舌鱗狀細胞癌組織中硫氧還蛋白和硫氧還蛋白還原酶-1的表達及其意義

李 　楊 邢 　龍#MOHAMMED H 馬小龍謝富強* 馮正虎 車銀富

（1. 蘭 州大學口腔醫學院，甘肅 　蘭 州 　730000；2. 蘭州大學第二醫院，甘肅 　蘭 州 　730000；3. 西

北民族大學口腔醫學國家民委重點實驗室，甘肅蘭州 　730030；4. 西北民族大學甘肅省口腔疾病研究重點實驗室/培育基地，甘肅 　蘭 州 　730030）

舌鱗狀細胞癌(tongue squamous cell carcinoma，TSCC)是惡性程度高、預后差的腫瘤之一。臨床資料表明，TSCC具有女性多發、早期淋巴結侵犯、多發性原發癌的局部高復發率的臨床特征[1]。相較于唇、頰及口底等部位，TSCC在年輕成人中好發于舌外側緣，舌背非常罕見，舌背正中的發生率不足1%[2]；目前，早期舌癌的治療多選擇手術部分切除、放射治療為主，廣泛切除和重建手術是幫助晚期舌癌患者延續生命、提高生活質量的治療方案[3]。

硫氧還蛋白系統(Trx system)是氧化還原調節蛋白，包括硫氧還蛋白還原酶(TrxR)、NADPH輔酶、Trx家族蛋白和Trx的調節蛋白[4]。現有研究已證明Trx系統蛋白與癌癥密切相關，并與癌癥臨床病理特征顯著相關[5]。本研究用免疫組織化學及Image Pro Plus軟件分析技術，研究TSCC組織與癌旁正常上皮組織中Trx和TrxR1 蛋白的表達情況，初步探究Trx系統蛋白與TSCC的潛在關系，以期為TSCC的早診斷、早治療提供參考。

1　材料與方法

1.1　病理標本和臨床資料收集

收集蘭州大學第一、第二醫院2009年4月—2016年1月病理確診為TSCC手術切除標本28例，男性17例，女性11例；年齡32～72歲(平均51.25歲)，小于50歲者12例、大于50歲者(含50歲)16例；腫瘤直徑在≤2 cm者14例、2 cm＜腫瘤直徑≤4 cm者10例、＞4 cm者4例；隨訪時間24～72個月，平均隨訪時間43.72個月；局部復發7例；目前存活18例、死亡7例、隨訪丟失3例。

病理診斷均為鱗狀細胞癌，其中高分化14例、中分化9例、低分化5例；按國際抗癌聯合會(UICC)口腔癌和口咽癌的TNM分類分期(UICC 2002)標準，其中Ⅰ期8例、Ⅱ期6例、Ⅲ期10例、Ⅳ期4例；臨床及術后病理確診頸部淋巴結發生轉移10例。另選擇10例癌旁病理診斷為正常的舌組織作為對照組進行研究，上述標本均經病理科醫師對HE染色片進行觀察、篩選，作為免疫組織化學實驗研究用片。

1.2　主要試劑

兔抗人TrxR1多克隆抗體(11117-1-AP)和兔抗人Trx多克隆抗體(14999-1-AP)均購自美國ProteinTech 公司；SP-9000/9001/9002生物素-鏈霉卵白素免疫組化檢測試劑盒和ZLI-9017/9018/9019濃縮型DAB試劑盒均購自北京中山金橋生物技術有限公司；粘附載玻片購自江蘇世泰實驗器材有限公司。

1.3　免疫組織化學檢測

采用免疫組織化學SP三步法對組織石蠟切片進行染色，實驗步驟如下：切取4 μm石蠟切片烤片后二甲苯、酒精梯度下行脫蠟，3%雙氧水去除內源性過氧化物酶，抗原修復后滴加正常山羊非免疫血清封閉抗原，滴加Trx和TrxR1一抗，陰性對照切片滴加PBS，用作代替一抗，用乳腺癌石蠟切片作為陽性對照。滴加生物素標記工作液孵育，洗片后滴加鏈霉素抗生物素-過氧化物酶溶液孵育，DAB顯色，蘇木素復染，酒精依梯度上行脫水，二甲苯透明，中性樹膠封片，顯微鏡下觀察。

