PI3K信號通路的關鍵信號分子AKT和mTOR在膠質瘤中的表達及意義*

吳國敏, 史珂蔓, 劉娟, 馮玲, 楊宇石, 李珀, 徐澍**

(1.貴州醫科大學 口腔醫學院 口腔組織病理學教研室，貴州 貴陽 550004； 2.貴州醫科大學 臨床醫學院 病理學教研室，貴州 貴陽 550004)

膠質瘤是源自神經上皮的最常見的原發性顱內腫瘤，由于其在空間的“占位”效應及對局部腦組織功能的影響，手術切除常作為治療膠質瘤的首選方法，然而因為腫瘤呈浸潤性生長，且與正常腦組織無明顯分界，手術切除常不能完全做到病理切除，因此，患者容易出現復發或向高級別轉化。目前，膠質瘤仍高居顱內腫瘤死亡率第一位，隨著科學技術的發展，治療腦內膠質瘤的手段除了手術切除以外還加入了術后輔助放療和(或)化療，在化療藥物方面，替莫唑胺是目前治療膠質瘤惟一有明確療效的[1]，因此，迫切需要在膠質瘤中發現新的功能靶點，以研制出更有效的藥物。近年來，磷脂酰肌醇3′-激酶信號通路(the phosphatidylinositol 3′-kinase signaling pathway，PI3K)已逐漸成為了研究腫瘤發病機制的熱點[2-3]，但該通路與人腦膠質瘤發生、發展的關系尚少見報道。因此，本研究擬采用免疫組織化學方法檢測PI3K信號通路的關鍵蛋白激酶B(AKT)和雷帕霉素靶蛋白(mTOR)在人腦膠質瘤組織中的表達，同時觀察這些指標在不同性別、年齡、腫瘤發生部位及分級患者的表達水平，以期為研究膠質瘤的發生機制提供基礎理論依據。

1 資料和方法

1.1 一般資料

收集2009年1—12月腦外科收治的患者臨床資料，隨機選取45例患者的存檔蠟塊及25例其它非腫瘤病變的腦血管疾病患者的腦組織蠟塊，所有患者均為首次診斷，有完整的臨床資料，包括性別、年齡、家族史、腫瘤部位等。由2位有10年以上工作經歷的副主任醫師采取雙盲法按照第4版《WHO中樞神經系統腫瘤分類》[4]對樣本分類和分級進行確診。實驗組納入膠質瘤患者45例，男性23例、女性22例，<40歲29例、≥40歲16例，腫瘤發生于腦葉者34例、深部者11例，病理分級低級別(Ⅰ～Ⅱ級)30例、高級別(Ⅲ～Ⅳ級)15例；另取25例腦血管病患者的正常腦組織存檔蠟塊作為對照組，男性19例、女性6例，<40歲14例、≥40歲11例。實驗組與對照組患者性別及年齡分布差異無統計學意義(P>0.05)，具有可比性。

1.2 主要試劑和儀器

1.2.1主要試劑 免疫組化超敏反應試劑盒、載玻片、乙二胺四乙酸二鈉(ethylenediaminetetraacetic acid disodium salt antigen retrieval solution，EDTA)、二氨基聯苯胺顯色試劑盒(3,3-N-Diaminobenzidine tertrahydrochloride，DAB)及磷酸緩沖鹽溶液(phosphate buffer saline，PBS)均購于中國山東邁新生物技術有限公司。

1.2.2主要儀器 高清顯微鏡(AxioLab.A1 Carl Zeiss)、輪轉式切片機(HM325 Thermo)、全自動染色機(GeminiAS Thermo)、自動封片機(ClearVue Thermo)、病理組織漂烘儀(RHY-Ⅲ 中威)、超純水機(ZYTEST-Ⅰ-40L卓越)、電熱鼓風恒溫干燥箱(101-1AB 泰斯特)。

1.2.3抗體 免抗人AKT(A444)單克隆抗體(稀釋濃度1 ∶150)、免抗人mTOR(S2442) 單克隆抗體(稀釋濃度1 ∶200)及免疫組化二抗均購于中國南京沃爾森生物技術有限公司。

1.3 方法

采用免疫組織化學鏈霉菌抗生物素蛋白-過氧化物酶法(SP)法，按試劑盒說明書操作，所有抗體試劑均現配現用。判讀標準：根據《免疫組織化學反應結果的判斷標準》[5]，隨機選取10個高倍鏡(×400)視野，計數其中1 000個膠質瘤細胞，按著色強度計分，無著色為0分，淺黃色為1分，棕黃色為2分及棕褐色為3分；計數隨機視野內細胞核或(和)細胞質中出現棕黃色或棕褐色顆粒的細胞所占的比例，陰性為0分，≤10%為1分，11%～50%為2分，51%～75%為3分及≥75%為4分；將著色強度和陽性細胞數得分乘積>3分判定為陽性表達，≤3分判定為陰性表達；切片經兩位副高以上病理診斷醫師雙盲法復查判讀，判讀達成一致后進行數據分析處理。

1.4 統計學處理

實驗數據采用EXCEL、SPSS 25.0統計軟件進行分析，計數資料采用頻數(n)、率(%)表示，數據比較采用χ2檢驗，2種蛋白表達的相關性應用Pearson相關系數進行分析，均以P<0.05認為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 AKT及mTOR的表達

