大腸癌組織IGF-I、IGF-IR、GLUT-4的表達及意義

劉曉倩，孫立園，劉莎莎，趙 楊，申興斌

（承德醫學院附屬醫院病理科，河北承德 067000）

大腸癌組織IGF-I、IGF-IR、GLUT-4的表達及意義

劉曉倩，孫立園，劉莎莎，趙 楊，申興斌△

（承德醫學院附屬醫院病理科，河北承德 067000）

目的:探討大腸癌組織胰島素樣生長因子-I（IGF-I）、胰島素樣生長因子-I受體（IGF-IR）、葡萄糖轉運蛋白-4（GLUT-4）的表達和意義。方法:應用免疫組化染色法檢測70例大腸癌組織、30例大腸腺瘤和20例正常大腸黏膜IGF-I、IGF-IR、GLUT-4蛋白的表達情況，并分析大腸癌組織三者表達的相關性。結果：大腸癌組織IGF-I、IGF-IR、GLUT-4的表達明顯高于大腸正常黏膜和大腸腺瘤（P＜0.01）；大腸癌組織中，IGF-I表達與IGF-IR和GLUT4表達呈正相關關系（r=0.412、0.396，P＜0.01）。結論：IGF-I、IGF-IR、GLUT-4可能在大腸癌的發生發展過程中具有重要作用。

大腸癌；胰島素樣生長因子-I；胰島素樣生長因子-I受體；葡萄糖轉運蛋白-4；免疫組織化學

大腸癌是人類高發惡性腫瘤，發病率一直呈上升趨勢，在我國大腸癌死亡率已位于惡性腫瘤死亡率的第五位，嚴重危害人類健康。大腸癌的發生與飲食、環境、遺傳、細胞分化、增殖及凋亡異常等多種因素密切相關。近年的研究表明，胰島素樣生長因子-（IIGF-I）及其受體（IGFIR）在多種惡性腫瘤中發揮抗凋亡、促增殖的作用，與前列腺癌、多發性骨髓瘤、肺癌、子宮內膜癌等多種腫瘤的發生發展密切相關[1-2]。葡萄糖轉運蛋白-（4GLUT-4）是細胞攝取葡萄糖的主要載體，腫瘤細胞可通過GLUT-4的異常表達增加葡萄糖的攝取，從而滿足腫瘤細胞迅速生長的能量需求。研究發現IGF-I及IGF-IR活化后，可激活胰島素信號傳導通路（IR-PI3K-AKT-GLUT-4），調節細胞的糖代謝[3]。目前，該信號通路中關鍵因子IGF-I、IGF-IR、GLUT-4在大腸癌發生發展中的作用逐漸引起研究者的重視。本研究采用免疫組化法檢測了三者在不同大腸組織中的表達情況及相關性，探討三者與大腸癌發生發展的關系。

1 材料與方法

1.1 材料 2016年5月-2016年12月承德醫學院附屬醫院手術后病理確診、存檔的大腸癌病例（CC）70例、大腸腺瘤（Ad）30例、正常大腸黏膜（NM）20例（距大腸癌組織＞10cm的正常大腸黏膜）。所有病例均為首發病例，術前未經放療、化療及生物治療。

1.2 方法 組織標本經10%中性福爾馬林固定，常規石蠟包埋，切片，厚5μm。采用免疫組織化學SABC法檢測各種大腸組織IGF-I（1：100）、IGF-IR（1：100）和GLUT-4（1：100）蛋白的表達，DAB顯色，蘇木素復染封片。以PBS代替一抗作為陰性對照，以已知乳腺癌陽性組織切片為陽性對照。兔抗IGF-I、IGF-IR、GLUT-4抗體一抗，免疫組織化學檢測試劑盒、濃縮型DAB試劑盒、二抗，均購自武漢博士德生物工程有限公司。

1.3 結果判定 IGF-I、IGF-IR、GLUT-4均以細胞漿出現棕黃色著色為陽性細胞。采用Volm[4]雙評分法判定結果，在染色均勻的區域隨機選取5個高倍鏡視野(×400)，每個視野計數200個細胞：①按陽性細胞百分率(A值)評分：＜5%為0分，5%～25%為1分，25%～50%為2分，＞50%為3分；②按染色強度(B值)評分：不著色為0分，淺棕黃色為1分，棕黃色為2分，棕褐色為3分。以A值+B值判定最終結果，陰性(-)：0分，弱陽性(+)：1-2 分，中度陽性(++)：3-4分，強陽性(+++)：5-6分。

