PAS雙染 根據(jù)免疫組化EnVision兩步法對(duì)CD34進(jìn)行染色，并經(jīng)DAB顯色，根據(jù)PAS試劑盒依次滴加0.5%高碘酸1滴，還原10 min；水流沖洗10 min后將切片平放于避光濕盒中，滴加Schiff試劑1滴，置于37 ℃孵箱反應(yīng)20 min，待目測(cè)組織變紅，細(xì)蒸餾水沖洗20 min終止反應(yīng)；再滴加Mayer蘇木精染液1滴，復(fù)染細(xì)胞核2 min；溫水返藍(lán)1 min，常規(guī)脫水、封固。正常胃黏膜呈紫紅色為PAS陽(yáng)性對(duì)照片。

1.4結(jié)果判斷

1.4.1免疫組化染色判斷 CTSD、VEGF陽(yáng)性信號(hào)均定位于胞質(zhì)，VE-cadherin陽(yáng)性信號(hào)定位胞膜/胞質(zhì)，HIF-1α陽(yáng)性信號(hào)定位胞核。每例標(biāo)本選擇含有陽(yáng)性細(xì)胞的高倍視野(×400)5個(gè)，每視野200個(gè)細(xì)胞，根據(jù)陽(yáng)性染色強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)分：陰性為0分，淡黃色為1分，深黃色為2分，棕色為3分；根據(jù)陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)進(jìn)行評(píng)分：≤10%為0分，10%～30%為1分， 30%～70%為2分，≥70%為3分。將兩項(xiàng)積分相乘得出總分：<3分為陰性，≥3分為陽(yáng)性。

1.4.2CD34/PAS雙染VM評(píng)判法 顯微鏡下VM由腫瘤細(xì)胞圍城管腔，無(wú)內(nèi)皮細(xì)胞；腔內(nèi)有或無(wú)紅細(xì)胞；PAS部分或全部陽(yáng)性；免疫組化CD34陰性均可判定為VM。VM的評(píng)判由三位長(zhǎng)期從事病理診斷的高年資醫(yī)師采用盲法讀片。

1.5統(tǒng)計(jì)學(xué)方法所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均采用統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件SPSS 22.0進(jìn)行分析，實(shí)驗(yàn)指標(biāo)陽(yáng)性差異采用χ2檢驗(yàn)，當(dāng)理論值較小時(shí)，采用校正χ2檢驗(yàn)；相關(guān)性采用Spearman相關(guān)分析；以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1HIF-1α和CTSD表達(dá)與ESCC臨床病理特征的關(guān)系120例ESCC中HIF-1α陽(yáng)性51例(42.5%)(圖1)，CTSD陽(yáng)性57例(47.5%)(圖2)；HIF-1α和CTSD陽(yáng)性在不同年齡組和不同性別之間表達(dá)差異無(wú)顯著性(P均>0.05，表1)，但HIF-1α、CTSD陽(yáng)性在浸潤(rùn)至深肌層及外膜層組、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組、Ⅲ+Ⅳ期組、低分化組、脈管癌栓形成組明顯增高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05，表1)。

2.2ESCC中存在VM現(xiàn)象120例ESCC中，有25例(25/120，20.4%)具有典型VM結(jié)構(gòu)。VM是由腫瘤細(xì)胞構(gòu)成的管腔樣結(jié)構(gòu)，該管腔樣結(jié)構(gòu)無(wú)內(nèi)皮細(xì)胞，腔內(nèi)可見(jiàn)紅細(xì)胞或無(wú)紅細(xì)胞，腫瘤細(xì)胞和紅細(xì)胞之間被PAS陽(yáng)性物質(zhì)分開(kāi)，且VM周圍無(wú)壞死的腫瘤細(xì)胞及炎細(xì)胞浸潤(rùn)(圖3)。不論管腔內(nèi)有無(wú)紅細(xì)胞，管壁出現(xiàn)CD34陽(yáng)性的血管，均為內(nèi)皮依賴性血管(圖4)。