1.4　結果判定

染色后的組織切片通過Olympus顯微鏡采集圖片，經有長期組織病理學研究經驗的研究員對圖片進行篩選，確定舌鱗狀細胞癌和癌旁正常上皮組織的組織學特性，使用Image Pro Plus 6.0(IPP 6.0 )軟件對圖片進行光密度值檢測，記錄陽性面積(area)和平均光密度(mean density)，單個標本的陽性指標用累計光密度值(integrated optical density，IOD)判定，IOD=陽性面積×平均光密度(如圖1)。

1.5　統計學方法

采用SPSS 21.0軟件包進行統計學分析，數據以x±s表示，計量資料間的差異采用單因素方差分析。應用Kaplan-Meier和Log Rank檢驗檢測Trx和TrxR1的表達量與患者生存狀況的關系。用Pearson相關系數檢測Trx和TrxR1在舌鱗癌組織中表達的相關性，以0.8～1.0為極強相關、0.6～0.8為強相關、0.4～0.6為中等程度相關、0.2～0.4為弱相關、0.0～0.2為極弱相關或無相關；α=0.05為檢驗水準。

2　結果

2.1　Trx和TrxR1在TSCC和癌旁正常組織中的表達

免疫組化結果如圖2顯示，Trx和TrxR1的陽性表達主要定位于細胞核及胞質中，呈黃色或棕黃色點狀或彌漫分布。Trx和TrxR1在正常癌旁組織中檢出的IOD值為(3.91±3.00)×107和(0.69±0.32)×107，而在TSCC組織中IOD值分別為(2.84±0.34)×108和(1.88±0.29)×108，顯著高于正常癌旁組織(p＜0.05或p＜0.01)。

2.2　Trx和TrxR1表達與舌鱗狀細胞癌臨床病理特征之間的關系

研究結果發現，Trx的表達在腫瘤直徑≤2 cm和＞4 cm兩組間、分化程度好和差之間的差異具有統計學意義(p＜0.05)；TrxR1的表達在不同年齡、臨床分期、腫瘤直徑、分化程度之間差異具有統計學意義(p＜ 0.05或p＜ 0.01)，見表1。

圖1　應用IPP軟件選取表達陽性區域

圖2　Trx和TrxR1在不同分化程度的舌鱗狀細胞癌組織中的表達

2.3　Trx和TrxR1之間表達的相關性分析

通過Pearson相關系數和線性回歸分析Trx和TrxR1之間表達的相關性，結果顯示兩者之間存在中等程度的正相關關系(r=0.504，P=0.006)，見圖3。

表1　舌鱗狀細胞癌患者臨床病理特征與Trx、TrxR1表達的關系

圖3　Trx和TrxR1之間表達的相關性分析

2.4　Trx和TrxR1表達與舌鱗狀細胞癌患者生存率的關系

我們對舌鱗癌患者進行了隨訪，統計結果顯示，Trx和TrxR1高表達組與低表達組生存率間的差異均具有統計學意義(P均＜0.05)，見圖4。

A：Trx高表達組與低表達組生存率分析；B：TrxR1高表達組與低表達組生存率分析.