實驗組及對照組中的陽性表達見圖1A，AKT陽性著色定位主要在細胞核及細胞質，而mTOR陽性著色定位主要在細胞核。AKT及mTOR在實驗組及對照組中的陽性表達情況見圖1B。分析統計2種蛋白的表達結果發現，AKT表達在實驗組(29例/45例，64.4%)高于對照組(5例/45例，20%)，mTOR表達在實驗組(32例/45例，71.1%)高于對照組(7例/45例，28%)，差異有統計學意義(P<0.05)。

注：A為SP法檢測各蛋白結果(箭頭表示陽性表達細胞)，B為各蛋白陽性表達率的條圖；(1)與對照組比較，P<0.05。圖1 兩組膠質瘤患者腦組織中的AKT和mTOR蛋白表達(SP，×400) Fig.1 AKT and mTOR protein expression in brain tissue of glioma patients between the two groups (SP，×400)

2.2AKT及mTOR表達的相關性

統計分析AKT及mTOR表達的相關性時發現，實驗組AKT和mTOR的表達存在顯著正相關關系(r=0.448，P<0.01)；而對照組AKT和mTOR的表達無相關關系(r=-0.089，P>0.05)。見表1。

表1 兩組膠質瘤患者腦組織細胞AKT和mTOR蛋白表達的相關性Tab.1 Relationship between AKT and mTOR protein expression in brain tissue of glioma patients between the two groups

2.3 實驗組AKT及mTOR蛋白表達與臨床病理參數的關系

實驗組患者的腦組織在不同性別、年齡、腫瘤發生部位、病理分級之間，AKT及mTOR的陽性表達差異均無統計學意義(P>0.05)。見表2。

表2 實驗組AKT和mTOR蛋白的陽性表達與臨床病理參數的關系[n(%)]Tab.2 Relationship between positive expression of AKT and mTOR protein and clinicopathological parameters in experimental group[n(%)]

3 討論

膠質瘤因其發生部位導致臨床上很難做到完全根治，即使是經過標準化療程治療后的一些患者，出現復發的機率并沒有明顯降低，以往的文獻中多將此歸咎于腫瘤異質性方面。不論是膠質瘤還是其他腫瘤，復發往往會導致患者生存期的陡然降低。隨著EGFR受體拮抗劑投入臨床使用，為膠質瘤靶向治療提供可能。但是在肺癌等實體腫瘤中EGFR受體拮抗劑使用常在短期內出現耐藥性[6-7]。因此，尋找新的腫瘤靶向治療藥物已成為目前腫瘤研究的熱點。近些年來，在腫瘤的研究中，越來越多的PI3K信號通路的關鍵信號分子被發現與腫瘤惡性生物學行為息息相關[2-3]。PI3K信號通路即磷脂酰肌醇-3-激酶(PI3K)/蛋白激酶B(AKT)/和雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信號傳導通路，又稱PI3K/AKT/mTOR信號通路，主要參與細胞的生命活動，包括細胞增殖、活化、凋亡及調節這些功能的作用，是細胞組織生命及生長的調控中樞及網絡系統[8]。簡單來說，PI3K信號通路的活化是由PI3K激活開始，PI3K活化后的結果是在質膜上產生第二信使PIP3，PIP3與細胞內含有PH結構域的信號蛋白AKT和PDK1結合, 促使PDK1磷酸化AKT蛋白的Ser-308位點，活化的AKT通過磷酸化mTOR 的Ser-448位點激活mTOR，被激活后的mTOR將大大提高RNA的翻譯效率，從而具有調節細胞生長的功能，此機制在腫瘤的發生發展過程中起著及其重要的作用[9]。

本研究發現，實驗組AKT及mTOR的陽性表達率均明顯高于對照組，這與王衛峰、張浩等[10-11]研究結果相似，他們在食管癌組織中發現AKT明顯高于對照組，與徐余超[12]的研究結果相似，他們在研究胃癌時發現，低分化胃癌組AKT及mTOR陽性表達顯著高于正常組。本組研究結果表明AKT及mTOR廣泛存在于膠質瘤中，很可能是導致膠質瘤發生發展的重要因素。在分析AKT及mTOR之間的相關性時發現，實驗組AKT和mTOR之間存在顯著正相關關系，而對照組無明顯相關關系，說明當PI3K活化后，通過激活AKT進一步促進PI3K信號通路活化，AKT活化后又進一步激活了mTOR，mTOR活化后促進了腫瘤細胞增殖的機制廣泛存在于膠質瘤組織中。這與楊滿等[13]研究相似。進一步分析AKT及mTOR與臨床病理參數的關系時發現，AKT及mTOR表達在不同患者性別、年齡、腫瘤發生部位及病理分級中無顯著差異(P>0.05)，這與董君等[14]研究結果相似，與劉東剛等[15]研究部分相似，他們在研究p-AKT、p-mTOR在胃癌組織中的表達時發現與分化程度、TNM分期有關，與年齡、腫瘤直徑、浸潤深度、淋巴結轉移情況無顯著相關。

綜上，本研究結果發現PI3K信號通路中的關鍵蛋白AKT及mTOR在膠質瘤中存在過表達現象，由此推測PI3K信號通路的激活參與了膠質瘤的發生發展，檢測AKT及mTOR具有一定的臨床應用價值。但AKT及mTOR陽性表達與膠質瘤患者的臨床病理特征(性別、年齡、腫瘤發生部位及病理分級)無顯著相關，總結文獻分析，猜測可能存在其他因素與之相關，如復發、轉移等，將在接下來的實驗中進一步驗證，本實驗為研究膠質瘤的發病機制和進展機制提供了一定的實驗依據。