2.3ESCC中CTSD表達(dá)與VM的相關(guān)性120例ESCC中有VM組CTSD陽(yáng)性率明顯高于無(wú)VM組，兩者之間呈正相關(guān)(r=0.375，P=0.000，表2)。

2.4ESCC中CTSD表達(dá)與VM標(biāo)志性分子HIF-1α、VE-cadherin、VEGF的相關(guān)性120例ESCC中HIF-1α陽(yáng)性組CTSD陽(yáng)性率明顯高于HIF-1α陰性組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，兩者呈正相關(guān)(r=0.296，P=0.001)。另外，VE-cadherin陽(yáng)性率40.8%(49/120)(圖5)。CTSD陽(yáng)性組VE-cadherin的表達(dá)明顯高于CTSD陰性組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，兩者呈正相關(guān)(r=0.466，P=0.000)。VEGF陽(yáng)性率51.7%(62/120)(圖6)。CTSD陽(yáng)性組VEGF的表達(dá)明顯高于CTSD陰性組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，兩者呈正相關(guān)(r=0.452，P=0.000，表3)。

3 討論

ESCC是常見(jiàn)的消化道惡性腫瘤之一，易局部浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移，因此其病死率較高；腫瘤浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移與其血管生成關(guān)系密切。VM是一種不依賴于內(nèi)皮細(xì)胞新的血液供應(yīng)模式。研究表明[8-9]，VM與腫瘤惡性程度有關(guān)，往往生長(zhǎng)越快惡性程度越高，侵襲性越強(qiáng)的腫瘤形成VM的可能性越大，甚至VM可以做為惡性腫瘤預(yù)后不良指標(biāo)。本組結(jié)果顯示，在ESCC中CTSD和HIF-1α陽(yáng)性與患者年齡、性別無(wú)關(guān)，但與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、癌栓形成、臨床分期、病理分級(jí)等有關(guān)；提示其參與ESCC的轉(zhuǎn)移與浸潤(rùn)。因此，CTSD有可能參與ESCC VM形成過(guò)程，同時(shí)也證實(shí)HIF-1α參與VM形成以及可以做為預(yù)后不良指標(biāo)。

表1 HIF-1α和CTSD表達(dá)與ESCC臨床病理特征的關(guān)系

①②③④⑤⑥

圖1ESCC中HIF-1α呈陽(yáng)性，EnVision兩步法圖2ESCC中CTSD呈陽(yáng)性，EnVision兩步法圖3ESCC中VM(箭頭所示)，CD34呈陰性，EnVision兩步法圖4ESCC中內(nèi)皮性血管(箭頭所示)，CD34呈陽(yáng)性，EnVision兩步法圖5ESCC中VE-cadherin呈陽(yáng)性，EnVision兩步法圖6ESCC中VEGF呈陽(yáng)性，EnVision兩步法

表2 ESCC中CTSD表達(dá)與VM相關(guān)性

表3 ESCC中CTSD與HIF-1α、VE-cadherin、VEGF表達(dá)的相關(guān)性

在惡性腫瘤VM形成過(guò)程中除腫瘤細(xì)胞自身變形外，細(xì)胞外基質(zhì)降解重塑也是其關(guān)鍵步驟。因此，經(jīng)典VM形成機(jī)制認(rèn)為[10-13]HIF-1α間接或直接誘導(dǎo)VE-cadherin和VEGF表達(dá)，然后通過(guò)各級(jí)信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)最終激活基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases, MMP)，從而降解細(xì)胞外基質(zhì)，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞游離并圍成血管樣的通道從而形成VM。缺氧是惡性腫瘤常見(jiàn)微環(huán)境，在惡性腫瘤中，缺氧誘導(dǎo)CTSD表達(dá)重新分布并升高，此外CTSD和MMP同樣具有降解細(xì)胞外基質(zhì)，促使其重塑作用。然而，CTSD與ESCC VM之間關(guān)系目前尚不清楚，本組結(jié)果顯示ESCC中CTSD在VM組的陽(yáng)性率顯著高于無(wú)VM組；且HIF-1α、VE-cadherin和VEGF在CTSD陽(yáng)性組的表達(dá)率均明顯高于CTSD陰性組，并且均與CTSD呈正相關(guān)；眾多研究表明由缺氧誘導(dǎo)形成VM的經(jīng)典信號(hào)通路中，VEGF[14]、VE-cadherin[15]是關(guān)鍵性因子，提示CTSD可能通過(guò)促進(jìn)腫瘤中VE-cadherin、VEGF表達(dá)，從而參與ESCC中VM形成。