1.4 統計分析 采用SPSS 19.0統計軟件處理數據，等級資料采用秩和檢驗，相關性分析采用Spearman等級相關分析。

2 結果

2.1 不同大腸組織IGF-I蛋白的表達 大腸癌組織IGF-I蛋白的表達水平明顯高于大腸正常黏膜和大腸腺瘤，大腸腺瘤IGF-I蛋白的表達水平明顯高于大腸正常黏膜（P＜0.01）。見表1：

表1 IGF-I在NM、Ad和CC中的表達情況

2.2 不同大腸組織IGF-IR蛋白的表達 大腸癌組織IGF-IR蛋白的表達水平明顯高于大腸正常黏膜和大腸腺瘤，大腸腺瘤IGF-IR蛋白的表達水平明顯高于大腸正常黏膜（P＜0.01）。見表2：

表2 IGF-IR在NM、Ad和CC中的表達情況

2.3 不同大腸組織GLUT-4蛋白的表達 大腸癌組織GLUT-4蛋白的表達水平明顯高于大腸正常黏膜和大腸腺瘤，大腸腺瘤GLUT-4蛋白的表達水平明顯高于大腸正常黏膜（P＜0.01）。見表3：

表3 GLUT-4在NM、Ad和CC中的表達情況

2.4 大腸癌組織IGF-I、IGF-IR、GLUT-4蛋白表達的相關性大腸癌組織IGF-I表達與IGF-IR、GLUT-4呈正相關關系（r=0.412、0.396，P＜0.01）。

3 討論

IGF-I是一種有絲分裂原，可增加細胞周期蛋白Dl的表達，刺激細胞RNA和DNA的合成，加速細胞從G1期向S期過渡，從而促進細胞增殖[5]。IGF-IR是細胞表面酪氨酸蛋白激酶受體，是細胞增殖、分化的重要調控因子。IGF-IR與配體IGF-I結合后可介導腫瘤細胞中多條信號傳導通路（P13K/Akt信號途徑和MAPK信號途徑等），直接影響腫瘤細胞的分化、增殖和侵襲能力，進而促進腫瘤細胞的生長與轉移[6]。有研究發現，索拉非尼、奧沙利鉑分別聯合基因干預IGF-IR的表達后肝癌細胞的增殖抑制率明顯升高，提示抑制IGF-IR的活性可增加肝癌細胞對靶向藥物及化療藥物的敏感性[7]；國外亦有研究證實，干擾IGF-IR表達可誘導腫瘤細胞凋亡，抑制腫瘤細胞的增殖、分化和轉移[8]。

GLUT-4是葡萄糖轉運蛋白家族成員之一，分子量為45kD～55kD，定位于人17號染色體短臂，近年來其在腫瘤方面的作用逐漸引起了研究者們的關注。研究表明，GLUT-4不僅能維持、調節腫瘤細胞的基本代謝，還在腫瘤細胞中異常表達，以滿足腫瘤細胞增殖、分化及轉移的能量需求[9]。Garrido等[10]通過檢測GLUT-4沉默組與對照組MCF7乳腺癌細胞的增殖率，發現GLUT-4沉默組細胞的增殖速率明顯下降，提示GLUT-4缺失可影響乳腺癌細胞的新陳代謝并損害細胞的生存能力。在多發性骨髓瘤中，不同分化程度的B細胞依賴GLUT-4調節葡萄糖的吸收，以維持細胞的生長和增殖，抑制多發性骨髓瘤細胞GLUT-4的表達可導致腫瘤細胞生長抑制和/或細胞毒性[11]。在黑色素瘤中，TDP-43基因沉默可以抑制GLUT-4的表達，從而降低葡萄糖的吸收，減慢細胞生長速度，抑制腫瘤細胞的增殖和轉移[12]。Ito等[13]發現，肺癌組織GLUT-4蛋白的表達水平明顯高于正常肺組織，并且發現GLUT-4的表達水平與組織學類型、腫瘤分化、腫瘤大小及淋巴結轉移有關。上述研究提示，GLUT-4在多種惡性腫瘤的發生發展過程中發揮重要作用，但具體分子調節機制仍待進一步研究。

本研究發現，大腸癌組織IGF-I、IGF-IR、GLUT-4蛋白的表達明顯高于大腸腺瘤和正常大腸黏膜，并且大腸癌組織IGF-I表達與IGF-IR、GLUT-4呈正相關關系，提示IGF-I、IGF-IR、GLUT-4可能與大腸癌的發生發展過程有關，且在大腸癌的發生發展過程中三者可能具有協同作用。為探討IGF-I、IGF-IR、GLUT-4與大腸癌發生發展的關系，本課題組將進一步分析三者與大腸癌臨床病理特征的關系，以期為大腸癌的治療和預后提供實驗依據。

[1]Kawada M, Inoue H, Masuda T, et al. Insulin-like growth factor I secreted from prostate stromal cells mediates tumor-stromal cell interactions of prostate cancer[J]. Cancer Res, 2006, 66(8): 4419-4425.