3　討論

口腔惡性腫瘤中，舌鱗狀細胞癌最為多見，每年造成約14.5萬人死亡[6]，臨床因素是評估患者預后的重要指標之一，如是否有頸部淋巴結轉移、年齡等，已有的研究發現小于40歲者較多出現遠處轉移且預后較差[7-9]。研究發現硫氧還蛋白(Trx)系統蛋白在胃癌、宮頸癌、乳腺癌等惡性腫瘤中高表達，且與腫瘤的惡性程度相關，下調其表達可抑制腫瘤細胞的生長[10-12]。我們試圖探索Trx和TrxR1蛋白在舌鱗狀細胞癌組織中的表達及其與患者臨床病理特征的關系。

結果顯示，Trx和TrxR1相較于癌旁正常組織，在TSCC組織中顯著高表達，并在不同分化程度的TSCC組織中高度表達。Peng等[13]研究表明TrxR1在胃癌細胞系和胃癌組織中過度表達。Hasan等[14]采用RT-PCR、免疫組化染色檢測TrxR1在腦膜瘤細胞和組織中的表達，結果發現與正常腦膜組織和細胞相比，TrxR1表現出高表達并隨腫瘤等級增強而增加。這些結果均顯示，TrxR1 在多種腫瘤組織中高表達，并且隨腫瘤病理級別升高而升高，同時在正常組織中呈現較低的表達水平，其具有較好的表達特異性。朱曉杰等[15]研究證實Trx和TrxR1在舌鱗狀細胞癌組織中的表達明顯高于正常人群頰黏膜上皮組織，我們的研究結果顯示Trx和TrxR1 在舌鱗狀細胞癌組織中高表達，正常癌旁組織中低表達，綜上結果說明Trx和TrxR1在舌鱗狀細胞癌組織中也具有上述表達特異性，可作為較好的藥物靶點。

國內外文獻報道Trx和TrxR1的表達程度與年齡、病理分級、有無淋巴轉移、腫瘤大小等臨床病理特征顯著相關，預示腫瘤復發和進展[16-18]。本研究發現，Trx和TrxR1蛋白在不同腫瘤大小、病理分化程度之間表達存在差異；且TrxR1的表達在不同年齡、臨床分期組間亦存在差異，提示Trx和TrxR1的高表達影響著舌鱗狀細胞癌的形成與進展。Trx自身的功能受TrxR1調控，我們使用Pearson相關系數分析發現Trx與TrxR1表達呈中等程度正相關(r=0.504，p＜0.05)，提示Trx與TrxR1在舌鱗狀細胞癌形成和進展過程中起著協同作用，其共同調節氧化還原反應可保護細胞存活[19]。參照于萍等[20]對計算機圖像分析進行等級劃分的方法，我們根據測得免疫組化的IOD值(10倍鏡)，發現其表達量介于1.0×107和1.0×109之間，故我們將≥1.0×108分為高表達組，＜1.0×108分為低表達組，分組后通過單因素方差分析結果顯示兩組的IOD值差異具有統計學意義(p＜0.05)。對舌鱗狀細胞癌患者進行隨訪的結果顯示，Trx與TrxR1高表達組和低表達組患者生存率存在顯著差異，提示Trx和TrxR1的過表達可能與舌鱗狀細胞癌的預后有關，目前已有研究報道將血漿作為樣本進行Trx和TrxR1檢測可作為新型腫瘤標志物應用于腫瘤診斷[21-22]。

根據以上研究結果表明，Trx和TrxR1具有在舌鱗狀細胞癌組織中過表達的特性，并且與臨床病理特征、生存率相關，其可作為藥物治療靶點和早期診斷、腫瘤篩查的重要臨床指標應用舌鱗狀細胞癌的診斷與治療。

[1] LI Y D，MA X，HAN Y L，et al. Clinical features of multiple primary carcinomas of the oral cavity[J]. Exp Ther Med，2017，13(2)：634-638.

[2] CUSUMANO R J，PERSKY M S. Squamous cell carcinoma of the oral cavity and oropharynx in young adults[J]. Head Neck Surg，1988，10(4)：229.

[3] OKUBO M，IWAI T，NAKASHIMA H，et al. Squamous cell carcinoma of the tongue dorsum：incidence and treatment considerations[J]. Indian J Otolaryngol Head Neck Surg，2017：1-5.