綜上所述，本實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示在ESCC中CTSD可能在缺氧誘導(dǎo)下促進(jìn)VEGF、VE-cadherin表達(dá)等參與ESCC VM形成，從而促進(jìn)ESCC轉(zhuǎn)移和浸潤(rùn)，同時(shí)也證實(shí)CTSD、HIF-1α和VM三者可以聯(lián)合檢測(cè)作為預(yù)后不良的指標(biāo)，但CTSD和VM之間具體信號(hào)通路及機(jī)制目前尚不清楚，對(duì)于CTSD在VM形成中的作用及兩者之間可能存在的信號(hào)通路是我們今后分析的重點(diǎn)。另外，進(jìn)一步探討CTSD與VM的關(guān)系對(duì)于臨床抗腫瘤血管治療和相關(guān)藥物開(kāi)發(fā)具有重要指導(dǎo)意義。

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CorrelationoftheexpressionofHIF-1αandCTSDwithvasculogenicmimicryanditsclinicopathologicalfeaturesinesophagealsquamouscellcarcinoma

ZHOU Fang-fang, LU Lin-ming, CHEN Bing

(DepartmentofPathology,WannanMedicalCollege,Wuhu241000,China)

PurposeTo investigate the expression of vasculogenic mimicry (VM) and hypoxia inducible factor-1α (HIF-1α), cathepsin D (CTSD) in esophageal squamous cell carcinoma (ESCC) and its relationship with clinicopathological parameters.Methods120 specimens of primary ESCC and their clinical data were collected. Dual staining of CD34 and PAS were performed to validate the existence of VM in ESCC. Immunohistochemical of EnVision two-step method was used to detect the expression of VM-related markers vascular endothelial cadherin (VE-cadherin) and vascular endothelial grow factor (VEGF), HIF-1α and CTSD in 120 cases of ESCC. The relationship between HIF-1α, CTSD and clinical pathological parameters were analyzed.ResultsThe positive rate of HIF-1α, CTSD was correlated with infilatrating, lymph node metastasis, clinical stage and cancer embolus. VM existed in 25 of 120 cases. The expression of HIF-1α and CTSD in cases with VM was obviously higher than that without VM, the expression of HIF-1α and CTSD was positively correlated with VM in ESCC. The expression of CTSD in case with HIF-1α was obviously lower than that without HIF-1α, the expression of CTSD was positively correlated with HIF-1α in ESCC. The expression of VE-cadherin and VEGF in cases with CTSD was obviously higher than that without CTSD, the level of VE-cadherin and VEGF expression was positively correlated with CTSD in ESCC.ConclusionCTSD may promote VM formation in ESCC via HIF-1α. High expression of HIF-1α and CTSD indicate poor prognosis of ESCC patients.

esophageal neoplasm; squamous cell carcinoma; hypoxia inducible factor-1α; cathepsin D; vasculogenic mimicry

時(shí)間：2017-9-18 6:23 網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/34.1073.R.20170918.0623.008.html

R 735.1

A

1001-7399(2017)09-0977-05

10.13315/j.cnki.cjcep.2017.09.008

2017年安徽高校自然科學(xué)研究重點(diǎn)項(xiàng)目(KJ2017A249)、2017年皖南醫(yī)學(xué)院中青年科研基金(WK201710)

皖南醫(yī)學(xué)院病理學(xué)教研室，蕪湖 241000

周芳芳，女，碩士，助教。E-mail: zff2468@163.com

盧林明，男，碩士，副教授，通訊作者。E-mail: 3156214539@qq.com