[2]Zhou J, Dsupin BA, Giudice LC, et al. Insulin-like growth factor system gene expression in human endometrium during the menstrual cycle[J]. J Clin Endocrinal Metab, 1994, 79(6): 1723-1734.

[3]Schwartzenberg-Bar-Yoseph F, Armoni M, Karnieli E. The tumor suppressor p53 down-regulates glucose transporters GLUT1 and GLUT4 gene expression[J]. Cancer Res, 2004, 64(7): 2627-2633.

[4]Volm M, Koom?gi R, Mattern J. Prognostic value of vascular endothelial growth factor and its receptor Flt-1 in squamous cell lung cancer[J]. Int J Cancer, 1997, 74(1): 64-68.

[5]Dufourny B, Alblas J, van Teeff elen HA, et a1. Mitogenic signaling of insulin-like growth factor I in MCF-7 human breast cancer cells requires phosphatidylinositol 3-kinase and is independent of mitogen-activated protein kinase[J]. J Biol Chem, 1997,272(49): 31163-31171.

[6]Annenkov A. The insulin-like growth factor (IGF) receptor type 1 (IGF1R) as an essential component of the signalling network regulating neurogenesis[J]. Mol Neurobiol, 2009, 40(3): 195-215.

[7]嚴曉娣，時運，錢琦，等.shRNA干預IGF-IR活化對肝癌細胞增殖的抑制作用[J].世界華人消化雜志，2014，22(23)：3396-3402.

[8]Baserga R. Customizing the targeting of IGF-1 receptor[J]. Future Oncol, 2009, 5(1): 43-50.

[9]Brahimi-Horn MC, Chiche J, Pouysségur J. Hypoxia and cancer[J]. J Mol Med (Berl), 2007, 85(12): 1301-1307.

[10]Garrido P, Osorio FG, Morán J, et al. Loss of GLUT4 induces metabolic reprogramming and impairs viability of breast cancer cells[J]. J Cell Physiol, 2015, 230(1): 191-198.

[11]McBrayer SK, Cheng JC, Singhal S, et al. Multiple myeloma exhibits novel dependence on GLUT4, GLUT8, and GLUT11:implications for glucose transporter-directed therapy[J]. Blood,2012, 119(20): 4686-4697.

[12]Zeng Q, Cao K, Liu R, et al. Identi fi cation of TDP-43 as an oncogene in melanoma and its function during melanoma pathogenesis[J]. Cancer Biol Ther, 2017, 18(1): 8-15.

[13]Ito T, Noguchi Y, Satoh S, et al. Expression of facilitative glucose transporter isoforms in lung carcinomas: its relation to histologic type, differentiation grade, and tumor stage[J]. Mod Pathol, 1998,11(5): 437-443.

EXPRESSION AND SIGNIFICANCE OF IGF-I, IGF-IR AND GLUT-4 IN COLORECTAL CARCINOMA

LIU Xiao-qian, SUN Li-yuan, LIU Sha-sha, et al

(Department of Pathology, the Affiliated Hospital of Chengde Medical College, Hebei Chengde 067000, China)

Objective:To investigate the expression and signi fi cance of insulin-like growth factor-I (IGF-I),insulin-like growth factor-I receptor (IGF-IR) and glucose transporter-4 (GLUT-4) in colorectal carcinoma.Methods:Immunohistochemical stain was used to detect the expression of IGF-I, IGF-IR and GLUT-4 protein in 70 cases colorectal carcinoma, 30 cases colorectal adenoma and 20 cases normal colorectal mucosa; and the correlations of aboving three factors in colorectal carcinoma were also analyzed.Results:The expression of IGF-I, IGF-IR and GLUT-4 in colorectal carcinoma were signi fi cantly higher than that of normal colorectal mucosa and colorectal adenoma(P<0.01). In colorectal carcinoma,the expression of IGF-I was positively correlated with IGF-IR and GLUT4 (r=0.412,0.396, P<0.01).Conclusions:IGF-I,IGF-IR and GLUT-4 may play an important role in development of colorectal carcinoma.

△ 通訊作者

Colorectal carcinoma; IGF-I; IGF-IR; GLUT-4;Immunohistochemisty

R735.3

A

1004-6879（2018）01-0008-04

2017-05-15）