[4] MATSUZAWA A. Thioredoxin and redox signaling：roles of the thioredoxin system in control of cell fate[J]. Arch Biochem Biophys，2016，617：101-105.

[5] ARNER E S，HOLMGREN A. The thioredoxin system in cancer[J]. Semin Cancer Biol，2006，16(6)：420-426.

[6] GHANTOUS Y，ABU E I. Global incidence and risk factors of oral cancer[J]. Harefuah，2017，156(10)：645-649.

[7] JEON J H，KIM M G，PARK J Y，et al. Analysis of the outcome of young age tongue squamous cell carcinoma[J].Maxillofac Plast Reconstr Surg，2017，39 (1) ：41.

[8] DHANUTHAI K，ROJANAWATSIRIVEJ S，THOSAPORN W，et al. Oral cancer：A multicenter study[J]. Med Oral Patol Oral Cir Bucal，2018，23 (1) ：23.

[9] CARIATI P，CABELLO A S， FERNANDEZ J S，et al.Distribution of cervical metastasis in tongue cancer：Are occult metastases predictable? A retrospective study of 117 oral tongue carcinomas[J]. J Craniomaxillofac Surg，2018，46(1)：155-161.

[10] 吳怡春，禇美芬，郭劍民，等. 硫氧還蛋白-1在胃癌中表達及意義[J]. 中國衛生檢驗雜志，2011(10)：2460-2462.

[11] 蘭康云，陳小燕，劉琴，等. 硫氧還蛋白與β-聯蛋白在宮頸鱗狀細胞癌組織高表達與惡性程度相關[J]. 細胞與分子免疫學雜志，2017，33(3)：376-379.

[12] HUANG W，NIE W，ZHANG W，et al. The expression status of TRX，AR，and cyclin D1 correlates with clinicopathological characteristics and ER status in breast cancer[J]. Oncol Targets Ther，2016，9(1)：4377.

[13] ZOU P，XIA Y，JI J，et al. Piperlongumine as a direct TrxR1 inhibitor with suppressive activity against gastric cancer[J].Cancer Lett，2016，375(1)：114-126.

[14] ESEN H，FEYZIOGLU B，ERDI F，et al. High thioredoxin reductase 1 expression in meningiomas undergoing malignant progression[J]. Brain Tumor Pathol，2015，32(3)：195-201.

[15] ZHU X，HUANG C，PENG B. Overexpression of thioredoxin system proteins predicts poor prognosis in patients with squamous cell carcinoma of the tongue[J]. Oral Oncol，2011，47(7)：609-614.

[16] HAN M. Oral health status and behavior among cancer survivors in Korea using nationwide survey[J]. Int J Environ Res Public Health，2017，15(1)：14.

[17] ERDI F，KAYA B，ESEN H，et al. New clues in the malignant progression of glioblastoma：can the thioredoxin system play a role?[J]. Turk Neurosurg，2018，28(1)：7-12.

[18] ESEN H，ERDI F，KAYA B，et al. Tissue thioredoxin reductase-1 expression in astrocytomas of different grades[J]. J Neurooncol，2015，121(3)：451-458.

[19] JIN R，GAO Y，ZHANG S，et al. Trx1/TrxR1 system regulates post-selected DP thymocytes survival by modulating ASK1-JNK/p38 MAPK activities[J]. Immunol Cell Biol，2015，93(8)：744.

[20] 于萍，步宏，王華，等. 免疫組化結果的圖像分析與人工計數方法的對比研究[J]. 生物醫學工程學雜志，2003，20(2)：288-290.

[21] 劉保魁，楊玉秀，韓雙印，等. 血漿硫氧還蛋白對肝癌的診斷價值研究[J]. 中國全科醫學，2013，16(18)：1578-1580.

[22] FU Y，YANG N，LI Y，et al. Evaluation of thioredoxin reductase as a novel biomarker in the diagnosis and treatment of breast cancer[J]. J Chin Pharm Sci，2014，23(10)：711-715.